Protilátka

Rozbalit box

Obsah boxu

Protilátka, odborně nazývaná také imunoglobulin (zkratka Ig), je specializovaný protein (bílkovina) ve tvaru písmene "Y", který hraje klíčovou roli v imunitním systému obratlovců. Protilátky jsou produkovány specifickými bílými krvinkami, tzv. plazmatickými buňkami (což jsou plně aktivované B-lymfocyty), jako odpověď na přítomnost cizorodých látek, známých jako antigeny. Jejich hlavním úkolem je identifikovat, označit a pomoci zneškodnit patogeny, jako jsou viry, bakterie, nebo jejich toxiny. Každá protilátka je vysoce specifická a váže se pouze na určitý antigen, podobně jako klíč pasuje jen do jednoho zámku.

Protilátky jsou základním kamenem tzv. humorální imunity a nacházejí se v krevním séru a dalších tělních tekutinách. Jejich obrovská rozmanitost umožňuje tělu reagovat na miliony různých cizorodých struktur. Kromě své přirozené obranné funkce našly protilátky široké uplatnění v moderní medicíně, a to jak v diagnostice nemocí, tak v cílené biologické léčbě.

⏳ Historie a objev

Koncept protilátek a humorální imunity se začal formovat na konci 19. století. Zásadní objev učinil v roce [] německý lékař a bakteriolog Emil von Behring spolu se svým japonským kolegou Šibasaburó Kitasatem. Prokázali, že krevní sérum zvířat, která přežila infekci tetanem nebo záškrtem, obsahuje látku schopnou neutralizovat toxiny těchto bakterií. Tuto látku nazvali "antitoxin". Za tento objev, který položil základy sérové terapie, obdržel von Behring v roce [] první Nobelovu cenu za fyziologii a lékařství.

Termín "protilátka" (německy Antikörper) zavedl Paul Ehrlich, který na přelomu století formuloval teorii "postranních řetězců". Předpokládal, že buňky mají na svém povrchu receptory (postranní řetězce), které se vážou na antigeny, a v reakci na infekci jsou tyto receptory uvolňovány do krve jako protilátky. Ačkoliv byla jeho teorie později upřesněna, správně předpověděla specifitu vazby mezi protilátkou a antigenem.

Další milník přišel v roce [], kdy Georges Köhler a César Milstein vyvinuli technologii pro produkci monoklonálních protilátek pomocí tzv. hybridomové technologie. Tento objev, za který v roce [] získali Nobelovu cenu, umožnil vyrábět velké množství identických protilátek s přesně danou specificitou, což způsobilo revoluci v diagnostice a léčbě mnoha onemocnění.

🧬 Pro laiky: Co je to protilátka?

Představte si imunitní systém jako velmi chytrou armádu, která chrání vaše tělo. Protilátky jsou v této armádě speciální jednotky – jsou to malí robotičtí "agenti" nebo "policejní psi", které tělo vyrobí na míru proti konkrétnímu nepříteli.

Klíč a zámek: Každý nepřítel (například virus chřipky nebo bakterie streptokok) má na svém povrchu unikátní značku, jako je poznávací značka na autě. Této značce říkáme antigen. Protilátka je jako speciální klíč (nebo pouta), který pasuje přesně jen na tento jeden typ zámku (antigenu). Protilátka na chřipku tak bude ignorovat streptokoka a naopak.
Označení cíle: Když protilátka najde svého nepřítele, přichytí se na něj. Tím ho v podstatě označí velkou červenou vlajkou. Tímto označením dělá dvě věci:

   1.  **Zneškodnění:** Může nepříteli přímo zabránit v páchání škod, například mu ucpe nástroje, kterými by se dostal do našich buněk. Tomu se říká neutralizace.
   2.  **Přivolání posil:** Označený nepřítel se stane velmi nápadným pro "těžkou techniku" imunitního systému – velké buňky zvané fagocyty, které označeného vetřelce pohltí a zničí.

Imunologická paměť: Jakmile tělo jednou vyrobí protilátky proti určité nemoci (třeba plané neštovice), část buněk, které je vyrábějí, si to "pamatuje". Když se se stejným nepřítelem setkáte znovu, tělo okamžitě spustí masivní výrobu těchto osvědčených protilátek a zničí ho dříve, než stihne napáchat škody. Proto mnoho nemocí proděláte jen jednou v životě. Na stejném principu funguje i očkování.

Stručně řečeno, protilátka je vysoce specializovaná zbraň imunitního systému, která najde, označí a pomůže zlikvidovat konkrétního vetřelce, a navíc si ho pamatuje pro příště.

🔬 Struktura a typy

Protilátka je glykoprotein symetrické struktury ve tvaru písmene "Y". Skládá se ze čtyř polypeptidových řetězců: dvou identických těžkých řetězců (H, z angl. heavy) a dvou identických lehkých řetězců (L, z angl. light). Tyto řetězce jsou navzájem spojeny disulfidickými můstky.

Na každém řetězci lze rozlišit dvě hlavní oblasti:

Variabilní (V) oblast: Nachází se na konci ramen "Y" a je u každého typu protilátky unikátní. Právě tato oblast vytváří specifické vazebné místo pro antigen (tzv. paratop). Obrovská rozmanitost variabilních oblastí umožňuje tělu vytvořit protilátky proti téměř jakékoliv cizorodé struktuře.
Konstantní (C) oblast: Tvoří "nohu" a část ramen "Y". Její struktura je v rámci jedné třídy protilátek stejná a určuje biologickou funkci protilátky – například na kterou buňku imunitního systému se naváže nebo jak aktivuje další složky imunity.

Molekulu lze enzymaticky rozštěpit na dva hlavní fragmenty:

Fab fragment (fragment, antigen-binding): Dvě ramena "Y", která obsahují vazebná místa pro antigen.
Fc fragment (fragment, crystallizable): "Noha" "Y", která interaguje s receptory na povrchu imunitních buněk (např. makrofágů) a s proteiny komplementového systému.

Třídy (izotypy) protilátek

Podle struktury konstantní části těžkého řetězce se protilátky dělí do pěti základních tříd, z nichž každá má specifické funkce:

IgG: Nejhojnější protilátka v krevním séru (tvoří asi 75 % všech imunoglobulinů). Je klíčová pro dlouhodobou imunitu po prodělané infekci nebo očkování. Jako jediná protilátka dokáže procházet placentou a poskytuje tak pasivní imunitu plodu a novorozenci. Dělí se na 4 podtřídy (IgG1–IgG4).
IgA: "Slizniční" protilátka, která dominuje v tělních sekretech jako jsou sliny, slzy, hlen a mateřské mléko. Chrání povrchy sliznic (dýchací, trávicí a močopohlavní systém) před průnikem patogenů. Vyskytuje se často ve formě dimeru (dvě spojené molekuly).
IgM: První protilátka, která se tvoří při primární imunitní odpovědi na nový antigen. Má velkou strukturu (pentamer – pět spojených molekul), díky čemuž je velmi efektivní v aktivaci komplementu a shlukování (aglutinaci) patogenů. Její přítomnost v krvi obvykle signalizuje akutní infekci.
IgE: Nachází se v krvi jen ve velmi malém množství. Je zodpovědná za obranu proti mnohobuněčným parazitům (např. červům) a hraje ústřední roli v alergických reakcích. Váže se na žířné buňky a bazofily, jejichž aktivace vede k uvolnění histaminu a dalších mediátorů alergické reakce.
IgD: Vyskytuje se v nízkých koncentracích v séru a její přesná funkce není dosud plně objasněna. Nachází se především na povrchu naivních B-lymfocytů, kde slouží jako receptor pro antigen (BCR) a podílí se na jejich aktivaci.

🎯 Funkce v imunitním systému

Protilátky využívají několik základních mechanismů k likvidaci patogenů a ochraně organismu:

1. Neutralizace: Protilátky se navážou na klíčové struktury na povrchu viru nebo bakterie (např. na místa, kterými se patogen váže na hostitelskou buňku) nebo na molekuly toxinů. Tímto "obalením" fyzicky zablokují jejich schopnost infikovat buňky nebo působit toxicky. 2. Opsonizace: Po navázání na antigen funguje protilátka (zejména IgG) jako značka. Její Fc fragment je rozpoznán Fc receptory na povrchu fagocytů (např. makrofágů a neutrofilů). Toto spojení výrazně usnadňuje a zefektivňuje pohlcení a zničení označeného patogenu. 3. Aktivace komplementu: Navázáním protilátek (především IgM a IgG) na povrch mikroorganismu se spouští tzv. komplementová kaskáda. Jedná se o systém proteinů v krevním séru, který po aktivaci vede k vytvoření pórů v membráně patogenu, což způsobí jeho destrukci (lýzu). 4. Na protilátkách závislá buněčná cytotoxicita (ADCC): Protilátky navázané na povrch napadené buňky (např. virem infikované nebo nádorové buňky) mohou být rozpoznány NK buňkami (přirozenými zabíječi). Ty se prostřednictvím svých Fc receptorů navážou na protilátku a uvolní cytotoxické látky, které cílovou buňku usmrtí.

⚕️ Využití v medicíně a diagnostice

Díky své vysoké specificitě jsou protilátky neocenitelným nástrojem v moderní medicíně.

Diagnostika

Stanovení přítomnosti nebo množství specifických protilátek v krvi (sérologie) je základem diagnostiky mnoha onemocnění.

Infekční nemoci: Detekce IgM protilátek obvykle značí akutní infekci, zatímco přítomnost IgG ukazuje na prodělanou infekci nebo imunitu po očkování. To se využívá u nemocí jako hepatitida, HIV/AIDS, lymská borelióza a mnoha dalších.
Autoimunitní onemocnění: U těchto chorob imunitní systém mylně vytváří protilátky proti vlastním tkáním (tzv. autoprotilátky). Jejich detekce je klíčová pro diagnózu stavů jako revmatoidní artritida, systémový lupus erythematodes nebo celiakie.
Alergie: Zvýšené hladiny specifických IgE protilátek proti určitým látkám (např. pyl, roztoči, potraviny) potvrzují diagnózu alergie.
Imunochemické metody: Protilátky jsou základem mnoha laboratorních technik, jako je ELISA, western blot nebo imunohistochemie, které umožňují detekovat a kvantifikovat různé molekuly (hormony, léky, nádorové markery). Běžný těhotenský test je založen na detekci hormonu hCG pomocí monoklonálních protilátek.

Terapie

Cílené využití protilátek v léčbě, zejména monoklonálních protilátek, představuje jeden z největších pokroků v medicíně za poslední desetiletí.

Onkologie: Monoklonální protilátky se používají k léčbě mnoha typů rakoviny. Mohou buď přímo blokovat růstové signály pro nádorové buňky, označovat je pro zničení imunitním systémem (ADCC), nebo na ně doručovat chemoterapeutika či radioaktivní částice (tzv. konjugáty protilátka-lék, ADC).
Autoimunitní onemocnění: Protilátky jako infliximab nebo adalimumab blokují prozánětlivé molekuly (např. TNF-alfa) a používají se k léčbě Crohnovy choroby, revmatoidní artritidy nebo lupénky.
Infekční nemoci: Monoklonální protilátky mohou být podány k neutralizaci virů u již nakažených pacientů. Využívaly se například v léčbě COVID-19 nebo jako prevence proti RSV u novorozenců.
Další využití: Protilátky se používají také v transplantologii k potlačení odhojení orgánu, v léčbě astmatu nebo osteoporózy.

🔬 Výzkum a budoucnost

Výzkum protilátek je stále velmi aktivní a přináší nové inovace. Mezi nejperspektivnější směry patří:

Bispecifické protilátky: Jedná se o uměle vytvořené protilátky, které mají dvě různá vazebná místa a mohou se tak současně vázat na dva různé antigeny. Lze je například navrhnout tak, aby se jedním ramenem navázaly na nádorovou buňku a druhým na T-lymfocyt, čímž přiblíží imunitní buňku přímo k cíli a zefektivní jeho zničení.
Konjugáty protilátka-lék (ADC): Tyto "chytré" léky využívají protilátku jako naváděcí systém k doručení vysoce toxického cytostatika přímo do nádorové buňky. Tím se maximalizuje účinek léčby a minimalizují vedlejší účinky na zdravé tkáně.
Nanobodies (nanotělíska): Jedná se o fragmenty protilátek odvozené od velbloudů a žraloků, které jsou mnohem menší a stabilnější než klasické protilátky. Díky své velikosti mohou pronikat do tkání, kam se běžné protilátky nedostanou, a nabízejí nové možnosti v diagnostice a terapii.
Léčba neurodegenerativních onemocnění: Intenzivně se zkoumá využití protilátek k odstraňování patologických proteinů z mozku, které jsou spojeny s nemocemi jako je Alzheimerova choroba. Například lék lecanemab, schválený pro léčbu raných stádií, cílí na amyloidní plaky.

Budoucnost protilátkové terapie směřuje k personalizovanější, účinnější a bezpečnější léčbě širokého spektra onemocnění.

Zdroje