Imunoglobulin

Rozbalit box

Obsah boxu

Imunoglobulin (zkratka Ig), známý také jako protilátka (anglicky antibody), je velký glykoproteinový protein ve tvaru písmene Y, který je produkován plazmatickými buňkami (diferencovanými B-lymfocyty) a je klíčovou součástí humorální složky adaptivního imunitního systému. Imunoglobuliny mají schopnost specificky rozpoznat a vázat se na cizorodé molekuly zvané antigeny, jako jsou například části bakterií a virů. Tato vazba je prvním krokem k neutralizaci a odstranění patogenu z těla.

Imunoglobuliny se nacházejí v krvi, lymfě a na povrchu sliznic. Jsou základním nástrojem obrany obratlovců proti infekcím. Jejich obrovská rozmanitost umožňuje imunitnímu systému reagovat na prakticky jakýkoliv cizorodý antigen.

🧬 Struktura a složení

Základní jednotkou každého imunoglobulinu je monomer skládající se ze čtyř polypeptidových řetězců: dvou identických těžkých řetězců (H, z anglického heavy) a dvou identických lehkých řetězců (L, z anglického light). Tyto řetězce jsou navzájem spojeny disulfidovými můstky.

Celá molekula má symetrický tvar písmene Y. Každé rameno Y je tvořeno jedním lehkým řetězcem a částí těžkého řetězce. Kmen Y je tvořen zbývajícími částmi obou těžkých řetězců.

Variabilní a konstantní oblasti

Každý těžký i lehký řetězec se skládá ze dvou hlavních oblastí:

Variabilní oblast (V): Nachází se na konci ramen Y (N-konec). Aminokyselinová sekvence v této oblasti je u různých protilátek velmi odlišná. Právě tato oblast je zodpovědná za specifickou vazbu na konkrétní epitop antigenu. Místo, kde se protilátka váže na antigen, se nazývá paratrop.
Konstantní oblast (C): Tvoří zbytek molekuly. Její aminokyselinová sekvence je v rámci jedné třídy imunoglobulinů (viz níže) stejná nebo velmi podobná. Tato oblast určuje biologické vlastnosti protilátky, například na jaké buňky se může vázat nebo zda aktivuje komplementový systém.

Fragmenty Fab a Fc

Molekulu imunoglobulinu lze enzymaticky (např. pomocí papainu) rozštěpit na funkční fragmenty:

Fragment Fab (fragment, antigen-binding): Jedná se o dvě identická ramena Y, z nichž každé obsahuje jedno vazebné místo pro antigen.
Fragment Fc (fragment, crystallizable): Jedná se o kmen Y. Tento fragment interaguje s Fc receptory na povrchu imunitních buněk (např. makrofágů, NK buněk) a s molekulami komplementu. Tím spouští další imunitní mechanismy.

Lehké řetězce

Existují dva typy lehkých řetězců:

Kappa (κ)
Lambda (λ)

Každá molekula imunoglobulinu má buď dva kappa, nebo dva lambda řetězce, nikdy jejich kombinaci.

⚙️ Funkce

Hlavní funkcí imunoglobulinů je identifikace a označení cizorodých látek pro jejich následnou likvidaci. Toho dosahují několika mechanismy:

Neutralizace: Protilátky se navážou na povrchové struktury virů nebo na toxiny produkované bakteriemi. Tím jim fyzicky zabrání vázat se na buňky hostitele a způsobit infekci nebo poškození.
Opsonizace: Navázáním na povrch patogenu (např. bakterie) protilátky fungují jako "značky". Fagocyty (např. makrofágy a neutrofily), které mají na svém povrchu Fc receptory, patogen snadněji rozpoznají a pohltí. Tento proces se nazývá opsonizace.
Aktivace komplementu: Vazba protilátek (zejména IgM a IgG) na antigen může spustit kaskádu proteinů komplementového systému. To vede k tvorbě pórů v membráně patogenu (osmotická lýza), přilákání dalších imunitních buněk a zesílení zánětlivé reakce.
Antitělově závislá buněčná cytotoxicita (ADCC): Protilátky navázané na povrch infikované buňky (např. virem napadené buňky) mohou být rozpoznány NK buňkami prostřednictvím jejich Fc receptorů. NK buňka následně uvolní cytotoxické látky, které infikovanou buňku usmrtí.

📚 Třídy imunoglobulinů

U savců se rozlišuje pět základních tříd (izotypů) imunoglobulinů, které se liší typem těžkého řetězce, strukturou a funkcí.

Immunoglobulin G (IgG)

Struktura: Monomer.
Výskyt: Nejhojnější imunoglobulin v krevním séru (tvoří asi 75–80 % všech sérových protilátek).
Funkce: Dominantní protilátka sekundární imunitní odpovědi (při opakovaném setkání s antigenem). Jako jediný imunoglobulin prochází placentou a poskytuje tak pasivní imunitu plodu a novorozenci. Účinně aktivuje komplement a podílí se na opsonizaci. Dělí se na čtyři podtřídy (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4).

Immunoglobulin M (IgM)

Struktura: V séru se vyskytuje jako pentamer (pět základních Y jednotek spojených dohromady J-řetězcem), na povrchu B-lymfocytů jako monomer.
Výskyt: Tvoří asi 5–10 % sérových protilátek.
Funkce: Protilátka primární imunitní odpovědi – je produkována jako první při prvním setkání s antigenem. Díky své pentamerické struktuře má 10 vazebných míst, což z něj činí velmi účinný aktivátor komplementu a aglutinátor (shlukovač) patogenů.

Immunoglobulin A (IgA)

Struktura: V séru jako monomer, na sliznicích jako dimer (dvě jednotky spojené J-řetězcem a sekreční komponentou).
Výskyt: Hlavní imunoglobulin v tělních sekretech, jako jsou sliny, slzy, mateřské mléko, hlen v dýchacím a trávicím traktu.
Funkce: Zajišťuje slizniční imunitu. Neutralizuje patogeny přímo na sliznicích, čímž jim brání ve vstupu do těla. Přítomnost v mateřském mléce chrání kojence před střevními infekcemi.

Immunoglobulin E (IgE)

Struktura: Monomer.
Výskyt: V séru se nachází ve velmi nízkých koncentracích.
Funkce: Hraje klíčovou roli v obraně proti mnohobuněčným parazitům (např. helmintům). Je také hlavním mediátorem alergických reakcí I. typu. Váže se na Fc receptory žírných buněk a bazofilů. Při kontaktu s alergenem dochází k jejich degranulaci a uvolnění histaminu a dalších látek způsobujících příznaky alergie.

Immunoglobulin D (IgD)

Struktura: Monomer.
Výskyt: Velmi nízké koncentrace v séru, hojně se vyskytuje na povrchu naivních (dosud neaktivovaných) B-lymfocytů.
Funkce: Spolu s IgM funguje jako povrchový receptor pro antigen na B-lymfocytech (BCR). Jeho přesná role v séru není zcela objasněna, ale předpokládá se, že se podílí na aktivaci a diferenciaci B-lymfocytů.

🩺 Klinický význam

Imunoglobuliny mají zásadní význam v medicíně, a to jak v diagnostice, tak v terapii.

Diagnostika

Stanovení hladin specifických protilátek v krvi je základem sérologie. Používá se k:

Diagnostice infekčních onemocnění: Přítomnost IgM protilátek obvykle značí akutní nebo nedávnou infekci, zatímco přítomnost IgG ukazuje na prodělanou infekci nebo účinnost očkování.
Diagnostice autoimunitních onemocnění: Detekce protilátek proti vlastním tkáním (autoprotilátek) je klíčová pro diagnostiku nemocí jako revmatoidní artritida, systémový lupus erythematodes nebo celiakie.
Diagnostice alergií: Měření hladin specifických IgE protilátek proti různým alergenům.
Monitorování nádorových onemocnění: U některých typů rakoviny, jako je mnohočetný myelom, dochází k nadprodukci jednoho klonu protilátek (monoklonální gamapatie).

Terapie

Pasivní imunizace: Podání hotových protilátek (intravenózní imunoglobuliny, IVIG) se používá k okamžité ochraně u osob s oslabenou imunitou nebo po expozici nebezpečným patogenům (např. vzteklina, tetanus).
Monoklonální protilátky: Jsou to laboratorně vyrobené protilátky cílené proti jedinému specifickému epitopu. Představují revoluci v léčbě rakoviny, autoimunitních onemocnění a dalších chorob. Příklady zahrnují léky jako rituximab nebo adalimumab.

📜 Historie výzkumu

Koncept protilátek se zrodil na konci 19. století.

1890: Emil von Behring a Šibasaburó Kitasato objevili, že sérum zvířat imunizovaných proti záškrtu nebo tetanu obsahuje látku, kterou nazvali "antitoxin", schopnou ochránit jiná zvířata. Za tento objev získal von Behring v roce 1901 první Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu.
1900: Paul Ehrlich formuloval teorii postranních řetězců, kde postuloval, že buňky mají na svém povrchu receptory, které se mohou vázat na toxiny, a že při stimulaci buňka tyto receptory uvolňuje do oběhu.
1930s: Arne Tiselius a Elvin A. Kabat prokázali, že protilátky jsou proteiny patřící do frakce gama globulinů v krevním séru.
1959–1962: Rodney Porter a Gerald Edelman nezávisle na sobě objasnili základní chemickou strukturu imunoglobulinů, včetně těžkých a lehkých řetězců. Za tuto práci obdrželi v roce 1972 společně Nobelovu cenu.

🧑‍🏫 Pro laiky

Představte si imunitní systém jako armádu, která chrání vaše tělo. Imunoglobuliny (protilátky) jsou v této armádě speciální jednotky – vysoce inteligentní naváděné střely.

Cíl (Antigen): Každý nepřítel (virus, bakterie) má na svém povrchu unikátní znaky, jako je poznávací značka na autě. Těmto znakům říkáme antigeny.
Naváděná střela (Protilátka): Pro každý typ "poznávací značky" vyrobí tělo speciální "naváděnou střelu" – protilátku. Tato protilátka je naprogramována tak, aby se přichytila POUZE na tento jeden konkrétní znak.
Akce: Jakmile se protilátka přichytí na nepřítele, stane se několik věcí:

   1.  **Zneškodnění:** Může nepříteli ucpat jeho "zbraně" (např. zabránit viru vstoupit do buňky).
   2.  **Označení pro likvidaci:** Funguje jako zářivá cedule s nápisem "ZNIČIT". Velké úklidové buňky (fagocyty) pak takto označeného nepřítele snadno najdou a "sežerou".
   3.  **Přivolání posil:** Může aktivovat další části imunitního systému, které pomohou nepřítele zničit.

Když proděláte nemoc nebo jste očkováni, vaše tělo si vytvoří "paměť" a udrží si zásobu těchto speciálních protilátek. Při příštím setkání se stejným nepřítelem je armáda připravena a zlikviduje ho dříve, než stihne napáchat škody.

Šablona:Aktualizováno