Spis treści
- Immunoglobuliny (przeciwciała) - rodzaje i budowa
- Immunoglobuliny (przeciwciała) - rola w organizmie
- Immunoglobuliny (przeciwciała) - pamięć immunologiczna
- Immunoglobuliny (przeciwciała) - zmienność antygenowa przeciwciał
- Immunoglobuliny (przeciwciała) - szczepionki
- Immunoglobuliny (przeciwciała) - konflikt serologiczny
- Immunoglobuliny (przeciwciała) - badanie
- Immunoglobuliny (przeciwciała) - normy
- Immunoglobuliny (przeciwciała) - wyniki i ich interpretacja
- Immunoglobuliny (przeciwciała) - co oznacza podwyższony poziom przeciwciał?
- Immunoglobuliny (przeciwciała) - co oznacza obniżony poziom przeciwciał?
- Immunoglobuliny (przeciwciała) - zastosowanie w diagnostyce laboratoryjnej
- Immunoglobuliny (przeciwciała) - zastosowanie w terapii
Immunoglobuliny, inaczej przeciwciała lub gammaglobuliny, są białkami odpornościowym wytwarzanymi przez komórki układu odpornościowego – komórki plazmatyczne, które są rodzajem limfocytów B.
Przeciwciała występują w płynach ustrojowych wszystkich kręgowców i są wytwarzane pod wpływem kontaktu z cząsteczkami chemicznymi (antygenami), np. bakteriami, wirusami, a w niektórych przypadkach nawet po kontakcie z własnymi tkankami (tzw. autoantygeny).
Przeciwciała są elementem humoralnej odpowiedzi odpornościowej i działają bardzo swoiście, gdyż są skierowane zawsze przeciwko konkretnemu antygenowi.
Nazwa „humoralny” pochodzi od teorii humoralnej, która była powszechna w medycynie w czasach starożytnych i zakładała występowanie w organizmie człowieka płynów ciała (humorów). Choć teoria ta została dawno obalona, to pewne jej sformułowania znajdują jeszcze zastosowanie w terminologii medycznej.
Na humoralną odpowiedź odpornościową składają się limfocyty B (w tym komórki plazmatyczne) i wytwarzane przez nie przeciwciała. Wyrażenie humoralny nawiązuje do tego, że elementy układu odpornościowego ją obejmujące znajdują się w płynach (humorach) ustrojowych jak limfa, czy osocze.
Immunoglobuliny (przeciwciała) - rodzaje i budowa
Przeciwciała mają kształt litery „Y” i składają się z dwóch par łańcuchów białkowych – lekkiego i ciężkiego, które połączone są ze sobą wiązaniami dwusiarczkowymi. Na podstawie różnić w budowie łańcuchów ciężkich wyróżniono kilka klas (typów) przeciwciał:
- immunoglobuliny typu A (IgA) - (łańcuch ciężki alfa) jest przeciwciałem, które jest głównie wydzielana przez błony śluzowe, np. jelita, drogi oddechowe oraz wydzieliny np. ślinę, zapewniając miejscową odporność humoralną
- immunoglobuliny typu D (IgD) - (łańcuch ciężki delta) jest najmniej poznanym przeciwciałem i stanowi do 1 proc. wszystkich przeciwciał we krwi
- immunoglobuliny typu E (IgE) - (łańcuch ciężki epsilon) stanowi zaledwie 0,002 proc. wszystkich przeciwciał we krwi i posiada unikatową właściwość aktywowania komórek tucznych i bazofili, prowadząc do uwolnienia przez nie m. in. histaminy
- immunoglobuliny typu G (IgG) - (łańcuch ciężki gamma) są najliczniejszymi (80 proc. wszystkich przeciwciał) oraz najtrwalszymi przeciwciałami w organizmie, gdyż mogą utrzymywać się we krwi nawet kilkadziesiąt lat po kontakcie z antygenem
- immunoglobuliny typu M (IgM) - (łańcuch ciężki mi) są produkowane jako pierwsze w trakcie odpowiedzi odpornościowej, są mniej trwałe i stopniowo zastępowane przez przeciwciała IgG
Większość przeciwciał (IgG, IgD, IgE) występuje w formie pojedynczej cząsteczki „Y” (monomeru). Wyjątkiem jest przeciwciało IgA, które występuje w formie podwójnej (dimeru) oraz przeciwciało IgM tworzące kształt tzw. płatka śniegów (pentamer).
Przeciwciała w regionie łańcuchów lekkich i ciężkich posiadają region zmienny, który jest określoną sekwencją aminokwasów pasującą niemal idealnie do sekwencji znajdującej się na antygenie. Region ten nazywa się paratopem i jest on odpowiedzialny za swoistość każdego przeciwciała w wiązaniu się z antygenem.
W konsekwencji każde przeciwciało pasuje na zasadzie klucza i zamka do antygenu, a łącząc się ze sobą tworzą tzw. kompleks immunologiczny. Należy jednak pamiętać, że przeciwciała mimo wszystko wykazują elastyczność w łączeniu się z różnymi antygenami, co oznacza, że można je dopasować do różnych antygenów, czego następstwem mogą być reakcje krzyżowe. Zjawisko to jest obserwowane bardzo często w alergiach.
Immunoglobuliny (przeciwciała) - rola w organizmie
Rolą wszystkich przeciwciał w organizmie jest udział w reakcjach odpornościowych. Przeciwciała mają zdolność tworzenia kompleksów immunologicznych z cząsteczkami antygenu oraz aktywacji układu dopełniacza i stanu zapalnego. Ma to na celu neutralizację antygenu i bezpieczne usuniecie go z organizmu.
Ze względu na zróżnicowane właściwości biochemiczne, różne klasy przeciwciał mogą pełnić wyspecjalizowane funkcje:
- unieszkodliwiać pasożyty (IgE)
- unieszkodliwiać mikroorganizmy (IgM, IgG)
- chronić przed ponownym zachorowaniem np. na świnkę (IgG)
- chronić błony śluzowe mikroorganizmami i alergenami (IgA)
- uczestniczyć w dojrzewaniu i rozwoju limfocytów (IgD)
- nadawać odporność płodowi (IgG) i noworodkowi (IgA)
Immunoglobuliny (przeciwciała) - pamięć immunologiczna
W odpowiedzi odpornościowej wyróżnia się odpowiedź pierwotną i wtórną. Pierwotna odpowiedź immunologiczna rozwija się w momencie pierwszego kontaktu z antygenem, wtedy organizm wytwarza przede wszystkim przeciwciał IgM, które stopniowo są zastępowane przez bardziej swoiste i trwalsze przeciwciała IgG.Natomiast wtórna odpowiedź immunologiczna powstaje przy ponownym kontakcie z tym samym antygenem. Jest ona intensywniejsza niż odpowiedź pierwotna, a stężanie przeciwciał osiąga wyższe poziomy niż w odpowiedzi pierwotnej.Tak efektywna odpowiedź wtórna wynika tzw. pamięci immunologicznej i obecności limfocytów B pamięci. Takie komórki żyją w organizmie latami i w momencie zetknięcia ponowie z antygenem zaczynają bardzo intensywnie się dzielić i wytwarzać swoiste przeciwciała.
Immunoglobuliny (przeciwciała) - zmienność antygenowa przeciwciał
Jednym z najbardziej fascynujących zjawisk w kontekście przeciwciał jest proces ich powstawania i ogromna różnorodność jaką są w stanie osiągnąć, gdyż liczbę kombinacji przeciwciał szacuje się nawet na bilion. Tajemnica tkwi w budowie genów kodujących przeciwciała oraz procesach rekombinacji genów przeciwciał i ich hipermutacji.
Procesy te można określić mianem kontrolowanego wprowadzania mutacji do genomu, właśnie w celu dopasowywania metodą prób i błędów odpowiednich przeciwciał. Choć nie brzmi to zbyt skomplikowanie to w rzeczywistości jest bardzo złożony proces wymagający niezwykłej precyzji i w przypadku pomyłek może prowadzić nawet do powstawania nowotworów.
Immunoglobuliny (przeciwciała) - szczepionki
Przeciwciała pełnią kluczowa rolę w powstawaniu odporności po szczepieniach. W wyniku kontaktu z antygenem zawartym w szczepionce dochodzi do wytwarzania przez komórki układu odpornościowego przeciwciał.
Najpierw mniej trwałych i swoistych IgM, a następnie trwałych i utrzymujących się latami we krwi IgG. Na przykład w trakcie szczepienia przeciwko wirusowi zapalenia wątroby typu B (HBV) podaje się trzy dawki szczepionki w odstępach czasu, aby wywołać trwałą odporność. Miarą skuteczności takiego szczepienia jest pomiar we krwi poziomu przeciwciał IgG przeciwko antygenom wirusa.
CZYTAJ TEŻ:
- Antygeny i przeciwciała wirusowego zapalenia wątroby (WZW) typu B
- Przeciwciała antyneuronalne - czym są? Na jakie choroby wskazują?
- Przeciwciała anty-TPO - norma. Jak interpretować wyniki badań?
- Przeciwciała przeciwtarczycowe TRAb - normy i wyniki badania
- Przeciwciała przeciwtarczycowe anty-TG
Immunoglobuliny (przeciwciała) - konflikt serologiczny
Jednym z ważniejszych badań u kobiet w ciąży jest ocena obecności oraz monitorowanie przeciwciał skierowanych przeciwko antygenom krwinek czerwonych płodu. W konflikcie serologicznym przeciwciała takie mogą przenikać przez łożysko do płodu i niszczyć jego krwinki czerwone, powodując chorobę hemolityczną. Ma to miejsce w sytuacji kiedy matka ma grupę krwi Rh(-), a płód Rh(+).
Immunoglobuliny (przeciwciała) - badania
Przeciwciała stanowią 12-18% białek surowicy. W celu oceny ilości poszczególnych frakcji białek w tym przeciwciał wykonuje się proteinogram. Badanie to polega na elektroforezie białek surowicy, czyli na ich rozdziale w polu elektrycznym.
Badanie poziomu przeciwciał wykonuje się z krwi żylnej (IgM, IgG, IgE, IgA) lub śliny i kału (IgA). W wybranych sytuacjach klinicznych można wykonać badanie z innego materiału np. płynu mózgowo-rdzeniowego.
Całkowite stężenie przeciwciał IgG, IgM, IgA oraz łańcuchów lekkich przeciwciał rutynowo oznacza się metodą immunonefelometryczną i immunoturbidymetryczną. Natomiast całkowite stężenie przeciwciał IgE najczęściej bada się za pomocą metod immunochemiluminescencyjnych.
Metody immunoturbidymetryczne i immunonefelometryczne wykorzystują zdolność zmętniania roztworów i rozpraszania światła przez tworzące się kompleksy antygen-przeciwciało. Metoda immunonefelometryczna polega na pomiarze natężenia światła rozpraszanego przez badany roztwór, a metoda immunoturbidymetryczna na pomiarze natężenia światła przechodzącego przez badany roztwór. Metody te są wykorzystywane m. in. do oznaczania całkowitego stężenia różnych klas przeciwciał.
W laboratorium mogą być również oznaczone patologiczne postacie przeciwciał. Przykładem jest przeciwciało monoklonalne (białko M), które jest niekompletnym przeciwciałem (np. bez fragmentu łańcucha ciężkiego lub lekkiego) występującym w gammapatiach monoklonalnych lub chłoniakach. Innym przykładem jest białko Bence-Jonesa, którego obecność stwierdza się w moczu osób ze szpiczakiem mnogim.
Immunoglobuliny (przeciwciała) - normy
Normy dla całkowego stężenia przeciwciał we krwi są zależne od wieku i dla osób dorosłych wynoszą:
- IgG – 6,62-15,8 g/l
- IgM – 0,53-3,44 g/l
- IgA – 0,52-3,44 g/l
- IgE – do 0,0003 g/l
- IgD – do 0,03 g/l
Immunoglobuliny (przeciwciała) - wyniki i ich interpretacja
Wiele sytuacji klinicznych może powodować wzrost poziomu przeciwciał (hipergammaglobulinemię) lub ich spadek (hipogammaglobulinemię).
Wzrost lub spadek może dotyczyć zarówno całkowitej ilości przeciwciał, jak i tylko ich wybranych klas. Znaczenie kliniczne ma równie oznaczanie obecności swoistych przeciwciał skierowanych przeciwko określonym mikroorganizmom lub własnym tkankom.
Immunoglobuliny (przeciwciała) - co oznacza podwyższony poziom przeciwciał?
Hipergammaglobulinemia poliklonalna wynika z nadmiernej produkcji wielu klas przeciwciał przez różne komórki plazmocytów i może wynikać z:
- ostrych i przewlekłych stanów zapalnych
- chorób pasożytniczych, bakteryjnych, wirusowych lub grzybiczych
- chorób autoimmunologicznych
- marskości wątroby
- sarkoidozy
- AIDS
Immunoglobuliny (przeciwciała) - co oznacza obnizony poziom przeciwciał?
Hipergammaglobulinemia monoklonalna wynika z nadmiernej produkcji przeciwciał przez jeden klon komórki nowotworowej i może wynikać z:
- szpiczaka mnogiego
- gammapatii o nieznanej przyczynie (MGUS)
- chłoniaka
- makroglobulinemii Walderströma
Hipogammaglobulinemia może być spowodowana:
- wrodzonymi niedoborami odporności o podłożu genetycznym, np. ciężki złożony niedobór odporności (SCID)
- lekami np. przeciwmalarycznymi, cytostatycznymi, glikokortykosteroidowymi
- niedożywieniem
- zakażeniami np. HIV, EBV
- nowotworami np. białaczkami, chłoniakmi
- zespołem nerczycowym
- rozległymi oparzeniami
- ciężką biegunką
Immunoglobuliny (przeciwciała) - zastosowanie w diagnostyce laboratoryjnej
Przeciwciała (głównie IgG) są powszechnie wykorzystywane w badaniach laboratoryjnych. Przeciwciała takie uzyskuje się w warunkach laboratoryjnych i nazywane są przeciwciałami monoklonalnymi. Pochodzą one z jednego klonu komórki i są skierowane przeciwko swoistemu dla siebie antygenowi.
Podstawowa metoda produkcji przeciwciał monoklonalnych wykorzystuje myszy laboratoryjne i hodowle komórkowe. Polega ona na połączeniu dwóch rodzajów komórek: komórek nowotworowych (szpiczaka) i limfocytów B wytwarzających swoiste przeciwciała.
Następnie przeciwciała monoklonalne mogą być modyfikowane poprzez przyłączanie do nich enzymów, radioizotopów oraz barwników fluorescencyjnych. Metody z wykorzystaniem przeciwciał wykorzystują zdolność swoistego wiązania się z antygenem.
ELISA (ang. enzyme-linked immunosorbent assay) jest jedną z najczęściej stosowanych metod w badaniach diagnostycznych i naukowych. Metoda ELISA wykorzystuje przeciwciała monoklonalne, które są połączone z enzymem. Za jej pomocą można oszacować ilościowo różne antygeny w materiale biologicznym. Zaletą metody ELISA jest jej prostota oraz wysoka czułość. Metodę ELISA wykonuje się przy użyciu specjalnych plastikowych płytek z dołkami wypełnionymi np. antygenami krętka Borrelia oraz specyficznych przeciwciał monoklonalnych, które mają za zadanie wykrycie przeciwciał w próbce od pacjenta.
- Metoda RIA
Metoda radioimmunologiczna (RIA, ang. Radioimmunoassay) polega na wykrywaniu antygenów za pomocą przeciwciał znakowanych izotopami promieniotwórczymi, np. węglem 14C. Jednak z uwagi na bezpieczeństwo pracy z substancjami promieniotwórczymi częściej stosuje się metodę ELISA.
Metoda Westernblot polega na rozdziale badanego antygenu w polu elektrycznym, a następnie przeniesieniu go na specjalną membranę. Nastepnie na membranę z antygenem nanosi się swoiste przeciwciała znakowane barwnikiem lub enzymem. Metoda Westernblot pozwala na bardzo specyficzne wykrywanie antygenów dlatego stosuje się ją w testach potwierdzających wyniki niejednoznaczne np. w diagnostyce serologicznej boreliozy.
- Cytometria przepływowa
Metoda polega na wykrywaniu na powierzchni komórek swoistych markerów (immunofenotypowanie). W cytometrii wykorzystuje się monoklonlane przeciwciała znakowane fluorescencyjnie swoiste dla określonego markera powierzchniowego na komórce. Nastepnie oznakowane komórki wykrywa się za pomocą detektora. Cytometria przepływowa ma zastosowanie np. w teście CD57.
- Immunohistochemia
Dzięki metodom immunohistochemiczym możliwe jest wykrywanie za pomocą znakowanych przeciwciał antygenów we fragmentach tkanek, które następnie obserwuje się pod mikroskopem.
- Mikromacierz białkowa
Mikromacierz białkowa jest nowoczesną metodą, której zasada przypomina metodę ELISA. Dzięki miniaturyzacji i możliwości jednorazowego wykrywania nawet kilkuset różnych białek znalazła ona zastosowanie w badaniach naukowych i alergologii.
Immunoglobuliny (przeciwciała) - zastosowanie w terapii
Przeciwciała monoklonalne mogą być także wykorzystywane w terapii niektórych chorób. Po raz pierwszy zostały użyte w 1981 roku w terapii chłoniaka. Przeciwciała monoklonalne mają zastosowanie w:
- uśmiercaniu komórek nowotworowych np. Ofatumumab (IgG przeciwko markerowi CD20)
- hamowaniu w transplantologii wybranych komórek układu odpornościowego np. Muronomab (IgG przeciwko markerowi CD3)
- hamowaniu reakcji odpornościowych w chorobach autoimmunologicznych np. Adalimumab (IgG przeciwko czynnikowi martwicy nowotworowej alfa)
Bibliografia:
- Pietrucha B. Wybrane zagadnienia z immunologii klinicznej – niedobory przeciwciał i niedobory komórkowe (część I) Pediatr Pol, 2011, 86 (5), 548-558.
- Paul W.E. Fundamental immunology, Philadelphia: Wolters Kluwer/Lippincott Williams & Wilkin 2008, 6th edition.
- Diagnostyka laboratoryjna z elementami biochemii klinicznej, podręcznik dla studentów medycyny pod redakcją Dembińska-Kieć A. i Naskalski J.W., Elsevier Urban & Partner Wydawnictwo Wrocław 2009, wydanie 3.
- Choroby wewnętrzne, pod redakcją Szczeklik A., Medycyna Praktyczna Kraków 2010
Porady eksperta
