Антитела

Содержание:

Антитела важны, но это не единственный фактор
Вариабельность антител
Показания к проведению анализа
Диагностика иммунологического бесплодия
Классификация по антигенам
? Точность тестов
Что такое ИФА и что он может выявить
- Какие антитела к коронавирусу определяет ИФА
Анализ на антитела при беременности
Техника проведения
Строение антител
История изучения
Строение антител
Какие бывают антитела к щитовидке и почему они появляются
Мужское иммунологическое бесплодие – почему образуются антиспермальные антитела
Функции антител

Антитела важны, но это не единственный фактор

Большинство людей знает, что тестирование на наличие антител в крови человека может показать, был ли он заражен каким-либо определенным заболеванием, например, COVID-19. Эти антитела обеспечивают защиту организма от повторного заражения.

Однако в статье, опубликованной New England Journal of Medicine, исследователи сообщают, что количество антител у людей, которые выздоровели от COVID-19, снижается вдвое каждые 36 дней. Означает ли это, что люди, излечившиеся от COVID-19, постепенно теряют свой иммунитет?

Я генетик, интересующийся врожденным иммунным ответом — той частью иммунной системы, которую мы получаем при рождении, — и тем, как врожденные иммунные клетки «обучают» клетки, продуцирующие антитела, как идентифицировать и уничтожить патоген. Как я объясню впоследствии, антитела важны для иммунитета, но они не являются единственным фактором, который имеет значение.

Вариабельность антител

Значение анализов на антитела igg, igm, iga в диагностике инфекций

Антитела являются чрезвычайно вариабельными (в организме одного человека может существовать до 108 вариантов антител). Всё разнообразие антител проистекает из вариабельности как тяжёлых цепей, так и лёгких цепей.
У антител, вырабатываемых тем или иным организмом в ответ на те или иные антигены, выделяют:

Изотипическая вариабельность — проявляется в наличии классов антител (изотипов), различающихся по строению тяжёлых цепей и олигомерностью, вырабатываемых всеми организмами данного вида;
Аллотипическая вариабельность — проявляется на индивидуальном уровне в пределах данного вида в виде вариабельности аллелей иммуноглобулинов — является генетически детерминированным отличием данного организма от другого;
Идиотипическая вариабельность — проявляется в различии аминокислотного состава антиген-связывающего участка. Это касается вариабельных и гипервариабельных доменов тяжёлой и лёгкой цепей, непосредственно контактирующих с антигеном.

Показания к проведению анализа

Расшифровка анализа: что такое антитела, их функции и показания

Врачи часто назначают пациентам проведение анализа на антитела. Такое исследование помогает выявить, что стало причиной повышения или снижения уровня глобулинов. После расшифровки результатов врач сможет понять, что значит и с чем связано отклонение от нормы.

Также анализ часто назначается для отслеживания динамики развития некоторых патологий. Исследование необходимо, если у медика есть подозрение на дефицит иммуноглобулинов, что становится причиной ослабления иммунитета и увеличивает вероятность развития разных заболеваний.

Чаще всего анализ на антитела назначается при подозрении на следующие заболевания:

гепатит C;
заболевания щитовидной железы аутоиммунного происхождения. Определяется по количеству антител к тиреопероксидазе (ТПО);
вирус иммунодефицита человека. Для постановки достоверного диагноза пациенту придется сдать кровь на исследование не менее 3 раз;
ветрянка;
краснуха;
корь;
воспаление щитовидной железы, хронический тиреоидит. При этих заболеваниях сильно повышается продуцирование антител к тиреоглобулину;
паразитарные заболевания, вызванные глистами, аскаридами, круглыми и колючеголовыми червями;
дифтерия, столбняк;
полиомиелит;
герпес, вирус Эпштейна-Барра (ВЭП);
коклюш;
заболевания инфекционного происхождения, вызванные хламидиями.

Анализ крови при туберкулезе

Также исследование на иммуноглобулины определенного класса может быть назначено при следующих заболеваниях:

ревматоидный артрит;
рак;
цирроз печени;
заражение крови;
отит, воспаление легких, менингит хронической формы;
дисфункция иммунной системы;
ВИЧ-инфекции.

Исследование незаменимо и при выявлении причин бесплодия. При сложностях с зачатием ребенка обычно назначается анализ на антитела к ХГЧ и на антиспермальные антитела. Во время беременности всегда назначается анализ на антитела к резус-фактору. Также беременным женщинам нужно сдавать кровь на групповые антитела.

Один из наиболее распространенных анализов этого типа – изучение крови на присутствие антител к тиреоглобулину. Повышение выработки подобных антител указывает на патологии щитовидной железы и помогает определить присутствие воспалительного процесса. Несомненным преимуществом этого исследования является то, что оно дает возможность выявить заболевание на начальном этапе и свести к минимуму риск нежелательных осложнений.

Диагностика иммунологического бесплодия

Антитела к рецепторам ттг повышены: что это значит, причины, лечение

Определением и лечением такого состояния занимаются врачи гинекологи, андрологи и иммунологи. Для диагностики нарушения назначаются:

Ультразвуковые исследования. Женщине исследуют органы малого таза, а мужчине – мошонку и предстательную железу.
ПЦР-анализ, выявляющий ЗППП. Его также должны сдавать оба партнера. Исследование выявляет инфекционные процессы, в том числе имеющие скрытое или бессимптомное течение.
Анализы на антиспермальные антитела, влияющие на жизнеспособность, выработку и функции сперматозоидов. Поскольку такие вещества вырабатываются в женском и мужском организме, анализ сдают оба партнера. Перед проведением исследования нужно примерно на неделю прекратить прием гормональных, противовоспалительных и других препаратов, которые могут повлиять на результат. Для исследования берется кровь, семенная жидкость у мужчин и слизь из цервикального канала у женщин.
Проводится спермограмма – исследование эякулята, в котором определяют количество сперматозоидов, их подвижность, наличие деформированных, нежизнеспособных и неправильно развитых спермиев. Указываются также основные параметры семенной жидкости – кислотность, плотность, время разжижения, вязкость. Также определяется количество кровяных телец – эритроцитов и лейкоцитов.

Классификация по антигенам

антиинфекционные или антипаразитарные антитела, вызывающие непосредственную гибель или нарушение жизнедеятельности возбудителя инфекции либо паразита
антитоксические антитела, не вызывающие гибели самого возбудителя или паразита, но обезвреживающие вырабатываемые им токсины.
так называемые «антитела-свидетели заболевания», наличие которых в организме сигнализирует о знакомстве иммунной системы с данным возбудителем в прошлом или о текущем инфицировании этим возбудителем, но которые не играют существенной роли в борьбе организма с возбудителем (не обезвреживают ни самого возбудителя, ни его токсины, а связываются со второстепенными белками возбудителя).
аутоагрессивные антитела, или аутологичные антитела, аутоантитела — антитела, вызывающие разрушение или повреждение нормальных, здоровых тканей самого организма хозяина и запускающие механизм развития аутоиммунных заболеваний.
аллореактивные антитела, или гомологичные антитела, аллоантитела — антитела против антигенов тканей или клеток других организмов того же биологического вида. Аллоантитела играют важную роль в процессах отторжения аллотрансплантантов, например, при пересадке почки, печени, костного мозга, и в реакциях на переливание несовместимой крови.
гетерологичные антитела, или изоантитела — антитела против антигенов тканей или клеток организмов других биологических видов. Изоантитела являются причиной невозможности осуществления ксенотрансплантации даже между эволюционно близкими видами (например, невозможна пересадка печени шимпанзе человеку) или видами, имеющими близкие иммунологические и антигенные характеристики (невозможна пересадка органов свиньи человеку).
антиидиотипические антитела — антитела против антител, вырабатываемых самим же организмом. Причём эти антитела действуют не «вообще» против молекулы данного антитела, а именно против рабочего, «распознающего» участка антитела, так называемого идиотипа. Антиидиотипические антитела играют важную роль в связывании и обезвреживании избытка антител, в иммунной регуляции выработки антител. Кроме того, антиидиотипическое «антитело против антитела» зеркально повторяет пространственную конфигурацию исходного антигена, против которого было выработано исходное антитело. И тем самым антиидиотипическое антитело служит для организма фактором иммунологической памяти, аналогом исходного антигена, который остаётся в организме и после уничтожения исходных антигенов. В свою очередь, против антиидиотипических антител могут вырабатываться анти-антиидиотипические антитела и т. д.

? Точность тестов

Точность теста на наличие антител к коронавирусной инфекции определяется временем, когда происходит сдача данного анализа – чем раньше от момента предполагаемого заражения он был сдан, тем меньше его точность, так как антитела типа иммуноглобулинов G появляются в крови только к пятому-седьмому дню с момента начала течения заболевания.

Таким образом, сдавать данный тест в рамках инкубационного периода или до пятого дня заражения смысла нет, так как точный ответ он не покажет.

Кроме того, точность теста зависит также и от того метода, который используется для проверки взятого анализа.

Что такое ИФА и что он может выявить

ИФА – это иммуноферментный анализ на антитела. Этот анализ основан на реакции «антиген-антитело». Вирусы, бактерии и другие микроорганизмы, попадающие в организм, несут с собой антигены – вещества (обычно белки или полисахариды), генетически чужеродные для организма человека. В ответ на их внедрение иммунная система вырабатывает антитела – белки иммуноглобулины. Они соединяются с антигенами, образуя иммунный комплекс (этот процесс и называют реакцией «антиген-антитело»). Иммунные клетки распознают эти комплексы и нейтрализуют вредное влияние болезнетворных микроорганизмов.

На заметку: ИФА находит не сам коронавирус, а определяет наличие антител, которые вырабатываются организмом для борьбы с ним.

Тест ИФА помогает обнаружить специфические антитела к возбудителям определенных заболеваний в крови, моче, слюне, спинномозговой жидкости, молоке и т. д. Но самих возбудителей ИФА не выявляет, поэтому его и называют анализом на антитела. ИФА позволяет узнать о наличии или отсутствии антител к коронавирусу, определить их тип и узнать, был ли человек заражен, когда произошло заражение и на какой стадии находится заболевание, а также понять, болел ли человек COVID-19 раньше.

Какие антитела к коронавирусу определяет ИФА

С помощью ИФА находят несколько видов антител (иммуноглобулинов) к коронавирусу, но самыми информативными являются два из них — IgG и IgM.

После инфицирования Ковидом (и другими возбудителями инфекционных заболеваний) первыми появляются иммуноглобулины класса М. Они появляются уже через неделю после заражения COVID-19, поэтому служат индикатором острой стадии заболевания.

Иммуноглобулины класса G определяются в сыворотке крови с третьей недели после инфицирования. Их наличие говорит о том, что человек уже переболел коронавирусной инфекцией. Максимальный уровень антител G наблюдается примерно через три недели с момента инфицирования. После выздоровления иммуноглобулины M исчезают, а G могут оставаться в организме длительное время и служить для его защиты от повторного инфицирования. Таким образом, выявление иммуноглобулинов IgM свидетельствует об остром процессе заболевания, а IgG – о том, что человек уже переболел COVID и у него выработались антитела к нему.

ВАЖНО: обнаружение IgM не всегда свидетельствует об острой стадии заболевания: эти иммуноглобулины могут присутствовать и на стадии выздоровления

Анализ на антитела при беременности

Чаще всего, анализ на антитела назначают резус-отрицательным женщинам в период беременности, для выявления и диагностики болезней щитовидной железы, дифтерии, полиомиелита и ветряной оспы. Перечисленные случаи рассмотрим более подробно.

Сдача крови на антитела назначается при беременности всем без исключения женщинам – прежде всего, для выявления опасных для организма антигенов.

Объясняется это тем, что будущему малышу может передаться не материнский, а именно отцовский положительный резус, который материнский организм в период беременности воспримет как враждебного агента и начнет вырабатывать к нему антитела.

Такая ситуация в медицине называется резус-конфликтом матери и ребенка.

Если подобное произойдет, в период беременности возможно появление серьезных осложнений.

Это может быть резкое ухудшение самочувствия будущей мамы, чреватое отслоением плаценты и преждевременными родами, возникновение пороков в развитии плода, замершая беременность.

Поэтому на сегодняшний день резус-отрицательным женщинам во второй половине беременности предлагают сделать специальную инъекцию – ввести сыворотку, подавляющую выработку антител на плод.

Это дорогостоящее, однако действенное решение проблемы.

Техника проведения

Наиболее современным и эффективным методом выявления антител в сыворотке крови считается иммунофлюоресцентный анализ. При помощи такого лабораторного исследования можно определить тип и титр (активность) иммуноглобулинов, а также выявить, насколько сильно развилась патология. Исследование включает в себя следующие этапы:

лаборант забирает у пациента биологический материал;
несколько капель полученной крови капают на специальную планшетку с лунками, в которых содержатся очищенные антигены предполагаемого возбудителя;
далее лаборант добавляет в лунки специальный реагент;
с учетом окрашивания медик делает выводы о результате анализа.

Само исследование может быть 2 типов:

качественное. Назначается для подтверждения присутствия или отсутствия искомого антигена;
количественное. Этот тип анализа считается более сложным и показывает концентрацию антител в изучаемой сыворотке. При помощи него можно оценить, насколько быстро развивается инфекция.

Вне зависимости от типа анализа расшифровка результатов занимает от 1 до 3 суток.

При контакте с реагентом антитела меняют свой цвет, что указывает на положительную реакцию

Строение антител

Общий план строения иммуноглобулинов: 1) Fab; 2) Fc; 3) тяжёлая цепь; 4) лёгкая цепь; 5) антиген-связывающийся участок; 6) шарнирный участок

Антитела являются относительно крупными (~150 кДа — IgG) гликопротеинами, имеющими сложное строение. Состоят из двух идентичных тяжёлых цепей (H-цепи, в свою очередь состоящие из V_H, C_Н1, шарнира, C_H2- и C_H3-доменов) и из двух идентичных лёгких цепей (L-цепей, состоящих из V_L— и C_L— доменов). К тяжёлым цепям ковалентно присоединены олигосахариды. При помощи протеазы папаина антитела можно расщепить на два Fab (англ. fragment antigen binding — антиген-связывающий фрагмент) и один Fc (англ. fragment crystallizable — фрагмент, способный к кристаллизации). В зависимости от класса и исполняемых функций антитела могут существовать как в мономерной форме (IgG, IgD, IgE, сывороточный IgA), так и в олигомерной форме (димер-секреторный IgA, пентамер — IgM). Всего различают пять типов тяжёлых цепей (α-, γ-, δ-, ε- и μ-цепи) и два типа лёгких цепей (κ-цепь и λ-цепь).

История изучения

Самое первое антитело было обнаружено Берингом и Китазато в 1890 году, однако в то время о природе обнаруженного столбнячного антитоксина, кроме его специфичности и его присутствия в сыворотке иммунного животного, ничего определённого сказать было нельзя. Только с 1937 года — исследований Тиселиуса и Кабата, началось изучение молекулярной природы антител. Авторы использовали метод электрофореза белков и продемонстрировали увеличение гамма-глобулиновой фракции сыворотки крови иммунизированных животных. Адсорбция сыворотки антигеном, который был взят для иммунизации, снижала количество белка в данной фракции до уровня интактных животных.

Строение антител

Какие бывают антитела к щитовидке и почему они появляются

Идентификация и уничтожение чужеродных агентов – основная функция иммунной системы. При попадании в организм бактерий, вирусов или грибков иммунные клетки начинают синтезировать антитела – специфические иммуноглобулины, уничтожающие опасные вещества. Но если система дает сбой, в крови образуются аутоантитела против собственных органов или тканей.

В эндокринологии выделяют 3 типа иммуноглобулинов щитовидной железы. Они вырабатываются против:

тиреоглобулина (антиТГ);
тиреопероксидазы (антиТПО);
рецепторов ТТГ (анти-рТТГ).

Антитела (АТ) железы присутствуют в организме здорового человека в малых количествах. Если их концентрация превышает референсные (нормальные) значения, это указывает на аутоиммунные патологии.

АнтиТГ

Антитела к тиреоглобулину – иммуноглобулины, которые вырабатываются против предшественника тиреоидных гормонов. Тиреоглобулин относится к гликопептидам. Он синтезируется фолликулами щитовидной железы, из него далее получаются основные гормоны:

трийодтиронин (Т3);
тироксин (Т4).

По неизвестным причинам тиреоглобулин начинает восприниматься иммунной системой как чужеродный объект. В ответ к нему синтезируются аутоантитела, вследствие чего в железе возникает воспаление. Высокий уровень антител к ТГ является точным показателем аутоиммунных патологий у женщин и мужчин – тиреоидита Хашимото, Базедовой болезни.

АнтиТПО

Антитела к тиреопероксидазе вырабатываются против фермента железы, отвечающего за синтез активной формы йода, необходимого для продукции Т3 и Т4. Они образуются, когда иммунитет идентифицирует функциональную (тиреоидную) ткань железы как инородное тело.

Аутоантитела бомбардируют щитовидку, что приводит к воспалению. Без должного лечения количество тироцитов – функциональных клеток – уменьшается, что становится причиной гипотиреоза. Отклонение антиТПО (АТ-ТПО) от нормы – один из признаков диффузного токсического зоба, врожденного гипотиреоза, тиреоидита Хашимото.

Анти-рТТГ

Антитела к рецепторам ТТГ – иммуноглобулины, которые взаимодействуют с рецепторами щитовидки, чувствительными к тиреотропину (ТТГ). В зависимости от принципа действия различают 2 типа анти-рТТГ:

Блокирующие – угнетают функцию железы за счет уменьшения чувствительности рецепторов к тиреотропину, который синтезируется аденогипофизом (передней долей гипофиза). Они провоцируют истощение тиреоидной ткани железы, что приводит к ее недостаточности и гипотиреозу.
Стимулирующие – увеличивают чувствительность клеток-мишеней к тиреотропину, что приводит к гиперактивности железы. В результате уровень Т3 и Т4 многократно увеличивается, из-за чего возникает гипертиреоз и токсический зоб.

Для выявления специфических иммуноглобулинов, определения их типа и концентрации назначают иммуноферментный анализ крови.

радиационное облучение;
хронические инфекции;
генетическая предрасположенность;
сахарный диабет;
хроническое отравление токсинами;
йододефицитные состояния.

По статистике, патологии железы в 3 раза чаще диагностируются у женщин. Это связано с гормональным дисбалансом на фоне циклического увеличения и уменьшения стероидных гормонов.

Мужское иммунологическое бесплодие – почему образуются антиспермальные антитела

Мужские клетки – сперматозоиды, – которые за их подвижность называют живчиками, развиваются в семенниках. Там они защищены от неблагоприятных факторов гематотестикулярным барьером, находящимся между семенными канальцами и кровеносными сосудами, проходящими в тканях репродуктивной системы. Это предохраняет живчиков от агрессивного действия иммунной системы, воспринимающей мужские клетки как чужеродные белки – антигены – и вырабатывающей к ним антитела.

Пока живчики окружены гематотестикулярным барьером, иммунитет их не атакует и АСАТ не образуются. Может наблюдаться только небольшая концентрация таких белковых соединений, некритичная для репродуктивной функции. Но при снижении надежности барьера начинается выработка веществ, уничтожающих белковую структуру спермиев.

Эти белковые соединения направлены против разных частей сперматозоидов – хвостов, тел, головок. В результате снижается их выработка и двигательная активность. АСАТ меняют состав семенной жидкости, что мешает передвижению мужских клеток внутри женского организма. Живчики теряют способность проникать в цервикальную слизь, находящуюся в шейке матки, и становятся непригодными для оплодотворения.

В мужском организме образуется три вида таких антител:

IgA, нарушающие процесс выработки спермиев (сперматогенез) и влияющие на их морфологию (строение). Увеличение концентрации IgA говорит о снижении барьерных функций организма, защищающего живчики от негативного влияния.
IgM, снижающие подвижность спермиев. Из-за большого размера молекул такие антигены в анализах выявляются редко.
IgG, влияющие на физические свойства семенной жидкости (эякулята). Снижается ее кислотность, увеличивается количество лейкоцитов, и уменьшается время разжижения. Изменение свойств жидкости затрудняет оплодотворение.

Развитию мужского иммунологического бесплодия и выработке АСАТ способствуют:

Воспалительные процессы в мошонке, влиявшие на развитие и состояние мужских клеток, – варикоцеле, кисты, эпидидимит, орхит.
Патологии репродуктивного аппарата – крипторхизм – неопущение яичка в мошонку – и другие врожденные аномалии.
Инфекции – хламидиоз, гонорея, герпес, папилломавирус.
Перенесенные инфекционные процессы, повлиявшие на репродуктивную функцию. Чаще всего такой исход вызывает свинка (паротит).
Заболевания простаты – простатит и аденома.

Функции антител

Иммуноглобулины всех изотипов бифункциональны. Это означает, что иммуноглобулин любого типа

распознает и связывает антиген, а затем
усиливает уничтожение и/или удаление иммунных комплексов, сформированных в результате активации эффекторных механизмов.

Одна область молекулы антител (Fab) определяет её антигенную специфичность, а другая (Fc) осуществляет эффекторные функции: связывание с рецепторами, которые экспрессированы на клетках организма (например, фагоцитах); связывание с первым компонентом (C1q) системы комплемента для инициации классического пути каскада комплемента.

IgG является основным иммуноглобулином сыворотки здорового человека (составляет 70-75 % всей фракции иммуноглобулинов), наиболее активен во вторичном иммунном 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 новорождённого. 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 ранее 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 не представлявшихся 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.
IgY обнаружены в крови кур и яичном желтке.