Иммуноглобулин M

Время от времени встречаю на форумах вопросы и комментарии про иммуноглобулины:

  • Как интерпретировать результаты тестов на IgM, IgG, IgE и
  • Применять или не применять лекарственные иммуноглобулины

Граждане тратят изрядные деньги, сдавая различные анализы и путаясь в классах иммуноглобулинов.

К сожалению, сделать в одном посте мега-методичку по интерпретации уровней Ig M/G/E при разных заболеваниях я не могу. Поэтому для начала попробую в нескольких статьях рассказать вообще об иммуноглобулинах и их роли в иммунитете. Потом нам легче будет разобраться в частностях.

Одно из главных эволюционных достижений человека и многих других живых организмов – это адаптивная иммунная система, способная распознавать фактически любые существующие на планете антигены.

В организме человека всего 20,000 – 25,000 генов. Этого недостаточно, чтобы закодировать рецепторы лимфоцитов против всех возможных антигенов. Поэтому эволюция подарила животным особый инструмент – соматическую рекомбинацию ДНК лимфоцитов. Благодаря это феномену у нас постоянно образуется большее количество разных лимфоцитов, каждый с уникальным рецептором. Они копятся в течение жизни и образуют очень большой репертуар, охватывающий все существующие антигены.

ДНК, в которых происходят эти волшебные процессы, кодируют 3 типа молекул:

  • Т-клеточный рецептор
  • В-клеточный рецептор и
  • молекулы иммуноглобулинов (секреторные формы В-клеточного рецептора)

Иммуноглобулины – это по сути «плавающие» антиген-распознающие рецепторы.

В повседневной жизни мы сталкиваемся с ними в двух их ипостасях:

  • Диагностический лабораторный критерий (уровни разных Ig при различных заболеваниях)
  • Лекарственные иммуноглобулины (например, для профилактики резус-конфликта)

Иммуноглобулины – это смешанный термин, он определяет принадлежность этих молекул к определенному химическому классу веществ (белкам глобулинам) и одновременно к функциональному классу веществ – антителам. Химически иммуноглобулины – это гликопротеины, то есть они состоят из белка и олигосахаридов.

Антитело – это чисто функциональный термин. Когда Пауль Эрлих впервые обнаружил антитела в 1891 году, он не знал, к какому химическому классу веществ они принадлежат.

Антитело имеет классическую Y форму (если это мономер). На концах «рогатины» расположены 2 участка связывания с антигенами (fragment antigen binding; Fab) а «хвост» — это участок, отвечающий за связь с иммунными и другими клетками (fragment crystallizable; Fc), а также белками системы комплемента.

Существует несколько классов иммуноглобулинов – M, G, A, E и D, названные так по типам тяжелых цепочек аминокислот, из которых они состоят.

Каждый класс, кроме D, выполняет две функции:

  • Связывание с антигеном, за это отвечает Fab фрагмент
  • Уничтожение и удаление микроба, этому способствует Fc фрагмент

гуморальный иммунный ответ

Помимо связывания с Fc-рецепторами на мембране фагоцита Fc-фрагмент антитела также является включателем системы комплемента – очень мощного «тумблера» воспаления.

система комплемента

Антиген – это, как правило, высокомолекулярное соединение, способное вызвать иммунный ответ. Собственно, слово antigen – это сокращение от antibody generator.

Фактически, это большая молекула (обычно белок или гликопротеин), которая может быть структурным элементом микроорганизма (например, молекулы gp на мембранах бактерий или в составе вирусных конвертов), или продуктом его жизнедеятельности (различные бактериальные токсины, например), или его нуклеиновыми кислотами и так далее.

Антигены наших собственных тканей называются аутоантигены, и иммунная система умеет распознавать и их тоже. Однако, благодаря сложным механизмам поддержки аутотолерантности, обычно иммунная система свои ткани не атакует. Итак, когда мы говорим иммуноглобулины и антитела, мы имеем в виду одно и то же. Понятие антиген не нужно путать с понятием патоген (любой микроорганизм, вызывающий заболевание).

IgM – это первое антитело, вырабатываемое нашей иммунной системой при контакте с инфекционным агентом. Главным продуцентом этого иммуноглобулина являются незрелые В-лимфоциты, которым еще не хватило времени, чтобы обеспечить высокую специфичность реакции этого антитела с антигенами чужака.

Однако, эволюция, как всегда, нашла элегантное решение. Если высокоспецифические зрелые антитела IgG представляют  собой Y-образный мономер, то IgM синтезируются в кровь в виде звездочки-пентамера.

иммуноглобулин М

У этой молекулы уже 10, а не два, как у IgG, антиген-связывающих фрагмента (Fab).

Специфичность к антигену и сила взаимодействия с ним (аффинность) у Fab-фрагментов IgM низкая, но их больше, поэтому одна молекула может связаться с большим количеством антигенов на одном или нескольких одинаковых микробов. Когда IgM много, то это вызывает «склеивание» (агглютинацию) несущих антигены инфекционных агентов.

агглютинация

Это склеивание – важный момент борьбы с инфекцией, оно способствует нескольким вещам:

  • Обездвиживает микробы
  • Мешает им взаимодействовать с рецепторами эпителиальных клеток и колонизировать их
  • Включает местное воспаление через систему комплемента
  • Обозначает цель для фагоцитов и делает из микробов легкую групповую мишень

Всем этим IgM обеспечивают скорейшую переработку микробных антигенов для их последующей презентации Т-лимфоцитам и созреванию системы адаптивного иммунитета для полной элиминации или подавления возбудителя. Так что IgM, несмотря на свою относительно слабую индивидуальную эффективность, крайне важны для нормального функционирования иммунной системы.

Иммуноглобулины этого класса составляют обычно 10% от всех иммуноглобулинов в крови.  При первой встреча с инфекционным агентом (первичный иммунный ответ) уровень IgM поднимается первым.

первичный иммунный ответ

Затем их титры постепенно снижаются, а уровень иммуноглобулинов IgG растет. Этот принцип лежит в основе диагностики некоторых вирусных заболеваний, например, инфекционного мононуклеоза, где по титрам антител можно понять, с чем имеешь дело – первичной инфекцией, реинфекцией или постинфекционным иммунитетом.

инфекционный мононуклеоз

Так, если:

  • IgM к антигену высокий, а IgG к нему же низкий – это скорее острая первичная инфекция.
  • IgM снижается, а IgG растет – это формируется адаптивный иммунный ответ.
  • IgM нет, а IgG высокий – это скорее постинфекционный иммунитет.
  • IgG высокий и еще растет IgM – это скорее ре-инфекция или реактивация.

Низкая специфичность IgM оказывает нам услугу в еще одном деле. Из-за своей низкой специфичности они полиреактивны, то есть одни и те же IgM могут связываться с разными антигенами, в том числе с аутоантигенами.

Во взрослом организме каждый день гибнут миллиарды клеток, а им на смену приходят новые. При массовой гибели клетки (что бывает при серьезной инфекции, травме, ишемии, отравлении) в межклеточное пространство попадает большое количество молекул, которых там быть не должно – нуклеиновые кислоты, внутриклеточные органеллы, молекулы внутренней части клеточной мембраны и так далее.

Это может вызвать сильное воспаление, которое еще больше усилит разрушение клеток и может запустить порочный круг. Но нам повезло – существует неопасный способ управляемой гибели клетки – апоптоз. Это энергозависимый и постепенный процесс, при котором аутоантигены максимально спрятаны от аутоантител и аутореактивных клеточных рецепторов, а апоптические тельца («завернутые» фрагменты клеток) тщательно поедаются фагоцитами.

IgM играют в этом процессе важную роль. Они могут распознавать аутоантигены, характерные для апоптотических телец, и, благодаря своей полиреактивности, связываться с ними. Наряду с другими молекулами, например, некоторыми белками комплемента, IgM подают с поверхности апоптотических телец сигналы «съешь меня» для фагоцитов.

апоптоз

Слева на картинке клетка, вступившая в апоптоз, справа – фагоцит.

Благодаря им, апоптотические тельца своевременно фагоцитируются, и никакого клинически значимого воспаления не развивается. И так каждый день. Иммуноглобулины М – это эволюционный подарок, впервые появившийся еще у общего предшественника всех челюстных позвоночных.

челюстная рыба

С тех пор, вот уже полмиллиарда лет, он исправно помогает организмам бороться с инфекцией. Если у ранних видов – это был основной инструмент для различия «свой-чужой», то у нас он занял скромный, но очень важный пост в системе врожденного иммунитета и обеспечении условий для созревания адаптивного иммунного ответа.

По этой причине, IgM всегда обгоняет IgG по времени максимальных уровней в крови, что помогает нам различать фазы инфекции и модель формирования иммунного ответа. В ближайших постах я расскажу про IgG, резус-конфликт и лекарственные иммуноглобулины.

Добавить комментарий

Такой e-mail уже зарегистрирован. Воспользуйтесь формой входа или введите другой.

Вы ввели некорректные логин или пароль

Извините, для комментирования необходимо войти.