אימונוגלובולינים: מבנה, סוגים ותפקודים - אנטומיה ופיזיולוגיה - 2025

אימונוגלובולינים הם מולקולות מיוצרות בתאי B ותאי פלזמה אשר מסייעים בהגנה על האורגניזם. הם מורכבים מביולוגית גלוקופרוטאין השייכת למערכת החיסון. הם אחד החלבונים השכיחים בסרום הדם, לאחר אלבומין.

נוגדן הוא שם נוסף לאימונוגלובולינים, והם נחשבים לגלובולינים בגלל התנהגותם באלקטרופורזה של סרום הדם המכיל אותם. מולקולת האימונוגלובולין יכולה להיות פשוטה או מורכבת, תלוי אם היא מוצגת כמונומר או כפולימרית.

המבנה השכיח של אימונוגלובולינים דומה לאות "Y". ישנם חמישה סוגים של אימונוגלובולינים המציגים הבדלים מורפולוגיים, תפקודיים ומיקומים בגוף. ההבדלים המבניים של נוגדנים אינם בכושרם, אלא בהרכבם; לכל סוג מטרה מסוימת.

התגובה החיסונית שמקודמת על ידי אימונוגלובולינים היא מאוד ספציפית ומנגנון מורכב ביותר. הגירוי להפרשתו על ידי תאים מופעל בנוכחות חומרים זרים לגוף, כמו חיידקים. תפקיד האימונוגלובולין יהיה לקשור לגורם הזר ולחסל אותו.

אימונוגלובולינים או נוגדנים יכולים להימצא הן בדם והן על פני השטח הממברניים של האיברים. ביולוגיות אלה מייצגות אלמנטים חשובים במערכת ההגנה של גוף האדם.

מִבְנֶה

מבנה הנוגדנים מכיל חומצות אמינו ופחמימות, האוליגוסכרידים. הנוכחות השולטת של חומצות אמינו, כמותן והתפלגותן היא שקובעת את מבנה האימונוגלובולין.

כמו כל החלבונים, לאימונוגלובולינים יש מבנים ראשוניים, משניים, שלישיים ורבעוניים, וקובעים את המראה האופייני שלהם.

לגבי מספר חומצות האמינו שהם מציגים, לאימונוגלובולינים יש שני סוגים של שרשרת: שרשרת כבדה ושרשרת קלה. כמו כן, על פי רצף חומצות האמינו במבנה שלה, לכל אחת מהשרשראות אזור משתנה ואזור קבוע.

שרשראות כבדות

השרשראות הכבדות של אימונוגלובולינים תואמות יחידות פוליפפטיד המורכבות מרצפים של 440 חומצות אמינו.

לכל אימונוגלובולין יש 2 שרשראות כבדות, ולכל אחת מהן יש בתורו אזור משתנה ואזור קבוע. באזור הקבוע יש 330 חומצות אמינו ו 110 חומצות האמינו המשתלבות ברצף.

מבנה השרשרת הכבדה שונה לכל אימונוגלובולין. ישנם בסך הכל 5 סוגים של שרשרת כבדה שקובעים את סוגי האימונוגלובולין.

סוגי שרשרת כבדים מזוהים על ידי האותיות היווניות γ, μ, α, ε, δ עבור אימונוגלובולינים IgG, IgM, IgA, IgE ו- IgD בהתאמה.

האזור הקבוע של השרשראות הכבדות ε ו- μ נוצר על ידי ארבעה תחומים, בעוד שלאלה התואמים ל- α, γ, δ יש שלושה. כך שכל אזור קבוע יהיה שונה לכל סוג של אימונוגלובולין, אך נפוץ לאימונוגלובולינים מאותו סוג.

האזור המשתנה של השרשרת הכבדה מורכב מתחום אימונוגלובולין יחיד. לאזור זה יש רצף של 110 חומצות אמינו, והוא יהיה שונה בהתאם לספציפיות של הנוגדן לאנטיגן.

במבנה של שרשראות כבדות ניתן לראות זווית או כיפוף - המכונה ציר - המייצג את האזור הגמיש של השרשרת.

שרשראות קלות

שרשראות קלות אימונוגלובולין הן פוליפפטידים המורכבים מכ- 220 חומצות אמינו. ישנם שני סוגים של שרשרת קלה בבני אדם: קאפה (κ) ו- lambda (λ), האחרון עם ארבעה תת-סוגים. לתחומים הקבועים והמשתנים יש רצפים של 110 חומצות אמינו כל אחת.

לנוגדן יכולות להיות שתי שרשראות קלות (κ) או זוג שרשראות λ (λλ) אך לא ניתן יהיה להחזיק אחת מכל סוג בו זמנית.

קטעי Fc ופאב

מכיוון שלכל אימונוגלובולין יש צורה הדומה ל- "Y", ניתן לחלק אותו לשני מקטעים. המקטע "התחתון", הבסיס, נקרא השבר המתגבש או ה- Fc; ואילו זרועותיו של ה- Y יוצרים את ה- Fab, או חלק שנקשר לאנטיגן. כל אחד מהקטעים המבניים הללו של אימונוגלובולין מבצע תפקיד אחר.

קטע Fc

למקטע ה- Fc שניים או שלושה תחומים קבועים של השרשראות הכבדות האימונוגלובולינים.

Fc יכול להיקשר לחלבונים או לקולטן ספציפי על בסיסופילים, אאוזינופילים או תאי תורן, ובכך לגרום לתגובה החיסונית הספציפית שתבטל את האנטיגן. Fc תואם את הקצה הקרבוקסיל של אימונוגלובולין.

קטע פאב

שבר ה- Fab או הקטע של הנוגדן מכיל את התחומים המשתנים בקצותיו, בנוסף לתחומים הקבועים של השרשראות הכבדות והקלות.

התחום הקבוע של השרשרת הכבדה נמשך כאשר התחומים של קטע ה- Fc יוצרים את הציר. מתאים לסיום האמינו-סופני של אימונוגלובולין.

החשיבות של פלח ה- Fab היא שהיא מאפשרת לקשור אנטיגנים, חומרים זרים ועלולים להזיק.

התחומים המשתנים של כל אימונוגלובולין מבטיחים את הספציפיות שלו לאנטיגן נתון; מאפיין זה אף מאפשר את השימוש בו באבחון של מחלות דלקתיות זיהומיות.

סוגים

מאת אלחנדרו פורטו, באמצעות ויקימדיה Commons

לאימונוגלובולינים הידועים עד כה יש שרשרת כבדה ספציפית שהיא קבועה לכל אחד מאלו ושונה מהאחרות.

ישנם חמישה סוגים של שרשראות כבדות שקובעות חמישה סוגים של אימונוגלובולינים, שתפקידיהם שונים.

אימונוגלובולין G (IgG)

אימונוגלובולין G הוא מגוון הרבים ביותר. יש לו שרשרת גמא כבדה והיא מופיעה בצורה לא-מונקולרית או מונומררית.

IgG הוא השכיח ביותר הן בסרום הדם והן בחלל הרקמות. שינויים מזעריים ברצף חומצות האמינו של השרשרת הכבדה קובעים את חלוקתה לתת-תת: 1, 2, 3 ו -4.

לאימונוגלובולין G רצף של 330 חומצות אמינו בקטע ה- Fc שלו ומשקל מולקולרי של 150,000, מתוכם 105,000 תואמים לשרשרת הכבדה שלו.

אימונוגלובולין M (IgM)

אימונוגלובולין M הוא פנטאמר שרשתו הכבדה היא μ. משקלו המולקולרי גבוה, כ- 900,000.

רצף חומצות האמינו של השרשרת הכבדה שלה הוא 440 בשבריר ה- Fc שלו. זה נמצא בעיקר בסרום הדם, המייצג 10 עד 12% מהאימונוגלובולינים. ל- IgM יש רק סוג משנה אחד.

אימונוגלובולין A (IgA)

זה תואם את סוג השרשרת הכבדה α, ומייצג 15% מכלל האימונוגלובולינים. IgA נמצא גם בדם וגם בהפרשות, אפילו בחלב אם, בצורה של מונומר או דימר. המשקל המולקולרי של אימונוגלובולין זה הוא 320,000 ויש לו שני תת-סוגים: IgA1 ו- IgA2.

אימונוגלובולין E (IgE)

אימונוגלובולין E מורכב משרשרת הכבדה מסוג is והיא נדירה מאוד בסרום, סביב 0.002%.

ל- IgE משקל מולקולרי של 200,000 והוא קיים כמונומר בעיקר בסרום, ריר האף ורוק. מקובל למצוא אימונוגלובולין זה בתוך בזופילים ותאי תורן.

אימונוגלובולין D (IgD)

מגוון השרשרת הכבדה δ מתאים לאימונוגלובולין D המייצג 0.2% מכלל האימונוגלובולינים. ל- IgD משקל מולקולרי של 180,000 והוא בנוי כמונומר.

זה קשור לימפוציטים מסוג B, המחוברים לפני השטח שלהם. עם זאת, תפקידו של IgD אינו ברור.

שינוי סוג

אימונוגלובולינים יכולים לעבור שינוי סוג מבני, בשל הצורך להתגונן מפני אנטיגן.

שינוי זה נובע מתפקידם של לימפוציטים B בייצור נוגדנים באמצעות תכונה של חסינות הסתגלותית. השינוי המבני הוא באזור הקבוע של השרשרת הכבדה, מבלי לשנות את האזור המשתנה.

שינוי מסוג או מחלקה יכול לגרום ל- IgM להשתנות ל- IgG או IgE, וזה מתרחש כתגובה הנגרמת על ידי אינטרפרון גמא או אינטרלוקינים IL-4 ו- IL-5.

מאפיינים

תפקידם של האימונוגלובולינים במערכת החיסון הוא בעל חשיבות חיונית להגנת הגוף.

אימונוגלובולינים הם חלק ממערכת החיסון ההומורלית; כלומר הם חומרים המופרשים על ידי תאים להגנה מפני פתוגנים או חומרים מזיקים.

הם מספקים אמצעי הגנה יעיל, יעיל, ספציפי ושיטתי, בעלי ערך רב כחלק ממערכת החיסון. יש להם פונקציות כלליות וספציפיות במסגרת חסינות:

פונקציות כלליות

נוגדנים או אימונוגלובולינים ממלאים הן את התפקודים העצמאיים והן מפעילים תגובות אפקט ותוואי הפרשה.

קשירת נוגדן-נוגדן

לאימונוגלובולינים תפקידם של חומרים אנטיוגניים קשורים באופן ספציפי וסלקטיבי.

היווצרות קומפלקס הנוגדן-נוגדן היא התפקיד העיקרי של אימונוגלובולין, ולכן התגובה החיסונית היא זו שיכולה לעצור את פעולתו של האנטיגן. כל נוגדן יכול לקשור שני אנטיגנים או יותר בו זמנית.

פונקציות אפקטור

לרוב, מתחם הנוגדן-נוגדנים משמש כמתחיל להפעלת תגובות סלולריות ספציפיות או ליזום רצף של אירועים הקובעים את חיסול האנטיגן. שתי תגובות האפקטור הנפוצות ביותר הן קשירת תאים והפעלת השלמה.

קשירת תאים תלויה בנוכחות רצפטורים ספציפיים למקטע ה- Fc של האימונוגלובולין, ברגע שהוא נקשר לאנטיגן.

תאים כמו תאי תורן, אאוזינופילים, בזופילים, לימפוציטים ופגוציטים הם בעלי קולטנים אלה ומספקים את המנגנונים לביטול אנטיגן.

הפעלת מפל המשלים הוא מנגנון מורכב הכרוך בתחילת רצף, ולכן התוצאה הסופית היא הפרשת חומרים רעילים המבטלים אנטיגנים.

פונקציות ספציפיות

ראשית, כל סוג של אימונוגלובולין מפתח פונקציית הגנה ספציפית:

אימונוגלובולין G

- אימונוגלובולין G מספק את מרבית ההגנות כנגד חומרים אנטיגניים, כולל חיידקים ווירוסים.

- IgG מפעיל מנגנונים כמו השלמה ופגוציטוזיס.

- חיבור ה- IgG הספציפי לאנטיגן הוא עמיד.

- הנוגדן היחיד שהאם יכולה להעביר לילדיה במהלך ההיריון הוא IgG.

Immunoglobulin M

- IgM הוא הנוגדן עם תגובה מהירה לסוכנים מזיקים וזיהומים, מכיוון שהוא מספק פעולה מיידית עד להחלפתו על ידי IgG.

- נוגדן זה מפעיל תגובות סלולריות המשולבות בקרום הלימפוציטים ותגובות הומוריות כמו השלמה.

- זהו האימונוגלובולין הראשון שמסונתז על ידי בני אדם.

אימונוגלובולין א

- זה משמש כמחסום הגנה מפני פתוגנים, על ידי הימצאותו על משטחי הריריות.

- הוא קיים ברירית הנשימה, מערכת העיכול, דרכי השתן וגם בהפרשות כמו רוק, ריר באף וקרעים.

- למרות שהפעלת המשלים שלו נמוכה, ניתן לקשר אותו ליזוזימים להרוג חיידקים.

- נוכחות של אימונוגלובולין D הן בחלב אם והן בקולוסטרום מאפשרת ליילוד לרכוש אותו במהלך ההנקה.

אימונוגלובולין E

- אימונוגלובולין E מספק מנגנון הגנה חזק נגד אנטיגנים המייצרים אלרגיה.

- האינטראקציה בין IgE לאלרגן תגרום לחומרים דלקתיים להופיע כאחראים לתסמינים של אלרגיות, כמו התעטשות, שיעול, כוורות, דמעות מוגברות וריר האף.

- IgE יכול גם לחבר עצמו לפני השטח של טפילים דרך קטע ה- Fc שלו, לייצר תגובה הגורמת למותם.

אימונוגלובולין ד

- המבנה המונומרי של IgD קשור ללימפוציטים B שלא יצרו אינטראקציה עם אנטיגנים, ולכן הם ממלאים את תפקיד הקולטנים.

- תפקידו של IgD אינו ברור.

הפניות

1. (sf) הגדרה רפואית של אימונוגלובולין. התאושש ב- medicinenet.com
2. ויקיפדיה (nd). נוֹגְדָן. התאושש מ- en.wikipedia.org
3. Grattendick, K., Pross, S. (2007). אימונוגלובולינים. התאושש מ- sciencedirect.com
4. Iáñez, E. (sf). אימונוגלובולינים ומולקולות אחרות של תאי B. קורס באימונולוגיה כללית. התאושש מ- ugr.es
5. (sf) מבוא לאימונוגלובולינים. התאושש מ- thermofisher.com
6. Buddiga, P. (2013). אנטומיה של מערכת החיסון. התאושש מ- emedicine.medscape.com
7. שאלות ביולוגיה (2009). אימונוגלובולינים: מבנה ותפקודים. התאושש מ- Biochemistryquestions.wordpress.com
8. (sf) אימונוגלובולינים - מבנה ותפקוד. התאושש מ- microbiologybook.org