§ 29. Специфическая иммунная защита внутренней среды организма. Гуморальный иммунный ответ
*Антитела (иммуноглобулины). Молекула иммунолобулина состоит из четырех полипептидных цепей — двух одинаковых легких и двух одинаковых тяжелых. Каждая легкая цепь присоединена к своей тяжелой так, чтобы между ними формировался антигенсвязывающий участок. В одной молекуле иммуноглобулина имеется два одинаковых антигенсвязывающих участка. Они представляют собой небольшие углубления определенной формы. Стенки и дно таких углублений образуют паратоп. Так называется поверхность антигенсвязывающего участка, которая обеспечивает химическое взаимодействие с антигеном.
На антигене имеются выступы. Они называются антигенными детерминантами. Поверхность антигенной детерминанты образует эпитоп. Для связывания антитела с антигеном необходимо, чтобы эпитоп антигена и паратоп антитела оказались очень близко. Именно тогда между ними смогут образоваться нековалентные химические связи. Так как антигенсвязывающий участок является углублением строго определенной формы, войти в это углубление может выступ (антигенная детерминанта) только определенного антигена. О том, насколько высок уровень специфичности иммуноглобулинов, говорят эксперименты, в которых показано, что изменение даже одного атома в эпитопе может препятствовать взаимодействию антигена с антителом.
В тяжелых цепях иммуноглобулинов имеются так называемые шарнирные участки. Благодаря их наличию каждый фрагмент молекулы с паратопом — он обозначен Fab (от англ. fragment antigen binding — фрагмент, связывающий антиген) — постоянно двигается относительно фрагмента Fc. Это повышает вероятность пространственного совмещения выступа на антигене (антигенной детерминанты) с углублениями на антителе (антигенсвязывающими участками).
Очень важно, что в молекуле иммуноглобулина два паратопа. Это дает возможность антителам склеивать (агглютинировать) антигены (рис. 29.1).
Уничтожение антигенов (например, бактерий) при этом происходит значительно быстрее: фагоциты в процессе фагоцитоза поглощают не отдельные бактерии, а сразу множество (рис. 29.2). Кроме того, благодаря наличию на фагоцитирующих клетках рецепторов для иммуноглобулинов комплексы "антиген-антитело" фагоцитируются гораздо эффективней, чем несвязанные иммуноглобулинами антигены. При связывании антигенов антителами ограничивается их подвижность, а значит, и распространение внутри организма. Некоторые опасные для клеток организма молекулы, например токсины (яды) бактерий, в результате связывания с антителами утрачивают свою токсичность.
Таким образом, при появлении в организме антител степень защиты организма от конкретных антигенов значительно возрастает. В этом и заключается результат гуморальных иммунных ответов.*
*Высокая специфичность антител по отношению к антигену важна не только для защиты организма. В современной биологии и медицине антитела используются в качестве высокоточного исследовательского инструмента. С помощью антител из смеси различных белков можно выделить молекулы, которые никакими другими методами не выделяются. Используя антитела к антигенам на поверхности определенных клеток, различают очень схожие по внешним признакам клетки, например, Т-хелперы и Т-киллеры. По выявляемым с помощью антител антигенам можно точно установить стадию развития плода при беременности и его состояние. В этом случае анализу подвергаются клетки, которые в небольшом количестве присутствуют в околоплодной (амниотической) жидкости. В зависимости от стадии развития на поверхности этих клеток присутствуют определенные белки, обнаружить которые можно с помощью специфических антител. Определенные антитела используются для диагностики и лечения раковых заболеваний. При злокачественном перерождении клеток на них появляются отсутствующие у обычных клеток антигены. Если к ним удается получить антитела, можно обнаруживать ранние стадии рака, что значительно увеличивает вероятность излечения. Кроме того, подобные антитела применяются для так называемого адресного лечения раковых заболеваний с помощью химиопрепаратов. Для этого к антителам прикрепляют молекулы лекарства. При введении таких антител в организм они специфически связываются только с раковыми клетками, и химиопрепарат действует только на них. При этом здоровые клетки не повреждаются. И это лишь несколько примеров значимости методов с использованием антител в современной науке и практике.*