13. Взаимодействие антиген-антитело. Аффинность и авидность. Кросс-реактивность. Межмолекулярные силы связывания антигенов и антител. Специфичность взаимодействия.

Взаимодействие антигена и специфичного ему антитела приводит к связыванию этих молекул с образованием иммунного комплекса (ИК). В зависимости от особенностей строения взаимодействующих молекул иммунные комплексы имеют существенные различия.

Если молекула антигена имеет одну антигенную детерминанту (эпитоп), то антиген может связаться только одним паратопом одной молекулы антитела. Но если в молекуле антигена есть две и более антигенные детерминанты, то такие антигены могут образовать сложный иммунный комплекс с участием более чем одной молекулы антитела.

На первом этапе взаимодействия антигена и антитела (связывание эпитопа антигена с паратопом антитела) основной связующей силой являются кулоновские, а после сближения эпитопа и паратопа на расстояние в доли нм решающую роль в формировании комплекса играют ван-дер-ваальсовы силы. Во второй фазе (образоваие крупных комплексов, состоящих из нескольких антигенов и антител) у преципитирующих (полных) Ат происходит неспецифическое объединение (за счет водородных, гидрофобных и иных сил) иммунных комплексов в видимые невооруженным глазом преципитаты или агглютинаты. У неполных, непреципитирующих, Ат неспецифическая фаза отсутствует.

Взаимодействие антигена и антитела возможно и при неполной их комплементарности. В этом случае говорят о кросс-реактивности антигенов и антител.

Взаимодействие антигена с антителом характеризуется и зависит от аффинности антитела. Аффинность антител — прочность связывания активных центров молекулы антитела с детерминантными (реакционноспособными) группами антигена. Аффинность зависит от взаимной пространственной комплементарности активного центра антитела и антигенной детерминанты антигена: чем больше комплементарность между ними, тем выше аффинность. Взаимодействие антиген-антитело обратимо и скорость диссоциации комплекса (т.е. прочность взаимодействия антиген-антитело) зависит от константы ассоциации - аффинности (или сродства). Авидность антител — характеристика общей стабильности комплекса антигена и антитела. Авидность определяется аффинностью антитела к антигену, количеством антигенсвязывающих центров в молекуле антитела и особенностями пространственной структуры антигена, создающими стерические препятствия для создания комплекса.  Авидность антитела следует отличать от аффинности, так как аффинность является термодинамическим параметром, количественно описывающим силу единственного взаимодействия антигена и антитела, в то время как авидность описывает силу кооперативных взаимодействий аффинных взаимодействий.

Так, например, авидность IgM может быть высокой даже при низкой аффинности отдельных антиген-связывающих центров, так как молекула IgM имеет десять таких центров, в то время как IgG может иметь два высокоаффинных центра.

14.Классы иммуноглобулинов. Распределение в организме, особенности функционирования.

У млекопитающих выделяют пять классов антител (иммуноглобулинов) — IgG, IgA, IgM, IgD, IgE, различающихся между собой по строению и аминокислотному составу тяжёлых цепей (α-, γ-, δ-, ε- и μ-цепи) и по выполняемым эффекторным функциям.

IgG является основным иммуноглобулином сыворотки здорового человека (составляет 70-75 % всей фракции иммуноглобулинов), наиболее активен во вторичномиммунном ответе и антитоксическом иммунитете. Благодаря малым размерам (коэффициент седиментации 7S, молекулярная масса 146 кДа) является единственной фракцией иммуноглобулинов, способной к транспорту через плацентарный барьер и тем самым обеспечивающей иммунитет плода и новорожденного. В составе IgG 2-3 % углеводов; два антигенсвязывающих F_ab-фрагмента и один F_C-фрагмент. F_ab-фрагмент (50-52 кДа) состоит из целой L-цепи и N-концевой половины H-цепи, соединённых между собой дисульфидной связью, тогда как F_C-фрагмент (48 кДа) образован C-концевыми половинами H-цепей. Всего в молекуле IgG 12 доменов (участки, сформированные из β-структуры и α-спиралей полипептидных цепей Ig в виде неупорядоченных образований, связанных между собой дисульфидными мостиками аминокислотных остатков внутри каждой цепи): по 4 на тяжёлых и по 2 на лёгких цепях.

• IgM представляют собой пентамер основной четырёхцепочечной единицы, содержащей две μ-цепи. При этом каждый пентамер содержит одну копию полипептида с J-цепью (20 кДа), который синтезируется антителообразующей клеткой и ковалентно связывается между двумя соседними F_C-фрагментами иммуноглобулина. Появляются при первичном иммунном ответе B-лимфоцитами на неизвестный антиген; составляют до 10 % фракции иммуноглобулинов. Являются наиболее крупными иммуноглобулинами (970 кДа). Содержат 10-12 % углеводов. Образование IgM происходит ещё в пре-B-лимфоцитах, в которых первично синтезируются из μ-цепи; синтез лёгких цепей в пре-B-клетках обеспечивает их связывание с μ-цепями, в результате образуются функционально активные IgM, которые встраиваются в поверхностные структуры плазматической мембраны, выполняя роль антиген-распознающего рецептора; с этого момента клетки пре-B-лимфоцитов становятся зрелыми и способны участвовать в иммунном ответе.

• IgA сывороточный IgA составляет 15-20 % всей фракции иммуноглобулинов, при этом 80 % молекул IgA представлено в мономерной форме у человека. Основной функцией IgA является защита слизистых оболочек дыхательных, мочеполовых путей и желудочно-кишечного тракта от инфекций. Секреторный IgA представлен в димерной форме в комплексе с секреторным компонентом, содержится в серозно-слизистых секретах (например в слюне, слезах, молозиве, молоке, отделяемом слизистой оболочки мочеполовой и респираторной системы). Содержит 10-12 % углеводов, молекулярная масса 500 кДа.

• IgD составляет менее одного процента фракции иммуноглобулинов плазмы, содержится в основном на мембране некоторых В-лимфоцитов. Функции до конца не выяснены, предположительно является антигенным рецептором с высоким содержанием связанных с белком углеводов для В-лимфоцитов, ещё непредставлявшихся антигену. Молекулярная масса 175 кДа.

• IgE в свободном виде в плазме почти отсутствует. Способен осуществлять защитную функцию в организме от действия паразитарных инфекций, обуславливает многие аллергические реакции. Механизм действия IgE проявляется через связывание с высоким сродством (10⁻¹⁰М) с поверхностными структурами базофилов и тучных клеток, с последующим присоединением к ним антигена, вызывая дегрануляцию и выброс в кровь высоко активных аминов (гистамина и серотонина — медиаторов воспаления), на чем основано применение аллергических диагностических проб. Молекулярная масса 200 кДа.