Иммуноглобулин человека нормальный инструкция по применению: показания, противопоказания, побочное действие – описание Human normal immunoglobuline р-р д/в/м введения 1.5 мл/1 доза: амп. 5, 10 или 20 шт. (36991)

Иммуноглобулин вводят внутримышечно в верхний наружный квадрант ягодичной мьшщы или наружную поверхность бедра. Запрещается вводить препарат внутривенно. Перед инъекцией ампулы с препаратом выдерживают в течение 2-х часов при комнатной температуре.

Вскрытие ампул и процедуру введения осуществляют при строгом соблюдении правил асептики и антисептики. Во избежание образования пены препарат набирают в шприц иглой с широким просветом.

Препарат во вскрытой ампуле хранению не подлежит. Непригоден к применению препарат в ампулах с нарушенной целостностью или маркировкой, при изменении физических свойств (изменение цвета, помутнение раствора, наличие не разбивающихся хлопьев), при истекшем сроке годности и несоблюдении условий хранения.

Доза иммуноглобулина и кратность его введения зависят от показаний к применению.

Профилактика гепатита А

Препарат вводят однократно в дозах: детям от 1 до 6 лет — 0,75 мл, до 10 лет — 1,5 мл, старше 10 лет и взрослым — 3 мл. Повторное введение иммуноглобулина в случае необходимости профилактики гепатита А показано не ранее, чем через 2 мес.

Профилактика кори

Препарат вводят однократно с 3-месячного возраста лицам, не болевшим корью и непривитым против инфекции, не позднее 6 сут после контакта с больным. Дозу препарата детям (1,5 или 3 мл) устанавливают в зависимости от состояния здоровья и времени, прошедшего с момента контакта. Взрослым, а также детям при контакте со смешанными инфекциями препарат вводят в дозе 3 мл.

Профилактика и лечение гриппа

Препарат вводят однократно в дозах: детям до 2 лет — 1,5 мл, от 2 до 7 лет — 3 мл, старше 7 лет и взрослым — 4,5-6 мл. При лечении тяжелых форм гриппа показано повторное (через 24-48 ч) введение иммуноглобулина в той же дозе.

Профилактика коклюша

Препарат вводят двукратно с интервалом в 24 ч в разовой дозе 3 мл детям, не болевшим коклюшем и не привитым (не полностью привитым) против коклюша, в возможно более ранние сроки после контакта с больным, но не позже 3 суток.

Профилактика менингококковой инфекции

Препарат вводят однократно детям в возрасте от 6 мес до 7 лет не позднее 7 сут после контакта с больным генерализованной формой менингококковой инфекции в дозах 1,5 мл (детям до 3 лет) и 3 мл (детям старше 3 лет).

Профилактика полиомиелита

Препарат вводят однократно в дозах 3-6 мл непривитым или неполноценно привитым полиомиелитной вакциной детям в возможно более ранние сроки после контакта с больным полиомиелитом.

Лечение гипо- и агаммаглобулинемии

Препарат вводят в дозе 1 мл на 1 кг массы тела, рассчитанную дозу можно ввести в 2-3 приема с интервалом в 24 ч. Последующие введения иммуноглобулина проводят по показаниям не ранее, чем через 1 месяц.

Повышение резистентности организма в период реконвалесценции острых инфекционных заболеваний с затяжным течением и при хронических пневмониях.

Препарат вводят в разовой дозе 0,15-0,2 мл на 1 кг массы тела. Кратность введения (до 4-х инъекций) определяет врач; интервалы между инъекциями составляют 2-3 сут.

Иммуноглобулин M — Immunoglobulin M

Иммуноглобулин М ( IgM ) является одной из нескольких форм антител , которые вырабатываются позвоночных. IgM является самым большим антителом, и это первое антитело появляться в ответ на первоначальное воздействие на антиген . В случае людей и других млекопитающих , которые были изучены, в селезенке , где plasmablasts , ответственный за выработку антител проживает, является основным местом производства конкретного класса IgM.

Вступление

Иммуноглобулины , также известные как антитела, включают семейство белков , которые происходят в пяти основных формах, также называемые классы или изотипы — IgM, IgD, IgG, IgE и IgA. Иммуноглобулины продуцируются позвоночных животных , как часть нормального иммунного ответа на микробные , например, бактериальной или вирусной инфекции,. Связывание иммуноглобулинов к микробу может иметь немедленные эффекты , такие как блокирование вторжения и может мобилизовать другие компоненты иммунной системы , чтобы уничтожить или иным образом инактивации микробов, тем самым обеспечивая защиту от инфекционных заболеваний. Молекулярные структуры , которые микроорганизмы , присутствующие в иммунную систему и вызывать иммуноглобулин (антитела) производство совместно обозначают как антигены .

Хотя все позвоночные, которые были изучены — от рыб до человека — производить IgM, существуют значительные различия между IgMs разных видов. Эта статья сфокусирована на человека и мыши IgM, которые оба хорошо изученной и имеют очень сходные свойства. По большей части IgM, получают плазматические клетки в селезенке и лимфатических узлах и секретируется в сыворотку крови, где он, как правило, при концентрации ~ 1,5 мг / мл. В данной статье описана структура сывороточного IgM, в отличие от других форм, таких как рецептор IgM мембраны.

Иммуноглобулины состоят из двух типов белковой цепи-тяжелой цепи и легкой цепи. Тяжелые цепи, которые определяют класс иммуноглобулина, имеют пять различных типов, обозначаются греческими буквами, μ, δ, γ, ε и α, соответствующие классам, IgM, IgD, IgG, IgE и IgA, соответственно. Легкие цепи бывают двух типов, обозначаемых Х и х. Каждая цепь сама делится на две функциональные части, переменной (V) области и константной (С) области. В V домены легкой и тяжелой цепи сложены вместе, чтобы сформировать структуру, которая связывает антиген; различные домены V связывают различные антигены, т.е. связывание антигена иммуноглобулина является антиген-специфическая. Ввиду того, что V домены могут иметь место в почти неограниченном разнообразии аминокислотных последовательностей, иммуноглобулины в совокупности обладают потенциалом связывания с практически любой молекулярной структурой. Домены иммуноглобулина C взаимодействуют с другими физиологическими компонентами, например, рецепторы клеточного иммуноглобулина и системы комплемента. Таким образом, константный домен иммуноглобулина может помочь мобилизовать фагоцитарные клетки или систему комплемента действовать на антиген, с которым он связан с помощью вариабельного домена.

история

Исследование IgM началось с доклада в 1937 году , что лошади гипервакцинации с пневмококк полисахарида , полученного антитела , которое было гораздо больше , чем типичный кролика гамма-глобулина, с молекулярной массой 990000 дальтон. В соответствии со своим большим размером, новое антитело было первоначально упоминаются как гамма-макроглобулин, а затем в последующей терминологии как IgM-М для «макро». В V домены нормального иммуноглобулина весьма неоднородны, что отражает их роль в защите от большого разнообразия инфекционных микробов, и эта неоднородность препятствует детальный структурный анализ IgM. Два источника однородного IgM был впоследствии обнаружен. Во- первых, белок с высокой молекулярной массой , который вырабатывается некоторыми множественной миеломой пациентов была признана опухоль производства γ-макроглобулина, и теперь мы знаем , что , поскольку опухоль представляет собой клон IgM производит однородна. В 1960 — е годы были разработаны методы для индукции иммуноглобулинов-продуцирующих опухолей (плазмоцитомы) у мышей, таким образом , также обеспечивая источник однородных иммуноглобулинов различных изотипов, включая IgM (рассмотрены в). Совсем недавно, экспрессия модифицированных генов иммуноглобулина в культуре ткани может быть использована для получения IgM с конкретными чередованиями и , таким образом , чтобы идентифицировать молекулярные требования для функций , представляющего интереса.

Состав

Иммуноглобулины включают легкие цепи и тяжелые цепи. Легкая цепь (λ или κ) представляет собой белки ~ 220 аминокислот, состоит из вариабельного домена, VL (сегмент приблизительно 110 аминокислот), а также константный домен, CL (длина также около 110 аминокислот). Μ тяжелая цепь IgM представляет собой белка из ~ 576 аминокислот и включает вариабельный домен (VH ~ 110 аминокислот), четыре различных домены константной области (Cμ1, Cμ2, Cμ3, Cμ4, каждый из ~ 110 аминокислот) и «хвостовик» из ~ 20 аминокислот. Мю тяжелой цепи несет олигосахариды в пяти остаткам аспарагина. Олигосахариды на мыши и человек IgM были частично охарактеризованы с помощью различных методов, включая ЯМР, лектину, связывающие различные хроматографические системы и ферментативную чувствительность (обзор в). Структура олигосахаридов на каждом участке изменяется в деталях, и преобладающие олигосахариды — biantennary, триантенный, высокая манноза-различаются между сайтами.

Рисунок 1. Схематическая модель IgM
A) мкл гетеродимера, иногда называют halfmer с переменной (VH, VL) и константной области (Cμ1, Cμ2, Cμ3, Cμ4tp; CL) домены. Цистеины , которые опосредуют дисульфидные связи между цепями М показаны в виде красных стрел, таким образом , что цистеин дисульфидных связей появляются в виде красную двойной стрелки (красный алмаз).
Б) IgM «мономер» (мкл) 2. Дисульфидные связи между доменами Cμ2 представлены красной двойной стрелкой.
С, D) Две модели J-цепи , содержащей IgM пентамера , которые появились в различных изданиях в разное время. Как и в (B), дисульфидные связи между доменами Cμ2 и дисульфидными связями между доменами Cμ4tp представлены красной двойной стрелкой; представлены дисульфидные связи Cμ3 (для ясности) длинными стрелками двуглавых. Связи, то есть, между цепью дисульфидных связей .М цепей, обозначается как электрических соединений. В (С) дисульфидные связи Cμ3 присоединиться к мю цепи параллельно с дисульфидными связями Cμ4tp, и эти дисульфидные связи соединяют мю цепи последовательно с дисульфидными связями Cμ2. В (D) дисульфидные связи Cμ2 и Cμ4tp присоединиться к мю цепи параллельно и оба типа присоединиться к мю цепи последовательно с дисульфидными связями Cμ3. (Рисунок воспроизведен с разрешения издателя и авторов).

Мультимерный структура IgM схематически показан на рисунке 1. Рисунок 1A показывает «гетеродимер», состоящий из одной легкой цепи, обозначенная L, и одной тяжелой цепи, обозначаемой ц. Эти тяжелые и легкие цепи удерживаются вместе и дисульфидными связями (изображено в виде красных треугольников) и нековалентными взаимодействиями.

На фигуре 1В показаны два мкл единиц, связанных дисульфидной связью в доменах Cμ2; это (мкл) 2 структура часто упоминается как «мономер» IgM, так как оно аналогично в некотором смысле к структуре иммуноглобулина G (IgG).

На основе его скорости седиментации и появления в электронных микрофотографий, был сделан вывод, что IgM является главным образом «пентамера», то есть полимер, состоящий из пяти «мономеров» [(мкл) 2] 5, и первоначально был изображен моделями на фигурах 1C и 1D, с дисульфидными связями между доменами Cμ3 и между задними частями. Кроме того, показано, что пентамерный IgM включает в себя третий белок, то J цепь. J цепь (Дж для присоединения) была обнаружена в качестве ковалентно связанного компонента полимерного IgA и IgM. J цепь представляет собой небольшие (~ 137 аминокислот), кислый белок. Как показано, J цепь соединяет две μ цепи через дисульфидные связи с участием цистеина в фитингах.

Молекулярные требования к формированию полимерного IgM

Он был первоначально ожидались, что J цепь будет иметь важное значение для формирования полимерных иммуноглобулинов, и действительно полимеризация IgA сильно зависит (но не совсем) на J цепи. В противоположность этому, полимерный IgM эффективно образует в отсутствие J цепи.

Преобладающая форма человека и мыши IgM является пентамером. Для сравнения, IgM, от лягушки (Xenopus) преимущественно гексамер, IgM, из костистых рыб преимущественно тетрамеры и IgM из хрящевых рыб (акулы) преимущественно пентамер. Преобладание пентамера у мыши и человека IgM несмотря на это, было очевидно, что эти IgM могло существовать также гексамере. Последующие исследования с использованием системы экспрессии рекомбинантных ДНК показали, что гексамеры являются основной формой мыши IgM, когда IgM производится в условиях, когда включение J цепи предотвращается, либо путем получения IgM в клетках, которые испытывают недостаток J цепи или производя IgM с ц тяжелой цепи, которая испытывает недостаток цистеина в хвостовом. Таким образом, гексамерный IgM, никогда не содержит цепь J; пентамерный IgM, может быть сформирован таким образом, чтобы включать в себя или не включать в себя J цепи.

Важное различие между ц и гамма тяжелых цепей является наличие остатков цистеина для образования дисульфидных связей между тяжелыми цепями. В случае гаммы тяжелой цепи, только между & gamma связь образуются с помощью цистеинов в петле, и, соответственно, каждая γ цепи связывается только с одним другой гаммой цепи. В отличии от этого, домены Cμ2 и Cμ3 и хвостовой каждый включают цистеин, которые образуют дисульфидные св зите с другими мкм цепью. Цистеины в доменах Cμ2 опосредуют образование мономерного IgM (2 мкл). Хвостовик вместе с включенным цистеином является необходимым и достаточным для образования полимерных иммуноглобулинов. То есть, удаление хвостового из мю тяжелой цепи предотвращает образование полимерного IgM. И наоборот, клетки, экспрессирующие & gamma тяжелую цепь, которая была модифицирована, чтобы включать в себя хвостовик получения полимерного IgG.

Роль цистеина в области Cμ3 является более тонкой. Фигуры 1C и 1D представляют возможные модели для пентамерного IgM. В этих моделях каждая μ цепь предполагается связать два других мю цепи. Тем не менее, ни одна из моделей в одиночку в полной мере может объяснить структуру полимерного IgM. Например, модель на фиг.1C предсказывает, что дисульфидная связь между доменами Cμ2 имеет важное значение для создания дисульфидной связи полимерного IgM. Модель на рисунке 1D предсказывает, что дисульфид связь между доменами Cμ3 имеет важное значение. В самом деле дисульфид связаны, полимерные, IgM, все еще может быть сделано, если какой-либо один из трех цистеинов отсутствует. В контексте моделей, в которых каждая цепь μ взаимодействует только с двумя другими х цепей, эти результаты свидетельствуют о том, что некоторые молекулы, как на рисунке 1C и некоторые, как на рисунке 1D. Тем не менее, наличие трех цистеинов для μ между цепью связи предполагает, что мю цепь может связываться друг с три другой мю цепи, как показан на рисунке 2. В том же духе фиг.2С представлена ​​модель J цепи, содержащий пентамер, который отражает доказательства того, что J цепь присоединяется мю цепи, которые не присоединились к другим М- цепей по цистеинам в доменах Cμ3. Эти и другие модели, как регулярные и нерегулярные обсуждаются в другом месте.

Рисунок 2. Некоторые альтернативные способы связывания М цепей
А, В) Эти цифры показывают две из многих возможных моделей между ц дисульфида цепи связи в гексамерного IgM. Как и на фиг.1, дисульфидные связи Cμ2 и дисульфидные связи Cμ4tp представлены красной двойной стрелкой, и дисульфидные связи Cμ3 представлены длинными стрелками двуглавый. В обеих моделях A и B каждого типа дисульфидных связей (Cμ2-Cμ2; Cμ3-Cμ3; Cμ4tp-Cμ4tp) присоединяется к мю цепи последовательно с каждым из остальных. Методы выделения этих и других моделей обсуждаются в работе [28].
С) Это представление пентамерного IgM иллюстрирует , как J цепь может быть соединена с ц цепи, которые не связаны с помощью Cμ3 дисульфидных связей

Пентамерный IgM обычно представлен как содержащие одну J цепи полимера за, но в действительности измерение J цепи стехиометрии варьировалось от одной молекулы J полимера на три молекул J на ​​полимер. Широкий диапазон может быть связан с техническими проблемами, такими как неполное радиомечение или нечетко Оухтерлони в количественной линии. Однако изменение может быть также связано с неоднородностью в препаратах IgM, то есть, различные препараты могли бы существенно отличались по содержанию J-содержащих и J-дефицитных полимеров.

Третичная и четвертичная структура ц константной области

Для того, чтобы получить представление о детальной трехмерной структуры ц цепи, отдельные домены Cμ2, Cμ3 и Cμ4tp были произведены отдельно в E.coli, а затем анализировали с помощью различных методов, включая скорость оседания, рентгеновской кристаллографии и ЯМР спектроскопии. Как и в случае других иммуноглобулинов, домены мю тяжелой цепи имеют характерные вышележащую бету-листов, содержащие семь нитей, стабилизированные дисульфидные связи внутри домена. В целом, константная область IgM имеет «грибовидную» структуру, где домены Cμ2-Cμ3 являются диском аналогичен головкой гриба и доменов Cμ4tp выступают как короткий стебель.

функция

IgM, взаимодействует с несколькими другими физиологическими молекулами:

1. IgM , может связывать комплемент компонент C1 и активировать классический путь , ведущий к опсонизации из антигенов и цитолиза .
2. IgM , связывается с polyimmunoglobulin рецептором (pIgR) в процессе , который приносит IgM к слизистой поверхности, такие как кишки просвет и в грудное молоко. Это связывание зависит от J цепи.
3. Два других рецепторов , которые связываются с Fc-IgM — Fcα / μ-R и Fcμ-R — были обнаружены. Fcα / μ-R, как pIgR, связывает полимерный IgM и IgA. Fcα / μ-R , может опосредовать эндоцитоз , и его экспрессия в кишечнике предполагает роль в иммунитете слизистых оболочек. Fcμ-R (ранее известный как Toso / FAIM3) связывает IgM исключительно и может опосредовать клеточное поглощение IgM-конъюгированного антигена. Инактивация соответствующих генов в нокаут-мышей приводит к фенотипу , но физиологические функции этих рецепторов до сих пор неизвестно

Регулирование иммунного ответа

Специфические иммуноглобулины , которые вводят в животное вместе с их антигеном могут влиять на реакцию антитела к этому же антигену. Эндогенные антитела , полученные после первичной иммунизации могут также влиять на реакцию антитела к бустер — иммунизации, предполагая , что подобные эффекты возникают в ходе физиологических условий. В «регуляторные» эффекты могут быть положительными или отрицательными. То есть, в зависимости от типа антигена и изотипа антитела, эффект может быть подавление или усиление иммунного ответа. Такие эффекты хорошо иллюстрируется экспериментами с участием иммунизации ксеногенных (иностранных) эритроцитов (красные клетки). Например, когда IgG вводят вместе с ксеногенными эритроцитами, эта комбинация вызывает почти полное подавление эритроцита-специфическая реакцию антител. Этот эффект используется в клинике для предотвращения резус-отрицательных матерей от быть иммунизированы против плода резус-положительных эритроцитов, и его использование значительно снижает частоту гемолитической болезни новорожденных. В отличии от эффекта IgG, антиген-специфические IgM , может значительно повысить ответ антител, особенно в случае больших антигенов. Таким образом, когда IgM , специфичные для эритроцитов вводят в животных (включая человека) вместе с эритроцитами, гораздо сильнее реакция антител к эритроцитам индуцируется , чем когда эритроциты вводить отдельно. Несколько линий доказательств указывают на то, что способность IgM активировать комплемент требуется для его усиливающего эффекта. То есть, IgM-опосредованное повышение не происходит у животных , которые были истощены для компонент С3 комплемента, ни у мутантных животных отсутствует комплемент рецепторы 1 и 2. Аналогична, мутант IgM , который не может активировать комплемент не усиливать иммунный ответ. Возможное объяснение IgM-опосредованное усиление является то , что В — лимфоцитам захватить IgM-антиген-комплемент комплексов и транспортные комплексы в районы в селезенке , где генерируются эффективные иммунные ответы. Поскольку IgM , получает в начале иммунного ответа, это может иметь большое значение в инициации реакции антител.

Синтез

В клетках зародышевой линии (спермы и OVA) генов , которые кодируют в конечном итоге иммуноглобулины не в функциональной форме (см V (D) J рекомбинации ). В случае тяжелой цепи, три сегмента зародышевой линии, обозначенный V, D и J лигируют вместе и примыкают к ДНК , кодирующих М константной области тяжелой цепи. В начале онтогенеза, B — клетки экспрессируют как М и б тяжелые цепи; совместная экспрессия этих двух тяжелых цепей, каждая из несущих ту же область V зависит от альтернативного сплайсинга и альтернативных сайтов поли-А — аддитивных. Выражение других изотипов (γ, ε и α) осуществляется с помощью другого типа перегруппировки ДНК, этот процесс называется переключение класса иммуноглобулинов .

Клиническое значение

IgM является первым иммуноглобулин выражается в плоде человека (около 20 недель) и филогенетический самое раннее антитела развиваться.

IgM антитела появляются на ранних стадиях инфекции , и , как правило , вновь, в меньшей степени, после дальнейшего воздействия. IgM антитела не проходят через плаценту человека (только изотипа IgG ).

Эти два биологические свойства IgM сделать его полезным в диагностике инфекционных заболеваний. Демонстрация IgM антител в сыворотке крови пациента указывает на недавнюю инфекцию, или в сыворотке новорожденного указывает внутриматочной инфекции (например , синдром врожденной краснухи ).

Развитие анти-донор IgM после трансплантации органов не связанно с отторжением трансплантата, но он может иметь защитный эффект.

IgM в нормальной сыворотке часто встречаются связываться со специфическими антигенами, даже при отсутствии предварительной иммунизации. По этой причине IgM , иногда называют «естественным антитело». Это явление, вероятно , из — за высокой авидности IgM , которые позволяют ему связывать обнаруживаемой даже слабо перекрестно реагирующих антигенов , которые в природе. Так , например, антитела IgM , которые связываются с красных кровяных клеток A и B антигенов может быть сформирована в начале жизни в результате воздействия А- и В-подобных веществ, которые присутствуют на бактерии или , возможно , также и на растительных материалов.

IgM антитела в основном ответственны за слипание ( склеивание ) из красных кровяных клеток , если получатель переливания крови получает кровь, которая не совместима с их типом крови .

Смотрите также

Рекомендации

внешняя ссылка

Иммуноглобулин М — Википедия Переиздано // WIKI 2

Иммуноглобулин М ( IgM ) является одним из нескольких изотипов антител (также известных как иммуноглобулины), которые вырабатываются позвоночными. IgM является самым большим антителом, и это первое антитело, которое появляется в ответ на первоначальное воздействие антигена. ^{[1] [2]} В случае людей и других млекопитающих, которые были изучены, селезенка, в которой находятся плазменные взрывы, ответственные за выработку антител, является основным участком специфической продукции IgM. ^{[3] [4]}

Энциклопедия YouTube

• 1/5

  Просмотров:

  3 264

  158 674

  198 507

  8 652

  58 869

• ✪ IgM, IgD: структура, свойства и функции (FL-Immuno / 40)

• ✪ Видео 15 Ig-антитела и функция иммуноглобулина

• ✪ Иммунология — Антитела (Функция)

• Structure Структура и функции иммуноглобулинов / Типы и функции структуры антител

Содержание

История

Исследование IgM началось с сообщения в 1937 году о том, что лошади, гипериммунизированные пневмококковым полисахаридом, продуцировали антитела, которые были намного крупнее, чем типичный кроличий γ-глобулин, ^[5] с молекулярной массой 990 000 дальтон. ^[6] В соответствии с его большими размерами новое антитело первоначально называлось γ-макроглобулином, а затем в последующей терминологии IgM-M для «макро». V-домены нормального иммуноглобулина являются высоко гетерогенными, что отражает их роль в защите от большого числа инфекционных микробов, и эта гетерогенность препятствовала детальному структурному анализу IgM. Впоследствии были обнаружены два источника гомогенного IgM. Во-первых, было признано, что высокомолекулярный белок, продуцируемый некоторыми пациентами с множественной миеломой, представляет собой продуцируемый опухолью γ-макроглобулин, и теперь мы знаем, что поскольку опухоль является клоном, продуцируемый ею IgM является гомогенным. ^[7] В 1960-х годах были разработаны методы для индукции иммуноглобулин-продуцирующих опухолей (плазмоцитом) у мышей, что также обеспечило источник гомогенных иммуноглобулинов различных изотипов, включая IgM (обзор в ^[8] ). В последнее время экспрессия сконструированных генов иммуноглобулина в тканевой культуре может быть использована для продуцирования IgM с конкретными изменениями и, таким образом, для определения молекулярных требований к интересующим признакам.

Структура

Иммуноглобулины включают легкие цепи и тяжелые цепи.Легкая цепь (λ или κ) представляет собой белок из ~ 220 аминокислот, состоящий из вариабельного домена VL (сегмент приблизительно из 110 аминокислот) и константного домена CL (также длиной приблизительно 110 аминокислот). Тяжелая цепь IgM представляет собой белок из ~ 576 аминокислот и включает вариабельный домен (VH ~ 110 аминокислот), четыре различных домена константной области (Cµ1, Cµ2, Cµ3, Cµ4, каждая ~ 110 аминокислот) и «Хвостовая часть» из ~ 20 аминокислот. Тяжелая цепь µ содержит олигосахариды с пятью остатками аспарагина.Олигосахариды на IgM мыши и человека были частично охарактеризованы различными методами, включая ЯМР, связывание лектина, различные хроматографические системы и чувствительность к ферментам (обзор в ^[9] ). Структура олигосахаридов на каждом сайте варьируется в деталях, и преобладающие олигосахариды — двухлетние, трехлетние, с высоким содержанием маннозы — различаются между сайтами.

Рисунок 1. Схематическая модель IgM
A) Мкл гетеродимера, иногда называемого полумером, с вариабельной (VH, VL) и константной областью (Cµ1, Cµ2, Cµ3, Cµ4tp; CL) доменов.Цистеины, которые опосредуют дисульфидные связи между µ-цепями, показаны в виде красных стрелок, поэтому цистеин-дисульфидная связь отображается в виде красной двойной стрелки (красный ромб).
B) IgM «мономер» (мкл) 2. Дисульфидные связи между доменами Cµ2 представлены красной двойной стрелкой.
C, D) Две модели пентамера, содержащего J-цепь IgM, которые появлялись в различных публикациях в разное время. Как и в (B), дисульфидные связи между доменами Cµ2 и дисульфидные связи между доменами Cµ4tp представлены красной двойной стрелкой; дисульфидные связи Cµ3 представлены (для ясности) длинными двуглавыми стрелками.Связность, то есть межцепочечная дисульфидная связь µ-цепей, обозначается как электрическая связность. В (C) дисульфидные связи Cµ3 соединяются с µ-цепями параллельно с дисульфидными связями Cµ4tp, и эти дисульфидные связи последовательно соединяются с µ-цепями с дисульфидными связями Cµ2. В (D) дисульфидные связи Cµ2 и Cµ4tp соединяют µ-цепи параллельно, и оба типа последовательно соединяют µ-цепи с дисульфидными связями Cµ3. (Рисунок воспроизведен с разрешения издателя и авторов ^[10] ).

Мультимерная структура IgM схематически показана на рисунке 1. На рисунке 1А показан «гетеродимер», состоящий из одной легкой цепи, обозначенной L, и одной тяжелой цепи, обозначенной µ. Тяжелые и легкие цепи удерживаются вместе как дисульфидными связями (изображенными в виде красных треугольников), так и нековалентными взаимодействиями.

На фигуре 1B показаны две единицы мкл, связанные дисульфидной связью в доменах Cµ2; эту (мкл) 2 структуру часто называют «мономером» IgM, так как она в некотором смысле аналогична структуре иммуноглобулина G (IgG).

На основании его скорости оседания и появления на электронных микрофотографиях, было сделано заключение, что IgM является в основном «пентамером», то есть полимером, состоящим из пяти «мономеров» [(µL) 2] 5, и первоначально был изображен модели на рисунках 1C и 1D с дисульфидными связями между доменами Cµ3 и между концевыми частями. ^{[11] [12]} Также показано, что пентамерный IgM включает третий белок, J-цепь. J-цепь (J для присоединения) была открыта как ковалентно связанный компонент полимерных IgA и IgM. ^{[13] [14]} J цепь представляет собой небольшой (~ 137 аминокислот) кислый белок. Как показано, J-цепь соединяется с двумя µ-цепями через дисульфидные связи с участием цистеинов в хвостовых частях. ^[15]

Молекулярные требования для формирования полимерного IgM

Первоначально предполагалось, что J-цепь будет важна для образования полимерных иммуноглобулинов, и действительно, полимеризация IgA сильно зависит (но не абсолютно) от J-цепи. ^{[16] [17]} Напротив, полимерный IgM эффективно образуется в отсутствие J-цепи. ^{[18] [19]}

Преобладающей формой IgM человека и мыши является пентамер. Для сравнения, IgM из лягушки (Xenopus) является преимущественно гексамером, ^{[20] [21]} IgM из костной рыбы является преимущественно тетрамером, а IgM из хрящевой рыбы (акула) является преимущественно пентамером. ^{[22] [23]} Несмотря на преобладание пентамера в IgM мыши и человека, было очевидно, что эти IgM также могут существовать в виде гексамера. ^{[24] [25]} Последующие исследования с использованием систем экспрессии рекомбинантной ДНК показали, что гексамер является основной формой мышиного IgM, когда IgM продуцируется в условиях, где предотвращается включение J-цепи, либо путем продуцирования IgM в клетках которые лишены J-цепи ^[18] или из-за производства IgM с µ-тяжелой цепью, в которой отсутствует цистеин в хвостовой части. ^{[26] [27]} Таким образом, гексамерный IgM никогда не содержит J-цепь; Пентамерный IgM может быть сформирован так, чтобы включать или не включать J-цепь. ^[28]

Важным отличием между тяжелыми цепями µ и γ является наличие цистеинов для образования дисульфидных связей между тяжелыми цепями. В случае γ-тяжелой цепи единственные меж-γ-связи образуются цистеинами в шарнире, и, соответственно, каждая γ-цепь связывается только с одной другой γ-цепью. В противоположность этому, домены Cµ2 и Cµ3 и хвостовая часть содержат цистеин, который образует дисульфидную связь с другой µ-цепью.Цистеины в доменах Cµ2 опосредуют образование мономерного IgM (мкл) 2. Хвостовая часть наряду с включенным цистеином необходима и достаточна для образования полимерных иммуноглобулинов. То есть удаление хвостовой части из тяжелой цепи µ предотвращает образование полимерного IgM. ^[29] И наоборот, клетки, экспрессирующие тяжелую цепь γ, которая была модифицирована для включения хвостовой части, продуцируют полимерный IgG. ^{[30] [31] [32]}

Роль цистеина в домене Cµ3 более тонкая.Фигуры 1C и 1D представляют возможные модели пентамерного IgM. В этих моделях каждая µ-цепь предназначена для связывания двух других µ-цепей. Однако ни одна из моделей не может полностью объяснить структуру полимерного IgM. Например, модель на рисунке 1C предсказывает, что дисульфидная связь между доменами Cµ2 важна для получения дисульфидно-связанных полимерных IgM. Модель на рисунке 1D предсказывает, что дисульфидная связь между доменами Cµ3 является существенной. На самом деле, связанный с дисульфидом полимерный IgM все же может быть получен, если отсутствует один из трех цистеинов.В контексте моделей, в которых каждая µ-цепь взаимодействует только с двумя другими µ-цепями, эти результаты показывают, что некоторые молекулы похожи на рис. 1C, а некоторые — на рис. 1D. Тем не менее, наличие трех цистеинов для связывания между µ-цепями предполагает, что каждая из µ-цепей может связывать три другие µ-цепи, как показано на рисунке 2. В том же духе на рисунке 2C представлена ​​модель пентамера, содержащего J-цепь, который отражает доказательства того, что J-цепь соединяется с µ-цепями, которые не связаны с другими µ-цепями цистеинами в доменах Cµ3Эти и другие модели, как регулярные, так и неправильные, обсуждаются в другом месте. ^{[27] [33]}

Рисунок 2. Некоторые альтернативные способы связывания µ-цепей
A, B) На этих фигурах изображены две из многих возможных моделей дисульфидной связи между µ-цепями в гексамерном IgM. Как и на рисунке 1, дисульфидные связи Cµ2 и дисульфидные связи Cµ4tp представлены красной двойной стрелкой, а дисульфидные связи Cµ3 представлены длинными двуглавыми стрелками. В обеих моделях A и B каждый тип дисульфидной связи (Cµ2-Cµ2; Cµ3-Cµ3; Cµ4tp-Cµ4tp) соединяет µ-цепи последовательно друг с другом.Методы различения этих и других моделей обсуждаются в [28].
C) Это представление пентамерного IgM показывает, как J-цепь может быть связана с µ-цепями, которые не связаны через Cµ3 дисульфидные связи

Пентамерный IgM обычно представлен как содержащий одну J-цепь на полимер, но в действительности измерения стехиометрии J-цепи варьировались от одной молекулы J на ​​полимер до трех молекул J на ​​полимер. ^{[34] [35] [36] [37]} Широкий диапазон может быть вызван техническими проблемами, такими как неполная радиоактивная метка или неточное количественное определение линии Ухтерлони.Однако изменение также может быть обусловлено гетерогенностью препаратов IgM, то есть различные препараты могут существенно различаться по содержанию J-содержащих и J-дефицитных полимеров.

Третичная и четвертичная структура константной области µ

Чтобы лучше понять детальную трехмерную структуру µ-цепи, отдельные домены Cµ2, Cµ3 и Cµ4tp были получены отдельно в E.coli и затем проанализированы различными методами, включая скорость осаждения, рентгеновскую кристаллографию и ЯМР спектроскопия.Как и в случае других иммуноглобулинов, домены тяжелой цепи имеют характерные вышележащие β-листы, включающие семь нитей, стабилизированные дисульфидными связями внутри домена. В целом, константная область IgM имеет «грибоподобную» структуру, где домены Cµ2-Cµ3 представляют собой диск, аналогичный головке гриба, а домены Cµ4tp выступают в виде короткого стебля. ^[38]

Функция

IgM взаимодействует с несколькими другими физиологическими молекулами:

1. IgM может связывать комплементный компонент C1 и активировать классический путь, приводящий к опсонизации антигенов и цитолизу.
2. IgM связывается с рецептором полииммуноглобулина (pIgR) в процессе, который переносит IgM на поверхности слизистой оболочки, такие как просвет кишечника и в грудное молоко. Это связывание зависит от J-цепи. ^[39]
3. Были обнаружены два других Fc-рецептора, которые связывают IgM — Fcα / µ-R и Fcµ-R. Fcα / µ-R, подобно pIgR, связывает полимерные IgM и IgA. Fcα / µ-R может опосредовать эндоцитоз, и его экспрессия в кишечнике предполагает роль в иммунитете слизистой оболочки. Fcµ-R (ранее известный как Toso / Faim3) связывает исключительно IgM и может опосредовать клеточное поглощение IgM-конъюгированного антигена. ^[40] Инактивация соответствующих генов у нокаутированных мышей вызывает фенотип, но физиологические функции этих рецепторов все еще не определены ^[41]

Регуляция иммунного ответа

Специфические иммуноглобулины, которые вводят животным вместе с их антигеном, могут влиять на реакцию антител на этот же антиген. ^[42] Эндогенные антитела, продуцируемые после первичной иммунизации, также могут влиять на реакцию антител на бустерную иммунизацию, что позволяет предположить, что подобные эффекты возникают при физиологических условиях.«Регулирующие» эффекты могут быть как положительными, так и отрицательными. То есть, в зависимости от типа антигена и изотипа антитела, эффект может быть подавлением или усилением ответа антитела. Такие эффекты хорошо иллюстрируются экспериментами по иммунизации ксеногенными (чужеродными) эритроцитами (эритроцитами). Например, когда IgG вводят вместе с ксеногенными эритроцитами, эта комбинация вызывает почти полное подавление реакции антител, специфичных к эритроцитам.Этот эффект используется клинически для предотвращения иммунизации резус-отрицательных матерей против резус-положительных эритроцитов плода, и его применение резко снизило частоту гемолитических заболеваний у новорожденных. ^[43] В отличие от эффекта IgG, антиген-специфический IgM может значительно усиливать реакцию антител, особенно в случае больших антигенов. ^[44] Таким образом, когда IgM, специфичный для эритроцитов, инъецируют животным (включая людей) вместе с эритроцитами, индуцируется гораздо более сильный ответ антител на эритроциты, чем когда эритроциты вводят отдельно.Несколько линий доказательств указывают на то, что способность IgM активировать комплемент необходима для его усиливающего эффекта. Таким образом, IgM-опосредованное усиление не происходит ни у животных, которые были истощены по компоненту С3 комплемента, ни у мутантных животных, не имеющих рецепторов комплемента 1 и 2. Аналогично, мутантный IgM, который не может активировать комплемент, не усиливает иммунный ответ. Возможное объяснение IgM-опосредованного усиления состоит в том, что В-лимфоциты захватывают комплексы IgM-антиген-комплемент и транспортируют комплексы в области селезенки, где генерируются эффективные иммунные ответы.Поскольку IgM вырабатывается на ранней стадии иммунного ответа, это может быть важно при инициации ответов антител.

Синтез

В клетках зародышевой линии (сперматозоиды и яйцеклетки) гены, которые в конечном итоге будут кодировать иммуноглобулины, не находятся в функциональной форме (см. V (D) J-рекомбинация). В случае тяжелой цепи три сегмента зародышевой линии, обозначенные V, D и J, лигируют вместе и присоединяют к ДНК, кодирующей константную область тяжелой цепи µ. В начале онтогенеза B-клетки экспрессируют тяжелые цепи как µ, так и δ; коэкспрессия этих двух тяжелых цепей, каждая из которых несет один и тот же V-домен, зависит от альтернативного сплайсинга и альтернативных сайтов добавления поли-А.Экспрессия других изотипов (γ, ε и α) осуществляется посредством другого типа перестройки ДНК, процесса, называемого переключением класса иммуноглобулина. ^[45]

Клиническое значение

IgM — это первый иммуноглобулин, экспрессированный в человеческом плоде (около 20 недель), ^[46] и филогенетически самое раннее антитело, которое должно появиться. ^[47]

IgM-антитела появляются на ранних стадиях инфекции и обычно появляются в меньшей степени после дальнейшего воздействия.Антитела IgM не проходят через плаценту человека (только изотип IgG).

Эти два биологических свойства IgM делают его полезным в диагностике инфекционных заболеваний. Демонстрация антител IgM в сыворотке пациента указывает на недавнюю инфекцию или в сыворотке новорожденного указывает на внутриутробную инфекцию (например, синдром врожденной краснухи).

Развитие антидонорного IgM после трансплантации органов не связано с отторжением трансплантата, но может оказывать защитное действие. ^[48]

IgM в нормальной сыворотке часто связывают со специфическими антигенами даже в отсутствие предварительной иммунизации. ^[49] По этой причине IgM иногда называют «природным антителом». Это явление, вероятно, связано с высокой авидностью IgM, которая позволяет ему детектируемо связываться даже со слабо перекрестно реагирующими антигенами, которые встречаются в природе. Например, антитела IgM, которые связываются с антигенами эритроцитов A и B, могут образовываться в раннем возрасте в результате воздействия A- и B-подобных веществ, которые присутствуют на бактериях или, возможно, также на растительных материалах. Collins, C .; Цуй, Ф. З .; Шульман М.Дж. (2002). «Дифференциальная активация комплемента человека и морской свинки пентамерным и гексамерным IgM». Европейский журнал иммунологии . 32 (6): 1802–1810. DOI: 10.1002 / 1521-4141 (200206) 32: 6 <+1802 :: АИД-IMMU1802> 3.0.CO; 2-С. PMID 12115664. .