Anticorpo - struttura, tipi, funzioni e proprietà (2023)

Gli anticorpi non si trovano in una posizione specifica, ma ogni volta che il nostro sistema immunitario incontra un antigene o una malattia, le cellule B vengono attivate e gli anticorpi vengono rapidamente rilasciati nel flusso sanguigno. Queste immunoglobuline subiscono la mitosi, con conseguente divisione cellulare, e producono continuamente anticorpi come risultato della produzione di cellule aggiuntive. Questi anticorpi permangono nel sangue per un periodo di tempo, ma i linfociti B ricordano questi antigeni e svolgono la stessa azione ogni volta che riaffiorano nel corpo.

Che cos'è l'anticorpo?

• L'immunoglobulina è anche nota come anticorpo (Ab) (Ig). Queste sono grandi proteine ​​del sangue a forma di Y prodotte dalle plasmacellule. Si attaccano e penetrano particelle estranee. Queste particelle sono sostanze estranee che l'anticorpo attacca.
• Gli antigeni sono agenti patogeni estranei che penetrano nel corpo e sono in grado di suscitare una risposta immunitaria in combinazione con una molecola più grande o indipendentemente dopo essersi legati con anticorpi per una specifica risposta immunitaria. Pertanto, gli antigeni attivano il sistema immunitario per produrre anticorpi.
• Gli anticorpi sono proteine ​​globuliniche prodotte dal siero e dai tessuti (immunoglobuline) che rispondono in modo specifico con l'antigene che ne ha stimolato la sintesi.
• Il sangue contiene tre tipi di globuline: alfa, beta e gamma. Le gammaglobuline sono gli anticorpi.
• Gli anticorpi sono una delle principali proteine ​​plasmatiche e sono spesso indicati come la "prima linea di difesa" contro le infezioni.
• La funzione più importante degli anticorpi è proteggere il corpo dalle infezioni microbiche.
• Nel 1890, Von Behring e Kitasato condussero i primi test che dimostravano la presenza fisica di anticorpi. È stato dimostrato che il siero derivato da conigli inoculati con tossine del tetano o della difterite previene la malattia nei topi infettati da queste infezioni.
• Tizzoni e Cattani coniarono il termine "antitossina" nel 1880 per riferirsi alla sostanza chimica non identificata trovata nel siero che offriva protezione dal trasferimento.
• Successivamente Paul Ehrlich e Jules Bordet stabilirono sperimentalmente che si poteva indurre una risposta protettiva anche nei confronti di cellule complete (eritrociti).
• Il termine antitossina è stato successivamente sostituito dal termine anticorpo più comprensivo. Nel 1939, Tiselius e Kabat fecero il primo tentativo riuscito di scoprire molecole di anticorpi.
• Hanno dimostrato che l'iperiimmunizzazione aumentava la concentrazione sierica di -globuline, che portavano l'attività anticorpale. Poiché le -globuline sono proteine ​​ad alto peso molecolare, è stato ipotizzato che un'ulteriore caratterizzazione degli anticorpi comporti la loro suddivisione in frammenti più piccoli e più maneggevoli.
• Porter ha digerito l'immunoglobulina di coniglio G (IgG) con l'enzima proteolitico papaina nel 1959.
• Questi hanno portato alla formazione di due diversi frammenti: Fab (fragment antigen binding), un frammento monovalente con attività di legame all'antigene, e Fc, un frammento che ha mantenuto le attività effettrici dell'anticorpo e si è cristallizzato facilmente (frammento cristallizzabile).
• Usando una tecnica simile, Edelman e Poulik hanno separato le globuline del mieloma in due diversi componenti, che sono stati successivamente designati come catene pesanti (H) e leggere (L).
• L'immunoglobulina (Ig) è stata coniata nel 1964 dall'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) per sostituire il termine anticorpo.
• L'immunoglobulina è costituita da globuline anticorpali, crioglobuline, macroglobuline e proteine ​​aberranti del mieloma. Di conseguenza, tutti gli anticorpi sono immunoglobuline, ma non tutte le immunoglobuline sono anticorpi.

In che modo gli anticorpi conferiscono protezione?

Gli anticorpi forniscono protezione attraverso i seguenti meccanismi:

• Inibiscono l'adesione dei microrganismi alle superfici mucose dell'ospite.
• Inibiscono la patogenicità microbica neutralizzando veleni e virus.
• Promuovono la fagocitosi opsonizzando i microrganismi.
• Essi attivare il complemento, con conseguente attività antimicrobica mediata dal complemento.

Proprietà degli anticorpi

• Gli anticorpi funzionano come agenti protettivi contro organismi e sostanze esterne.
• Questa è una glicoproteina.
• Gli anticorpi esistono nel siero, nel plasma e in altri fluidi corporei.
• Gli anticorpi circolano attraverso il sangue, dove le loro azioni effettrici, come la fagocitosi, la citotossicità cellulo-mediata dipendente da anticorpi (ADCC), l'opsonizzazione, ecc., rimuovono o neutralizzano l'antigene.
• Gli anticorpi sono proteine ​​in natura. Questi sono chimicamente identici alla gamma globulina normale. Immunoglobulina è la parola usata per descrivere queste proteine ​​correlate.
• Immune Serum è un siero con elevati livelli di anticorpi a seguito di infezione o vaccinazione.
• Le immunoglobuline sono prodotte dalle plasmacellule e dai linfociti in misura minore.
• Questi rappresentano dal 20 al 25 percento delle proteine ​​sieriche totali. Ogni anticorpo è un'immunoglobulina, tuttavia non tutte le immunoglobuline sono un anticorpo.
• Sono costituiti da quattro catene polipeptidiche: due catene pesanti identiche (di solito 55 kDa ciascuna) e due catene leggere identiche (25 kDa ciascuna). Ciò conferisce all'immunoglobulina il suo tratto strutturale più riconoscibile, una forma complessiva a forma di "Y" o "T".
• Gli aggettivi “pesante” e “leggero” si riferiscono al peso molecolare della catena. Il peso molecolare delle catene pesanti è compreso tra 50,000 e 70,000 Da, mentre il peso molecolare delle catene leggere è di 25,000 Da. Le catene più pesanti sono più lunghe di quelle più leggere.

Biosintesi delle immunoglobuline

• I linfociti B e le plasmacellule contribuiscono alla produzione di immunoglobuline. Le cellule B a riposo producono solo minime quantità di immunoglobuline, che vengono prevalentemente assorbite membrane cellulari.
• Le plasmacellule, le cellule B con il più alto grado di differenziazione, sono specializzate per produrre e secernere grandi quantità di immunoglobuline.
• Reticolo endoplasmatico è incredibilmente abbondante nel vasto citoplasma delle plasmacellule, che riflette il loro potenziale di sintesi.
• Tipicamente, le catene pesanti e leggere della plasmacellula sono generate in diversi poliribosomi.
• Tipicamente, le proporzioni di catene pesanti e leggere formate sui poliribosomi sono bilanciate e, di conseguenza, entrambi i tipi di catene vengono mescolati per produrre molecole di Ig senza eccesso di alcuna catena.
• O associando una catena pesante e una catena leggera per produrre un'emimolecola H–L e quindi collegando due emimolecole H–L per formare un'unica molecola completa (H2L2), o creando dimeri H2 e L2 che successivamente si associano per formare l'intero molecola.
• Mentre le plasmacellule possono produrre in modo efficiente catene leggere libere, le catene pesanti libere non vengono rilasciate spesso.
• Le catene pesanti vengono generate e trasportate al reticolo endoplasmatico, dove vengono glicosilate; tuttavia, le catene leggere sono necessarie per la secrezione al fine di creare una molecola di immunoglobulina completa.
• Se le catene leggere non sono sintetizzate o se le catene pesanti sono prodotte in eccesso, le catene pesanti libere si combinano tramite il loro dominio CH1 con una proteina legante le catene pesanti, che si pensa sia responsabile della loro ritenzione intracitoplasmatica.
• IgM e IgA sono entrambi anticorpi polimerici che contengono una catena polipeptidica extra, nota come catena J.
• Tutte le plasmacellule generano la catena J, comprese quelle che producono IgG. Tuttavia, è presente solo nelle forme polimeriche IgM e IgA. Si ritiene che la catena J svolga una funzione nell'avvio della polimerizzazione.
• Sono necessari due processi per costruire le proteine ​​IgM. Si verifica l'assemblaggio iniziale dei componenti monomerici. Cinque monomeri e una catena J si uniscono quindi attraverso legami covalenti per formare una molecola pentamericana.

• L'emivita delle immunoglobuline (T1/2) è una delle misure più utilizzate per valutare il tasso catabolico delle immunoglobuline.
• Dopo che l'equilibrio è stato raggiunto, l'emivita è la quantità di tempo necessaria affinché la concentrazione di immunoglobuline circolanti si riduca della metà.
• Questo è spesso determinato iniettando un IgG marcato con radioisotopi. (131I).
• Le IgG sono la classe di immunoglobuline con l'emivita media più lunga (21 giorni), con l'eccezione delle IgG3.
• IgG3 ha un'emivita significativamente più breve (7 giorni in media) rispetto a IgA (5-6 giorni) e IgM (14 giorni) (5 giorni).
• Il tasso di produzione di IgA1 (24 mg/kg/giorno) è paragonabile a quello di IgG1 (25 mg/kg/giorno), sebbene la concentrazione di IgA1 nel sangue sia circa un terzo di quella di IgG1.
• Questo perché il tasso di turnover frazionario per IgA1 è tre volte superiore (24%/giorno). Le IgE hanno il più alto tasso di turnover frazionario e l'emivita più breve (rispettivamente 74% al giorno e 2.4 giorni).
• Le IgE hanno il tasso di produzione più basso (0.002 mg/kg/giorno) rispetto alle IgG (20-60 mg/kg/giorno).

Struttura delle immunoglobuline/anticorpo

Un anticorpo è costituito dai seguenti componenti come;

1. Due catene pesanti

• Una molecola di immunoglobulina contiene due catene pesanti.
• Ogni catena pesante ne ha tra 420 e 440 amminoacidi.
• Da uno a cinque legami disolfuro (S—S) tengono insieme le due catene pesanti.
• Per creare un eterodimero, ciascuna catena pesante è collegata a una catena leggera mediante legami disolfuro e interazioni non covalenti, come legami salini, connessioni idrogeno e collegamenti idrofobici (H–L).
• Interazioni non covalenti identiche e ponti disolfuro collegano le due catene identiche pesanti e leggere (H–L) per produrre la struttura anticorpale di base a quattro catene (H–L)2.
• Le catene pesanti di una molecola anticorpale determinano la classe dell'anticorpo. Ad esempio, IgM include mu (μ), IgG contiene gamma (γ), IgA contiene alfa (α), IgD contiene delta (δ) e IgE ha catene pesanti epsilon (ε).
• Ogni classe di immunoglobuline ha catene pesanti strutturalmente e antigenicamente diverse. Variano per dimensioni, contenuto di carboidrati e stato antigenico.

Classi di immunoglobuline e loro catene pesanti e sottoclassi

2. Due catene leggere

• Una molecola di immunoglobulina contiene due catene leggere.
• Ogni catena leggera ha tra 220 e 240 amminoacidi.
• La catena leggera è legata con disolfuro alla catena pesante.
• Tutti i tipi di immunoglobuline hanno catene leggere fisicamente e chimicamente identiche. Ne esistono due varietà: kappa (κ) e lambda (λ).
• Gli amminoacidi presenti nelle loro regioni costanti differiscono tra queste due varietà.
• Ogni immunoglobulina consiste di due o due catene, mai entrambe.
• Nel siero umano, le catene κ e λ sono presenti in un rapporto di 2 a 1.

3. Regioni variabili e costanti

• Ogni catena polipeptidica di una molecola di IgG comprende un terminale amminico e carbossilico.
• La porzione terminale amminica è indicata come regione variabile (regione V), mentre la porzione terminale carbossilica è indicata come area costante (regione C).
• Sia le catene pesanti che quelle leggere hanno parti che cambiano e regioni che sono costanti. Queste regioni sono formate da domini, che sono strutture ripiegate tridimensionali con segmenti ripetuti.
• Ogni catena pesante contiene un dominio variabile (VH) e tre domini costanti (CH).
• IgG e IgA includono tre domini CH (CH1, CH2 e CH3), mentre IgM e IgE ne contengono quattro (CH1, CH2, CH3 e CH4).
• Ogni catena leggera ha un dominio variabile (VL) e un dominio costante (CL).

UN. Regione variabile

• I 100-110 amminoacidi ammino-terminali della catena leggera o pesante sono indicati come regioni variabili o V (VL nelle catene leggere e VH nelle catene pesanti).
• La regione V varia tra le classi di immunoglobuline.
• Tre aree ipervariabili comprendono le regioni variabili delle regioni variabili delle catene leggere e pesanti.
• I 5-10 siti di combinazione dell'antigene dell'amminoacido Fab della molecola dell'anticorpo si trovano nelle regioni ipervariabili sia delle catene leggere che di quelle pesanti.
• Questi siti di legame con l'antigene facilitano l'associazione precisa degli anticorpi con gli antigeni.
• A causa soprattutto della presenza di queste aree ipervariabili, gli anticorpi possiedono un alto grado di specificità.

B. Regione costante

• La porzione carbossi-terminale di una molecola è indicata come regione costante (C). Consiste di due sequenze di amminoacidi.
• Il frammento Fc, che cristallizza in circostanze ioniche basse, si trova nell'area costante della catena pesante.
• L'area costante della catena pesante ha molteplici scopi biologici. È responsabile di attivazione del complemento, legame ai recettori della superficie cellulare, trasferimento placentare e numerosi altri processi biologici.
• La sezione costante della catena leggera non ha scopo biologico.
• Una singola molecola di anticorpo è composta da due catene pesanti identiche e due catene leggere identiche, H2L2, o multipli di questa struttura di base a quattro catene (H2L2)n.
• Esistono sottoisotipi e catene, che portano alla creazione di sottoclassi per ciascuna immunoglobulina.

Determinanti dell'antigene immunoglobulinico

Isotipi, allotipi e idiotipi sono i tre tipi principali di determinanti dell'antigene immunoglobulinico.

1. Isotipi

• L'isotipo di un'immunoglobulina è l'unica area costante della catena leggera o pesante dell'immunoglobulina.
• Le immunoglobuline sono classificate in base ai loro isotipi di catena pesante. Nelle immunoglobuline IgM, IgG, IgA, IgD e IgE, le catene pesanti sono identificate dalla presenza di marcatori di catene pesanti, come μ, γ, α, δ e.
• A distinguere le catene leggere sono anche marcatori isotipici, come κ e λ. Gli isotipi esistono in tutti gli individui di una specie.

2. Allotipi

• Le variazioni alleliche nelle regioni variabili e costanti dell'immunoglobulina costituiscono l'allotipo.
• Sulle sezioni consistenti di catene leggere e pesanti sono presenti marcatori allotipici.
• Sono infilate su Am su catene pesanti α, catene Gm e Km su catene leggere κ. Mancano marcatori allotipici dalle catene pesanti μ, δ ed ε, così come dalla catena leggera λ.
• Su IgA sono stati identificati oltre 25 tipi Gm, 3 allotipi Km e 2 Am. Gli allotipi sono ereditati in modo mendeliano diretto e sono presenti in alcuni ma non in tutti i membri di una specie.

3. Idiotipi

• L'idiotipo denota una particolarità legata all'area variabile.
• Sulla regione ipervariabile dell'immunoglobulina ci sono i marcatori dell'idiotipo.
• Gli idiotipi sono unici per ogni molecola anticorpale.
• Gli anticorpi generati contro i frammenti Fab impediscono l'interazione tra antigene e anticorpo.

Formati anticorpali

Anticorpo chimerico

• Gli anticorpi chimerici possono essere prodotti attraverso un'ingegneria genetica molto semplice fondendo le porzioni variabili di immunoglobulina (Ig) di un ibridoma di topo selezionato con regioni costanti di Ig umane. Possono essere usati così come sono o come punto di partenza per un'ulteriore umanizzazione.

Anticorpo bispecifico

• L'anticorpo bispecifico può ignorare la specificità di una cellula effettrice per il suo bersaglio nativo e reindirizzarla per uccidere un bersaglio che normalmente ignorerebbe. Varie cellule citotossiche esprimono sostanze chimiche attivanti distinte (recettori).
• Alterando le specificità dei domini di legame bersaglio ed effettore, diverse risposte effettrici possono essere dirette contro la maggior parte dei tipi di cellule bersaglio.
• In alternativa, tutte le azioni effettrici (ad es. ADCC, fagocitosi, attivazione del complemento ed estensione dell'emivita sierica) possono essere fornite mirando a una singola specificità di legame con l'immunoglobulina sierica.

Anticorpo ricombinante

• Gli anticorpi ricombinanti sono anticorpi monoclonali creati dall'applicazione della tecnologia del DNA ricombinante.
• Gli anticorpi ricombinanti sono frequentemente impiegati nella scienza biomedica e nella medicina a causa della loro grande specificità, sensibilità e riproducibilità.

Ruolo delle immunoglobuline nella difesa umana

IgG

• Aumenta la fagocitosi.
• Neutralizza agenti patogeni e veleni.
• Protegge il feto e il neonato.

IgM

• Particolarmente efficace contro germi e antigeni che agglutinano.
• L'anticorpo iniziale prodotto in risposta all'infezione.

IgA

• Protezione localizzata sulle superfici mucose.

IG D

• Funzione sconosciuta del siero.
• Esistente sulle cellule B e svolge un ruolo nell'inizio del risposta immunitaria.

IgE

• Risposta allergica.
• Possibile lisi del verme parassita

Classi di immunoglobuline/Tipi di anticorpi/Classi di anticorpi

Esistono cinque classi di immunoglobuline: (i) immunoglobulina G (IgG), (ii) immunoglobulina M (IgM), (iii) immunoglobulina A (IgA), (iv) immunoglobulina E (IgE) e (v) immunoglobulina D ( IG D). Le proteine ​​del mieloma sono state inizialmente impiegate per sequenziare gli amminoacidi delle immunoglobuline. Inoltre, queste proteine ​​sono state le prime immunoglobuline a essere sottoposte a indagini cristallografiche. Hanno offerto le prime intuizioni della struttura del dominio dell'immunoglobulina prototipo.

1. Immunoglobulina G (IgG)

• Gli anticorpi IgG sorgono più tardi degli anticorpi IgM in risposta a un'infezione, ma persistono per una durata maggiore.
• Fornisce difesa contro i batteri presenti nel sangue e nei tessuti. È ugualmente disperso nei compartimenti intravascolari ed extravascolari.
• È l'unica immunoglobulina che attraversa la placenta; quindi, dota i bambini di naturalezza immunità passiva.
• Partecipa alla precipitazione, alla fissazione del complemento e alla neutralizzazione di tossine e virus.
• Si lega ai batteri e promuove il processo di fagocitosi microbica.

Proprietà dell'immunoglobulina G (IgG)

• Con un peso molecolare di 150,000 Da, l'IgG è un'immunoglobulina 7S.
• Ha l'emivita più lunga tra tutte le immunoglobuline, a 23 giorni.
• Le IgG sono la classe di immunoglobuline più comune nel siero, rappresentando circa l'80% delle immunoglobuline sieriche totali.
• L'isotipo più diffuso nel plasma, che rappresenta l'80% della concentrazione totale di anticorpi nel siero. Elimina le sostanze chimiche pericolose e identifica il complesso antigene-anticorpo.
• Viene trasportato alla placenta attraverso il feto e funge da protezione per il neonato fino alla nascita.
• Esistono quattro sottotipi di IgG: IgG1, IgG2, IgG3 e IgG4. IgG3 e IgG4 sono gli unici in grado di attraversare la placenta.
• Le catene pesanti IgG includono due siti di legame con l'antigene e sono sottoclasse gamma.
• Facilita il processo di fagocitosi e conferisce immunità all'embrione in crescita. Protegge il corpo da veleni e agenti patogeni neutralizzandoli.

Struttura dell'immunoglobulina G (IgG)

Le molecole di IgG sono costituite da due catene e due o più catene leggere collegate da legami disolfuro come segue:

• La catena è composta da 450 residui di aminoacidi e pesa 51 kDa.
• È composto da un dominio VH variabile e un'area costante (C) con tre domini CH1, CH2 e CH3.
• Tra CH1 e CH2 si trova l'area cerniera.
• Gli enzimi proteolitici, come la papaina e la pepsina, scindono la regione cardine di una molecola di IgG per generare i frammenti Fab, F (ab') e Fc.

Funzioni dell'immunoglobulina G (IgG)

• IgG1, IgG3 e IgG4 sono uniche in quanto sono le uniche immunoglobuline in grado di attraversare la barriera placentare. Svolgono una funzione cruciale nel proteggere il feto in via di sviluppo dalle infezioni.
• IgG3, IgG1 e IgG2 sono efficaci nell'attivare il complemento in ordine decrescente di efficacia.
• IgG1 e IgG3 si legano con grande affinità ai recettori Fc sulle cellule fagocitiche, facilitando quindi l'opsonizzazione. IgG4 ha un'affinità moderata per i recettori Fc, ma IgG2 ha un'affinità trascurabile.

Sottoclassi di immunoglobulina G (IgG)

Nell'uomo esistono quattro sottoclassi di IgG corrispondenti a quattro isotipi della catena γ chiamati γ-1, γ-2, γ-3 e γ-4. IgG1, IgG2, IgG3 e IgG4 hanno aree cardine distinte e differiscono nel numero e nella posizione delle connessioni disolfuro che collegano due catene γ all'interno di ciascuna molecola di IgG. La sequenza amminoacidica degli isotipi della catena γ umana, esclusa la regione cerniera, differisce solo del 5%. Nella regione della cerniera sono presenti residui di cisteina che consentono la formazione di legami disolfuro di catene interpesanti (γ). IgG1 e IgG4 hanno due collegamenti disolfuro di catena pesante, mentre IgG2 e IgG3 ne hanno rispettivamente quattro e undici. Le IgG sono equamente distribuite nei compartimenti intravascolari ed extravascolari.

UN. Sottoclassi IgG1

• La sottoclasse più diffusa di anticorpi IgG con catene pesanti γ1 è l'IgG1.
• L'IgG1 è principalmente stimolata da antigeni proteici solubili e proteine ​​di membrana, ma è spesso accompagnata da livelli inferiori di altri sottotipi.
• Essendo il sottotipo più diffuso, il deficit di IgG1 può portare a una riduzione dei livelli totali di IgG.

B. Sottoclassi IgG2

• L'IgG2 comprende catene pesanti γ2 ed è la seconda IgG più abbondante nel siero umano.
• La risposta agli antigeni polisaccaridici capsulari batterici è praticamente esclusivamente mediata da IgG2.
• Gli anticorpi IgG2 sono l'unica sottoclasse IgG che non può passare la placenta durante la gravidanza.
• La carenza di IgG2 potrebbe risultare in un indebolimento risposta immunitaria ai batteri nocivi.

C. Sottoclassi IgG3

• IgG3 è il terzo IgG più diffuso con catene pesanti γ3 trovato nel siero umano.
• Questi sono particolarmente efficaci nell'indurre funzioni effettrici. Questo anticorpo è altamente proinfiammatorio e ha un'emivita più breve.
• IgG3 è anche il più potente attivatore del complemento e ha un'elevata affinità per FcR sulle cellule fagocitiche, facilitando quindi l'opsonizzazione.

D. Sottoclassi IgG4

• L'IgG4 è l'anticorpo con la più bassa concentrazione nel siero umano, che contiene sottoclassi γ4 di catene pesanti.
• L'IgG4 è indotta da allergeni e viene prodotta a seguito di un'esposizione ripetuta o prolungata all'antigene in un ambiente non infettivo.
• Le IgG4 possono passare dalla madre al feto attraverso la placenta. La carenza di IgG4 è estremamente rara, tuttavia livelli elevati di IgG4 nel siero sono stati collegati a una varietà di disfunzioni d'organo.

Caratteristiche dell'immunoglobulina G (IgG)

Punto chiave di IgG

• La più diffusa di tutte le classi di Ig.
• L'emivita più lunga tra tutte le classi di Ig.
• Tramite il recettore FcRp o Brambell, le cellule presentanti l'antigene sono in grado di riciclare gli antigeni.
• Agglutina gli antigeni particellari.
• Precipita gli antigeni solubili.
• Questa è l'unica famiglia di anticorpi in grado di superare il recettore placentare FcRn.
• Durante le prime due settimane di vita, anche le cellule intestinali dei neonati esprimono FcRn.
• Le cellule fagocitiche hanno FcR; quindi, gli antigeni rivestiti con IgG vengono ingeriti più facilmente da queste cellule.
• Ancora una volta, in virtù di FcR on Cellule Natural Killer, queste cellule NK eliminano le cellule invasori rivestite di anticorpi.
• Il complemento può essere attivato da IgG attaccate alle cellule o da IgG aggregate in complessi antigene-anticorpo.
• La tossina è ben neutralizzata dalle IgG.
• Le IgG possono inibire le caratteristiche di virulenza come il movimento batterico e l'adesione dei tessuti.
• Le IgG possono inibire la capacità dei virus di aderire alle cellule bersaglio.
• L'IgG è l'anticorpo predominante nella risposta immunitaria secondaria.

2. Immunoglobulina M (IgM)

• A causa della sua elevata valenza, l'IgM pentamerica lega gli antigeni con diversi epitopi ripetuti, come particelle virali e globuli rossi, in modo più efficiente rispetto ad altri isotipi.
• È più efficace nell'attivare il complemento rispetto alle IgG. La struttura pentamericana di una singola molecola IgM soddisfa il criterio secondo cui due regioni Fc devono trovarsi in stretta vicinanza per l'attivazione del complemento.
• L'IgM è l'immunoglobulina iniziale prodotta in risposta a un antigene. L'immunoglobulina fornisce protezione contro l'invasione di agenti patogeni microbici nel sangue. Il deficit di anticorpi IgM è collegato alla setticemia.
• Gli anticorpi IgM hanno un'emivita più breve degli anticorpi IgG e si dissipano prima. Pertanto, la presenza di anticorpi IgM nel siero indica un'infezione recente.
• Inoltre, è la prima immunoglobulina prodotta da un neonato a circa 20 settimane di età. Le IgM non vengono trasferite attraverso la placenta; quindi, la sua presenza in un feto o in un neonato implica un'infezione intrauterina. Pertanto, l'identificazione degli anticorpi IgM nel siero è utile per la diagnosi di malattie congenite come la sifilide, la rosolia, la toxoplasmosi, ecc.

Proprietà dell'immunoglobulina M (IgM)

• Le IgM comprendono tra il 5 e l'8 percento delle immunoglobuline sieriche totali.
• È principalmente disperso per via intravascolare.
• È una molecola (19S) il cui peso molecolare varia tra 900,000 e 1,000,000 Da (molecola milionaria).
• Ha un'emivita di cinque giorni.
• L'IgM è l'anticorpo iniziale generato dalle cellule B in risposta a un'infezione microbica.
• È il più grande anticorpo ed esiste come pentamero.
• Partecipa sia all'agglutinazione che all'opsonizzazione.
• Presenta un numero significativo di siti antigenici sulla sua superficie, facilitando così un'efficiente attivazione immunitaria.

Struttura dell'immunoglobulina M (IgM)

• Le IgM sono costituite da cinque subunità immunoglobuliniche (subunità monomeriche, IgM) e una molecola di catena J.
• Ogni IgM monomerica è costituita da due catene leggere (κ o γ) e due catene pesanti (μ).
• Le catene pesanti sono circa 20,000 Da più grandi di quelle delle IgG, il che corrisponde a un dominio aggiuntivo nella regione costante CH4).
• Sono descritte due sottoclassi di IgM (IgM1 e IgM2) con catene μ distinte. IgM1 è composto da catene μ1 e IgM2 è composto da catene μ2.
• La catena dell'immunoglobulina è una catena polipeptidica pesante di 72 kilodalton, 570 amminoacidi con una regione variabile, denominata VH, e quattro domini costanti, denominati CH1, CH2, CH3 e CH4.
• La catena μ è priva di un'area cerniera. Un "pezzo di coda" si trova all'estremità carbossilica terminale della catena. Include residui di 18 aminoacidi.
• Un legame disolfuro è formato tra la catena e la catena J da un residuo di cisteina nella regione carbossi-terminale della catena μ.
• Cinque oligosaccaridi N-linked sono presenti nella catena μ degli esseri umani.
• Le cellule B esprimono IgM monomeriche con un peso molecolare di 180,000 Da come anticorpo legato alla membrana. Come discusso in precedenza, si presumeva che la catena J della molecola IgM svolgesse una parte cruciale nel processo di polimerizzazione.
• Come molecola legante l'antigene nel complesso antigene-anticorpo, l'IgM è presente sulla membrana delle cellule B.
• Il siero IgM ha una valenza maggiore rispetto agli altri isotipi a causa della sua forma pentamerica e dei dieci siti di legame dell'antigene.
• Una singola molecola di IgM può legare contemporaneamente dieci minuscole molecole di aptene; tuttavia, a causa dell'impedimento sterico, possono essere legate solo cinque o meno molecole di antigeni più grandi.
• Gli anticorpi IgM vengono distrutti dal 2-mercaptoetanolo senza danneggiare gli anticorpi IgG. Questa è la base per la stima differenziale degli anticorpi IgM e IgG nel siero pretrattato con 2-mercaptoetanolo.

Sottoclasse di immunoglobulina M (IgM)

Ci sono due sottoclassi di IgM come

1. IgM1
2. IgM2

Funzioni dell'immunoglobulina M (IgM)

• L'ABBO gruppo sanguigno gli antigeni sulla superficie dei globuli rossi includono le IgM.
• Le IgM aumentano il consumo di cellule di fagocitosi.
• Partecipa sia all'agglutinazione che all'opsonizzazione.
• Presenta un numero significativo di siti antigenici sulla sua superficie, facilitando così un'efficiente attivazione immunitaria.

Punto chiave di IgM

• Il recettore delle cellule B nelle cellule B mature è il monomero IgM.
• L'IgM è il primo anticorpo prodotto dal sistema immunitario circa 7-10 giorni dopo l'esposizione iniziale.
• L'IgM è il primo anticorpo prodotto durante i primi cinque mesi di vita.
• Le IgM sono la classe di anticorpi più primitiva osservata anche negli animali più rudimentali.
• L'IgM è l'anticorpo prodotto contro gli antigeni polisaccaridici T-indipendenti.
• L'IgM è un ottimo anticorpo agglutinante.
• Le isoemoagglutinine di classe IgM si trovano in natura.
• Le IgM legate all'antigene sono un eccellente attivatore del complemento.
• Le IgM non attraversano la placenta.

3. Immunoglobulina A (IgA)

Proprietà dell'immunoglobulina A (IgA)

• L'IgA è la seconda immunoglobulina più abbondante nel siero.
• L'emivita è compresa tra 6 e 8 giorni.
• Tipicamente presente in liquidi come latte materno, siero, saliva e fluidi intestinali. Le IgA nel latte materno proteggono il tratto gastrointestinale di un neonato dall'attività microbica.
• Rappresenta circa il 13% della concentrazione anticorpale totale nel siero ed è classificato nelle sottoclassi IgA1 e IgA2. L'IgA1 è l'immunoglobulina predominante presente nelle secrezioni ed è anche nota come immunoglobulina secretoria.
• È disponibile sia in forma monomerica che dimerica.
• Serve come prima linea di difesa contro le infezioni e sopprime l'infiammazione. Inoltre, stimola il complemento sistema e contribuisce alla risposta immunologica.

Struttura dell'immunoglobulina A (IgA)

• Le molecole di IgA contengono una catena pesante α che conferisce specificità di classe.
• La catena α è una catena polipeptidica di 58 kDa con 470 residui di aminoacidi.
• La catena può essere suddivisa in tre domini costanti denominati CH1, CH2 e CH3 e un dominio variabile denominato VH. La regione cerniera è tra i domini CH1 e CH2.
• Nella penultima posizione della catena, un segmento extra di 18 residui di amminoacidi contiene un residuo di cisteina a cui la catena J può essere attaccata tramite un legame disolfuro.

Tipi di immunoglobulina A (IgA)

Le IgA si presentano in due forme: IgA sieriche e IgA secretorie.

UN. IgA sierica

• Questa molecola monomerica 7S con un peso molecolare di 60,000 Da è presente nel siero.
• L'emivita è di sei-otto giorni.
• Ha due sottotipi, IgA1 e IgA2, che sono i rispettivi isotipi della catena α α-1 e α-2.
• La catena α-2 ha due allotipi, A2m (1) e A2m (2), ma nessun legame disolfuro che collega le catene pesanti e leggere.
• Due posizioni CH1 e cinque posizioni CH3 distinguono le due catene.
• Pertanto, gli esseri umani possiedono tre tipi distinti di catene α pesanti.

B. IgA secretoria

• È un dimero o tetramero composto da un polipeptide a catena J e un componente secretorio, o SC, o catena polipeptidica secretoria.
• La SC è un polipeptide con un peso molecolare di 70,000 Da che viene generato dalle cellule epiteliali della membrana mucosa.
• Consiste di cinque domini simili alle immunoglobuline che si legano ai domini della regione Fc del dimero di IgA. Un legame disolfuro tra il quinto dominio della SC e una delle catene dimero IgA stabilizza questo contatto.
• Lungo le superfici delle membrane mucose si concentrano le plasmacellule che secernono IgA. La produzione giornaliera di IgA secretorie è maggiore di quella di qualsiasi altra immunoglobulina.
• L'IgA è l'immunoglobulina predominante nelle secrezioni esterne, tra cui latte materno, saliva, lacrime e muco dal tratto bronchiale, genito-urinario e digestivo.
• Le IgA stimolano il complemento attraverso un percorso alternativo rispetto al meccanismo tradizionale.

Funzioni dell'immunoglobulina A (IgA)

• Difende le mucose dai microrganismi che causano malattie. Svolge una funzione effettrice cruciale sulle superfici delle membrane mucose, che sono i principali punti di ingresso per la maggior parte dei patogeni. L'IgA secreta può reticolare grandi antigeni con molti epitopi poiché è polimerica.
• L'attaccamento dei patogeni alle cellule della mucosa è impedito dal legame delle IgA secretorie agli antigeni di superficie batterici e virali, prevenendo quindi l'infezione virale e la colonizzazione batterica. I complessi di IgA secretoria e antigene vengono prontamente catturati nel muco e quindi rimossi dalle cellule epiteliali ciliate del tratto respiratorio o dalla peristalsi del tratto gastrointestinale.
• Durante il primo mese di vita, il latte materno contiene IgA e molte altre sostanze chimiche che proteggono i neonati dalle malattie. Poiché il sistema immunitario dei neonati non è completamente funzionante, l'allattamento al seno svolge un ruolo cruciale nel preservare la loro salute.
• È stato dimostrato che le IgA secretorie sono una linea di difesa essenziale contro i batteri (come Salmonella spp., Vibrio cholerae e Neisseria gonorrhoeae) e virus (come poliomielite, influenza e reovirus).

Punto chiave di IgA

• L'IgA è l'anticorpo presente in tutte le secrezioni, compreso il colostro e il latte.
• Le IgA sono particolarmente cruciali per la difesa respiratoria e gastrointestinale.
• Le IgA sono essenziali per l'acquisizione passiva dell'immunità da parte di un lattante.
• IgA migliora l'efficacia del lisozima, in particolare contro batteri Gram-negativi. Le IgA neutralizzano i virus.
• Utilizzando il recettore poli-Ig, l'IgA viene trasportata attraverso le membrane.

4. Immunoglobulina E (IgE)

Proprietà dell'immunoglobulina E (IgE)

• Questi si trovano nei rivestimenti del sistema respiratorio e gastrointestinale e rispondono alle reazioni allergiche.
• Questo è un monomero presente nel corpo che pesa circa 200,000 Dalton.
• Le IgE costituiscono meno dell'uno percento del pool complessivo di immunoglobuline. Il siero lo contiene a una concentrazione estremamente bassa (0.3 g/mL).
• Si trova principalmente nel rivestimento delle vie respiratorie e gastrointestinali. L'IgE è una molecola 8S con un peso molecolare di 190,000 Da e un'emivita di 2-3 giorni.
• Le IgE, a differenza di altre immunoglobuline, sono una proteina termolabile che viene facilmente inattivata a 56°C per 1 ora.

i mastociti inducono la degranulazione, provocando il rilascio di sostanze (punti blu) che mediano le manifestazioni allergiche” class=”wp-image-26889″/>

Struttura dell'immunoglobulina E (IgE)

• Le molecole di IgE sono costituite da due catene polipeptidiche pesanti e e due catene polipeptidiche leggere κ o due λ tenute insieme da connessioni disolfuro.
• La catena e è una catena polipeptidica di 72 kDa con 550 residui di aminoacidi. Consiste di una regione variabile, etichettata VH, e quattro domini costanti, etichettati CH1, CH2, CH3 e CH4.
• Questa pesante catena è priva di un'area cerniera. Negli esseri umani, la porzione costante della catena pesante contiene 428 residui di aminoacidi.
• Le IgE non raggiungono la placenta e non correggono il complemento.

Funzioni dell'immunoglobulina E (IgE)

• L'IgE è talvolta indicato come un anticorpo reaginico, che media ipersensibilità acuta di tipo I (atopia) reazioni.
• Le IgE sono responsabili della febbre da fieno, dell'asma e dei sintomi di shock anafilattico. Le IgE si legano ai recettori Fc sulle membrane dei basofili e dei mastociti nel sangue e nei tessuti. La reticolazione delle molecole di IgE legate al recettore da parte dell'allergene (antigene) stimola i basofili e i mastociti a traslocare i loro granuli nel membrana plasmatica e rilasciano il loro contenuto nell'ambiente extracellulare; questo processo è indicato come degranulazione. Di conseguenza, vengono prodotti molti mediatori farmacologicamente attivi, che portano a sintomi di allergia.
• La degranulazione localizzata dei mastociti innescata dalle IgE può anche rilasciare mediatori che consentono l'accumulo di alcune cellule necessarie per la difesa antiparassitaria.

5. Immunoglobulina D (IgD)

Proprietà delle IgD

• Meno dell'1% delle immunoglobuline sieriche sono IgD.
• Possiede un peso molecolare di 180,000 Da ed è un monomero 7S.
• Le IgD hanno una breve emivita di soli 2-3 giorni.
• Le IgD hanno una struttura monomerica a quattro catene con due catene pesanti δ (ciascuna con un peso molecolare di 63,000 Da) e due catene leggere κ o due λ (peso molecolare 22,000 Da ciascuna).
• Contribuisce alla sintesi di anticorpi da parte delle cellule B.
• Costituisce meno dell'1% della quantità totale di anticorpi nel siero.
• Funziona come un recettore sulla superficie delle cellule B ed è coinvolto nella loro attivazione e differenziazione.

Struttura dell'immunoglobulina D (IgD)

• La catena δ dell'immunoglobulina è una catena polipeptidica pesante di 64 kilodalton, 500 aminoacidi residui composta da una regione variabile, indicata con VH, e regioni costanti a tre domini, indicate con CH1, CH2 e CH3.
• Nelle catene δ umane, esiste anche una regione cerniera del residuo di 58 aminoacidi.
• Quest'area è codificata da due esoni. Nella sua regione cardine, l'IgD è molto vulnerabile all'attività degli enzimi proteolitici.
• Due esoni distinti codificano il componente della membrana della catena δ.
• La regione carbossi-terminale della catena δ umana che viene secreta è codificata da un esone separato.
• La catena δ nell'uomo è composta da tre oligosaccaridi N-linked.

Funzioni dell'immunoglobulina D (IgD)

• Il recettore dell'antigene è la funzione più significativa delle IgD sulle cellule B. Colpisce anche l'attività delle cellule B quando è presente un antigene.
• Anche il sangue, le secrezioni della mucosa e la superficie delle cellule effettrici immunitarie innate contengono tracce.

Immunoglobuline anormali

Le immunoglobuline anormali sono proteine ​​strutturalmente simili osservate nel siero di persone con disturbi clinici specifici, come mieloma multiplo, malattia delle catene pesanti e crioglobulinemia, così come occasionalmente in individui sani.

1. Mieloma multiplo

• Le proteine ​​di Bence-Jones (BJ) sono state le prime proteine ​​aberranti scoperte in pazienti affetti da mieloma multiplo e caratterizzate nel 1847.
• Queste proteine ​​sono le catene leggere delle immunoglobuline e quindi esistono nella forma κ o λ. Può manifestarsi in un paziente come κ o λ, ma mai come entrambi.
• Le proteine ​​BJ hanno la notevole caratteristica di coagulare a 60°C e di disintegrarsi a 80°C. Le plasmacellule che generano IgG, IgA, IgD o IgE sono influenzate dal mieloma multiplo.
• Il mieloma che comprende le plasmacellule che producono IgM è indicato come macroglobulinemia di Waldenstrom. Questa sindrome è caratterizzata da una produzione anormalmente elevata di proteine ​​del mieloma (proteine ​​M) e catene leggere associate (proteine ​​BJ).
• L'indagine sulle proteine ​​del mieloma ha fatto progredire la nostra comprensione della funzione delle immunoglobuline.
• In numerosi studi sierologici e biochimici degli anni '1950 e '1960 sono stati utilizzati questi anticorpi “singoli” o “monoclonali” derivati ​​dai sieri di pazienti affetti da mieloma multiplo.
• Erano la fonte primaria di immunoglobuline omogenee fino alla creazione dell'ibridoma nel 1974.
• Gli anticorpi sono stati iniettati negli animali per produrre antisieri, che sono stati poi utilizzati per esplorare alcune delle caratteristiche fondamentali degli anticorpi. Per identificare le specificità isotipiche, allotipiche e idiotipiche, ad esempio, i sieri immunitari sono stati assorbiti con altre proteine ​​del mieloma e utilizzati per identificare le specificità isotipiche, allotipiche e idiotipiche.

2. Malattia delle catene pesanti

• La malattia delle catene pesanti è un disturbo distinto che è una neoplasia linfoide definita da una sovrapproduzione di catene pesanti di immunoglobuline.

3. Crioglobulinemia

• La crioglobulinemia è definita dalla presenza di crioglobuline nel sangue. La condizione si riscontra frequentemente nelle persone con macroglobulinemia, lupus eritematoso sistemico e mielomi, sebbene non sia sempre collegata alla malattia.
• La maggior parte delle crioglobuline sono IgG, IgM o i loro precipitati misti. Nella crioglobulinemia, il siero del paziente precipita con il raffreddamento e si riforma con il riscaldamento.

La superfamiglia delle immunoglobuline

• Descrizioni precedenti dell'architettura di catene pesanti e leggere di immunoglobuline distinte indicano che hanno un antenato evolutivo comune.
• Nello specifico, la struttura del dominio di tutte le classi di catene pesanti e leggere è ripiegata sulle immunoglobuline.
• La presenza di questa struttura unica in tutte le catene pesanti e leggere delle immunoglobuline mostra che i loro geni codificanti hanno avuto origine da un gene primordiale che codifica un polipeptide di circa 110 amminoacidi.
• I molteplici geni delle catene pesanti e leggere potrebbero essere stati creati tramite duplicazione genica e successiva divergenza.
• È stato dimostrato che un gran numero di proteine ​​di membrana include uno o più domini simili alle immunoglobuline. Ognuna di queste proteine ​​di membrana è classificata come un membro della superfamiglia delle immunoglobuline.
• Il termine superfamiglia viene applicato a proteine ​​i cui geni corrispondenti hanno avuto origine da un singolo gene ancestrale che codifica la struttura del dominio fondamentale.
• Questi geni si sono evoluti separatamente e non hanno alcuna connessione genetica o funzione condivisa. Oltre alle immunoglobuline, le seguenti proteine ​​sono membri rappresentativi della superfamiglia delle immunoglobuline:
  • L'eterodimero Ig-α/Ig-β è un componente del recettore delle cellule B.
  • Recettore Poly-Ig, che contribuisce alla secrezione di IgA e IgM.
  • Recettore delle cellule T.
  • Comprende le proteine ​​accessorie delle cellule T come CD2, CD4, CD8, CD28 e le catene δ, γ, ε e del CD3.
  • Molecole di classe I e classe II del complesso maggiore di istocompatibilità.
  • 2-microglobulina è una proteina invariabile legata a Molecole MHC di classe I.
  • Molteplici molecole di adesione cellulare, come VCAM-1, ICAM-1, ICAM-2 e LFA-3.
  • Proteine ​​ottenute dalle piastrine.
• Numerose altre proteine ​​sono membri della superfamiglia delle immunoglobuline.
• Tutti i membri della superfamiglia delle immunoglobuline non sono ancora stati sottoposti a studio cristallografico a raggi X.
• Nonostante ciò, la sequenza fondamentale degli amminoacidi di queste proteine ​​indica che possiedono tutte il dominio del ripiegamento delle immunoglobuline. Nello specifico, tutti i membri della superfamiglia delle immunoglobuline contengono almeno una o più lunghezze di circa 110 amminoacidi, in grado di organizzarsi in fogli pieghettati di filamenti antiparalleli, tipicamente con un legame disolfuro intracatena invariante che chiude un anello lungo 50-70 residui.
• La maggior parte dei membri della superfamiglia delle immunoglobuline non può legare l'antigene. Di conseguenza, la struttura Ig-fold presente in così tante proteine ​​di membrana deve servire a uno scopo diverso dal legame con l'antigene.
• Una teoria è che la struttura delle immunoglobuline faciliti le interazioni delle proteine ​​di membrana.
• Come descritto in precedenza, possono verificarsi interazioni tra le facce di fogli pieghettati di domini immunoglobulinici sia omologhi che non omologhi (ad esempio, interazione CH2/CH2 e contatti VH/VL e CH1/CL).

Funzioni Di Anticorpi / Immunoglobuline

La regione Fc lega diversi recettori delle cellule immunitarie (come i fagociti) e svolge molte azioni effettrici.

Opsonizzazione

• Gli anticorpi (principalmente IgG1 e IgG3) possono funzionare come opsonine legandosi al patogeno, migliorando così il riconoscimento dei fagociti.
• I fagociti iniziano quindi la fagocitosi legandosi agli anticorpi tramite i loro recettori Fc.

Neutralizzazione

• Gli anticorpi possono impedire agli agenti patogeni di entrare nelle cellule ostruendo alcuni componenti della superficie cellulare batterica o virale.
• Di conseguenza, alcuni virus e tossine batteriche vengono neutralizzati. Per essere efficaci, gli anticorpi neutralizzanti devono avere un'elevata affinità; Gli anticorpi IgG e IgA hanno la massima efficacia.

Citotossicità cellulo-mediata dipendente da anticorpi

• Le cellule bersaglio sono legate e opsonizzate dagli anticorpi. La parte Fc dell'anticorpo viene successivamente riconosciuta dalle cellule natural killer, che rilasciano granuli citotossici (perforina e granzimi) nella cellula bersaglio per indurre l'apoptosi.
• Inoltre, emettono interferoni che attirano i fagociti.

Attivazione del complemento

• Gli anticorpi IgM o IgG possono attivare il classico sistema del complemento quando si attaccano alle superfici microbiche.
• Ciò si traduce nel rilascio di C3b, che funziona come opsonina, e altri componenti del complemento che costituiscono il complesso di attacco alla membrana.
• Il MAC perfora la membrana plasmatica dell'agente patogeno, provocando la lisi cellulare e la morte.

Complessi immunitari

• Più antigeni e anticorpi possono unirsi insieme per generare complessi immunologici.
• La formazione di complessi limita la capacità degli antigeni di diffondersi, facilitando la localizzazione e l'individuazione dei fagociti consumare infezioni per fagocitosi.

Funzioni dell'anticorpo in breve

I seguenti sono alcuni dei ruoli primari dell'anticorpo:

• Si attacca ai patogeni.
• Attiva il sistema immunitario in presenza di microrganismi patogeni.
• Si rivolge specificamente ai patogeni virali.
• Facilita la fagocitosi.
• L'anticorpo fornisce una protezione duratura contro le malattie poiché sopravvive per anni dopo l'assenza dell'antigene.
• Neutralizza le tossine batteriche e lega l'antigene per aumentarne l'efficacia.
• Inoltre, fungono da prima linea di difesa per le superfici mucose.
• Consumano le cellule attraverso la fagocitosi.
• Pochi anticorpi possono attaccarsi agli antigeni trovati sulle malattie. Questo aggrega l'agente patogeno, che persiste nelle secrezioni. L'antigene viene scaricato anche quando la secrezione viene espulsa.

Applicazione dell'anticorpo

• Il rilevamento di anticorpi specifici è un metodo standard di diagnosi medica e applicazioni come la sierologia si basano su queste tecniche.
• Il trattamento con anticorpi monoclonali mirati viene utilizzato per trattare l'artrite reumatoide, la sclerosi multipla, la psoriasi e numerosi tipi di cancro, come il non linfoma, il cancro del colon-retto di Hodgkin, il cancro della testa e del collo e il cancro al seno.
• Gli anticorpi contro le immunoglobuline Rho(D) sono specifici per l'antigene RhD umano. Gli anticorpi anti-RhD vengono somministrati come parte di un protocollo di terapia prenatale per prevenire la sensibilizzazione che può verificarsi quando una donna Rh-negativa dà alla luce un bambino Rh-positivo.

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