Что такое домены антител

Врач объяснил, как расшифровать свои анализы на антитела к COVID-19

С результатами подобных анализов корреспондент «Российской газеты» обратилась к сертифицированному специалисту по физической реабилитации, члену Европейской ассоциации амбулаторной реабилитации Леониду Дьякову.

Антитела: иммунный ответ

Леонид Леонидович, в лаборатории люди получают результаты исследования, естественно, безо всяких комментариев. Их отправляют к врачам. Но к ним сейчас пробиться нелегко, да и не каждый рискует сидеть в очередях. В итоге человек мучительно вглядывается в непонятные обозначения, думает, плохо это или хорошо. Расскажите, что значит: «Антитела обнаружены».

Тест на антитела может показать, сталкивался ли человек с коронавирусом, даже если симптомов COVID-19 у него не было. Если антитела обнаружены, значит, организм среагировал на встреченный вирус. Они могут сохраняться, даже если самого вируса в организме уже нет. Этот тест говорит только о том, что произошел некий иммунный ответ.

Таким образом, выявление антител в крови является информативным свидетельством текущего или прошлого инфекционного процесса и помогает выявить стадию развития инфекции.

Обнаружение IgM указывает на недавнее инфицирование SARS-CoV-2. Они появляются непосредственно после контакта с носителем вируса, на третий-четвертый день. Через семь-десять дней они уже точно присутствуют в крови.

Потом они «стареют»?

Леонид Дьяков: Общий период вероятного выявления антител класса M не превышает двух месяцев. В течение этого времени IgM антитела постепенно полностью сменяются на IgG. Последние начинают формироваться в среднем на 21-й день.

Если еще есть IgM, и уже появились иммуноглобулины класса G, то это означает позднюю инфекцию. Просто IgM еще не сошли на нет.

Получается, наличие IgM не обязательно говорит об активной инфекции?

Леонид Дьяков: Да. Эти антитела могут выявляться и на стадии выздоровления.

Когда в крови выявляются только IgG, это говорит о том, что пациент выздоровел, и у него сформировался иммунитет к SARS-CoV-2. Если уровень IgG достаточно высок, то можно стать донором иммунокомпетентной плазмы. Например, IgG больше 40, а IgM больше 1,5, либо IgG больше 80, а IgM равно нулю.

То есть, если в крови выявлены обе группы антител, это означает, что человек уже выздоравливает?

Леонид Дьяков: Совершенно верно. Еще раз повторю: иммуноглобулины М говорят о том, что человек в данный момент болеет коронавирусом. Это не обязательно тяжелые формы, состояние может быть и бессимптомным. А иммуноглобулины G говорят о том, перенес ли он коронавирусную инфекцию в прошлом.

Далее, в графе «Дополнительная информация», вообще непонятная шифровка. А чем непонятнее, тем ведь страшнее. К примеру, вот передо мной результаты, переданные одним пациентом: «ОПсыв 0,0338; КП 1,45». Что кроется за этим?

От чего зависит количество антител в организме?

Лучше не болеть

Заразен ли человек, чей анализ мы расшифровываем?

Леонид Дьяков: По данному тесту нельзя определить, заразен ли еще человек. В принципе, с такими показателями, которые вы предоставили, пациент не заразен.

Но чтобы достоверно знать это, следует все же сдать еще мазок. Именно он покажет, выделяется ли вирус во внешнюю среду. Если он будет отрицательный, то человек стопроцентно не заразен. Без этой уверенности я бы рекомендовал соблюдение мер социальной дистанции и индивидуальной защиты даже в случае обнаружения только антител класса IgG.

А вы верите в то, что все должны переболеть, и тогда с эпидемией будет покончено?

Леонид Дьяков: В этом, конечно, есть логика. Но проблема в том, что вирус дает достаточно серьезные осложнения. И не все болеют в легкой или бессимптомной форме.

Люди, узнавшие что у них обнаружены антитела, начинают думать, когда же, где подхватили заразу. Вспоминают, когда болели. Может ли данный тест показывать антитела не только на COVID-19, но и на перенесенные другие ОРЗ или ОРВИ?

Леонид Дьяков: Исключено. Это специфичный тест именно на антитела к коронавирусной инфекции.

Человек припомнил, что сильно болел в феврале, ему было очень плохо. Мог тогда быть коронавирус?

Леонид Дьяков: Иммуноглобулин G с тех пор не сохранился бы.

То есть, носители антител могут, в принципе, радоваться, что переболели коронавирусом, практически не заметив этого?

Леонид Дьяков: Те, кто переболел легко или бессимптомно, вырабатывают низкий уровень иммуноглобулина G и могут заболеть повторно.

Чем тяжелее протекает заболевание, тем больше антител произведет иммунная система, и тем дольше они проживут в крови после болезни.

Однако есть информация, что сохраняются так называемые клетки памяти. Организм запоминает, как вырабатывать эти антитела, при каких условиях и в каком количестве. И в случае повторного контакта с вирусом организм начинает синтезировать IgG-антитела значительно быстрее, не за 21 день, а за три. И они способны «смягчать» течение заболевания, препятствовать развитию тяжелых осложнений.

Дышите глубже

Получается, что в принципе сдавать тест на антитела и не совсем нужно. Какая разница, болел человек или нет, если этого особо и не заметил, а никаких таких преимуществ наличие антител не дает. Все так же нужно предохраняться от заражения…

Леонид Дьяков: Мое личное мнение, если человек чувствует себя хорошо, особой надобности в тестировании нет. Ведь с тем же успехом можно поискать у себя вирус герпеса и другие.

Однако тестирование поможет решить проблему в более глобальном масштабе, выработать стратегию борьбы с коронавирусом, поскольку по количеству иммунных людей можно спрогнозировать, когда случится спад эпидемии.

Что делать тем, у кого обнаружены антитела класса IgM?

Леонид Дьяков: Если нет явных признаков заболевания, нужно побольше двигаться, гулять на свежем воздухе, дышать полной грудью, чтобы работали легкие, а кислород циркулировал в крови.

Все материалы сюжета «COVID-19. Мы справимся!» читайте здесь.

Источник

Антитела

В антигены и антитела, комбинация является основой иммунологической реакции организма против внешнего агента, не имеют никакого определения сами по себе, но которые определены по отношению к другим:

Таким образом, любое инородное вещество или любой микроб, введенные в организм, могут вести себя как антиген, то есть вызывать выработку особых белков, антител, которые обладают свойством нейтрализовать вредное воздействие чужеродного вещества или микроба и токсины, которые они производят. При этом организм становится невосприимчивым к вторжению: оно становится невосприимчивым.

Резюме

Общая структура

Постоянные домены

Константные домены не участвуют в распознавании антигена, но вмешиваются в активацию системы комплемента, а также в устранение иммунных комплексов (антитело, связанное с его антигеном) иммунными клетками, обладающими рецепторами для констант фрагментов. ( RFc ).

Переменные домены

Антитело имеет четыре вариабельных домена, расположенных на концах двух «плеч». Связь между вариабельным доменом, переносимым тяжелой цепью (V _H ), и соседним вариабельным доменом, переносимым легкой цепью (V _L ), составляет сайт узнавания (или паратоп ) антигена. Таким образом, молекула иммуноглобулина имеет два антигенсвязывающих сайта, по одному на конце каждого плеча. Эти два сайта идентичны (но предназначены для разных эпитопов ), следовательно, существует возможность связывания двух молекул антигена на одно антитело.

Фрагменты

Специфическое ферментативное расщепление позволяет выделять различные фрагменты:

Изотипия, аллотипия, идиотипия

Это Жак Уден создал в 1956 году три слова: изотип и аллотипия идиотипия, которые сейчас используются научным сообществом целиком и выражают бесконечную возможность адаптации нашей иммунной системы.

Изотипия

Антитела (исторически называемые «Ig», потому что они использовались для определения термина « иммуноглобулин ») подразделяются на классы или «изотипы» в соответствии со структурой константных доменов тяжелых цепей: цепи γ, α, μ, ε и δ соответствуют иммуноглобулинам IgG, IgA, IgM, IgE и IgD (см. Таблицу 1 ). Есть также подклассы иммуноглобулинов, отражающие более тонкие различия между тяжелыми цепями. Таким образом, человек имеет четыре подкласса IgG и два подкласса IgA. Также существуют изотипы легкой цепи, это могут быть κ (каппа) или λ (лямбда). Изотипия используется для создания классов и подклассов.

дададададаСекрециядада

Таблица 1: Свойства различных изотипов иммуноглобулинов.

Валентность IgM, равная 10, является только теоретической. Фактически, хотя этот изотип антитела имеет пентамерную структуру, стерический дискомфорт, вызываемый во время связывания с эпитопами антигенов, приводит к тому, что реальная валентность приближается к 5 или даже 6.

Аллотипия

Наконец, система ISF расположена на тяжелой цепи γ1 IgG1, экспрессия этой специфичности увеличивается с возрастом с 25% субъектов до 20 лет до 60% после 70 лет у европеоидов.

Аллотипы, определяемые системой Am, расположены на IgA, а точнее на цепях α2. Существует два изотипа α1 и α2 α цепей, характеризующих подклассы Am1 и Am2 IgA.

Идиотипия

Роль антител

Во время иммунного ответа антитела выполняют три основные функции: связывание с антигеном, активацию системы комплемента и привлечение иммунокомпетентных клеток.

Связывание антигена

Антитела обладают способностью распознавать антиген и специфически связываться с ним. Эта специфичность обеспечивается наличием чрезвычайно вариабельных доменов на концах антител. Распознавание между антигеном и антителом, например, используется в борьбе с бактериальными токсинами. Эти токсины работают, прикрепляясь к рецепторам, присутствующим на поверхности клеток тела, что вызывает значительное нарушение клеточной активности. Присоединяясь к этим токсинам, антитела против токсинов нейтрализуют их и предотвращают связывание с рецепторами клеток (см. Рисунок 2).

Точно так же многие вирусы и бактерии проявляют свою патогенность только после прикрепления к клеткам тела. Бактерии используют адгезины, которые представляют собой молекулы адгезии к клеточным мембранам, а вирусы имеют связывающие белки на своей внешней оболочке. Антиадгезиновые и антибелковые антитела вирусного капсида блокируют действие этих патогенов, связываясь со связывающими молекулами.

Активация надстройки

Активация иммунокомпетентных клеток

Узнав антиген по его вариабельной части, антитело может связываться с клетками иммунной системы своей постоянной частью. Эти взаимодействия имеют большое значение для иммунного ответа. Таким образом, прикрепленные к бактерии антитела могут связываться с макрофагами и запускать фагоцитоз. В клетках NK ( природные клетки- киллеры ) могут оказывать свое цитотоксичность и лизировать бактерии опсонизированным антител.

Синтез антител

Общий

Синтез Ig M

Ig M не вырабатывается после активации В-лимфоцитов.

Синтез IgE, IgA и IgG

Изотипическое переключение

Этот феномен возможен благодаря расположению генов, кодирующих домены CH: в геноме сегменты гена, кодирующие изотип, расположены последовательно, и им предшествует последовательность переключения. При получении внеклеточного сигнала переключения В-лимфоцит синтезирует рекомбиназу, которая образует нефункциональную петлю между последовательностями переключения: эта петля объединяет сегмент, кодирующий константный домен, и уже сформированную ассоциацию VDJ.

Пример: Продукция интерлейкина 4 +++, а также IL13 лимфоцитом Th2 приводит к изотипическому переключению с IgM на IgE.

Моноклональные и поликлональные антитела

Моноклональные антитела

Производство моноклональных антител in vitro долгое время было затруднено из-за короткой продолжительности жизни секретирующих антитела клеток, плазматических клеток. Затем антитела получали in vivo путем инъекции животному данного антигена и сбора антител в его крови. Этот дорогостоящий метод давал лишь небольшое количество антител, загрязненных множеством примесей.

В случае пандемии ( птичий грипп ), например, пассивная иммунотерапия пациентов моноклональными антителами является одним из решений, рассмотренных исследователями, которые в 2007 году уже тестировали ее эффективность на животных, и результаты показывают, что моноклональные препараты человеческого происхождения с антителами могут производиться из крови пациентов, вылечившихся от гриппа H5N1 (или выздоравливающих пациентов, если применимо), и помогать остановить эпидемию и ограничить количество смертей (в качестве однократной профилактики или в качестве дополнительного лечения).

Поликлональные антитела

Использует

В прошлом исследователям приходилось производить антитела, которые они использовали сами, а затем компании коммерциализировали их (примерно в 2010 году около 300 компаний продают более 2 миллионов антител, проданных исследователям на рынке, который в 2011 году достиг примерно 1,6 миллиарда долларов, по данным американскому консультанту Frost & Sullivan ). Однако многочисленные исследования показали, что многие из представленных на рынке антител ненадежны (например, в 2011 году оценка 246 антител, используемых в эпигенетике, показала, что четверть этих антител не прошли тесты на специфичность (что означает, что они связываются с двумя или более мишенями). Кроме того, четыре из этих 246 антител очень специфично связывались с белком, но не являлись целевым белком).

Проблема стандартизации и неправильного использования

Еще более серьезная проблема, по словам Леонарда Фридмана, президента GBSI, заключается в том, что еще большее число исследователей не проверяют антитела, которые они используют все чаще и в больших масштабах в своих экспериментах, но это также Важно, чтобы в исследовании использовались стандартизованные антитела с точной мишенью, которая хорошо известна в условиях, в которых будет проводиться эксперимент, потому что плохо действующие антитела могут давать ложноположительные результаты, если они связываются с белками, отличными от предполагаемой цели. Они также могут давать «ложноотрицательные результаты», когда не могут связываться с белком, на который они должны нацеливаться.

Эти проблемы неоднократно заставляли ученых и журналы отказываться от ранее опубликованных исследований. Они также побудили исследователей сделать ложные или сомнительные выводы в нескольких исследованиях. Это также частично объясняет отсутствие воспроизводимости, наблюдаемое в некоторых исследованиях.

Однако проверка антител сложнее, чем правильная проверка подлинности клеточной линии, а также потому, что исследование показывает, что молодые исследователи (с опытом 5 лет или меньше) делают это даже меньше, чем их старшие: им достаточно 43% для проверки антител, которые они покупайте в магазинах ( «чаще всего называют время, затраченное на это» ), в то время как 76% исследователей с опытом работы более 10 лет говорят, что они делают это.

18% исследователей медицинской биологии, опрошенных в ходе опроса GBSI, признали, что они не выполнили никаких необходимых процедур проверки, а 15% респондентов не были уверены в этом.

Способы повышения надежности антител, используемых в исследованиях

Было предпринято множество попыток улучшить как способ проверки антител исследователями, так и способ регистрации антител. Исследователи, использующие антитела в своей работе, должны правильно зарегистрировать их, чтобы их исследования были воспроизводимы (и, следовательно, протестированы и квалифицированы другими исследователями). Менее половины исследовательских антител, упомянутых в научных статьях, можно легко идентифицировать. Статьи в F1000 (в) за 2014 и 2015 гг. Представляют собой руководство для исследователей по сообщению об использовании исследовательских антител.

С 2015 года несколько групп исследователей объединились, чтобы попытаться облегчить распространение и проверку информации о коммерческих антителах, создав следующие инструменты:

Однако эти инструменты не очень хорошо известны научному сообществу.

Несколько научных журналов (в том числе журнал Nature ) также начали просить своих авторов указывать, были ли антитела, используемые в их научных статьях, профилированы для их применения.

Источник

Научная электронная библиотека

Морозова В. С., Габрильянц О. А., Мягкова М. А.,

3.1.1. Структура и функции антител

Антитела (иммуноглобулины, ИГ, Ig) – это особый класс гликопротеинов (т.е. белков с присоединенных к ним углеводными остатками), присутствующих в сыворотке крови, тканевой жидкости или на клеточной мембране, которые распознают и связывают антигены. Иммуноглобулины синтезируются В-лимфоцитами (плазматическими клетками) в ответ на вещества определенной структуры – антигены. Антитела используются иммунной системой для идентификации и нейтрализации чужеродных и нежелательных эндогенных объектов – например, бактерий и вирусов, опухолевых клеток и др. Они являются важнейшим фактором специфического гуморального иммунитета. Антитела выполняют две функции: антиген-связывающую и эффекторную (вызывают тот или иной иммунный ответ, например, запускают классическую схему активации комплемента).

Антитела синтезируются плазматическими клетками, которыми становятся В-лимфоциты в ответ на присутствие антигенов. Для каждого антигена формируются соответствующие ему специализировавшиеся плазматические клетки, вырабатывающие специфичные для этого антигена антитела. Антитела распознают антигены, связываясь с определённым эпитопом – характерным фрагментом антигена.

Антитела являются относительно крупными (

150 кДа для IgG) гликопротеинами, имеющими сложное строение. Антитела состоят из двух идентичных тяжелых цепей и из двух идентичных лёгких цепей, т.е.
фрагментов с меньшим и большим молекулярным весом (рис. 3). К тяжелым 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). Fab фрагменты называются также вариабельной областью антител, т.к. именно их строение определяет связывающую функцию Ат и варьируется в зависимости от структуры антигена. Fc фрагмент называется константной областью Ат, т.к. у особей данного вида для всех молекул Ат этот фрагмент является идентичным.

Рис. 5. Структура антител

В зависимости от выполняемых функций антитела могут существовать как в различных формах (классы иммуноглобулинов): мономерной (IgG, IgD, IgE, сывороточный IgA) или в олигомерной форме (димер-секреторный IgA, пентамер – IgM). Схематичное строение

Иммуноглобулины класса G (IgG) – основной иммуноглобулин сыворотки здорового человека, составляет 70–75 % всей фракции иммуноглобулинов. IgG наиболее активны во вторичном иммунном ответе и антитоксическом иммунитете. Являются единственной фракцией иммуноглобулинов, способной к транспорту через плацентарный барьер и тем самым обеспечивают иммунитет плода и новорожденного. IgG являются самыми небольшими молекулами по сравнению с другими классами Ig (молекулярная масса М = 146 кДа).

Иммуноглобулины класса А (IgA) содержатся в сыворотке (15–20 %
всей фракции Ig), в секреторном компоненте: слюне, слезах, молозиве, молоке, отделяемом слизистой оболочки мочеполовой
и респираторной системы. IgA представлены в виде мономеров (80 % в сыворотке), димеров (в секрете), и тримеров. Средняя молекулярная масса IgA М = 500 кДа.

Иммуноглобулины класса М (IgM) являются пентамерами IgG и составляют до 10 % фракции иммуноглобулинов. Появляются IgM при первичном иммунном ответе B-лимфоцитами на неизвестный антиген. IgM встроены в плазматическую мембрану B-лимфоцитов и выполняют роль антиген распознающего рецептора. Средняя молекулярная масса IgМ М = 970 кДа.

Иммуноглобулины класса D (IgD) представлены в виде мономеров и содержатся в основном на мембране некоторых В-лимфоцитов, а также в небольшом количестве в плазме (

Источник

Что такое домены антител

Как известно (Wu, Kabat, 1970), по первичной структуре остатки вариабельной области можно разделить на гипервариабельные, которыми обусловлены основные различия между цепями, и нсгипервариабельные, или каркасные, остатки. Гипервариабельные остатки доступны растворителям и у различных вариабельных доменов свернуты различным образом.

Так, например, первая гипервариабельная область легких цепей (L1) у белка Rei представляет собой вытянутую цепь, тогда как у белков New и Meg она свернута в спираль. В этом месте у белка МсРС 603 имеется вставка из шести остатков аминокислот, и эта область представляет собой вытянутую неспиральную петлю. В противоположность зтому, хотя и с небольшими вариациями, расположение каркасных, неварьирующих остатков у разных доменов очень сходное.

Эта гомология в третичной структуре вариабельных доменов указывает на то, что неварьирующие остатки создают ригидный каркас, в который как бы встраиваются гипервариабельные петли.
Четыре домена (два вариабельных и два постоянных) образуют один Fab-фрагмент. При этом отмечаются следующие закономерности.

1. Оба постоянных домена взаимодействуют более тесно, что обусловливает большую компактность всей постоянной области по сравнению с вариабельной. Это объясняется тем, что постоянные домены взаимодействуют между собой четырехсегментными слоями, образуя большую контактирующую поверхность, тогда как вариабельные домены взаимодействуют трехсегментными слоями.

2. Основные взаимодействия между доменами являются латеральными, т. е. и вариабельные, и постоянные домены взаимодействуют между собой, тогда как продольные взаимодействия (между вариабельными и постоянными) выражены меньше.

Так, например, с помощью оптических методов — дисперсия оптического вращения (Троицкий и др., 1971) и инфракрасная спектроскопия водородно-дейтериевым обменом (Abaturov е. а., 1969) — было найдено, что основным элементом вторичной структуры пептидных цепей иммуноглобулинов является бета-складчатость.

Кроме того, есть данные свидетельствующие в пользу гипотезы доменов (Edelman, 1973). Согласно этой гипотезе, каждый гомологичный участок полипептидной цепи иммуноглобулинов длиной около 110 аминокислотных остатков с одной внутренней дисульфидной связью свертывается в отдельную, относительно независимую глобулу — домен. Например, легкие цепи состоят из двух доменов, тяжелые гамма-цепи — из четырех.

Между глобулами имеются открытые участки полипептидной цепи, особенно чувствительные к протеолитическим ферментам. Одним (из самых важных доказательств доменной структуры пептидных цепей иммуноглобулинов как раз и явилась возможность использования протсаз для расщепления легких цепей на половины, которые не изменяли существенно своей третичной структуры по сравнению с таковой в нативной цепи. Последнее было доказано как оптическими методами, так и исследованиями антигенных свойств половин.

Уже к середине 60-х годов были получены весьма обоснованные данные, базирующиеся в основном на изучении рекомбинации тяжелых и легких цепей и мечении по сродству, о том, что аминокислотные остатки как легкой, так и тяжелой цепи участвуют в образовании активного центра. На моделях, основанных на данных рентгеноструктурпых исследований активных Fab-фрагментов, действительно видно, что обе цепи формируют полость активного центра.

Классические исследования Кабата (Kabat, 1976), Каруша (Каrush, 1962) и Села (Sela, 1970) о размерах активного центра также находятся в хорошем согласии с рентгеноструктурными исследованиями фрагментов двух миеломных белков с антигенсвязывающей активностью.

Источник