Классы антител: IgG, IgM, IgA, IgE, IgD, их строение и функции

Иммуноглобулины, или антитела, являются ключевыми молекулами адаптивной иммунной системы, обеспечивающей специфическую защиту от инфекций. Эти белки вырабатываются В-лимфоцитами в ответ на попадание в организм чужеродных агентов, таких как вирусы, бактерии или аллергены. По своим структурным и функциональным особенностям иммуноглобулины делятся на пять основных классов: иммуноглобулин G (IgG), иммуноглобулин M (IgM), иммуноглобулин A (IgA), иммуноглобулин E (IgE) и иммуноглобулин D (IgD). Каждый класс выполняет уникальную роль в защите организма, а их строение напрямую определяет механизм действия. Понимание различий между этими классами важно для диагностики заболеваний, оценки иммунного статуса и разработки терапевтических стратегий.

Строение антител: основа для понимания их функций

Все классы иммуноглобулинов имеют общий план строения, который определяет их способность распознавать и нейтрализовать угрозы. Основная структурная единица антитела представляет собой Y-образную молекулу, состоящую из четырех полипептидных цепей: двух идентичных тяжелых и двух идентичных легких, соединенных дисульфидными мостиками. Тяжелые цепи определяют класс принадлежности иммуноглобулина (γ для IgG, μ для IgM, α для IgA, ε для IgE и δ для IgD), в то время как легкие цепи бывают двух типов (κ и λ) и являются общими для всех классов. Каждая цепь содержит вариабельные и константные домены. Вариабельные домены расположены на концах «рук» Y-образной структуры и формируют антигенсвязывающий участок, который обеспечивает специфическое распознавание чужеродных молекул. Константные домены определяют биологические свойства антитела: активацию системы комплемента, связывание с рецепторами на поверхности клеток и способность проникать через ткани и плаценту.

Иммуноглобулин G (IgG): многофункциональный защитник организма

Иммуноглобулин G является наиболее распространенным классом антител в крови и тканевой жидкости, составляя около 75–80 % от общего пула иммуноглобулинов. IgG играет центральную роль в длительном иммунитете против перенесенных инфекций. Этот класс антител обладает уникальной способностью проникать через плацентарный барьер, обеспечивая пассивный иммунитет плоду в течение последнего триместра беременности и первых месяцев жизни ребенка. IgG эффективно нейтрализует токсины, вирусы и бактерии, опсонизирует патогены для последующего фагоцитоза и активирует систему комплемента по классическому пути. Существует четыре подкласса IgG (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4), каждый из которых имеет несколько отличающиеся биологические свойства и период полувыведения.

Иммуноглобулин M (IgM): первый ответ на инфекцию

Иммуноглобулин M представляет собой пентамерную молекулу, которая вырабатывается на самой ранней стадии иммунного ответа. Благодаря своей структуре, состоящей из пяти базовых единиц, соединенных J-цепью, IgM обладает десятью антигенсвязывающими участками, что делает его исключительно эффективным в связывании и агглютинации патогенов. Это первый класс антител, который появляется в крови после первичного контакта с антигеном, обеспечивая быструю первичную защиту. IgM играет ключевую роль в активации системы комплемента, запуская каскад реакций, приводящих к лизису бактериальных клеток. Хотя отдельная молекула IgM имеет более низкую аффинность по сравнению с IgG, ее многовалентность компенсирует это, обеспечивая высокую авидность. Уровень иммуноглобулина M часто используется в диагностике как маркер острой фазы инфекционного заболевания.

Иммуноглобулин A (IgA): страж слизистых оболочек

Иммуноглобулин A является основным классом антител, обеспечивающим защиту на поверхностях слизистых оболочек дыхательного, желудочно-кишечного и мочеполового трактов. IgA существует в двух формах: мономерной (в крови) и димерной (в секретах). Секреторный IgA (sIgA) образуется путем соединения двух мономерных единиц с помощью J-цепи и секреторного компонента, который защищает молекулу от протеолитического расщепления в агрессивной среде слизистых. Этот иммуноглобулин предотвращает прикрепление патогенов к эпителиальным клеткам, нейтрализует вирусы и токсины и играет критическую роль в формировании мукозального иммунитета. IgA также присутствует в грудном молоке, обеспечивая пассивный иммунитет младенцу во время грудного вскармливания.

Иммуноглобулин E (IgE): защитник и провокатор аллергий

Иммуноглобулин E представляет собой специализированный класс антител, который играет ключевую роль в защите от паразитарных инфекций и в развитии аллергических реакций. IgE имеет самый низкий сывороточный уровень среди всех иммуноглобулинов, но обладает исключительно высокой аффинностью к рецепторам на поверхности тучных клеток и базофилов. При связывании с антигеном (аллергеном) IgE запускает дегрануляцию этих клеток, приводя к высвобождению гистамина и других медиаторов воспаления. Эта реакция полезна при гельминтозах, создавая неблагоприятную среду для паразитов, но становится проблематичной при аллергиях, вызывая симптомы от легкого зуда до анафилактического шока. Измерение уровня специфического IgE используется в диагностике аллергических заболеваний.

Иммуноглобулин D (IgD): загадочный регулятор иммунитета

Иммуноглобулин D является наименее изученным классом антител, присутствующим в основном на поверхности наивных В-лимфоцитов вместе с IgM. Функции IgD остаются частично изученными, но существующие данные предполагают его участие в активации и дифференцировке В-клеток. IgD может функционировать как антигенный рецептор, участвуя в распознавании патогенов и инициации иммунного ответа. Небольшое количество IgD также секретируется в кровоток, где он может связываться с базофилами и тучными клетками, потенциально модулируя их активность. Несмотря на низкую концентрацию в сыворотке, IgD, по-видимому, играет важные регуляторные роли в иммунной системе, хотя точные механизмы продолжают изучаться.

Сравнительная характеристика классов иммуноглобулинов

Для лучшего понимания различий между классами антител полезно рассмотреть их ключевые характеристики в сравнительной таблице. В следующей таблице суммированы основные свойства пяти классов иммуноглобулинов:

Клиническое значение определения классов антител

Измерение уровня и специфичности различных классов иммуноглобулинов имеет важное диагностическое значение в клинической практике. Оценка иммуноглобулинового профиля помогает в диагностике иммунодефицитных состояний, аллергических заболеваний, аутоиммунных заболеваний и хронических инфекций. Например, повышенный уровень IgM часто указывает на острую инфекцию или первичный иммунный ответ, в то время как повышенный IgG, как правило, свидетельствует о перенесенной инфекции или хроническом воспалительном процессе. Дефицит IgA является наиболее распространенным первичным иммунодефицитом, а повышенный уровень IgE ассоциирован с аллергическими заболеваниями и паразитарными инвазиями. Определение специфических антител разных классов используется для подтверждения диагноза таких заболеваний, как целиакия (антитела к тканевой трансглутаминазе), инфекционный мононуклеоз (IgM к вирусу Эпштейна-Барр) и многих других.

Список литературы

1. Иммунология: учебник для медицинских вузов / Под ред. Р. М. Хаитова. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2019. — 704 с.
2. Ярилин А. А. Иммунология: учебник. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. — 752 с.
3. Клиническая иммунология и аллергология: учебное пособие / Под ред. Г. И. Сторожакова, И. И. Долгушиной. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2016. — 640 с.
4. Janeway's Immunobiology / Kenneth Murphy, Casey Weaver. — 9th ed. — New York: Garland Science, 2016. — 904 p.
5. Abbas A. K., Lichtman A. H., Pillai S. Cellular and Molecular Immunology. — 10th ed. — Philadelphia: Elsevier, 2021. — 562 p.
6. Федеральные клинические рекомендации по диагностике первичных иммунодефицитов. — М.: Российская ассоциация аллергологов и клинических иммунологов, 2018.
7. World Health Organization. WHO International Standard for human immunoglobulin G, M, A, D and E. — Geneva: WHO, 2019.