Protilátky (imunoglobulíny): definícia, štruktúra a úloha v imunitnom systéme

Protilátky (imunoglobulíny): definícia, štruktúra a úloha v imunitnom systéme — objavte, ako Y-tvarové protilátky rozpoznávajú antigény, neutralizujú patogény a zabezpečujú humorálnu imunitu.

Protilátky (nazývané aj imunoglobulíny) sú veľké bielkoviny v tvare písmena Y, ktoré sa môžu prilepiť na povrch baktérií a vírusov. Nachádzajú sa v krvi alebo iných telesných tekutinách stavovcov. Protilátky sú kľúčovým prvkom adaptívneho imunitného systému.

Protilátka rozpoznáva jedinečnú časť cudzieho cieľa nazývanú antigén. Každý hrot "Y" protilátky obsahuje štruktúru (ako zámok), ktorá sa hodí k jednej konkrétnej štruktúre podobnej kľúču na antigéne. Tým sa tieto dve štruktúry spoja.

Pomocou tohto väzbového mechanizmu môže protilátka označiť mikrób alebo infikovanú bunku, aby ju mohli napadnúť iné časti imunitného systému, alebo môže priamo neutralizovať svoj cieľ. Tvorba protilátok je hlavnou funkciou humorálnej imunity.

Každá protilátka je iná. Všetky sú navrhnuté tak, aby napádali len jeden druh antigénu (v praxi to znamená vírus alebo baktériu). Napríklad protilátka určená na ničenie kiahní nedokáže zasiahnuť dýmějový mor alebo bežné prechladnutie.

Hoci všeobecná štruktúra všetkých protilátok je veľmi podobná, táto malá oblasť na konci proteínu je veľmi variabilná. To umožňuje existenciu miliónov protilátok s rôznou štruktúrou špičky. Každý z týchto variantov sa môže viazať na iný antigén. Táto obrovská rozmanitosť protilátok umožňuje imunitnému systému rozpoznať rovnako širokú škálu antigénov.

Štruktúra protilátky

Typická molekula protilátky sa skladá zo štyroch reťazcov: dvoch ťažkých (H) a dvoch ľahkých (L), ktoré sú spojené disulfidickými väzbami. Každý reťazec má:

• variabilnú (V) oblasť — na N‑konci ťažkých a ľahkých reťazcov; tvoria antigénviažúce miesto (paratop), ktoré určuje špecifickosť protilátky;
• konštantnú (C) oblasť — definuje vlastnosti triedy imunoglobulínu a spôsob, akým molekula komunikuje s ostatnými zložkami imunitného systému.

Molekulu bežne delíme na fragmenty Fab (antigénviažuci „rukáv“) a Fc (konštantná časť smerujúca k bunkovým receptorom a komplementu). Medzi ramenami „Y“ je flexibilný záves (hinge region), ktorý umožňuje pohyb Fab ramien pri viazaní antigénu.

Hlavné funkcie protilátok

• Neutralizácia — viazaním na vírusy alebo toxíny im zabraňujú vstúpiť do buniek alebo pôsobiť toxicky.
• Opsonizácia — označenie mikróbov, ktoré potom lepšie rozpoznajú a zjedia fagocyty cez Fc receptory.
• Aktivácia komplementu — niektoré triedy (hlavne IgM a niektoré IgG) spúšťajú klasickú cestu komplementu, čo vedie k lýze mikroba alebo jeho opsonizácii.
• ADCC (antibody‑dependent cell‑mediated cytotoxicity) — protilátky viazané na cieľové bunky priťahujú NK bunky, ktoré cez Fc receptory spôsobia deštrukciu cieľa.
• Agglutinácia a precipitácia — protilátky môžu zväzovať viac antigénov dohromady, čo uľahčuje ich odstraňovanie.

Typy imunoglobulínov a ich úlohy

• IgG — najrozšírenejší typ v krvi, dobrý pri opsonizácii, neutralizácii a aktivácii komplementu; prechádza placentou a poskytuje plodu pasívnu imunitu; má dlhý polčas v obehu vďaka FcRn receptoru.
• IgA — v sekrétoch (sliny, slzy, hlieny, materské mlieko) sa nachádza ako dimer so sekretorickou zložkou; dôležitá pre obranu slizníc pred kolonizáciou patogénmi.
• IgM — väčšinou pentamer v krvi, silne aktivuje komplement; je prvou protilátkou produkovanou pri primárnej odpovedi; na povrchu B buniek sa vyskytuje aj ako monomérny BCR.
• IgE — viaže sa na receptory mastocytov a bazofilov; pri alergických reakciách spôsobuje uvoľnenie histamínu; dôležitá aj v obrane voči parazitom.
• IgD — nachádza sa hlavne na povrchu naivných B buniek ako receptor; jej presná funkcia v sekrečnej forme nie je úplne objasnená.

Vznik, rozmanitosť a pamäť

Naivné B bunky nesú na povrchu membránové formy IgM a IgD, ktoré fungujú ako B‑buněčné receptory (BCR). Po stretnutí s antigénom a podpore od T pomocných buniek sa B bunky aktivujú, diferencujú na efektorové plazmatické bunky (plazmocyty) a začnú vylučovať sekrečné protilátky. Súčasne prebiehajú procesy:

• somatická hypermutácia — mutácie v génoch variabilných oblastí vedú k zmenám špecifity; v germinálnych centrách prebieha selekcia tak, že vybrané sú B bunky s vyššou afinitou (affinity maturation);
• class switching (izotypový prechod) — B bunka mení triedu protilátky (napr. z IgM na IgG alebo IgA) bez zmeny špecifity antigénu; tento proces riadi enzým AID a signály z T buniek a cytokínov;
• tvorba pamäťových B buniek — zabezpečuje rýchlejšiu a silnejšiu odpoveď pri budúcich stretnutiach s rovnakým antigénom.

Klinický význam a použitie

Protilátky majú veľký význam v medicíne:

• diagnostika — testy ako ELISA alebo RIA detegujú protilátky proti konkrétnym patogénom;
• terapia — monoklonálne protilátky sa používajú pri liečbe autoimunitných chorôb, rakovín, zápalových ochorení a v neutralizácii toxínov či vírusov;
• vakcinácia — vakcíny stimulujú tvorbu špecifických B buniek a protilátok a vytvárajú imunologickú pamäť;
• pasívna imunizácia — podanie hotových protilátok (napr. protivírusových alebo antitoxínových sér) poskytuje okamžitú, ale krátkodobú ochranu; materské IgG prenikajú placentou a IgA v materskom mlieku chráni novorodenca.

Zaujímavosti a ďalšie poznámky

• Rôzne podtriedy, napr. IgG1–IgG4, sa líšia funkciami a schopnosťou aktivovať komplement.
• polčas protilátok v krvi sa líši medzi triedami; napr. IgG má relatívne dlhý polčas, čo ovplyvňuje trvanie ochrany po infekcii alebo vakcinácii.
• Poruchy v produkcii alebo funkcii protilátok vedú k imunodeficienciám (napr. selektívny deficit IgA, common variable immunodeficiency) alebo autoimunitným reakciám, ak protilátky napádajú vlastné tkanivá.

Pre jednoduchosť a prehľadnosť sú základné princípy tu uvedené stručne; podrobnejšie mechanizmy (napr. molekulárny priebeh somatickej hypermutácie či presné signálne dráhy pri class switchingu) sú predmetom imunologických textov a odborných článkov.

Otázky a odpovede

Otázka: Čo sú to protilátky?

Otázka: Ako fungujú protilátky?

Otázka: Čo je humorálna imunita?

Otázka: Sú všetky protilátky rozdielne?

Otázka: Ako táto rozmanitosť pomáha nášmu telu?

Otázka: Kde nájdeme protilátky?

Hľadajte podľa písmena