Первичный и вторичный гуморальный иммунный ответ. Переключение изотипов антител. Клетки памяти. Аффинность и авидность антител. Механизмы действия вакцин. Клинические примеры».

Введение
В организм человека практически каждую секунду попадают новые разновидности микробов. И люди просто не смогли бы существовать без иммунной системы.
Об иммунитете человек еще узнает со школы. Данная система выполняет функцию поддержки баланса в содержании антигенов в организме людей. Иммунитет классифицируется на клеточный и гуморальный. За клеточный иммунитет отвечают клетки, способные фагоцитировать и это T-киллеры CD8, к ним присоединяются нейтрофилы, макрофаги и т.д. За гуморальный иммунитет отвечают клетки, вырабатывающие антитела – В-клетки или же В-лимфоциты, а точнее их конечная дифференцировка – плазмоцит; Т-хелперы CD4.
Целью данной работы является всестороннее изучение гуморального ответа, механизмы его развития, роль клеток памяти в поддержке гуморального иммунитета, и как разрабатываются вакцины для активации данного иммунитета.
 
Глава 1. Понятия гуморального иммунитета, аффинности и авидности
Для гуморального иммунитета характерна выработка антител, являющимися эффекторами иммунной системы. Так как антитела вырабатываются В-клетками, эти эффекторы (антитела) относятся к В-звену.
Антитела – гликопротеины, они же – иммуноглобулины, роль которых заключается в защите организма от различных чужеродных микроорганизмов и других частиц. Хотя функция антител не совсем является защита, эффекторы скорее являются «биометками» для чужеродных антигенов [1]. Всего существует 5 видов антител: Ig M, Ig G, Ig E, Ig A, Ig D. В данном исследовании наибольший интерес составляют Ig M и Ig G. Все антитела обладают такими свойствами как авидность и аффинность.
Авидность – это способность связывания антител с антигенами.
Аффинность – то на сколько прочно антитела связываются с антигенами.
Структура иммуноглобулинов и их свойства:
Ig M – самые первые иммуноглобулины, которые вырабатываются В-клетками в ответ на проникновение инфекции в организм. Их еще называют иммуноглобулины первичного гуморального иммунного ответа. По своей структуре являются пентамерными макроиммуноглобулинами. IgM первоначально экспрессируются во время онтогенеза В-клеток и являются первыми антителами, секретируемыми после контакта с чужеродными антигенами [2]. Макроиммуноглобулин, IgM, изначально продуцируется в виде молекулы, связанной с поверхностью В-клетки, и экспрессируется на ранней стадии дифференцировки В-лимфоцитов. Позже в иммунном ответе IgM продуцируется уже дифференциированными плазматическими клетками и секретируется в виде растворимых пентамеров, содержащих 10 сайтов связывания антигена и соединительную (J) цепь, которая собственно и связывает между собой эти пентамеры, или продуцируется в виде гексамеров, содержащих 12 сайтов связывания антигена, но уже не имеющих соединяющей цепи (J-цепь) [2]. Хотя есть исследования, где ученые говорят, что иногда человеческий пентамерный Ig M тоже не имеет J-цепей [3]. Каждая из структурных молекул Ig M, как и другие иммуноглобулины, состоит из 2-х тяжелых (μH) и 2-х легких цепей (SL) Рисунок 1 [4].

Рисунок 1
Свободный край молекулы иммуноглобулина содержит вариабельные участки от тяжелой и легкой цепи и обозначаются как VL и VH [2,4,5]. Также свободный вариабельный край молекулы иммуноглобулина называется Fab фрагментом или же паратоп, он как раз отвечает за связывание иммуноглобулина с антигеном (связь эпитоп-паратоп). На противоположном конце молекулы иммуноглобулина находится Fc фрагмент, который связывается со специальными рецепторами, расположенных на иммунных клетках – FcR [5,6].
Естественные антитела IgM в сочетании с естественными клетками-киллерами (NK), дендритными и тучными клетками, а также макрофагами являются частью врожденной иммунной системы, первой линией защиты от вторжения микроорганизмов и аберрантных (измененны) клеток человека. Этот ответ включает связывание со специфическими антигенными мотивами, такими как специфические углеводы на гликопротеинах или гликолипидах, и повторяющимися структурами, такими как липополисахариды, которых называют эпитопами, распознаваемыми антителами IgM, кодируемыми генами зародышевой линии (то есть не мутировавшими). При этом эти естественные антитела IgM играют важную роль в механизмах первичной гуморальной защиты, распознавая чужеродные бактерии и вирусы или мутировавшие клетки человека, такие как раковые клетки. Как правило, эти природные IgM-антитела используют низкоаффинное связывание с рядом сходных чужеродных антигенов, и их способность устранять эти чужеродные антигены затем усиливается за счет очень высокой авидности, обеспечиваемой наличием 10 (в пентамере) или 12 (в гексамере). участков связывания. Мощная способность антител IgM фиксировать комплемент и опсонизировать частицы делает их особенно эффективными против бактерий и вирусов [7,8]. То есть другими словами IgM способен прочно связывать антигены из-за слишком большой своей структуры, а в отношении вирусов эти антитела и вовсе способны блокировать перемещение вирусной частицы.
IgG – мономерные по строению иммуноглобулины. Является одним из наиболее распространенных белков сыворотки крови человека, на его долю приходится около 10–20% белков плазмы. Это основной из пяти классов иммуноглобулинов человека. IgG можно далее разделить на четыре подкласса, расположенных в порядке уменьшения их распространенности IgG1, IgG2, IgG3 и IgG4 [9]. Подклассы IgG были обнаружены в 1960-х годах после обширных исследований с использованием специфических кроличьих антисывороток против белков миеломы человека IgG [9]. Различия в структуре и функциях подклассов IgG представлены на Рисунке 2 [9]. Хотя они более чем на 90% идентичны на уровне аминокислот, каждый подкласс имеет уникальный профиль в отношении связывания антигена, образования иммунных комплексов, активации комплемента, запуска эффекторных клеток, периода полувыведения и плацентарного транспорта [9].