Адаптивный иммунитет

Базовые принципы и эволюция

Согласно классическому определению Р.В. Петрова, иммунитет — это способность многоклеточных организмов поддерживать гомеостаз (постоянство макромолекулярного состава) путем удаления чужеродных молекул. Чужеродными считаются любые продукты чужой генетической информации, которые организм может отличить от собственных. Если иммунная реакция ошибочно направляется против собственных тканей, развивается патология.

Эволюционно появление адаптивного иммунитета тесно связано с увеличением размеров живых организмов. Чем больше клеток, тем выше риск случайных мутаций и вирусной трансформации. Поэтому возникла необходимость в механизме защиты от агрессии изнутри — злокачественных новообразований.

Сам по себе адаптивный иммунитет — это крайне громоздкий, потенциально опасный и энергетически «дорогостоящий» инструмент. Однако он закрепился в эволюции благодаря одному важнейшему свойству — способности формировать клоны клеток памяти.

Базовый алгоритм работы включает три этапа:

1. Распознавание антигенов: идентификация чужеродных объектов с помощью клонально распределенных рецепторов.
2. Элиминация: непосредственное уничтожение и удаление антигена.
3. Формирование памяти: фиксация «опыта» контакта для эффективной защиты в будущем.

Распознавание антигенов

За специфическое распознавание антигенов отвечают три типа молекул:

• Иммуноглобулины (антитела).
• Т-клеточные рецепторы (TCR) типа αβ.
• Т-клеточные рецепторы (TCR) типа γδ.

Все эти молекулы существуют в виде мембранных рецепторов на поверхности лимфоцитов. При этом иммуноглобулины уникальны тем, что могут существовать еще и как свободные, растворимые молекулы в жидкостях организма.

Строение иммуноглобулинов

Термин «иммуноглобулин» отражает белковую природу молекулы, а «антитело» — ее функциональную специфичность к конкретному антигену. Базовая единица (мономер) имеет массу 150–170 кДа и состоит из четырех полипептидных цепей, соединенных дисульфидными связями (их можно разрушить дитиотреитолом или меркаптопурином):

• Две тяжелые H-цепи (heavy): масса 100–120 кДа, состоят из 4–5 доменов.
• Две легкие L-цепи (light): масса 50–60 кДа, состоят из 2 доменов.

Каждый домен содержит около 110 аминокислот. Функционально молекула делится на две зоны:

• Вариабельные домены (V-домены): расположены на N-конце. V-домены тяжелой ($V_H$) и легкой ($V_L$) цепей совместно формируют антигенсвязывающий участок. Он распознает эпитоп за счет пространственной комплементарности.
• Константные домены (C-домены): имеют постоянную структуру. L-цепь содержит один такой домен ($C_L$), H-цепь — три или четыре ($C_H1$, $C_H2$ и т.д.). Они не связывают антиген, но определяют эффекторные функции антитела (например, активацию комплемента).

Под действием фермента папаина молекула расщепляется на три фрагмента: два Fab (Fragment antigen binding, антигенсвязывающие) и один Fc (Fragment cristallizable, кристаллизующийся).

Краткая история изучения

Изучение антител имеет богатую историю, отмеченную несколькими прорывами:

• 1890 г. — Э. Беринг и С. Китасато открыли антитела, доказав, что сыворотка кроликов способна нейтрализовать дифтерийный токсин.
• 1937 г. — А. Тизелиус выявил иммуноглобулины методом электрофореза во фракциях сывороточных белков.
• 1975 г. — Г. Кехлер и С. Мильштейн создали гибридомную технологию для получения моноклональных антител.
• Конец 1970-х гг. — С. Тонегава открыл явление соматической перестройки генов, объяснив колоссальное разнообразие антител.

Вопросы с занятий и экзамена

Что ещё разобрать по теме

• Механизмы соматической рекомбинации генов иммуноглобулинов (открытие С. Тонегавы)
• Принципы работы и строение Т-клеточных рецепторов (TCR αβ и γδ)
• Эффекторные функции Fc-фрагмента антител
• Гибридомная технология и синтез моноклональных антител
• Взаимодействие адаптивного иммунитета с опухолевыми клетками

Другие темы раздела «Введение в иммунологию»

Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.