Inhoud
- Algemene eigenschappen van immunoglobulinen
- Functies van de constante en variabele immunoglobulinegebieden
- IgA
- IgD
- IgE
- IgG
- IgM
- Een opmerking over antilichaamdiversiteit
Immunoglobulinen, ook wel antilichamen genoemd, zijn glycoproteïnemoleculen die een belangrijk deel uitmaken van het immuunsysteem, dat in het algemeen verantwoordelijk is voor het bestrijden van infectieziekten en vreemde "invasies". Vaak afgekort als "Ig" worden antilichamen gevonden in bloed en andere lichaamsvloeistoffen van mensen en andere gewervelde dieren. Ze helpen bij het identificeren en vernietigen van vreemde stoffen zoals microben (bijv. Bacteriën, protozoaire parasieten en virussen).
Immunoglobulinen zijn onderverdeeld in vijf categorieën: IgA, IgD, IgE, IgG en IgM. Alleen IgA, IgG en IgM worden in significante hoeveelheden in het menselijk lichaam gevonden, maar alle zijn belangrijke of potentieel belangrijke bijdragers aan de menselijke immuunrespons.
Algemene eigenschappen van immunoglobulinen
Immunoglobulinen worden geproduceerd door B-lymfocyten, een klasse van leukocyten (witte bloedcellen). Het zijn symmetrische Y-vormige moleculen bestaande uit twee langere zware (H) ketens en twee kortere lichte (L) ketens. Schematisch omvat de "stengel" van de Y de twee L-ketens, die zich ongeveer halverwege van de bodem naar de bovenkant van het immunoglobulinemolecuul splitsen en divergeren onder een hoek van ongeveer 90 graden. De twee L-kettingen lopen langs de buitenkanten van de "armen" van de Y, of de delen van de H-kettingen boven het splitspunt. Dus zowel de steel (twee H-ketens) als beide "armen" (een H-keten, een L-keten) bestaan uit twee parallelle kettingen. De L-ketens zijn er in twee soorten, kappa en lambda. Deze ketens werken allemaal met elkaar samen via disulfide (S-S) bindingen of waterstofbindingen.
Immunoglobulinen kunnen ook worden gescheiden in constante (C) en variabele (V) porties. De C-delen richten activiteiten aan waaraan alle of de meeste immunoglobulinen deelnemen, terwijl de V-gebieden binden aan specifieke antigenen (d.w.z. eiwitten die de aanwezigheid van een bepaalde bacterie, virus of andere vreemde molecule of entiteit signaleren). De "armen" van antilichamen worden formeel Fab-gebieden genoemd, waarbij "Fab" "antigeenbindend fragment" betekent; het V-gedeelte hiervan omvat alleen de eerste 110 aminozuren van het Fab-gebied, niet het hele ding, omdat de delen van de Fab-armen die het dichtst bij het vertakkingspunt van de Y liggen, redelijk constant zijn tussen verschillende antilichamen en worden beschouwd als onderdeel van de C regio.
Overweeg bij wijze van analogie een typische autosleutel, die een deel heeft dat de meeste sleutels gemeen hebben, ongeacht het specifieke voertuig waarvoor de sleutel is ontworpen (bijvoorbeeld het deel dat u in uw hand houdt wanneer u het gebruikt) en een deel dat is alleen specifiek voor het voertuig in kwestie. Het handvatgedeelte kan worden vergeleken met de C-component van een antilichaam en het gespecialiseerde gedeelte met de V-component.
Functies van de constante en variabele immunoglobulinegebieden
Het deel van de C-component onder de tak van de Y, het Fc-gebied genoemd, kan worden gezien als de hersenen van de antilichaamoperatie. Ongeacht wat het V-gebied is ontworpen om te doen in een bepaald type antilichaam, regelt het C-gebied de uitvoering van zijn functies. Het C-gebied van IgG en IgM is wat de complementroute activeert, die een reeks niet-specifieke "eerste verdedigingslinie" immuunresponsen zijn die betrokken zijn bij ontsteking, fagocytose (waarbij gespecialiseerde cellen fysiek vreemde lichamen overspoelen) en celafbraak. Het C-gebied van IgG bindt aan deze fagocyten evenals aan "natural killer" (NK) -cellen; het C-gebied van IgE bindt aan mestcellen, basofielen en eosinofielen.
Wat betreft bijzonderheden van het V-gebied, is deze zeer variabele strook van het immunoglobulinemolecuul zelf verdeeld in hypervariabele en raamwerkgebieden. Diversiteit in de hypervariabele reden, zoals je intuïtie waarschijnlijk suggereert, is verantwoordelijk voor de verbazingwekkende reeks antigenen die immunoglobulinen kunnen herkennen, key-in-lock-stijl.
IgA
IgA is goed voor ongeveer 15 procent van de antilichamen in het menselijke systeem, waardoor het het op één na meest voorkomende type immunoglobuline is. Slechts ongeveer 6 procent wordt echter in het bloedserum gevonden. In serum wordt het gevonden in zijn monomere vorm - dat wil zeggen, als een enkel molecuul in een Y-vorm zoals hierboven beschreven. In zijn secretie van bestaat het echter als een dimeer, of twee van de Y-monomeren met elkaar verbonden. In feite komt de dimere vorm vaker voor, omdat IgA wordt gezien in een breed scala aan biologische secreties, waaronder melk, speeksel, tranen en slijm. Het neigt niet-specifiek te zijn in termen van het soort buitenlandse aanwezigheid waarop het zich richt. Zijn aanwezigheid op slijmvliezen maakt het een belangrijke poortwachter op fysiek kwetsbare locaties, of de plekken waar microben gemakkelijk dieper in het lichaam kunnen komen.
IgA heeft een halfwaardetijd van vijf dagen. De secretoire vorm als een totaal van vier plaatsen waarop antigenen worden gebonden, twee per Y-monomeer. Dit worden op de juiste manier epitoop-bindende plaatsen genoemd, omdat het epitoop het specifieke deel is van elke indringer die een immuunreactie veroorzaakt. Omdat het wordt aangetroffen in slijmvliezen die worden blootgesteld aan hoge niveaus van spijsverteringsenzymen, heeft IgA een secretoire component die voorkomt dat het wordt afgebroken door deze enzymen.
IgD
IgD is de zeldzaamste van de vijf klassen immunoglobulinen, die ongeveer 0,2 procent van de serumantilichamen uitmaakt, of ongeveer 1 op 500. Het is een monomeer en heeft twee epitoopbindende plaatsen.
IgD wordt gevonden bevestigd aan het oppervlak van B-lymfocyten als een B-celreceptor (ook wel sIg genoemd), waarvan wordt aangenomen dat het B-lymfocytenactivatie en -onderdrukking regelt in reactie op signalen van immumoglobulinen die circuleren in bloedplasma. IgD kan een factor zijn bij de actieve eliminatie van B-lymfocyten door zelfreactieve auto-antilichamen te genereren. Hoewel het nieuwsgierig lijkt dat antilichamen de cellen die ze maken ooit zullen aanvallen, kan deze eliminatie soms een overijverige of verkeerd gerichte immuunrespons beheersen, of B-cellen uit het bad halen als ze beschadigd zijn en niet langer nuttige producten synthetiseren.
Naast zijn rol als de facto celoppervlakreceptor wordt IgD in mindere mate aangetroffen in bloed en lymfevocht. Er wordt ook gedacht bij sommige mensen om te reageren met bepaalde haptenen (antigene subeenheden) op penicilline, wat waarschijnlijk is waarom sommige mensen allergisch zijn voor dit antibioticum; het kan ook op dezelfde manier reageren met gewone, onschadelijke bloedproteïnen, waardoor een auto-immuunreactie ontstaat.
IgE
IgE is goed voor slechts ongeveer 0,002 procent van het serumantilichaam, of ongeveer 1 / 50.000 van alle circulerende immunoglobulinen. Desondanks speelt het een vitale rol in de immuunrespons.
Evenals IgD is IgE een monomeer en heeft twee antigene bindingsplaatsen, één op elke "arm". Het heeft een korte halfwaardetijd van twee dagen. Het is gebonden aan mestcellen en basofielen, die in bloed circuleren. Als zodanig is het een bemiddelaar van allergische reacties. Wanneer een antigeen bindt aan het Fab-gedeelte van een IgE-molecuul gebonden aan een mestcel, zorgt dit ervoor dat de mestcel histamine in de bloedbaan afgeeft. IgE neemt ook deel aan de lysis, of chemische afbraak, van parasieten van de protozoaire variëteit (denk aan amoeben en andere eencellige of meercellige indringers). IgE wordt ook gemaakt als reactie op de aanwezigheid van wormen (parasitaire wormen) en bepaalde geleedpotigen.
Soms speelt IgE ook een indirecte rol in de immuunrespons door andere immuuncomponenten in actie te brengen. IgE kan slijmvliesoppervlakken beschermen door ontsteking te initiëren. Je denkt misschien dat ontsteking iets ongewenst impliceert, omdat het de neiging heeft pijn en zwelling te veroorzaken. Maar ontsteking, onder vele andere immuunvoordelen, stelt IgG, eiwitten uit de complementwegen, en witte bloedcellen in weefsels om indringers te confronteren.
IgG
IgG is het dominante antilichaam in het menselijk lichaam, goed voor maar liefst 85 procent van alle immunoglobulinen. Een deel hiervan is vanwege de lange, zij het variabele, halfwaardetijd van zeven tot 23 dagen, afhankelijk van de betreffende IgG-subklasse.
Net als drie van de vijf soorten immunoglobuline, bestaat IgG als een monomeer. Het komt voornamelijk voor in het bloed en de lymfe. Het heeft het unieke vermogen om placenta bij zwangere vrouwen te passeren, waardoor het de ongeboren foetus en pasgeboren baby kan beschermen. De belangrijkste activiteiten omvatten het verbeteren van fagocytose in macrofagen (gespecialiseerde "eter" -cellen) en neutrofielen (een ander type witte bloedcellen); neutraliserende toxines; en het inactiveren van virussen en het doden van bacteriën. Dit geeft IgG een breed palet aan functies, passend bij een antilichaam dat zo veel voorkomt in het systeem. Het is meestal het tweede antilichaam op de scène wanneer er een indringer aanwezig is, die vlak achter IgM volgt. De aanwezigheid ervan is enorm toegenomen in de anamnestische reactie van het lichaam. "Anamnestic" vertaalt zich naar "niet vergeten" en IgM reageert op een indringer die het eerder heeft ontmoet met een onmiddellijke piek in zijn aantal. Ten slotte kan het Fc-deel van IgG binden aan NK-cellen om een proces in gang te zetten dat antilichaamafhankelijke cel-gemedieerde cytotoxiciteit of ADCC wordt genoemd, dat de effecten van binnendringende microben kan doden of beperken.
IgM
IgM is de kolos van immunoglobulinen. Het bestaat als een pentameter of een groep van vijf gebonden IgM-monomeren. IgM heeft een korte halfwaardetijd (ongeveer vijf dagen) en maakt ongeveer 13 tot 15 procent uit serumantilichamen. Belangrijk is dat het ook de eerste verdedigingslinie is tussen de vier broers en zussen van het antilichaam, omdat het de eerste immunoglobuline is die tijdens een typische immunologische respons is gemaakt.
Omdat IgM een pentameer is, heeft het 10 epitoopbindende plaatsen, waardoor het een felle tegenstander is. De vijf Fc-porties, zoals die van de meeste andere immunoglobulinen, kunnen de complement-eiwitroute activeren en is als een "eerste responder" in dit opzicht het meest efficiënte type antilichaam. IgM agglutineert binnendringend materiaal en dwingt individuele stukken om aan elkaar te kleven voor gemakkelijker uit het lichaam verwijderen. Het bevordert ook lysis en fagocytose van micro-organismen, met een bijzondere affiniteit voor het verdrijven van bacteriën.
Monomere vormen van IgM bestaan wel en worden voornamelijk op het oppervlak van B-lymfocyten gevonden als receptoren of sIg (zoals bij IgD). Interessant is dat het lichaam al tegen de leeftijd van negen maanden IgM-waarden voor volwassenen heeft geproduceerd.
Een opmerking over antilichaamdiversiteit
Dankzij de zeer hoge variabiliteit van het hypervariabele deel van de Fab-component van elk van de vijf immunoglobulinen, kan een astronomisch aantal unieke antilichamen worden aangemaakt over de vijf formele klassen. Dit wordt versterkt door het feit dat de L- en H-ketens ook in een aantal isotypes voorkomen, of ketens die oppervlakkig hetzelfde in rangschikking zijn maar verschillende aminozuren bevatten. In feite zijn er 45 verschillende "kappa" L-ketengenen, 34 "lambda" L-ketengenen en 90 H-ketengenen voor een totaal van 177, die op hun beurt meer dan drie miljoen unieke combinaties van genen opleveren.
Dit is logisch vanuit het oogpunt van evolutie en overleven. Niet alleen moet het immuunsysteem bereid zijn om indringers te confronteren die het al 'kent', maar het moet ook bereid zijn om een optimale reactie te creëren op indringers die het nog nooit heeft gezien of die overigens gloednieuw van aard zijn, zoals als griepvirussen die zich door mutaties hebben ontwikkeld. De gastheer-indringerinteractie in de loop van de tijd en tussen microbiële en gewervelde soorten is eigenlijk niet meer dan een voortdurende, eindeloze 'wapenwedloop'.