Existenta anticorpilor a fost demonstrata de Behring si Kitasato (1890), in serul animalelor imunizate experimental cu toxina tetanica. Serul lor neutralizeaza toxina in vitro si o face inofensiva pentru animalele de experienta. Autorii au folosit denumirea de "anticorp" pentru a desemna substantele protectoare ce apar in ser, cu specificitate fata de un antigen corpuscular (bacterii). l2j3jo
Heidelberger (1930) a purificat anticorpii din ser si a evidentiat ca apartin fractiei proteice. Tiselius si Kabat (1938) au demonstrat experimental ca, de cele mai multe ori, functia de anticorp este asociata cu fractia gama a proteinelor serice si le-au dat denumirea de gamaglobuline.
In 1970, prin consens intre specialisti, OMS a stabilit ca substantele cu proprietati de anticorp, sa fie grupate in categoria imunoglobulinelor, pornind de la faptul ca toate substantele din acest grup au functie imunitara si sunt cuprinse in fractia globulinica a serului. Anticorpii nu sunt numai gamaglobuline. Exista si alte globuline cu functie de anticorp, dupa cum exista si gamaglobuline care nu au activitate de anticorp (de exemplu, proteinele patologice Bence-Jones).

Anticorpii sunt imunoglobuline care se sintetizeaza in organism dupa patrunderea unui antigen si au proprietatea de a se cupla specific cu antigenul inductor si de a-i anihila actiunea nociva. Termenul de "anticorp" in acceptiunea sa actuala, a fost folosit de Ehrlich (1891) in lucrarea "Studii experimentale asupra imunitatii".
Anticorpii formeaza 20% din totalul proteinelor plasmatice, dar se gasesc si in lichidele extravasculare, in secretiile exocrine (saliva, lapte, lacrimi) si ca molecule receptor de anti-gen pe suprafata limfo-citelor B. Moleculele de anticorpi au cea mai mica mobilitate electroforetica. Desi sunt asemanatoare ca structura, moleculele de imunoglobuline formeaza o familie de o diversitate imensa, neintalnita la nici o alta proteina. Diversitatea lor uriasa este ordonata in clase si subclase, in primul rand pe baza compozitiei in aminoacizi. Heterogenitatea compozitiei in aminoacizi se reflecta in sarcina lor electrica, foarte diferita. La electroforeza, celelalte proteine serice migreaza ca o banda compacta, cu o mobilitate caracteristica, deoarece moleculele lor sunt omogene in ceea ce priveste sarcina electrica, la un pH dat. Imunoglobulinele migreaza ca o banda larga, fiind heterogene, nu numai prin secventa aminoacizilor, ci si prin sarcina electrica.

Structura moleculei de imunoglobulina
Structura moleculei de imunoglobulina (Ig) s-a stabilit prin analiza proteinelor omogene secretate de plasmocitoame, cu metodologii complexe: biochimice, analitice, cristalografia prin difractie cu raze X.
Unitatea structurala de baza a moleculei de Ig este monomerul. Acesta este o unitate tetrapeptidica, formata prin asocierea a doua lanturi grele (H, Heavy = greu), fiecare avand circa 450 de aminoacizi si o greutate moleculara cuprinsa intre 50-76 kD si doua lanturi usoare (L, /.ight = usor), fiecare avand circa 216 aminoacizi si o greutate moleculara de 25 kD. Cele 4 catene polipeptidice sunt legate intre ele prin punti S-S si se rasucesc in spirala - atat unul fata de altul, dar si fiecare separat - fata de propria-i axa, rezultand o configuratie tridimensionala, stabilizata prin 16-24 legaturi S-S si prin alte interactiuni necovalente. Monomerul tetrapeptidic tridimensional are forma de T sau deY.
in functie de secventa aminoacizilor, fiecare lant polipeptidic este alcatuit din doua regiuni distincte: a) regiunea constanta (C ) corespunde jumatatii C-terminale a celor 4 catene polipeptidice. Are o secventa relativ uniforma a aminoacizilor si asigura unitatea structurala si functionaia a moleculei de ig; b) regiunea variabila (V) cuprinde o secventa de circa 110 aminoacizi in jumatatea N-terminala a celor 4 catene polipeptidice. Marimea sa nu este fixa, deoarece intervin insertii sau deletii de 3-6 aminoacizi. Regiunile variabile ale fiecarei perechi de catene formeaza situsul de combinare al moleculei de Ig, care confera specificitate de legare cu antigenul.
Variabilitatea maxima a secventei de aminoacizi a catenei L se concentreaza in pozitiile 24-34, 50-55, 89-97, iar a catenei H, la secventele 30-36, 50-56, 86-91 si 95-100. Aceste secvente formeaza regiunile hipervariabiie sau regiunile determinante de complementaritate (RDC), fata de configuratia spatiala a epitopului. Aminoacizii acestor secvente intra in alcatuirea situsului de combinare al moleculei de Ig.
Secventele relativ invariante se numesc regiuni cadru (RC) si formeaza 80-85% din regiunea variabila a moleculei de Ig. Variatia secventei aminoacizilor la nivelul regiunilor cadru este limitata la 5%. Secventa regiunilor cadru si a celor determinante de complementaritate alterneaza astfel: RC-|, RDC-|, RC2, RDC2, RC3, RDC3, RC4, RDC4.
Aproape de jumatatea catenelor H se gaseste o secventa de circa 15 aminoacizi, in care sunt grupate toate resturile de cisteina ce formeaza punti
S-S intercatenare. Aceasta secventa se numeste regiunea balama. Este sensibila la actiunea proteazelor fiind clivata de papaina, pepsina etc. La IgM si IgE, regiunea balama lipseste, dar cea omologa balamalei este clivata de proteaze. Regiunea balama asigura flexibilitatea moleculei de Ig, permitand mobilitatea fragmentelor Fab, care, teoretic, pot forma unghiuri variabile, intre 0-180°, conferind moleculei o geometrie variabila. Cele 16-24 legaturi S-S ale monomerului tetrapeptidic sunt constante ca numar si localizare pentru diferitele clase de Ig. Se disting 3 categorii de punti S-S:
- legaturi intercatenare H-H sau L-H, ale unui monomer. Legaturile L-L s-au descris la lgA2 si la proteinele Bence-Jones, care sunt dimeri de lanturi L;
-legaturiintracatenare, care determina structura tertiara a fiecarui lant polipeptidic.
- legaturi intercatenare, intre lanturile H ce apartin unor monomeri diferiti, la lgA2 si IgM, care formeaza complexe moleculare polimerice:
Domeniile moleculei de Ig se formeaza prin plierea fiecareia din cele 4 catene polipeptidice si prin rasucirea lor in spirala. Domeniile sunt regiuni globulare ale moleculei, legate intre ele prin secvente lineare scurte. Domeniile se pliaza intr-o conformatie stabila, conferita de secventa proprie de aminoacizi. Comparativ cu secventele lineare, domeniile pliate sunt mai rezistente la proteoliza.
Catena L are doua domenii: unul corespunzator regiunii variabile (VL) si altul corespunzator regiunii constante (CL).
Catena H are 4 domenii: unul corespunzator regiunii variabile (VH) si trei domenii ale regiunii constante: CH1, CH2, CH3.
Fiecare catena H a moleculelor de IgM si IgE are 5 domenii: unul in regiunea variabila (VH) si 4 in regiunea constanta (CH -\ - CH4).
Secventa de legatura intre regiunea constanta (CH-|) si cea variabila a fiecarei catene se numeste zona de comutare (s = switch).
Fiecare domeniu are o forma cilindrica sau globulara, cuprinde o secventa de circa 60 de aminoacizi si este stabilizat prin interactiuni necovalente de tip trans, cu domeniul omolog din lantul opus si de tip cis, cu domeniul vecin al aceleiasi catene.
Domeniile fiecarui lant, impreuna cu cele omologe ale lantului opus, formeaza unitati functionale denumite module. Cooperarea lor functionala este ilustrata de faptul ca domeniile VL si VH separate, au o capacitate foarte limitata de legare a antigenului, in timp ce forma lor asociata (care constituie situsul de legare al moleculei) este foarte eficienta in legarea antigenului.
Moleculele de imunoglobuline exista sub doua forme: secretate, ca anticorpi in umorile organismului si legate de membrana Iimfociteior B, indeplinind functia de receptori de antigen. Forma legata prezinta o secventa hidrofoba la capatul C-terminal, de circa 30 de aminoacizi, care strabate membrana si se ancoreaza in structura ei.
Metodele de clivare si de denaturare chimica a moleculei de imunoglobulina au contribuit la intelegerea structurii si functiei sale. Clivarea s-a realizat cu enzime proteolitice (papaina, pepsina, tripsina) sau prin cianoliza cu BrCN.
Papaina scindeaza mo-lecula de imunoglobulina la nivelul regiunii balama (aminoacidul 224) si elibe-reaza doua fragmente Fab (Fragment antigen binding) si fragmentul Fc (cristalizabil). Fiecare fragment Fab (50 kD) contine un lant L intreg si jumatatea N-terminala a lantului H, notata cu Fd (difficult), care cuprinde domeniile VH si CH -\. Frag-mentul Fab poate fi scindat transversal si rezulta frag-mentul Fv (variabil) format din domeniile VL si VH, se-parat de domeniile CL si CH 1.
Fragmentul Fc (50 kD) este format din jumatatile C-terminale ale celor doua catene H, unite printr-o legatura S-S si prin legaturi necovalente.
Pepsina cliveaza lan-turile H sub regiunea balama si elibereaza fragmentul Fc', mai mic decat fragmentul Fc papainic si doua fragmente Fab' legate intre ele (Fab')2, prin punti S-S intercatenare.
BrCN scindeaza lanturile polipeptidice la nivelul secventelor cu Met, pe care o transforma in homoserina. Fragmentele rezultate sunt heterogene ca marime, in functie de frecventa metioninei. Polipeptidele rezultate prin clivare enzimatica, cat si prin cianoliza, se separa prin tehnici cromatografice.
Denaturarea moleculei de imunoglobulina prin reducerea legaturilor S-S. Agentii reducatori (mercaptoetanolul, mercaptoetanolamina, ditiotreitolul) au o grupare SH libera si reduc legaturile S-S intercatenare si intracatenare.
HO - CH2 - CH2 - SH (Mercaptoetanolul)
Legaturile intercatenare (H-H sau H-L) sunt reduse mai usor, iar cele intracatenare, care stabilizeaza buclele domeniilor moleculei de imunoglobulina, sunt disociate mai greu.
Reducerea legaturilor S-S este reversibila. Dupa indepartarea agentului denaturam, renaturarea este rapida si completa. Din acest motiv, agentii denaturanti se incorporeaza in sistemul supus denaturarii. Denaturarea se poate stabiliza prin diferite metode chimice.
Functiile moleculei de imunoglobulina
in ansamblul efectorilor sistemului imunitar, moleculele de imunoglo-bulina indeplinesc doua categorii de functii:
-functii de specificitate
-functii grupate sub denumirea de activitati biologice efectoare
Specificitatea imunoglobulinei fata de un antigen este exprimata prin capacitatea de recunoastere fina a epitopului complementar al antigenului si de combinare cu acesta. Specificitatea moleculei de imunogobulina este conferita de situsul sau de combinare. Marea diversitate a moleculelor de anticorpi, asigura o diversitate uriasa a situsurilorde combinare, de ordinul a 108- 109 specificitati de legare.
Specificitatea de legare este data de structura spatiala a situsului de combinare cu antigenul, conferita de resturile de aminoacizi ale regiunilor hipervariabile ale catenelor H si L.
Aminoacizii care formeaza situsul de combinare al moleculei de imunoglobulina, prin plierea regiunilor hipervariabile, delimiteaza o cavitate moleculara ce difera ca forma si marime.
Cavitatea prezinta substructuri (proeminente si depresiuni), pe care le formeaza secventele hipervariabile, in timp ce restul regiunilor variabile ale celor doua catene confera structura tridimensionala a cavitatii moleculare.
Potrivirea spatiala dintre situsul de combinare al moleculei de anticorp si epitopul specific, din punctul de vedere al configuratiei spatiale, este perfecta. Eventualele imperfectiuni geometrice pot fi ocupate de moleculele de apa. Potrivirea perfecta a celor doua unitati combinante este sugerata de metafora "cheie-broasca".
Dupa combinarea cu antigenul, modificarile spatiale ale situsului de combinare a anticorpului sunt minime, nedectabile. Epitopul antigenic are un rol important in potrivirea conformationala perfecta cu situsul de combinare a anticorpului, deoarece corespunde unei regiuni moleculare cu factor de temperatura mai ridicata, ceea ce sugereaza o flexibilitate mai accentuata a secventei moleculare respective.
Flexibilitatea unui determinant antigenic ii permite sa se adapteze mai usor intr-un situs de legare preexistent al moleculei de anticorp, chiar daca epitopul nu se potriveste exact geometriei situsului de combinare a anticorpului. Datorita flexibilitatii epitopului, legarea antigenului cu anticorpul se aseamana cu "intalnirea a doi nori" si nu cu aceea a "doua pietre".
Anticorpii specifici fata de secventele peptidice mobile (calde) ale antigenului proteic, se leaga cu afinitate mai mare de proteina nativa. Aceste rezultate sunt foarte importante din punct de vedere practic, pentru selectarea segmentelor peptidice in vederea obtinerii vaccinurilor sintetice subunitare.
Dimensiunile situsului de combinare s-au dedus indirect, prin determinarea marimii haptenei care blocheaza reactia de combinare a anticorpilor cu antigenul nativ: oligozaharidul format din 6-8 unitati monomerice ocupa complet situsul de combinare al moleculei de anticorp. Oligozaharidele mai mici inhiba partial reactia specifica de precipitare. Pentru anticorpii specifici fata de antigene proteice, tetrapeptidele au blocat cu maxima eficienta reactia de precipitare dintre anticorpi si antigenul nativ.
Functiile biologice efectoare sunt amorsate de reactia antigen-anticorp. Numarul functiilor biologice efectoare este mai mic si sunt dependente de regiunile constante ale moleculei de imunoglobulina.
Fiecare domeniu al regiunii constante a moleculei de imunoglobulina indeplineste anumite functii:
-legarea antigenului pe imunoglobulinele de suprafata care functioneaza ca receptori pe limfocitele B, declanseaza proliferarea si diferentierea lor, iar legarea antigenului cu imunoglobulinele citotrope pentru mastocite, declanseaza degranularea acestor celule;
-dupa cuplarea cu antigenul, moleculele de imunoglobulina expun fragmentul Fc, recunoscut ulterior de receptorii specifici pentru Fc de pe suprafata monocitelor, macrofagelor, PMNN. Astfel se stimuleaza procesul de fagocitoza a celulelor nonself tapetate cu imunogiobuiine, denumit imunofagocitoza;
-celulele K, prin intermediul receptorilor pentru Fc, interactioneaza cu celulele nonself tapetate cu IgG si realizeaza liza de contact prin fenomenul de citotoxicitate;
-interactiunea antigen-anticorp genereaza un semnal care se transmite regiunii Fc. Aceasta isi modifica configuratia spatiala si expune un situs de recunoastere (pentru IgG situat intre Glu 318 si Lys 322), de care se leaga C1q;
-regiunea balama este transductoare de semnale si are un rol important in flexibilitatea moleculei de imunoglobulina, permitand variatia unghiului dintre fragmentele Fab: ele trec reversibil de la forma T la Y. Geometria variabila a moleculei de imunoglobulina mareste eficienta de legare a antigenului, deoarece ajusteaza pozitia celor doua situsuri de combinare ale anticorpului, in functie de distanta la care se gasesc determinantii antigenici pe suprafata unui antigen particulat (virus sau celula);
-regiunea balama a moleculelor de IgG si IgD este sensibila la actiunea enzimelor proteolitice, iar a moleculei de IgA este rezistenta.
Componenta glucidica a imunoglobulinei indeplineste urmatoarele functii;
-realizeaza si mentine o conformatie a moleculei de imunoglobulina, esentiala pentru secretie;
-mareste solubilitatea moleculelor de imunoglobulina;
-are rol de spatiator intre domeniile unui lant si intre catenele moleculei;
-participa la functiile citotrope ale moleculei de imunoglobulina;
-are rol in legarea C1q, componenta a sistemului complement.
Heterogenitatea anticorpilor
Moleculele de imunogiobuiine din plasma oricarui organism sunt foarte heterogene, atat datorita diversitatii epitopilor fata de care s-au sintetizat - ceea ce induce variatii ale secventelor hipervariabile ale moleculei, cat si datorita variatiilor secventei de aminoacizi in regiunile constante ale moleculei.
Heterogenitatea anticorpilor este ordonata in clase, subclase, tipuri, alotipuri si idiotipuri, pe baza variatiei secventei de aminoacizi. Moleculele de imunogiobuiine au calitati duble: ele se comporta nu numai ca molecule de recunoastere, care recunosc specific antigenul, dar la randul lor sunt recunoscute ca antigene. Pentru sporirea gradului de imunogenitate, moleculele de imunoglobuline se asociaza cu adjuvantul Freund si se injecteaza la animale de experienta. Variatiile de structura chimica a imunoglobulinelor se comporta ca determinanti antigenici si induc sinteza anticorpilor anti-imunoglobulina. Variatiile de ordin chimic ale imunoglobulinelor se evidentiaza prin metode imunochimice de precipitare intre moleculele de imunoglobulina cu rol de antigen si anticorpii anti-imunoglobulina din serul imun.
Din punctul de vedere al manifestarii imunopotentei determinantilor antigenici ai imunoglobulinelor, s-au definit trei nivele de heterogenitate: izotipica, alotipica si idiotipica.
Heterogenitatea izotipica
Heterogenitatea izotipica (izos = acelasi) defineste variantele biochimice ale imunoglobulinelor, comune pentru toti indivizii unei specii. Variantele biochimice se datoreaza variatiilor secventei de aminoacizi in regiunea constanta a catenei H. Ele se comporta ca determinanti antigenici dupa injectarea in organismul altei specii. Pentru identificarea epitopilor izotipici ai moleculelor de imunoglobulina umana, acestea, in asociatie cu adjuvantul Freund, se injecteaza la iepure.
Fiecare individ al unei specii exprima toate variantele antigenice izotipice caracteristice speciei.
Variantele antigenice izotipice ale imunoglobulinelor umane s-au identificat initial, in regiunea constanta a catenei H.
Exista 5 variante antigenice distincte ale catenelor H in regiunea constanta, notate cu y, n, a, 8, s, corespunzatoare celor 5 clase de imunoglobuline: IgG, IgM, IgA, IgD, IgE. Serul imun fata de un determinant antigenic de clasa nu da reactii incrucisate cu celelalte tipuri de determinanti, deoarece catenele H ale diferitelor clase de imunoglobuline prezinta diferente mari de ordin chimic intre domeniile echivalente, care merg pana la circa 60% din totalul aminoacizilor.
Determinantii antigenici ai unei clase de imunoglobuline sunt comuni tuturor indivizilor unei specii si se evidentiaza in serul imun heterolog, obtinut prin imunizarea organismelor altei specii. De exemplu, un antiser fata de lantul uman y, obtinut pe iepure, va precipita numai anticorpii clasei IgG din orice ser uman.
Ulterior, determinantii antigenici s-au identificat si in regiunile constante ale catenelor L. Determinantii antigenici ai catenelor L determina tipurile de imunoglobuline.
Catena L are doua variante antigenice, notate cu k si X, care se gasesc la toate cele 5 clase de imunoglobuline. Cele doua tipuri structurale de lanturi L (k si X) prezinta deosebiri de secventa a aminoacizilor in regiunea constanta si nu au determinanti antigenici comuni. De aceea, nu dau reactii imune incrucisate. Serul imun heterolog anti-molecule de imunoglobuline umane cu catena Lk, obtinut pe iepure, precipita toate moleculele de imunoglobuline umane care contin catena Lk, indiferent de clasa. Serul imun anti-Lk nu precipita moleculele de imunoglobuline care contin catena L X.
O molecula de imunoglobulina are doua catene de tip k sau X. Formula generala a diferitelor clase de imunoglobuline este 12^2 (sau y
2 *• 2). M2^2 (H2 *• 2). «2^2 («2 *• 2) Catenele L de tip k si X determina tipurile moleculare de imunoglobuline. La om, raportul Ig k/ X este 7/3, iar la soarece este 19/1, valori care probabil reflecta raportul numeric al genelor codificatoare pentru cele doua tipuri de catene.
Izotipurile catenelor H nu influenteaza functia de specificitate a moleculelor de imunoglobuline: acelasi antigen poate fi legat de oricare din cele 5 clase de imunoglobuline.
Pe langa variantele antigenice mentionate - clase si tipuri - s-au identificat diferente mai subtile ale moleculelor de IgG si IgA, in ceea ce priveste proprietatile fizice, chimice si biologice, diferente care corespund subclaselor antigenice. Aceasta inseamna ca, pe langa determinantii antigenici de clasa, exista si alte variante antigenice ale regiunii constante ale catenei H, corespunzatoare subclaselor. Ele se noteaza cu litera clasei, urmata de o cifra: IgG 1, lgG2, lgG3, lgG4, respectiv lgA-|, lgA2 Moleculele de imunoglobuline ale subclaselor au in comun determinantii antigenici proprii fiecarei subclase, aducand un nivel superior de heterogenitate a catenelor H.
Diferentele secventei de aminoacizi ai catenei H, intre diferite subclase sunt mici: 24 de aminoacizi intre IgG 1 si lgG4. Cea mai importanta deosebire consta in numarul legaturilor S-S intercatenare.
Moleculele diferitelor subclase sunt sintetizate de celule diferite.
Variantele alotipice
Descoperirea alotipiei (alos = altul) a pornit de la urmatorul fapt de observatie: in serul pacientilor cu artrita cronica reumatoida se gasesc molecule de tip special, incadrate in categoria factorilor reumatoizi (FR).
Factorii reumatoizi sunt molecule de auto-anticorpi, adica IgM anti- IgG.
Factorii reumatoizi se evidentiaza in vitro, prin capacitatea lor de a determina aglutinarea eritrocitelor tapetate cu o doza subaglutinanta de anticorpi specifici antieritrocitari (IgG).
Grubb (1956) a observat ca FR seric, uneori, aglutineaza hematiile tapetate cu auto-anticorpi specifici (care se sintetizeaza in anemia hemolitica autoimuna) ale unor pacienti, iar alteori, reactia de hemaglutinare nu se produce, testul evidentierii FR in vitro fiind fals negativ. Concluzia reactiei de hemaglutinare pe care, uneori, FR din serul pacientilor de artrita reumatoida o produce asupra hematiilor tapetate cu o doza subaglutinanta de anticorpi specifici, a fost urmatoarea: autoanticorpii de pe suprafata eritrocitelor unor indivizi cu anemie hemolitica autoimuna, poseda determinanti antigenici diferiti, pe care FR poate sa-i recunoasca. Astfel s-a dedus ca moleculele de imunoglobulina de la indivizi diferiti, sunt diferite din punct de vedere antigenic. in consecinta, imunizarea unui individ cu imunoglobulinele provenite de la alt individ al aceleiasi specii, determina sinteza anticorpilor fata de determinantii antigenici ai moleculelor imunoglobulinice ale donorului.
Imunoglobulinele sunt aloantigene ineficiente daca sunt injectate ca proteine solubile in organismul uman. De aceea, transfuziile de sange total, de plasma sau injectarea imunoglobulinelor solubile, de cele mai multe ori, nu induc sinteza anticorpilor anti-imunoglobuline ale donorului. Moleculele de imunoglobuline devin antigenice dupa asocierea lor cu adjuvantul Freund.
Semnificatia variantelor antigenice alotipice ale moleculelor de imunoglobuline este analoga celei a antigenelor de grup sanguin. Fenomenul este general, adica si alte molecule provenite de la un organism pot fi imunogene pentru alte organisme ale aceleiasi specii, la care se comporta ca aloantigene.
Variantele alotipice ale imunoglobulinelor se detecteaza in reactia de precipitare cu aloantiseruri obtinute pe organisme ale aceleiasi specii, dar cu alotip diferit de acela al organismului donor al antigenului imunoglobulinic.
Variantele moleculare alotipice sunt consecinta existentei genelor alele perechi (aa), o caracteristica generala a organismelor diploide. Prin mutatii succesive, in acelasi locus, apar mai multe alele care formeaza o serie polialelica - a-|, a2, as......an. Genele alele ocupa acelasi locus pe cromosomii omologi, ca si gena de tip salbatic a. Fiecare individ va avea o combinatie de gene alele: aa-|, aa2.....aan sau a-|a2, a-|a3...... a-|an, cu variante antigenice distincte.
Alotipurile imunoglobulinelor sunt rezultatul variatiilor secventei aminoacizilor in regiunile constante ale catenelor H si L, ceea ce le confera un grad superior de heterogenitate, consecinta a alelelor codominante la acelasi locus.
Pentru moleculele imunoglobulinice umane s-au descris trei categorii de markeri alotipici:
-factorii Gm (gama marker), numerotati de la 1 la 25, pe catena H a subclaselor de IgG. De exemplu, markerul G -|m(a) pe moleculele de lgG-| are secventa Asp-Glu-Leu-Thr-Lys, iar moleculele altor indivizi au secventa Glu-Glu-Met-Thr-Lys, adica doi aminoacizi diferiti. Pentru IgG 3 sau descris 14 alele;
-factorii A2m(1) si A2m(2), identificati pe catenele H ale subclasei igA2;
-factorii Km(lnv), pe catenele Lk, in numar de trei;
-doua variante alelice pentru IgE.
Foarte rar, determinantii antigenici alotipici sunt localizati in domeniile variabile ale moleculei.
Ca si in alte sisteme alelice, indivizii pot fi homozigoti sau heterozigoti pentru genele care codifica markerii. Genele se exprima codominant si se transmit in descendenta dupa mecanismul mendelian. De exemplu, alotipurile b4b5 pe catenele L ale imunoglobulinelor de iepure se exprima astfel: un organism homozigot b^4 sau bsbs exprima alotipul b4, respectiv b5. Dar genotipul b4b5 rezultat in descendenta lor exprima markerul b4 pe o fractie a moleculelor si markerul bs, pe restul moleculelor de imunoglobuline.
Variantele idiotipice
Idiotipul (idios = individual) este reprezentat de o populatie omogena de molecule de anticorpi, sintetizate de descendentii unei clone celulare, care recunosc si se combina cu un singur determinant antigenic (epitop).
Specificitatea idiotipica a unei populatii de anticorpi s-a dedus pe cale experimentala:
-antigenul (celule de S. typhi) s-a injectat la organismele A si B (iepuri), identice din punct de vedere genetic. Se sintetizeaza anticorpi aglutinanti anti S. typhi;
-anticorpii aglutinanti 1 (produsi de organismul A) s-au injectat la organismul C (iepure din aceiasi linie genetica). Se sintetizeaza anticorpi anti-anticorpi 1, evidentiati in reactia de precipitare.
Surprinzator, anticorpii anti-anticorpi 1 nu precipita anticorpii 2, desi anticorpii 1 si anticorpii 2 au aceiasi specificitate fata de antigenele S. typhi, iar organismele A, B, C apartin aceluiasi alotip.
Concluzia este ca anticorpii 1 si anticorpii 2, desi au aceiasi specificitate fata de antigenul de S. typhi, la randul lor, au determinanti antigenici proprii. De aceea, anticorpii anti-anticorpi 1 nu precipita anticorpii 2, sintetizati de un alt organism. Moleculele de anticorpi cu aceiasi specificitate de combinare fata de un antigen, sintetizate de organisme identice genetic, au o individualitate antigenica distincta, denumita specificitate idiotipica.
Heterogenitatea idiotipica este consecinta determinantilor idiotipici, localizati in regiunile hipervariabile ale catenelor H si L. Specificitatea idiotipica a moleculelor de anticorpi sintetizati de o dona de celule este conferita de unicitatea secventei de aminoacizi de la nivelul secventelor hipervariabile ce participa la formarea situsurilor de combinare, care determina epitopi cu caracter strict individual denumiti idiotopi. Unii idiotopi sunt localizati chiar in interiorul situsului de combinare sau in imediata sa vecinatate. Dovada o constituie faptul ca legarea epitopului specific de situsul de combinare a anticorpului, blocheaza intr-o masura mai mare sau mai mica, legarea anticorpilor anti-idiotipici.
Colectia de idiotopi ai situsului de combinare a unei molecule de imunoglobuline formeaza idiotipul ei. Idiotipul este rezultatul configuratiei spatiale unice a regiunilor hipervariabile ale catenelor H si L, conferita de o secventa unica a aminoacizilor.
Repertoriul idiotipurilor este de acelasi ordin de marime cu acela al specificitatii situsurilor de com-binare. Pentru situsul de combinare al moleculei de imunoglobulina s-a pro-pus denumirea de paratop.
La alcatuirea idiotipului participa ambele catene. Cele doua catene disociate nu pot sa lege anti-idiotipul sau il leaga cu o eficienta foarte scazuta. igG
Imunoglobulinele reprezinta circa 20% din totalul proteinelor serice. IgG este dominanta cantitativ in serul uman normal, reprezentand 70-75% din cantitatea totala de imunoglobuline. Concentratia sa medie in ser este de 1250 mg/100 ml, cu variatii individuale normale intre 800 - 2000 mg/100 ml.
IgG este cea mai heterogena dintre imunoglobuline in ceea ce priveste sarcina electrica. Din aceasta cauza, in campul electroforetic se distribuie in fractiile y 1 si y 2 ale serului.
Din punct de vedere structural, IgG este un monomer cu greutatea moleculara de 150 kD si cu constanta de sedimentare 7S. Componenta giucidica reprezinta circa 3% din greutatea moleculara a IgG.
IgG se sintetizeaza tardiv in raspunsul imun pri-mar, dar este imunoglobulina predominanta a raspunsului imun secundar si se distribuie uniform in compartimentele intra- si extravasculare.
IgG se prezinta sub forma a 4 variante antigenice, conferite de compozitia in aminoacizi a catenei y: lgG-|, lgG2, lgG3, lgG4. Proportia normala a celor 4 subclase este de 66% pentru IgG 1, 23% pentru IgG2, 7% pentru IgG 3 si 4% pentru IgG4. lgG3 este mai grea, datorita catenei y 3 si are o regiune balama extinsa, codificata de cativa exoni, iar IgG4 are o regiune balama scurta si rigida, ceea ce produce o nepotrivire sterica pentru fixarea complementului.
IgG este singura imunoglobulina care traverseaza placenta, asigurand astfel protectia fatului si nou-nascutului in primele luni de viata. Pe membrana sincitio-trofoblastului se gasesc receptori pentru regiunea Fc a IgG, care mediaza transferul piacentar al moleculei.
In vivo, functia esentiala a IgG este neutralizarea toxinelor bacteriene. IgG activeaza sistemul complement si produce liza celulelor bacteriene si a particulelor virale, dar are si rol opsonizant. In vitro, IgG participa la reactiile de aglutinare si precipitare.
Jermenul de injumatatire al IgG este de 21 de zile.
in toate serurile imune, o proportie de 5-15% din moleculele de IgG, pare sa conste din molecule asimetrice, cu un singur situs functional de legare (molecule monovalente). Aceste molecule nu participa la reactiile secundare in vitro (aglutinare, precipitare). Celalalt situs este blocat stereochimic de un polizaharid bogat in manoza, legat de primul domeniu constant (CH1). igA
Unitatea de baza a structurii IgA este monomerul, alcatuit din doua catene grele (H) cu specificitate de clasa (izotipica) a si doua catene usoare (L) de tip A, sau k.
Unitatea monomerica (a-A.)2 sau (a-k)2 are o tendinta constanta de a produce structuri moleculare polimerice, formate din 2, 3, 4 sau 5 monomeri (10S, 13S, 15S, respectiv 17-18S), care in ser se gasesc in concentratii descrescande.
La microscopul eleectronic, molecula de IgA monomera are aspectul literei Y. Complexele dimerice au forma a doua litere Y, asezate una in prelungirea celeilalte. Cele doua fragmente Fc formeaza un lant lung si rigid.
IgA se gaseste atat in plasma sanguina, cat si in secretiile externe: salivara, lacrimala, gastrica vaginala, intestinala, biliara, pancreatica, lactata.
Pe baza unor diferente de structura moleculara (numarul puntilor S-S, secventa aminoacizilor in regiunea balama) au fost descrise doua subclase de IgA: lgA-| si lgA2- Ele difera prin 22 de aminoacizi, in primul rand datorita deletiei a 13 aminoacizi din regiunea balama a IgA 2, dar care se gasesc la lgA-|. Aceasta diferenta structurala confera rezistenta moleculei de lgA2 la actiunea unor proteaze bacteriene, care cliveaza specific lgA-| in regiunea balama.
in functie de localizare se disting IgA serica si IgA din secretii.
IgA serica este reprezentata in primul rand de IgA -| (90%) si este monomera in proportie de 80%. Catenele L si H sunt reunite prin doua punti
S-S. Subclasa lgA2 reprezinta numai 10% din IgA serica. Pe baza markerilor alotipici ai catenei H, IgA2 se subdivide in doua variante alotipice: A2mi (la populatiile caucaziene) si A2rri2 (la populatiile mongoloide-negroide)
Functiile IgA seric nu sunt bine precizate, datorita dificul-tatilor de purificare. Rolul sau cel mai important ar fi acela de a indeparta cantitatile mici de antigene, provenite din alimente sau antigenele solubile ale microorganismelor, absorbite in circulatia generala. Eliminarea timpurie impiedica accesul acestor antigene la celulele sistemului imunitar si stopeaza declansarea unui raspuns imun de amploare, care ar devia fortele de aparare a organismului, de la functia sa esentiala, aceea a protectiei antiinfectioase.
In vivo, IgA nu activeaza complementul pe calea clasica si nu produce liza antigenelor celulare, dar moleculele agregate in vitro de lgA-| si lgA2 activeaza calea alterna. Functia opsonizanta a IgA este controversata. IgA nu produce reactii de precipitare cu antigenele moleculare.
IgA din secretii (sau IgA secretor) se gaseste in secretia mucoaselor (digestiva, respiratorie, urinara), in secretia biliara si pancreatica. De aici deriva si denumirea sa improprie, IgA secretoare (slgA), desi mai corecta ar fi denumirea de "IgA din secretii". slgA se gaseste in special in forma dimerica (80%), iar restul ca monomer sau alt tip de polimer. Compartimentul seric al IgA nu influ-enteaza semnificativ con-centratia IgA din secretii si invers, IgA din secretii nu este absorbit in circulatie. slgA se sintetizeaza local, in structurile limfoide asociate mucoaselor: in mucoasa tractului respirator, dar mai ales cea nazala, a tractului digestiv (in special in mucoasa antrului piloric si a intestinului subtire), in lamina propria a acinilor secretori ai glandelor salivare si mamare, in glandele lacrimale. In toate aceste structuri se gasesc numeroase plasmocite si precursorii lor. Imunizarea orala stimuleaza in primul rand, sinteza IgA.
Structura moleculei de slgA
Molecula de slgA este alcatuita din doi monomeri de IgA, legati prin catena J (joining) si o catena suplimentara, denumita componenta secretoare (CS). Formula generala a slgA dimer este (IgA) 2 J CS si are greutatea moleculara de 385 kD si constanta de sedimentare 10S.
Complexul molecular (IgA)2 J CS este foarte rezistent la proteoliza datorita conformatiei speciale dobandita dupa legarea catenei J si a catenei CS, precum si datorita capacitatii sale de a se lega de mucinele din secretii.
Catena J este un glicopeptid de 15-16 kD (136 aminoacizi) si se sintetizeaza in plasmocitele producatoare de IgA. Este bogat in acizi glutamic si aspartic si contine un oligozaharid legat de Asp din pozitia 43. Contine 7-8 resturi de cisteina. Lantul J se leaga prin punti S-S de regiunea Fc a IgM polimeric si de slgA. Prezenta catenei J s-a stabilit la imunoglobulinele polimerice de la toate clasele de vertebrate, iar ARNm pentru catena J s-a detectat la numeroase nevertebrate. In complexele moleculare cu un grad superior de polimerizare, numai doua molecule de IgA sau IgM se leaga prin intermediul catenei J, celelalte fiind legate una de alta prin punti S-S. Polimerizarea moleculelor de IgA in citoplasma celulei producatoare este esentiala pentru transportul lor la suprafata mucoasei. Lantul J se gaseste in citoplasma limfocitelor B, in cursul diferentierii spre plasmocit. Aproape toate limfocitele din structurile limfoide asociate mucoaselor (digestiva, respiratorie), din tesutul interstitial mamar, salivar si lacrimal, exprima lantul J intracelular. Catena J este sintetizata si de unele celule care produc IgG sau IgD din aceste structuri, dar este degradata in citoplasma. Plasmocitele din maduva osoasa care produc IgA sau IgG sunt negative pentru lantul J.
Componenta secretoare a slgA este o glicoproteina din categoria betaglobulinelor, neinrudita cu imunoglobulinele, bogata in glucide (8,7%). Secventa catenei cuprinde 750 de aminoacizi, distribuiti in trei domenii: domeniul citoplasmatic (103 aminoacizi), transmembranar (23 aminoacizi) si extracelular (circa 625 aminoacizi), la care se adauga o secventa semnal de 18 aminoacizi, care este clivata dupa sinteza.
Componenta secretoare se sintetizeaza in celulele epiteliale ale mucoaselor. Dupa prelucrarea in complexul Golgi (unde are loc glicozilarea), CS migreaza pentru a fi integrata in plasmalema bazala si laterala a celulelor. Sinteza CS este independenta de IgA. La noul nascut, CS se sintetizeaza in saptamana a 8-a (inainte de aparitia plasmocitelor). Este prezenta chiar la persoanele in ale caror secretii IgA lipseste.
Functiile componentei secretoare. Componenta secretoare are rol de receptor pentru moleculele dimere si polimere de IgA si IgM, care au legat lantul J (receptor poli-lg). Legarea lantului J pare sa determine o schimbare conformationala a acestor molecule. Moleculele de IgA secretate ca monomeri, ca si polimerii care nu au legat lantul J nu se pot complexa cu CS si trec in circulatie.
IgA dimeric trebuie sa ajunga in contact cu celulele epiteliale, pentru a fi transportat la suprafata mucoasei. Teoretic, IgA polimeric poate veni in contact cu celulele epiteliale care au lantul CS inserat in membrana, pe una din urmatoarele doua cai:
-difuzia libera prin tesutul conjunctiv adiacent plasmocitelor din lamina propria a mucoasei, unde are loc sinteza;
-translocatia din circulatie la nivelul capilarelor mucoasei.
Componenta secretoare este inserata in membrana laterobazala a celulei epiteliale. Din aceasta pozitie, prin domeniul sau extracelular, CS leaga dimerii de IgA care contin lantul J, printr-un mecanism necunoscut. Una din ipotezele privind mecanismul legarii presupune ca CS s-ar infasura in jurul dimerului de IgA, extinzandu-se de la o regiune balama la cealalta, marind astfel rezistenta dimerului la proteoliza. Complexul format este endocitat in vezicule de pinocitoza si este eliberat pe fata luminala a celulelor epiteliale, in secretia lor externa. Un astfel de transport are loc in celulele epiteliale ale mucoasei tubului digestiv, ale mucoasei bronsice, la nivelul epiteliului vezicii biliare si al tractului biliar, al acinilor glandelor mamare, al acinilor pancreatici si salivari. CS leaga chiar complexele imune care contin IgA polimeric, formate in lamina propria a mucoasei. Acestea sunt transferate la suprafata luminala a epiteliului prin acelasi mecanism ca si IgA polimeric. Anihilarea pe aceasta cale a antigenelor este foarte importanta in tractul intestinal, unde componentele antigenice alimentare si ale microbiotei pot dobandi acces la lamina propria.de poli-lg, pe membrana plasmatica bazolaterala. Endocitoza ligandului complexat cu receptorul de poli-lg, ca si a receptorului poli-lg liber, este urmata de transcitoza la endosomii apicali si in final are loc ciivarea receptorului poli-lg si eliberarea moleculei Ig in secretii (dupa Brandtzaeg si col., 1998).
Rolul CS in transportul IgA la suprafata mucoaselor este argumentat de faptul ca bolnavii cu deficit al sintezei sale, nu au IgA in secretii, desi nivelul IgA seric este normal.
Transportul transepitelial al slgA este asociat cu o pierdere continua de receptori, care, spre deosebire de alti receptori, dupa exocitoza la suprafata celulei epiteliale nu sunt recirculati si nici nu se refac prin sinteza de novo.
Studiul functiilor efectoare ale IgA este ingreunat de dificultatile obtinerii slgAin stare pura.
Functia biologica esentiala a slgA este apararea organismului fata de antigenele moleculare care ar putea fi inglobate (prin endocitoza) la nivelul mucoaselor (in special cea digestiva) si de a asigura protectia fata de agentii patogeni care tind sa patrunda de la exterior pe calea mucoaselor digestiva, respiratorie, genito-urinara. slgA formeaza complexe cu urmtoarele tipuri de antigene;
-cu antigenele mole-culare adsorbite la suprafata mucoaselor, avand rol in "excluderea imuna" a acestora. Excluderea imuna este o functie majora a slgA, ce consta in limitarea penetrarii materialelor antigenice prin epiteliul mu-coasei. Deoarece IgA este ine-ficient in activarea comple-mentului si nici nu stimuleaza fagocitoza, excluderea imuna este un mecanism, in primul rand, neinflamator.
-cu antigenele celulare bacteriene, realizand imobi-lizarea si aglutinarea acestora. Astfel, este prevenita patrunderea lor in organism;
-blocheaza legarea virusurilor de receptorii celulelor epiteliului respirator si ale mucoasei digestive;
- neutralizeaza efectul toxinelor (botulinica, tetanica, holerica);
-este imunoglobulina predominanta in saliva si constituie principalul mecanism de aparare in cavitatea orala, prin actiune sinergica cu alti factori antibacterieni (lizozim, lactoferina, peroxidaza salivara si mucine).
Prezenta slgA in colostru si in lichidul amniotic sugereaza rolul sau foarte important in conferirea imunitatii pasive a noului nascut, atat la om cat si la animale. Rezistenta noilor nascuti, hraniti natural este net superioara comparativ cu a celor hraniti artificial.
Concentratia slgA in colostrul uman este foarte mare in primele 24-48 de ore de lactatie (6-88 mg/ml) si diminua brusc datorita dilutiei intr-un volum secretor mult sporit. Concentratia foarte mare a slgA in colostru se datoreaza eliberarii unor cantitati mari intr-un volum mic de secretie. Glanda mamara are un numar relativ mic de celule producatoare de anticorpi, deoarece nu este stimulata antigenic. Originea slgA in glanda mamara are doua surse:
-o sinteza locala foarte intensa in plasmocitele din tesutul conjunctiv subiacent epiteliului acinilor glandulari;
-transportul IgA din sange. slgA din secretia mamara, la nivelul mucoasei digestive a noului nascut, nu este transportat in circulatia acestuia decat intr-o mica masura, in primele ore de viata (la om) sau zeci de ore la alte mamifere.
La unele mamifere (ovine, bovine), slgA din secretia lactata materna este transportat foarte activ in circulatia noului nascut. Efectul protector antiinfectios al slgA de origine materna se exercita prin faptul ca moleculele raman legate de celulele epiteliale ale mucoasei digestive si blocheaza astfel aderenta microorganismelor si a virusurilor.
Moleculele de IgA nu sunt transferate prin placenta. Sangele noului nascut nu contine IgA. Nivelul seric al IgA caracteristic adultului, este atins la 9-10 luni.
in conditii naturale, in tractul intestinal se sintetizeaza IgA fata de multe antigene exogene. IgA din secretia intestinala poate sa treaca intacta prin tubul digestiv si sa-si pastreze activitatea.
Persoanele cu deficit congenital al IgA (1/500-700) au sensibilitate mare la infectiile mucoaselor, desi celulele epiteliale sintetizeaza CS. Aceleasi persoane sunt predispuse la maladii autoimune, deoarece, in absenta slgA, mucoasa digestiva este traversata de o mare diversitate de antigene, care induc sinteza unor anticorpi ce interactioneaza nu numai cu antigenul exogen inductor, ci si cu componente moleculare proprii.
In vivo, slgA nu activeaza cascada complementului, dar moleculele agregate artificial, in vitro, activeaza calea alterna.
Caracteristica struc-turala a IgM este prezenta unui lant greu al izotipului jj,, alcatuit din 576 aminoacizi. IgM contine 5 grupari prostetice oligozaharidice, care constituie 12% din greutatea moleculara totala. Secventa de aminoacizi a lantului H cu specificitate antigenica n este organizata in 5 domenii: unul variabil si 4 constante (Cm, 105 amino-acizi - C^, 111 aminoacizi), codificati de exoni diferiti. Lipseste regiunea balama, fiind inlocuita cu domeniul CH2, sensibil la actiunea proteazelor.
IgM se gaseste sub doua forme:
-monomera, legata de membrane
-polimera, libera in ser.
IgM legat de membrana unor limfocite, are in plus o secventa COOH-terminala, hidrofoba, formata din 41 de aminoacizi, care intrerupe transportul lanturilor |a prin membrana si ancoreaza molecula in structura sa. IgM este molecula majora cu rol de receptor de antigen, pe suprafata limfocitelor B.
IgM serica are structura unui pentamer (l_2 n 2). cu greutatea moleculara de 950 kD. Fiecare pentamer contine un lant polipeptidic J, bogat in cisteina, foarte acid, cu rol in polimerizarea monomerilor. Cele 5 unitati monomere sunt asezate radiar, cu regiunile Fc orientate spre centru, unite prin punti S-S, formate intre domeniile CH 3 si prin lantul J. Bratele (Fab)io sunt orientate spre exterior, chiar in unghi drept fata de discul (Fc)5
La microscopul electronic, pentamerul IgM are aspect de stea cu 5 brate, dispuse in jurul discului central. Fiecare brat are forma literei Y. Bratele pot lua pozitii diferite, ceea ce denota existenta unei zone mobile pentru fiecare subunitate. Fiecare unitate monomerica este mobila la nivelul articulatiei in discul central, astfel ca dupa legarea cu epitopii de pe o suprafata membranara, IgM poate adopta configuratia asemanatoare unui crab, iar regiunile multiple Fc devin accesibile lui C1q.
IgM poate sa existe in forma hexamerica, de 10-20 de ori mai eficienta in liza mediata de activarea C, decat in varianta pentamerica.
Valenta pentamerului este teoretic 10, dar aceasta s-a determinat numai in reactia cu haptenele mici. In reactia cu antigenele complexe, valenta scade la 5 sau chiar mai putin, datorita probabil insuficientei flexibilitati a moleculei. Valenta IgM este dependenta de natura ligandului.
Functiile IgM. IgM este receptorul major de antigen pe suprafata limfocitelor B mature.
IgM seric are functii aglutinante, fiind de 1000 de ori mai eficient decat IgG in legarea antigenelor particulate. IgM reprezinta 5-10% din cantitatea totala de anticorpi serici, cu valori normale intre 84-170 mg la 100 ml de sange.
IgM activeaza complementul(C), producand liza antigenului celular si ingestia rapida a complexelor solubile. De aceea, IgM este foarte eficient in reactia de aparare fata de bacteriemii si fata de toxine(difterica, tetanica, botulinica, toxina din veninul de sarpe).
IgM este principala opsonina imunoglobulinica a serului.
Afinitatea IgM (care semnifica forta de legare dintre un epitop si un paratop) poate sa fie slaba, dar aviditatea globala (energia medie a interactiunii IgM cu epitopii multipli ai unui antigen) este foarte mare fata de antigenele complexe si fata de celule, ambele avand epitopi repetitivi.
Cea mai mare parte a anticorpilor IgM se sintetizeaza in stadiul timpuriu al raspunsului imun primar fata de un antigen. IgM se sintetizeaza ca rezultat al activarii policlonale, nespecifice, a limfocitelor B, produsa de virusul Epstein-Barr la om sau de LPS la soarece. Anticorpii sintetizati dupa stimularea policlonala a limfocitelor, leaga o varietate de antigene: virusuri, bacterii, protozoare, paraziti si fungi.
in plasma se gasesc anticorpi "naturali" sau "spontani" a caror sinteza are loc in afara stimularilor antigenice. Termenul "natural" se foloseste pentru a distinge aceste imunoglobuline, de cele care se sintetizeaza dupa imunizare. Majoritatea anticorpilor naturali apartin izotipului IgM. Ei reactioneaza nu numai cu o diversitate de antigene nonself, ci si cu molecule seif: cu hormoni (insulina, tiroglobulina), cu constituienti celulari (ADN, miozina, actina, tubulina etc), cu fragmentul Fc al IgG autolog (FR = factorul reumatoid).
IgM reprezinta forma sub care se gasesc anticorpii naturali ai grupelor sanguine (aglutininele a si p), precum si anticorpii fata de antigenul somatic O (endotoxina) al bacteriilor Gram negative sau cei detectabili prin reactia Wassermann, dupa infectia cu T. pallidum.
IgM trece greu sau nu trece in lichidele interstitiale si nici prin bariera placentara.
Nivelul seric al IgM de la adult este atins la 10 luni. IgM este izotipul cel mai bine conservat in evolutie, fapt evidentiat prin relativa constanta a secventei de aminoacizi.
Denumirea de IgE vine de la "eritem", deoarece aceasta clasa de anticorpi este unul din mediatorii reactiilor vasculare eritematoase.
IgE a fost izolata si caracterizata de Ishizaka (1966), dintr-un mielom producator al acestui izotip. Molecula de IgE are doua catene L identice cu catenele L ale celorlalte clase de imuno-globuline si doua catene grele H cu specificitate antigenica s, fiecare cu cate 550 de aminoacizi, distribuiti in 5 domenii: 4 domenii in regiunea constanta si unul in regiunea variabila. Catenele H sunt reunite prin doua legaturi S-S, localizate in domeniul C2 Continutul glucidic este de pana la 11,7%.
IgE este sintetizata in celule din mucoasa respiratorie, gastrointestinala si in ganglionii regionali.
in sange, IgE se gaseste in concentratii foarte mici (250 ng/ml). Nivelul sau caracteristic adultului este atins la 10-15 ani. IgE nu strabate bariera placentara.
Concentratia serica a IgE creste in parazitoze si in starile alergice. In cazurile de astm alergic, concentratia IgE ajunge la 1550 ng/ml.
IgE este o molecula citotropa: interactioneaza in vivo prin regiunea Fc, cu receptorii specifici de pe suprafata mastocitelor si bazofilelor, dar si in vitro cu celulele aceleiasi specii sau ale speciilor inrudite. incalzirea serului la 56° anuleaza activitatea citotropa a IgE.
Rolul fiziologic principal al IgE pare a fi acela de protectie a situsurilor anatomice expuse traumatismelor si patrunderii agentilor patogeni. IgE recruteaza factorii plasmatici si celulele efectoare, stimuland reactia inflamatorie acuta.
IgE ar fi unul din efectorii mecanismelor de indepartare a parazitilor intestinali. Actiunea sa s-ar exercita prin efectul chimiotactic pozitiv fata de eozinofile, in focarul de parazitoza si prin stimularea contractiilor rapide si prelungite a musculaturii netede. IgE mareste permeabilitatea vasculara si permite anticorpilor serici si celulelor eozinofile sa penetreze mucoasa si sa participe la reactiile de aparare. Eozinofilele elibereaza continutul enzimatic al lizosomilor si produc liza parazitului.
IgE este declansatoare a reactiilor de hipersensibilitate imediata de tip anafilactic. In reactiile de hipersensibilitate imediata, mastocitele si bazofilele care leaga IgE se activeaza. Activarea ar fi rezultatul formarii unor punti antigenice intre moleculele de IgE adiacente, care leaga un antigen(alergen) multivalent. Moleculele de IgE conectate prin puntea antigenica genereaza semnalul activarii celulare, a carei consecinta este eliberarea moleculelor vasoactive (histamina, serotonina, ECF, SRSA).
IgD
IgD s-a descoperit in 1965 ca o proteina de mielom, cu proprietati speciale, care nu are specificitate antigenica a IgG, IgA sau IgM, dar precipita cu anticorpii specifici fata de catenele L ale imunoglobulinelor si este alcatuita din cele 4 catene. Ulterior IgD s-a identificat in serul uman normal, dar si la toate speciile de mamifere si pasari.
IgD se gaseste in sange, in cantitate foarte mica (0,2% din cantitatea totala de imunoglobuline).
Molecula de IgD este monomera. Lanturile L sunt in special de tip X, iar catenele H au specificitate antigenica 8. Lantul H are 4 domenii: 3 in regiunea constanta si unul in regiunea variabila. Regiunea balama este foarte extinsa si este sensibila la actiunea proteazelor.
Functii. Aproape toata cantitatea de IgD are rol de receptor de antigen, impreuna cu IgM, pe suprafata majoritatii limfocitelor B mature. Moleculele membranare au un domeniu transmembranar si o scurta extensie citoplasmatica, analoga formei membranare a catenei |a. Cele doua izotipuri membranare (8 si n) au acelasi tip de catena L, iar situsul lor de legare este identic, adica recunosc acelasi epitop. Nu exista molecule hibride n/8, deoarece cele doua catene H nu se imperecheaza. Raportul dintre cele doua izotipuri de pe suprafata limfocitelor B este variabil si semnificatia functionala a acestui raport nu se cunoaste.
IgD scade pe suprafata limfocitelor B de memorie si dispare complet pe masura ce celulele se diferentiaza spre plasmocit.
IgD seric are o concentratie de 3-40 ng/ml, fiind produs de un numar mic de plasmocite splenice si tonsilare. Sinteza intr-un numar mic de celule si timpul de injumatatire scurt (de 2,8 zile) explica nivelul seric scazut al IgD. Numarul mic de plasmocite producatoare de IgD explica raritatea mieloamelor producatoare de IgD. Dupa stimularea antigenica repetata nu se sintetizeaza anticorpi ai izotipului IgD. IgD nu are functie de anticorp efector. Dupa stimularea limfocitelor B care au ca receptor de suprafata molecule de IgD, diferentierea nu urmeaza o cale din care sa rezulte celule angajate in secretia de IgD. La pacientii cu deficit al sintezei de IgA, in glandele lacrimale, in parotide si in glandele nazale, plasmocitele producatoare de IgA sunt inlocuite cu cele producatoare de IgD, iar in mucoasa intestinala, cu cele care sintetizeaza IgG si IgM. Totusi, IgD nu este o imunoglobulina caracteristica secretiilor, deoarece in secretii nu este mai concentrata decat in ser.
Interactiuni antigen-anticorp
Reactiile Ag-Ac sunt consecinta proprietatii esentiale a imunoglobulinelor, aceea a specificitatii de legare cu determinantul antigenic care a indus sinteza lor.
Cele mai multe date referitoare la natura interactiunii s-au obtinut in reactia dintre anticorpii specifici fata de haptene si epitopul haptenei. Haptenele au avantajul ca, teoretic, prezinta un singur epitop.
Reactia Ag-Ac poate fi considerata ca prototip al interactiunilor macromoleculare, dar se deosebeste de interactia enzima-substrat prin doua caracteristici:
-reactiile Ag-Ac, in vivo, sunt totdeauna reversibile, deoarece anticorpii nu altereaza ireversibil antigenul, asa cum o enzima modifica substratul ei;
-heterogenitatea anticorpilor nu are echivalenta la alte categorii de proteine.
Reactiile Ag-Ac pot fi clasificate, dupa efectele pe care le produc: reactii primare, secundare si tertiare.
Reactiile primare semnifica recunoasterea specifica si legarea celor doi reactanti. Reactiile primare se studiaza prin metoda dializei la echilibru, a imunofluorescentei, RIA.
Reactiile secundare pot sa apara in vitro, ca o consecinta directa, dar nu obligatorie, a interactiunii primare. Ele se evidentiaza in timp prin fenomene de aglutinare sau de precipitare, in functie de natura antigenului.
Reactiile tertiare exteriorizeaza consecintele biologice ale reactiilor primare in vivo. Ele au un caracter complex, deoarece sunt influentate de factorii organismului: de concentratia complementului, de mediatorii eliberati de alte celule (mastocite), de afinitatea receptorilor de antigen. Reactiile tertiare pot fi protectoare, daca au ca efect imobilizarea bacteriilor, neutralizarea toxinelor si a virusurilor sau pot avea efecte nocive: soc anafilactic, anafilaxie locala, hemoliza intravasculara.
Bazele moleculare ale interactiunii Ag-Ac
Interactiunile Ag-Ac, in vivo sunt totdeauna reversibile. Factorii care conditioneaza interactiunea Ag-Ac sunt:
-complementaritatea structurala dintre determinantul antigenic si situsul de combinare al anticorpului. Acesta este factorul exclusiv al specificitatii reactiei. Complementaritatea structurala presupune adaptarea conformationala a celor doua grupari reactante si a fost gandita in termeni structurali, pe principiul cheie-broasca;
-complementaritatea electrochimica a gruparilor reactante este consecinta complementaritatii structurale si semnifica intrarea in actiune a unor forte intermoleculare care stabilizeaza si consolideaza interactiunea celor doua grupari. Formarea legaturilor intermoleculare necesita existenta unor grupari atomice suficient de apropiate pe cele doua molecule. Distanta dintre ele este invers proportionala gradului de complementaritate.
Desi complementaritatea structurala stricta nu este obligatorie, o potrivire spatiala cat mai inalta este mai favorabila interactiunii. Ea se exprima prin congruenta suprafetelor de contact care furnizeaza forte de atractie intermoleculara ce stabilizeaza complexul.
La interactiunea Ag-Ac participa urmatoarele tipuri de legaturi necovalente: legaturile de H, fortele electrostatice, legaturi van der Waals si legaturi hidrofobe. Toate sunt forte nespecifice cu valoare mica si natura lor face ca reactia sa fie reversibila.
Legaturile de H se formeaza cand doi atomi au in comun un nucleu atomic de H (un proton). Protonul comun se gaseste intre doi atomi de N sau de O sau intre unul de N si unul de O. Nucleul de H este legat covalent de unul dintre cei doi atomi (de N sau de O). Legatura de H are energia de legare de 3-7 kcal/mol.
Fortele electrostatice (coulombiene sau ionice) sunt rezul-tatul atractiei dintre atomi sau dintre grupe de atomi cu sarcina electrica opusa, situate pe cele doua grupari reactante: de exemplu, intre un cation (Na+) si un anion (CI") sau intre COOI si NH3+. Energia de legare a acestor forte este semnificativa la distante foarte mici (sub 100
A°) dintre gruparile reactante. Jux-tapunerea exacta a ionilor favorizeaza ac-tiunea acestor forte. Energia de legare este de 5 kcal/mol si variaza invers pro-portional cu patratui distantei dintre cele doua grupari reactante (1/d2).
Legaturile van der Waals, cele mai slabe forte de interactiune, sunt active pe distante foarte mici dintre gruparile reactante. Energia de legare este de 1-2 kcal/mol. Legaturile van der Waals nu se bazeaza pe o separare permanenta a sarcinilor electrice, ci pe fluctuatii ale acestora, induse de apropierea moleculelor. La o distanta intermoleculara limita se formeaza campuri electrice instantanee, cu efect polarizant asupra moleculelor invecinate. Intre atomii suficient de apropiati, apare o forta de atractie reciproca indusa de sarcina dipol fluctuanta, pe care un dipol o induce in dipolul invecinat. Aceste forte se mai numesc si forte de dispersie. Intensitatea lor depinde de distanta dintre gruparile implicate si este invers proportionala cu puterea a 7-a a distantei. Valoarea lor este optima la 1-2 A.
Legaturile hidrofobe (sau apolare) apar intre grupari nepolare (neionizate) in solutii apoase si sunt consecinta tendintei de excludere a retelei ordonate de molecule de apa, dintre molecula de antigen si cea de anticorp. Aceste legaturi sunt favorizate de aminoacizii cu grupari apolare, care au tendinta de asociere, diminuand numarul moleculelor de apa din vecinatatea lor. Prin eliminarea moleculelor de apa dintre gruparile reactante, distanta dintre situsurile active scade foarte mult si creste valoarea fortelor stabilizatoare.
Complementaritatea spatiala sau fortele intermoleculare nu sunt, fiecare in parte, suficiente pentru a forma legaturi stabile. Pentru stabilitatea interactiunii Ag-Ac sunt necesare ambele conditii. Cu cat energia de legare a reactantilor este mai mare, cu atat complexele Ag-Ac sunt mai stabile,
Interactiunea gruparilor reactante ale antigenului si anticorpului este definita de doi parametri: afinitatea si aviditatea anticorpilor.Afinitatea anticorpilor masoara forta de legare dintre un determinant antigenic si situsul complementar de legare al unui anticorp specific. Afinitatea este rezultanta fortelor de atractie si de respingere, care mediaza interactiunea celor doi reactanti. Forta acestor interactiuni se masoara in reactia dintre un antigen monovalent (a unei haptene) cu anticorpii specifici. O interactiune cu afinitate inalta presupune structuri complementare perfecte, in timp ce complementaritatea imperfecta a gruparilor reactante determina o afinitate scazuta, deoarece fortele de atractie sunt active numai pe distante foarte mici si sunt diminuate de fortele de respingere.
Metoda de masurare a afinitatii anticorpilor este dializa la echilibru. Metoda se bazeaza pe proprietatea haptenelor mici, monovalente (care nu dau reactii de precipitare cu anticorpii specifici), de a traversa membrana de dializa, impermeabila pentru anticorpi, ca si pentru complexele haptena-anticorpi.
Solutia concentrata de anticorpi se repartizeaza intr-un sac de dializa si se imerseaza intr-un volum cunoscut de solutie tampon, la pH 7,4, ce contine o concentratie cunoscuta a haptenei. Haptena libera difuzeaza prin membrana, in compartimentul cu anticorpi si se combina partial cu acestia. La echilibru, se masoara concentratia haptenei libere la exterior, egala cu concentratia haptenei libere din interior. Concentratia totala a haptenei in sacul de dializa este mai mare, deoarece o proportie a moleculelor sale este legata de anticorpi.
Diferenta dintre concentratia initiala si cea finala a haptenei, in compartimentul exterior, masoara afinitatea ei de legare cu anticorpii specifici, in conditiile unui exces de molecule haptenice, care favorizeaza disocierea complexelor antigen-anticorp.
Aviditatea este un parametru al interactiunii Ag-Ac, care rezulta din multivalenta antigenului. Cele mai multe antigene poseda mai mult decat un determinant antigenic. De exemplu, celulele bacteriene sau virionii, dar si polizaharidele, au pe suprafata un numar mare de determinanti antigenici repetitivi. Antigenele proteice au totdeauna determinanti antigenici multipli, dar diferiti.
Antigenele multivalente leaga un numar echivalent de molecule de anticorpi. Energia totala de legare a epitopilor multipli ai unui antigen, cu situsurile anticorpilor specifici este mult superioara comparativ cu energia separata a fiecarei interactiuni dintre situsul de combinare si epitop. Aviditatea caracterizeaza energia medie de legare a unui antigen multivalent cu anticorpii specifici si masoara forta rezultanta a afinitatii dintre epitopii multipli ai unui antigen si paratopii complementari. Complexele Ag-Ac formate de antigenele multivalente sunt stabile, disocierea lor fiind dificila, deoarece este necesara ruperea tuturor legaturilor existente.
Afinitatea furnizeaza date cu privire la natura fizico-chimica a reactiei Ag-Ac, iar aviditatea este semnificativa pentru antigenele naturale multivalente.
Afinitatea si aviditatea conditioneaza proprietatile fiziologice ale anticorpilor. Cei cu afinitate mare sunt mai eficienti in reactiile biologice: in protectia antibacteriana si antivirala, in reactia de prec