Структура на имуноглобулините

Антителата (или имуноглобулини) представляват гликопротеини, съставени от една или повече единици, всяка от които съдържа четири полипептидни вериги - две идентични тежки вериги (Н) и две идентични леки вериги (L). Терминалните краища на полипептидните вериги, които съдържат амино- групи показват значителни вариации в аминокиселинния състав и се наричат променливи (V) региони, за да се различават от относително постоянните (С) области. Всяка L верига се състои от един променлив домен - VL и един константен домен - CL. Н-веригите се състоят от вариабилен домен, VH и три константни домена СН1, СН2 и СНЗ. Тежките и леки вериги се държат заедно чрез комбинация от нековалентни взаимодействия и ковалентни междуверижни дисулфидни връзки, образуващи двустранно симетрична структура. Дисулфидната връзка е връзка в белтъчната молекула. Тя се образува между два цистеинови радикала чрез отнемане на молекула водород от сулфхидрилните им групи. Тя може да възникне както в рамките на една белтъчна молекула, така и да свърже две или повече пептидни вериги. V-областите на H и L веригите включват антиген-свързващите места на имуноглобулините. Всеки Ig мономер съдържа две антиген-свързващи места. Шарнирната област е областта на Н-веригите между първия и втория С-домен. Този гъвкав шарнир (намиращ се в IgG, IgA и IgD, но не IgM или IgE) позволява разстоянието между двете антиген-свързващи места да варира.
Петте основни класа имуноглобулини са IgG, IgM, IgA, IgD и IgE. Те се отличават по вида на тежката верига. IgG молекулите имат тежки вериги, известни като гама-вериги, IgM имат мю-вериги, IgA имат алфа-вериги, IgE имат епсилон-вериги и IgD имат делта-вериги.

Разликите в полипептидите на тежката верига позволяват тези имуноглобулини да функционират при различни типове имунни отговори, както и в определени стадии на имунния отговор. Съществуват пет различни типа тежки вериги, но само два основни типа леки вериги - kappa (κ) и lambda (λ).
Класовете на антителата се различават по валентност в резултат на различен брой Y-единици (мономери) които се свързват, за да образуват пълния протеин.

Класове имуноглобулини

IgA съществува в серума както в мономерни, така и в димерни форми съставляващи приблизително 15% от общия серумен Ig. Секреторният IgA е димер, осигуряващ основния защитен механизъм срещу някои локални инфекции поради изобилието му в лигавичните секрети (слюнка и сълзи). IgA в серума е главно мономерен, но в секрети като слюнка, сълзи, коластра, слуз, пот и стомашна течност се открива като димер. Повечето имуноглобулини от клас А присъстват в секретирана форма. Смята се, че това се дължи на техните свойства за предотвратяване на нахлуването на патогени чрез прикрепване и проникване в епителни повърхности. IgA слабо активира комплемента, следователно не индуцира лизис на бактериални клетки чрез системата на комплемента. Секреторният IgA работи заедно с лизозимите (също присъстващи в много секретирани течности), които могат да хидролизират въглехидрати в бактериалните клетъчни стени, като по този начин дават възможност на имунната система да изчисти инфекцията. IgA се открива предимно върху повърхности на епителни клетки, където действа като неутрализиращо антитяло.

IgE и IgD се откриват в серума в много по-малки количества, отколкото други имуноглобулини. IgE основно защитава срещу паразитна инвазия и е отговорен за патогенезата на алергичните реакции от бърз тип. Мембранният IgD е рецептор за антиген, който се среща предимно по повърхността на зрелите В-лимфоцити. Тежката верига на IgE съдържа допълнителен домен, с който тя се свързва с висок афинитет към Fc рецептора на еозинофили, мастоцити и базофили. Когато антигени като прашец, отрови, гъбички, спори, прахови акари и други видове алергени се свързват с Fab частта на IgE, прикрепена към клетките, клетките дегранулират и освобождават фактори като хепарин, хистамин, протеолитични ензими, левкотриени и цитокини. Като следствие, вазодилатацията и повишената пропускливост на малките съдове водят до изтичане на течност от капилярите в тъканите, което води до характерните симптоми на алергична реакция. Повечето от тези типични алергични реакции като секреция на слуз, кихане, кашлица се считат за полезни за изхвърляне на останалите алергени от организма. Проучванията показват, че състояния като астма, ринит, екзема, уртикария, дерматит и някои паразитни инфекции (например хелминти и тения) водят до повишени нива на IgE.

IgG е преобладаващият Ig клас, присъстващ в човешкия серум. Произведен като част от вторичния имунен отговор към антигени, този клас имуноглобулин представлява приблизително 75% от общия серумен Ig. IgG е единственият клас, който може да премине плацентарната бариера и до голяма степен е отговорен за защитата на новороденото през първите месеци от неговия живот. Поради относителното си изобилие и отлична специфичност по отношение на антигените, IgG е основното антитяло използвано в имунологичните изследвания и клиничната диагностика. IgG е основният имуноглобулин в кръвта, лимфната течност, цереброспиналната течност и перитонеалната течност и ключов играч в хуморалния имунен отговор. Серумният IgG при здрави хора представлява приблизително 15% от общия протеин. Fc частта на IgG може да пресече плацентата на майката и да влезе във фетална циркулация, осигурявайки на плода следродилна защита. IgG молекулите са способни да реагират с Fcy рецептори, които присъстват на повърхността на макрофаги, неутрофили и естествени клетки убийци и могат да активират комплементната система.

Серумният IgM съществува като пентамер при бозайници и представлява приблизително 10% от нормалното човешко серумно имуноглобулиново съдържание. Той преобладава в първичните имунни отговори на повечето антигени и е най-ефективният имуноглобулин свързващ комплемента. IgM се експресира и върху плазмената мембрана на В-лимфоцитите като мономер. В тази форма, той играе ролята на В-клетъчен антигенен рецептор. Всеки от петте мономера в пентамерната структура е съставен от две леки вериги (или капа или ламбда) и две тежки вериги. За разлика от IgG тежката верига в IgM мономери е съставена от една променлива и четири константни области с допълнителен постоянен домен заместващ шарнирната област. IgM може да разпознава епитопите на нахлуващи микроорганизми, което води до клетъчна аглутинация. Този антитяло-антигенен имунен комплекс след това се унищожава чрез комплементарна фиксация или рецепторно-медиирана ендоцитоза от макрофагите. IgM е първият клас имуноглобулин, който се синтезира от новороденото и играе роля в патогенезата на някои автоимунни заболявания. IgM е третата най-често срещана серумна Ig.

В допълнение към основните имуноглобулинови класове, няколко имуноглобулинови подкласа съществуват във всички членове на даден животински вид. Антителата се класифицират в подкласове на базата на незначителни различия в типа на тежката верига на всеки клас Ig.

Разликата между различните подкласове е по-малка от разликата между различните класове. Например, IgG1 е по-тясно свързан с IgG2, IgG3 и IgG4, отколкото с IgA, IgM, IgD или IgE.