สารภูมิต้านทาน

สารภูมิต้านทาน หรือ แอนติบอดี () หรือ อิมมิวโนโกลบูลิน () เป็นโปรตีนขนาดใหญ่ในระบบภูมิคุ้มกันที่ร่างกายมนุษย์หรือสัตว์ชั้นสูงอื่นๆ สร้างขึ้นเพื่อตรวจจับและทำลายฤทธิ์ของสิ่งแปลกปลอมที่เข้ามาในร่างกาย เช่น แบคทีเรีย และไวรัส แอนตีบอดีแต่ละชนิดจะจดจำโมเลกุลเป้าหมายที่จำเพาะของมันคือ แอนติเจน (antigen)

แอนติบอดีส่วนใหญ่ถูกหลั่งออกมาจากเซลล์พลาสมา (plasma cell) ซึ่งเป็นเซลล์เม็ดเลือดขาวชนิดบีลิมโฟไซต์ (B lymphocyte) การกำจัดสิ่งแปลกปลอมโดยการสร้างแอนติบอดีเป็นการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันที่เรียกว่า "humoral immune response"

การเพิ่มปริมาณแอนตีบอดีที่สนใจสามารถทำได้โดยฉีดโปรตีนหรือเส้นเพปไทด์ ซึ่งเราเรียกว่า "แอนติเจน" เข้าไปในสิ่งมีชีวิต เช่น หนู กระต่าย แพะ หรือ แกะ เป็นต้น แอนติเจนเป็นสิ่งแปลกปลอมที่กระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันได้ ตำแหน่งบนแอนติเจนที่จำเพาะในการกระตุ้นเรียกว่า เอปิโทป (epitope) ต่อมาระบบภูมิคุ้มกันแบบสารน้ำ (humoral immune system) ของสัตว์เหล่านี้ก็จะสร้างแอนตีบอดีตอบสนองอย่างจำเพาะต่อแอนติเจนที่ฉีดเข้าไป

โครงสร้างโมเลกุลของแอนติบอดีอยู่ในรูปตัววาย (Y shape) ประกอบด้วยสายพอลีเพปไทด์ 4 เส้น คือ เส้นหนัก (heavy chain) เหมือนกัน 2 เส้น และเส้นเบา (light chain) เหมือนกัน 2 เส้น โดยเปรียบเทียบจากขนาดน้ำหนักโมเลกุล

บริเวณปลายทั้งสองของตัว Y (ปลาย N-terminal) จะเป็นตำแหน่งที่ใช้จับกับแอนติเจน เรียกว่า "antigen binding site" ลำดับกรดอะมิโนของบริเวณนี้จึงมีความหลากหลายสูง โดยจะแตกต่างกันไปตามแอนติบอดีแต่ละตัว ทำให้แอนติบอดีแต่ละตัวมีความจำเพาะต่อแอนติเจนคนละชนิดกัน บริเวณปลายทั้งสองนี้จึงว่าบริเวณแปรผัน (variable region) อย่างไรก็ตาม ในแอนติบอดีตัวเดียวกัน antigen binding site ทั้งสองจะเหมือนกันและจะจับกับเอปิโทปของแอนติเจนชนิดเดียวกัน ดังนั้นเพื่อให้ระบบภูมิคุ้มกันสามารถตรวจจับแอนติเจนได้มากชนิดที่สุด ร่างกายจึงต้องผลิตแอนติบอดีให้มี antigen binding site ได้นับล้านรูปแบบ ความหลากหลายของ antigen binding site เกิดขึ้นได้จากกระบวนการ "somatic recombination"

ถัดลงมาจากบริเวณแปรผันจนถึงโคนของตัว Y (ปลาย C-terminal) นั้นเรียกว่า บริเวณคงที่ (constant region) เพราะแอนติบอดีในคลาสเดียวกันจะมีลำดับของกรดอะมิโนบริเวณนี้เหมือนกัน บริเวณคงที่จะแสดงลักษณะการทำงานของแอนติบอดี รวมถึงบ่งบอกถึงชนิดของแอนติบอดีว่าเป็นคลาสใด บริเวณคงที่ใน IgG, IgA และ IgD จะประกอบด้วยสายโปรตีนเส้นหนักที่มี 4 โดเมน ส่วนใน IgM และ IgE จะประกอบด้วยสายโปรตีนเส้นหนักที่มี 5 โดเมน

อิมมูโนโกลบูลินจี (IgG) เป็นแอนติบอดีที่พบมากที่สุดในซีรั่ม คือประมาณ 13 มิลลิกรัม/มิลลิลิตร หรือคิดเป็นประมาณ 80% ของ Ig ทั้งหมดในซีรั่ม ทำหน้าที่กำจัดแบคทีเรีย ไวรัส และสารพิษในเลือดและน้ำเหลือง IgG จะอยู่ในรูปโมโนเมอร์ (โครงสร้างรูปตัว Y) IgG ในมนุษย์แบ่งออกเป็น 4 กลุ่มย่อย เรียงตามปริมาณที่พบในซีรั่ม คือ IgG1, IgG2, IgG3 และ IgG4 ทั้ง 4 กลุ่มย่อยนี้มีลำดับกรดอะมิโนคล้ายกันประมาณ 90-95% แต่จะมีโครงสร้างแตกต่างกันบ้าง เช่น จำนวนของพันธะไดซัลไฟด์ที่เชื่อมบริเวณข้อพับ (hinge region) ของเส้นหนักสองเส้น IgG ในระบบเลือดของแม่สามารถเข้าไปสู่ฟีตัสในครรภ์ได้ผ่านทางรก จัดเป็นการสร้างเสริมภูมิคุ้มกันแบบรับมา (passive immunization) ให้แก่ทารก

อิมมูโนโกลบูลินเอ (IgA) เป็นแอนติบอดีหลักที่หลั่งออกนอกร่างกาย พบในน้ำลาย น้ำตา เหงื่อ น้ำนม เมือก น้ำอสุจิ และสารคัดหลั่งอื่นๆ นอกจากนี้ยังพบที่บริเวณเยื่อเมือก (mucosal membrane) ที่บุทางเดินอาหารและทางเดินหายใจ ทำหน้าที่กำจัดสิ่งแปลกปลอมบริเวณชั้นเยื่อผิวเพื่อไม่ให้ผ่านเข้าไปในร่างกายได้ นอกจากนี้ IgA ในน้ำนมแรก (colostrum) ยังช่วยป้องกันการติดเชื้อในระบบทางเดินอาหารของทารกแรกเกิด

IgA ที่พบในซีรั่มมักอยู่ในรูปของโมโนเมอร์ (โครงสร้างรูปตัว Y) สำหรับ IgA ที่หลั่งออกมา (secretory IgA) จะอยู่ในรูปไดเมอร์ ซึ่งก็คือโมโนเมอร์ 2 โมเลกุล (ตัว Y สองตัว) เชื่อมกันด้วยสายเชื่อม (joining chain หรือ J chain)อิมมูโนโกลบูลินเอ็ม (IgM) เป็นแอนติบอดีชนิดแรกๆ ที่เซลล์พลาสมาผลิตออกมาสู่กระแสเลือดเมื่อพบกับแอนติเจน IgM ในเลือดมักอยู่ในรูปของ"เพนตะเมอร์" (pentamer) คือเป็นโมโนเมอร์ 5 หน่วยเชื่อมกันด้วยพันธะไดซัลไฟด์ ทำให้มีตำแหน่งสำหรับจับกับแอนติเจนรวมกัน 10 ตำแหน่ง (2 ตำแหน่งจากแต่ละโมโนเมอร์)