Ανοσοσφαιρίνη Γ

Οι ανοσοσφαιρίνες Γ (IgG) είναι ένα αντισωμικό ισότοπο που χρησιμοποιούνται από το ανοσοποιητικό σύστημα για την ειδική αναγνώριση των αντιγόνων. Παράγονται από τα Β λεμφοκύτταρα ως μεμβρανικές πρωτεΐνες, οι οποίες λειτουργούν ως υποδοχείς του Β λεμφοκυττάρου για τα αντιγόνα.

 Οι ανοσοσφαιρίνες εντοπίζονται (1): Στα συνδεόμενα με την κυτταροπλασματική μεμβράνη οργανίδια (ενδοπλασματικό δίκτυο και συσκευή Golgi) και στην επιφάνεια των Β λεμφοκυττάρων, από τα οποία συντίθενται. Στο πλάσμα και σε μικρότερο βαθμό στο διάμεσο υγρό των ιστών όπου αθροίζονται οι ανοσοσφαιρίνες που εκκρίνονται από τα Β λεμφοκύτταρα. Στην επιφάνεια ορισμένων ανοσοδραστικών κυττάρων, όπως τα μονοπύρηνα φαγοκύτταρα, τα ΝΚ-κύτταρα (Natural Killers) και τα σιτευτικά κύτταρα, τα οποία δε συνθέτουν ανοσοσφαιρίνες αλλά διαθέτουν ειδικούς υποδοχείς για αυτές. Σε ορισμένες εκκρίσεις, όπως η βλέννη και το γάλα, όπου κάποιες μορφές ανοσοσφαιρινών μεταφέρονται με ειδικό τρόπο.Στην ηλεκτροφόρηση των πρωτεϊνών του ορού, οι ανοσοσφαιρίνες εντοπίζονται στη γ-περιοχή του πρωτεϊνογράμματος και για αυτό ονομάζονται γ-σφαιρίνες. Στον άνθρωπο υπάρχουν δύο ισότοποι ελαφρών αλυσίδων οι κ και λ και πέντε ισότοποι βαριών αλυσίδων οι γ, α, μ, δ και ε. Οι ισότοποι που περιέχονται σε κάθε μόριο ανοσοσφαιρίνης είναι πάντοτε οι ίδιοι. Ανάλογα με τον ισότοπο των βαριών αλυσίδων τους, διακρίνονται πέντε τάξεις ανοσοσφαιρινών, οι IgG, IgA, IgM, IgD και IgE, αντίστοιχα. Οι IgG ανοσοσφαιρίνες, όπως και όλες οι ανοσοσφαιρίνες συγκροτούνται (1) από μία κοινή βασική δομική μονάδα, η οποία αποτελείται από δύο ελαφρές αλυσίδες (light chains, L) με μοριακό βάρος ~24 kDa και δύο βαριές αλυσίδες (heavy chains, H) με μοριακό βάρος ~55-70 kDa. Κάθε ελαφρά αλυσίδα συνδέεται με μία από τις βαριές και τα εναπομένοντα τμήματα των δύο βαριών αλυσίδων έτσι ώστε να σχηματίζεται ένα συμμετρικό μόριο τεσσάρων αλυσίδων (H2 L2), σχήματος Y. Η σύνδεση μεταξύ των αλυσίδων γίνεται με δισουλφιδικούς δεσμούς (θειογέφυρες) και σταθεροποιείται με μη ομοιοπολικές αλληλεπιδράσεις. Οι τάξης G ανοσοσφαιρίνες διακρίνονται (2) σε τέσσερις υποτάξεις τις IgG1, IgG2, IgG3 και IgG4, οι οποίες έχουν ως βαριές αλυσίδες τις γ1, γ2, γ3 και γ4 και εμφανίζονται σε αναλογία περίπου 66%, 23%, 7% και 4% αντίστοιχα. Οι ανοσοσφαιρίνες αυτές διαθέτουν στην ελαφριά αλυσίδα δύο ενδοαλυσιδικούς δισουλφιδικούς δεσμούς – ένα στη μεταβλητή περιοχή και ένα στη σταθερή περιοχή. Στη βαριά αλυσίδα, η οποία έχει το διπλάσιο μήκος από αυτό της ελαφριάς αλυσίδας, υπάρχουν τέσσερις τέτοιοι δεσμοί. Κάθε δισουλφιδικός δεσμός περιλαμβάνει μια πεπτιδική θηλειά 60-70 αμινοξέων. Τα τμήματα των βαριών αλυσίδων που συνδέονται μεταξύ τους καθορίζουν την κοινή ικανότητα των αντισωμάτων κάθε τάξης να συνδέονται με ειδικούς κυτταρικούς υποδοχείς ή με άλλα μακρομόρια, όπως το συμπλήρωμα, και να ενεργοποιούν αντίστοιχες ανοσοδραστικές λειτουργίες (1). Οι IgG ανοσοσφαιρίνες αποτελούν το 75% των ανοσοσφαιρινών του ορού, στον οποίο φυσιολογικά βρίσκονται σε μέση συγκέντρωση 1000 mg/ml. Είναι οι κύριες ανοσοσφαιρίνες της δευτερογενούς απόκρισης του ανοσιακού συστήματος, καθώς εξουδετερώνουν τις μικροβιακές τοξίνες και διευκολύνουν τη φαγοκυττάρωση και είναι επίσης ικανές να περάσουν από τον πλακούντα στο έμβρυο σε αντίθεση με όλες τις άλλες ανοσοσφαιρίνες. Τόσο οι ελαφρές όσο και οι βαριές αλυσίδες περιέχουν επαναλαμβανόμενα, ομόλογα τμήματα, σταθερού μεγέθους 100 - 110 αμινοξέων, τα οποία αναδιπλώνονται ανεξάρτητα το ένα από το άλλο και σχηματίζουν σφαιρικές δομές που ονομάζονται πεδία (domains) (1). Τα αμινοτελικά πεδία των ελαφρών και των βαριών αλυσίδων παρουσιάζουν μεγάλη ποικιλομορφία (1) ως προς την πρωτοταγή αμινοξική δομή τους και ορίζουν τη μεταβλητή περιοχή (variable region, V-περιοχή) κάθε αλυσίδας. Τα υπόλοιπα πεδία έχουν πολύ σταθερότερη δομή και φέρονται ως σταθερές περιοχές (constant regions, C-περιοχές). Σε κάθε ελαφρά αλυσίδα υπάρχει από μία C-περιοχή, ενώ στις βαριές αλυσίδες γ υπάρχουν από τρεις (CH1-3). Οι διαφορές της δομής των C-περιοχών των διαφόρων ισοτύπων των βαριών αλυσίδων καθορίζουν τις φυσικοχημικές και αντιγονικές διαφορές των υποτάξεων των ανοσοσφαιρινών. Η περιοχή που συνδέει τις V με τις C-περιοχές, ονομάζεται περιοχή μεταστροφής (switch region). Σε κάθε V-περιοχή εντοπίζονται τρεις μικρότερες περιοχές, μεγέθους 10 περίπου αμινοξέων, πολύ μεγαλύτερης αμινοξικής ποικιλομορφίας που ονομάζονται υπερμεταβλητές περιοχές (hypervariable regions) ή περιοχές ορίζουσες τη συμπληρωματικότητα (complementarity-determining regions, CDRs). Αποτέλεσμα της μεγάλης μεταβλητότητας των περιοχών αυτών είναι η απεριόριστη ειδικότητα των αντισωμάτων. Τα τέσσερα πεπτιδικά τμήματα της V-περιοχής που συνδέουν τις υπερμεταβλητές περιοχές, ονομάζονται περιοχές πλαίσια (framework regions). Κατά τη στερεοταξική διαμόρφωση του μορίου της ανοσοσφαιρίνης, οι τρεις υπερμεταβλητές περιοχές κάθε ελαφράς αλυσίδας και οι αντίστοιχες τρεις κάθε βαριάς αλυσίδας φέρονται σε πολύ μικρή απόσταση μεταξύ τους και σχηματίζουν τη θέση σύνδεσης του αντιγόνου (antigen-binding site or paratope). Η ακριβής αμινοξική αλληλουχία αυτών των έξι υπερμεταβλητών περιοχών είναι ο κυριότερος από τους παράγοντες που καθορίζουν την ειδικότητα των αντισωμάτων για συγκεκριμένα αντιγόνα. Μεταξύ των πεδίων CH1 και CH2 των αλυσίδων γ υπάρχει μια μικρή εύκαμπτη αμινοξική περιοχή, η οποία ονομάζεται αρθρωτή περιοχή (hinge region) και επιτρέπει τη μεταβολή της σχετικής θέσης των δύο αυτών πεδίων. Οι σημαντικότερες διαφορές μεταξύ των υποτάξεων της IgG εδράζονται σε αυτή την περιοχή. Η μοριακή κινητικότητα της αρθρωτής περιοχής επιτρέπει στα αντισώματα να χρησιμοποιούν περισσότερες της μίας θέσεις σύνδεσης, για να συνδέονται με τα αντίστοιχα αντιγόνα, κάνοντας έτσι τη σύνδεση ισχυρότερη (1). Η μελέτη των ανοσοσφαιρινών εξυπηρετήθηκε σημαντικά από την μερική πρωτεόλυση δηλαδή την διάσπαση των μορίων τους, με τη χρήση πρωτεολυτικών ενζύμων (1). Η διάσπαση των πεπτιδικών δεσμών από τα πρωτεολυτικά ένζυμα επηρεάζει περισσότερο τις εκτεταμένες και εύκαμπτες περιοχές των πολυπεπτιδικών μορίων παρά τα σφαιρικά πεδία τους. Έτσι η μεταξύ των πεδίων CH1 και CH2 περιοχή της IgG είναι περισσότερο ευαίσθητη σε περιορισμένη πρωτεόλυση του μορίου της. Κατά αυτή την έννοια, υπό την επίδραση της παπαΐνης, η IgG διασπάται σε τρία τμήματα. Τα δύο από αυτά είναι ίδια και αποτελούνται από μία ολόκληρη ελαφρά αλυσίδα συνδεδεμένη με την VH-Cγ1 περιοχή της βαριάς αλυσίδας. Τα τμήματα αυτά διατηρούν την ικανότητα σύνδεσης με το αντιγόνο και για αυτό καλούνται Fab-τμήματα (fragment antigen-binding). Το τρίτο τμήμα αποτελείται από τα εναπομένοντα καρβοξυτελικά τμήματα των γ-αλυσίδων και επειδή κρυσταλλώνεται εύκολα ονομάζεται Fc-τμήμα (fragment crystalline). Διαφορετική είναι η πρωτεολυτική διάσπαση της IgG από την πεψίνη. Στην περίπτωση αυτή η διάσπαση του μορίου γίνεται πιο κοντά στο πεδίο Cγ2 και συγκεκριμένα μετά από το καρβοξυτελικό πέρας της αρθρωτής περιοχής. Έτσι το αποσπώμενο αμινοτελικό τμήμα της ανοσοσφαιρίνης διατηρεί την αρθρωτή περιοχή και τους μεταξύ των βαριών αλυσίδων δισουλφιδικούς δεσμούς. Τα Fab-τμήματα που περιέχουν την αρθρωτή περιοχή της βαριάς αλυσίδας, ονομάζονται Fab’-τμήματα. Όταν από την πρωτεολυτική διάσπαση δεν θίγονται οι μεταξύ των βαριών αλυσίδων δισουλφιδικοί δεσμοί τα δύο Fab’-τμήματα παραμένουν ενωμένα και σχηματίζουν τα καλούμενα (Fab’)2-τμήματα. Το Fc-τμήμα, υπό την επίδραση της πεψίνης αποδομείται πλήρως σε βιολογικώς αδρανή πεπτίδια. Για την ανίχνευση των ανοσοσφαιρινών μπορούν σήμερα να χρησιμοποιηθούν πολλές μέθοδοι (1). Οι κυριότερες είναι: Η απλή ακτινωτή ανοσοδιάχυση (Μέθοδος Mancini), η οποία είναι μέθοδος ποσοτικής μέτρησης της συγκέντρωσης αντιγόνων ή αντισωμάτων σε κάποιο βιολογικό υγρό. Η ανοσοκαθίζηση, που χρησιμοποιείται για τον ποιοτικό και τον ποσοτικό προσδιορισμό αντιγόνων ή αντισωμάτων σε βιολογικά υγρά. Η ανοσοηλεκτροφόρηση, με την οποία επιτυγχάνεται ποιοτικός προσδιορισμός της παρουσίας ενός αντιγόνου ή αντισώματος σε κάποιο διάλυμα πρωτεϊνών. Ο νεφελομετρικός προσδιορισμός της συγκέντρωσης των πρωτεϊνών στα διάφορα βιολογικά υγρά (με πρόκληση σκεδασμού τύπου Reyleigh-Debye). Η κυτταρομετρία ροής, η οποία αποτελεί μία αυτοματοποιημένη μέθοδο μέτρησης κυττάρων, με βάση συγκεκριμένα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά τους. Ο ανοσοφθορισμός, ο οποίος είναι μία ανοσοϊστοχημική ή ανοσοκυτταροχημική μέθοδος με την οποία γίνεται η ανίχνευση ενός αντιγόνου χρησιμοποιώντας ομόλογο αντίσωμα που έχει σημανθεί με φθορίζουσα χρωστική (φθοριόχρωμα). Γερμενής Α, Ιατρική Ανοσολογία, Εκδόσεις Παπαζήση ΑΕΒΕ 2000, Αθήνα, ISBN 960-02-1397-6R Ρoitt, Brostoff, Male. Ανοσολογία. Mosby 1998, London, UK, ISBN 0 7234 29189 Παυλάτου Μ. Ανοσολογία. Ιατρικές Εκδόσεις Λίτσας 1997, Αθήνα, ISBN 960-7081-97-8