ایمونوگلوبولین ها و تشخیص آن ها

ایمونوگلوبولین ها

• شواهد اولیه وجود ایمونوگلوبولین ها به سال 1939 بازمی‌گردد.
• در طی ایمن‌سازی، مقدار گاماگلوبولین افزایش می‌یابد.
• این پروتئین در نتیجه ایمن‌سازی، ایمونوگلوبولین نامیده می‌شود.
• ایمونوگلوبولین‌ها انواع مختلفی دارند و در الکتروفورز در نواحی آلفا، بتا و گاما دیده می‌شوند.

ساختار پایه مولکول ایمونوگلوبولین

• ساختار پایه مولکول ایمونوگلوبولین‌ها چهار زنجیره‌ای است.

• شامل دو زنجیره سبک (Light chain) با وزن مولکولی 25000 و دو زنجیره سنگین (Heavy chain) با وزن مولکولی حدود 50000 یا بیشتر است.

• هر زنجیره سبک به یک زنجیره سنگین توسط پیوند دی‌سولفید متصل است.

• اتصال با پیوندهای یونی، هیدروژنی و هیدروفوبی نیز تقویت می‌شود.

• حدود 110 اسید آمینه در بخش آمینی هر زنجیره سنگین و سبک، اختصاصی بودن زنجیره را مشخص می‌کند.

• به بخش متغیر، V region گفته می‌شود.

• تفاوت در آنتی‌بادی‌های مختلف، به دلیل تفاوت در اسیدهای آمینه این ناحیه، به خصوص در مناطقی است که مناطق CDR نامیده می‌شوند.

• این مناطق محل اتصال آنتی‌بادی به آنتی‌ژن هستند.

• بقیه مولکول آنتی‌بادی تقریباً ساختار ثابتی داشته و به بخش ثابت C region معروف است.

• ایمونوگلوبولین‌ها، در واقع مولکول‌های گلیکوپروتئینی هستند.

مطالعه توالی در ایمونوگلوبولین

• ایمن‌سازی با آنتی‌ژن، مجموعه‌ای از آنتی‌بادی‌های هتروژن تولید می‌کند که جداسازی و تعیین توالی آمینواسیدی آنها دشوار است.
• تشخیص توالی آمینواسیدی ایمونوگلوبولین با کشف بیماری مالتیپل میلوما (سرطان سلول‌های سازنده آنتی‌بادی) امکان‌پذیر شد.

توالی زنجیره سبک

• 100 تا 110 اسید آمینه اولیه در ناحیه آمینی زنجیره سبک، متغیر است و بقیه مولکول تا انتهای کربوکسیل تقریبا ثابت (C) است.
• این بخش ثابت دو الگوی کاپا (K) و لامبدا (λ) را نشان می‌دهد.
• هر مولکول آنتی‌بادی یکی از این دو زنجیره را دارد.
• زنجیره لامبدا به چهار زیررده 1، 2، 3 و 4 تقسیم می‌شود.

توالی زنجیره سنگین

• توالی در زنجیره سنگین، شباهت کلی به زنجیره سبک دارد.
• 100 تا 110 اسید آمینه اولیه در ناحیه آمین متغیر هستند و بقیه زنجیره پنج طرح واره مختلف (ایزوتایپ) را نشان می‌دهد.
• طول زنجیره برای زنجیره‌های آلفا، گاما و دلتا 330 اسید آمینه و برای اپی‌لوسون 460 اسید آمینه است.
• بر اساس ایزوتایپ زنجیره سنگین، کلاس‌های مختلف آنتی‌بادی، از جمله IgG، IgE، IgA و IgM نامگذاری می‌شوند.
• در IgA دو زیر کلاس و در IgG چهار زیر کلاس وجود دارد.

حوزه‌های ایمونوگلوبولین

• آنالیزهای دقیق توالی اسیدهای آمینه، نشان می‌دهد که در هر زنجیره چندین واحد همولوگ (هر یک حدود 110 اسیدآمینه) وجود دارد که به آنها حوزه (domain) گفته می‌شود.
• زنجیره سبک، یک حوزه متغیر (VL) و یک حوزه ثابت (CL) دارد.
• زنجیره سنگین، یک حوزه متغیر (VH) و بسته به نوع زنجیره 3 یا 4 حوزه ثابت (CH) دارد.
• بیشترین تغییر در حوزه متغیر، در مناطق بسیار متغیر (Hyper variable region (HVR)) است.
• در هر زنجیره سه منطقه HVR وجود دارد که مکان اتصال آنتی‌بادی به آنتی‌ژن را ایجاد می‌کنند.
• به آنها مناطق مکمل (CDR) هم گفته می‌شود.

ناحیه ثابت

• ناحیه ثابت ایمونوگلوبولین در عملکردهای بیولوژیکی متعددی نقش دارد.
• ناحیه ثابت در زنجیره سنگین (CH1) مانند یک بازو برای Fab عمل می‌کند.
• این بخش با ایجاد پل دی سولفید، امکان اتصال زنجیره سبک و سنگین را ممکن می‌کند.

منطقه لولا

• ناحیه لولا (Hinge region) در زنجیره‌های سنگین آلفا، دلتا و گاما، بین CH2 وCH1 وجود دارد.
• غنی از پرولین و سیستئین است.
• قابلیت انعطاف را به IgG، IgA و IgD می‌دهد.

سایر حوزه‌های ثابت

• در IgA، IgG، IgD سه منطقه ثابت و در IgE و IgM چهار منطقه ثابت وجود دارد.
• ناحیه CH2 در IgA، IgD و IgG و CH3 در IgE و IgM به وسیله زنجیره اولیگوساکاریدی از هم جدا شده‌اند.
• در دسترس بودن این حوزه‌ها در فعالیت‌های بیولوژیکی آن‌ها نظیر فعال کردن کمپلمان نقش دارد.

فعالیت بیولوژیک ایمونوگلوبولین‌ها

• آنتی‌بادی نقش مهمی در دفاع در برابر بیماری‌ها دارد.
• آنتی‌بادی تنها با اتصال به عامل پاتوژن باعث کشتن یا حذف آن نمی‌شود.
• تعامل با سایر قسمت‌های ایمونوگلوبولین و پروتئین‌های سرم یا سلول‌های دیگر، موجب فعالیت‌های مختلف زیستی مانند خنثی‌سازی سمّ، فعال کردن کمپلمان، اپسونیزاسیون، سلول‌کشی با میانجی‌گیری آنتی‌بادی و فعال کردن ماست سل‌ها برای حذف عامل عفونی می‌شود.
• فعالیت هر ایمونوگلوبولین متفاوت است.

اپسونیزاسیون

• اپسونیزاسیون فرآیندی است که در طی آن بیگانه‌خواری توسط ماکروفاژها و نوتروفیل‌ها تسهیل می‌شود.
• این سلول‌ها گیرنده‌ای برای قسمت Fc ایمونوگلوبولین از کلاس IgG دارند.
• اتصال چند FC به گیرنده‌ها، مسیر انتقال پیام در سلول‌های فاگوسیت کننده را فعال می‌کند و فاگوسیتوز انجام می‌شود.

فعال کردن سیستم کمپلمان

• کمپلمان مجموعه‌ای از پروتئین‌های سرمی است که یکی از فعالیت‌های آن تخریب دیواره سلولی است.
• IgG1، IgG3 و IgM می‌توانند سیستم کمپلمان را فعال کنند.
• این امر در تخریب و نابودی پاتوژن‌ها نقش مهمی دارد.

سلول‌کشی با میانجی‌گیری آنتی‌بادی (ADCC)

• سلول‌های آلوده به ویروس، هدف حمله ایمونوگلوبولین‌ها هستند.
• سلول‌های NK برای ناحیه FC ایمونوگلوبولین گیرنده دارند.
• با شناسایی سلول‌های آلوده، به آن‌ها متصل می‌شوند و به کمک مکانیسم‌های مختلف، موجب آپوپتوز سلول‌های آلوده می‌شوند.

عبور ایمونوگلوبولین از سطوح غشایی

• عبور IgA از سطوح اپیتلیال، برای آنتی‌بادی‌های مختلف متفاوت است.
• برخی از زیر کلاس‌های IgG از سد جفت عبور می‌کنند.

ایمونوگلوبولین G (IgG)

• حدود 70 تا 75 درصد از ایمونوگلوبولین موجود در سرم، IgG است.
• وزن مولکولی حدود 150 کیلو دالتون دارد.
• هر مولکول IgG دارای دو زنجیره سنگین گاما و دو زنجیره سبک (کاپا یا لامبدا) است.
• چهار زیر کلاس IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 وجود دارد، که تفاوت جزئی در ردیف اسیدهای آمینه، موجب تفاوت در فعالیت بیولوژیک آن‌ها می‌شود.
• IgG3 و IgG4 از سد جفت عبور کرده و در ایمن‌سازی جنین نقش دارند.
• در فعال کردن سیستم کلاسیک کمپلمان، IgG3 مؤثرتر از IgG1 و IgG2 است.
• IgG1 و IgG3 با میل ترکیبی بالا به گیرنده FC سلول‌های فاگوسیت متصل می‌شوند و در اپسونیزاسیون نقش دارند، IgG4 میل ترکیبی متوسط و IgG2 کم دارد.
• در میان ایزوتایپ‌های مختلف آنتی‌بادی، IgG بیشترین نیمه عمر را دارد.

ایمونوگلوبولین M (IgM)

• 5-10 درصد از ایمونوگلوبولین سرم را تشکیل می‌دهد.
• شکل مونومر با وزن مولکولی 180000 بر سطح سلول به عنوان گیرنده سلولی بیان می‌شود.
• پلاسماسل‌ها عمدتاً IgM را به شکل پنتامر ترشح می‌کنند.
• پنج واحد IgM توسط پیوند دی‌سولفیدی به هم متصل هستند.
• پروتئین زنجیره اتصال (J) با پیوند دی‌سولفید به Cu4 متصل است.
• نقش در پلیمریزه شدن IgM را دارد.
• قدرت اتصال به آنتی‌ژن نسبت به سایر ایزوتایپ‌ها بیشتر است.
• توانایی اتصال به ده‌ها پپتید کوچک وجود دارد، اما در مولکول‌های بزرگ‌تر به دلیل ممانعت فضایی، اتصال به چند تا 5 سر امکان‌پذیر است.
• در فعال کردن سیستم کمپلمان، قوی‌تر از IgG است.
• به دلیل اندازه بزرگ، انتشار آن راحت نیست.

ایمونوگلوبولین A (IgA)

• حدود 2/3 این ایمونوگلوبولین را تشکیل می‌دهد.
• به دو شکل IgA1 و IgA2 تولید می‌شود.
• IgA1 حدود 15-20٪ ایمونوگلوبولین سرم را تشکیل می‌دهد.
• IgA2 بخش عمده‌ای از ایمونوگلوبولین موجود در ترشحات مختلف مانند شیر، بزاق، اشک و سطوح مخاطی دستگاه گوارش، تنفس و تناسلی است.
• IgA به صورت مونومر تولید و سپس به صورت دیمر، تریمر یا تترامر تبدیل می‌شود.
• زنجیره J در پلیمریزه شدن IgA نقش دارد.
• شکل ترشحی IgA علاوه بر زنجیره J، دارای قطعه ترشحی (Secretory component) است.
• این قطعه توسط سلول‌های اپیتلیال غشای مخاطی تولید می‌شود.
• دارای پنج حوزه شبه ایمونوگلوبولینی است که به بخش Fc ایمونوگلوبولین A متصل می‌شوند.

ایمونوگلوبولین E (IgE)

• مقدار IgE در سرم اندک است.
• موجب واکنش‌های افزایش حساسیت فوری مانند تب یونجه، آسم، کهیر و شوک آنافیلاکسی می‌شود.
• به گیرنده غشایی بازوفیل‌ها و ماست سل‌ها متصل می‌شود.
• ارتباط عرضی IgE توسط آنتی‌ژن (آلرژن) باعث آزاد شدن موادی می‌شود که تظاهر بالینی آلرژی را نشان می‌دهد.
• در دفاع در برابر عوامل پارازیتی نقش دارد.

ایمونوگلوبولین D (IgD)

• غلظت آن در سرم حدود 2-100 ug/ml است.
• IgD و IgM، اصلی‌ترین ایمونوگلوبولین‌های متصل به غشا در سلول‌های B بالغ هستند.
• فرم غشایی این ایمونوگلوبولین در فعال شدن لنفوسیت B توسط آنتی ژن نقش دارد.
• در ایمنی غشایی نقش دارد.
• به سلول بازوفیل متصل شده و در دفاع ضد میکروبی مشارکت می‌کند.

شاخص‌های آنتی ژنیک در ایمونوگلوبولین

• آنتی‌بادی‌ها را می‌توان به عنوان ایمونوژن‌های قوی در نظر گرفت.
• شاخص‌های آنتی‌ژنیک یا اپی‌توپ‌ها در سطح ایمونوگلوبولین به سه دسته ایزوتیپ، آلوتایپ و ایدیوتیپ تقسیم می‌شوند.

گیرنده سلول B

• ایمونوگلوبولین غشایی (mIgM) به تنهایی نقش گیرنده سلول B را ندارد.
• پروتئین‌های هترودیمر Igα/Igβ، مجموعه گیرنده سلول B را تشکیل می‌دهند.
• این گیرنده، سیگنال فعال‌سازی را انتقال می‌دهند.

سوپر فامیلی ایمونوگلوبولین‌ها

• ساختار حوزه ای در زنجیره‌های سنگین و سبک ایمونوگلوبولین‌ها، نشان‌دهنده شباهت تکاملی است.
• تعداد زیادی از پروتئین‌های غشایی چنین ساختاری را نشان می‌دهند و به این دلیل برخی از پروتئین‌ها، به این دلیل به خانواده ایمونوگلوبولین‌ها طبقه‌بندی می‌شوند.

آنتی‌بادی‌های تک‌رده ای (Monoclonal antibodies)

• آنتی‌بادی‌های تک‌رده ای در تشخیص و درمان نقش دارند.
• شناسایی آنتی‌ژن‌های توموری، ایمونوتوکسین‌ها (با سموم مزدوج شده‌اند) و در درمان بیماری‌ها کاربرد دارند.

ایمنی همورال

• ایمنی همورال بر پایه تولید ایمونوگلوبولین توسط لنفوسیت‌های B استوار است.
• در ایمنی همورال نقش فیزیولوژیک ایمونوگلوبولین‌های ترشح شده، دفاع در برابر باکتری‌ها، سموم میکروبی، قارچ‌ها و میکروب‌های درون‌سلولی است.

مراحل بلوغ لنفوسیت ها

• چهار مرحله تعهد، تکثیر، بازآرایی و انتخاب را شامل می‌شود.
• اطلاعات بیشتری در مورد هر مرحله ارائه شده است.

تنوع در لنفوسیت‌های B

• مکانیسم‌های ژنتیکی متعددی در ایجاد تنوع نقش دارند.
• تنوع ترکیبی و تنوع الحاقی جزء این مکانیسم‌ها هستند.
• تنوع الحاقی از طریق آنزیم‌های TdT و DNA PK صورت می‌گیرد.

انتخاب لنفوسیتها

• انتخاب مثبت و منفی برای لنفوسیت‌های B مفید هستند.
• ویرایش گیرنده (Receptor editing) یکی از روش های تغییر گیرنده سلول B است.

پاسخ اجرایی در ایمنی همورال

• لنفوسیت‌ها با وجود داشتن قابلیت شناسایی و تمایز شاخص‌های آنتی‌ژنیک از یکدیگر، مسئول اختصاصی بودن و ایمنی خاطره هستند.
• روش‌های شناسایی، تعامل با لنفوسیت‌های T، کانون‌های کوچک خارج فولیکولی، تعویض ایزوتایپ، بلوغ میل پیوندی، لنفوسیت‌های B خاطره و پلاسماسل‌های با عمر طولانی از مراحل این پاسخ ایمنی هستند.