Skip to main content
Global

42.3: الأجسام المضادة

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    196109

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    المهارات اللازمة للتطوير

    • شرح التفاعل التبادلي
    • وصف بنية ووظيفة الأجسام المضادة
    • ناقش إنتاج الأجسام المضادة

    الجسم المضاد، المعروف أيضًا باسم الغلوبولين المناعي (Ig)، هو بروتين تنتجه خلايا البلازما بعد التحفيز بواسطة مستضد. الأجسام المضادة هي الأساس الوظيفي للمناعة الخلطية. تحدث الأجسام المضادة في الدم، وفي إفرازات المعدة والمخاط، وفي حليب الثدي. يمكن للأجسام المضادة في سوائل الجسم هذه ربط مسببات الأمراض وتمييزها للتدمير بواسطة البالعات قبل أن تتمكن من إصابة الخلايا.

    هيكل الأجسام المضادة

    يتكون جزيء الجسم المضاد من أربعة ببتيدات متعددة: سلسلتين ثقيلتين متطابقتين (وحدات ببتيد كبيرة) مرتبطتان جزئيًا ببعضهما البعض في تكوين «Y»، وتحيط بهما سلسلتين خفيفتين متطابقتين (وحدات ببتيد صغيرة)، كما هو موضح في الشكل\(\PageIndex{1}\). تربط الروابط بين الأحماض الأمينية السيستين في جزيء الجسم المضاد الببتيدات المتعددة ببعضها البعض. المناطق التي يتم فيها التعرف على المستضد على الجسم المضاد هي مجالات متغيرة وتتكون قاعدة الأجسام المضادة من مجالات ثابتة.

    في خلايا الخط الجرثومي B، تحتوي المنطقة المتغيرة لجين السلسلة الخفيفة على 40 متغيرًا (V) وخمسة مقاطع ربط (J). يقوم إنزيم يسمى DNA recombinase باستئصال معظم هذه الأجزاء بشكل عشوائي من الجين، ويربط مقطع V واحدًا بشريحة J واحدة. أثناء معالجة الحمض النووي الريبي، يتم فصل جميع مقاطع V و J باستثناء مقطع واحد. قد تؤدي إعادة التركيب والربط إلى أكثر من 10 6 مجموعات VJ ممكنة. ونتيجة لذلك، فإن كل خلية B متباينة في جسم الإنسان عادة ما تحتوي على سلسلة متغيرة فريدة. المجال الثابت، الذي لا يربط الأجسام المضادة، هو نفسه لجميع الأجسام المضادة.

    يوضح الجزء أ ترتيب مقاطع الجينات التي ترمز إلى سلاسل ضوء الأجسام المضادة في خلية الخط الجرثومي B. يحتوي المقطع على أربعين منطقة V متتالية، تسمى V1 إلى V 40، وخمس مناطق J متتالية تسمى J1 إلى J5، ومنطقة ثابتة. يتم فصل J5 والمنطقة الثابتة بواسطة إنترون. يقوم الحمض النووي المؤتلف بفصل جزء الحمض النووي الذي يحتوي على مقاطع من V3 إلى J1، مما يؤدي إلى وجود خلية B متباينة. يتم نسخ الجين إلى ما قبل الحمض النووي الريبي. تعمل معالجة RNA على فصل جميع المناطق باستثناء مناطق V2 و J2 و C. ينتج عن الترجمة بروتين ذو منطقة متغيرة تتكون من مقاطع V2 و J2، ومنطقة ثابتة تتكون من منطقة C. تنضم السلسلة الخفيفة إلى السلسلة الثقيلة لتشكيل جسم مضاد على شكل Y.
    الشكل\(\PageIndex{1}\): (أ) عندما تنضج خلية من الخط الجرثومي B، يقوم إنزيم يسمى DNA recombinase باستئصال مقاطع V و J بشكل عشوائي من جين السلسلة الخفيفة. يؤدي الربط على مستوى mRNA إلى مزيد من إعادة ترتيب الجينات. ونتيجة لذلك، (ب) يحتوي كل جسم مضاد على منطقة متغيرة فريدة قادرة على ربط مستضد مختلف.

    على غرار TCRs و BCRs، يتم إنتاج تنوع الأجسام المضادة من خلال طفرة وإعادة تركيب ما يقرب من 300 مقطع جيني مختلف لترميز المجالات المتغيرة للسلسلة الخفيفة والثقيلة في الخلايا السليفة التي من المقرر أن تصبح خلايا B. تتفاعل المجالات المتغيرة من السلاسل الثقيلة والخفيفة لتشكيل موقع الربط الذي يمكن من خلاله للجسم المضاد ربط ذرة معينة على المستضد. أعداد المجالات الثابتة المتكررة في فئات Ig هي نفسها لجميع الأجسام المضادة المقابلة لفئة معينة. تتشابه الأجسام المضادة من الناحية الهيكلية مع المكون خارج الخلية في BCRs، ويمكن تصور نضوج الخلايا البائية إلى خلايا البلازما بعبارات بسيطة حيث تكتسب الخلية القدرة على إفراز الجزء خارج الخلية من BCR بكميات كبيرة.

    فئات الأجسام المضادة

    يمكن تقسيم الأجسام المضادة إلى خمس فئات - IgM و IgG و IgA و IgD و IgE - بناءً على خصائصها الفيزيائية والكيميائية والهيكلية والمناعية. تحتوي IgGs، التي تشكل حوالي 80 بالمائة من جميع الأجسام المضادة، على سلاسل ثقيلة تتكون من مجال متغير واحد وثلاثة مجالات ثابتة متطابقة. يحتوي كل من IgA و IgD أيضًا على ثلاثة نطاقات ثابتة لكل سلسلة ثقيلة، بينما يحتوي كل من IgM و IgE على أربعة نطاقات ثابتة لكل سلسلة ثقيلة. يحدد المجال المتغير خصوصية الربط ويحدد المجال الثابت للسلسلة الثقيلة آلية العمل المناعية لفئة الأجسام المضادة المقابلة. من الممكن أن يكون لجسمين مضادين نفس خصائص الارتباط ولكن في فئات مختلفة، وبالتالي المشاركة في وظائف مختلفة.

    بعد إنتاج دفاع تكيفي ضد العامل الممرض، عادةً ما تفرز خلايا البلازما IgM أولاً في الدم. تعد BCRs على الخلايا B الساذجة من فئة IgM وأحيانًا من فئة iGD. تشكل جزيئات IgM حوالي عشرة بالمائة من جميع الأجسام المضادة. قبل إفراز الأجسام المضادة، تقوم خلايا البلازما بتجميع جزيئات IgM في خماسي (خمسة أجسام مضادة فردية) مرتبطة بسلسلة ربط (J)، كما هو موضح في الشكل\(\PageIndex{1}\). يعني ترتيب الخماسي أن هذه الجزيئات الكبيرة يمكنها ربط عشرة مستضدات متطابقة. ومع ذلك، فإن جزيئات IgM التي يتم إطلاقها مبكرًا في الاستجابة المناعية التكيفية لا ترتبط بالمستضدات بثبات مثل IgGs، والتي تعد أحد الأنواع المحتملة من الأجسام المضادة التي يتم إفرازها بكميات كبيرة عند إعادة التعرض لنفس العامل الممرض. \(\PageIndex{2}\)يلخص الشكل خصائص الغلوبولين المناعي ويوضح هياكلها الأساسية.

    يوضح الجدول هيكل ووظيفة الأنواع الخمسة من الغلوبولين المناعي: IgA و IgD و IgE و IgG و IgM. تحتوي جميع IgD و Giga و IgG على هيكل على شكل Y. IgD هو جزء من مستقبلات الخلايا البائية، وينشط الخلايا القاعدية والخلايا البدينة. يحمي IgE من الديدان الطفيلية، وهو مسؤول عن ردود الفعل التحسسية. تفرز خلايا البلازما IgG في الدم، وهي قادرة على عبور المشيمة إلى الجنين. تتكون IgA من هيكلين على شكل حرف Y متصلين في جذعها. يوجد في المخاط واللعاب والدموع وحليب الثدي ويحمي من مسببات الأمراض. يتكون IgM من خمسة هياكل على شكل حرف Y متصلة بنمط خماسي، مع توجيه الجزء العلوي من Ys للخارج. قد يتم توصيله بسطح الخلايا البائية أو إفرازه في الدم، وهو مسؤول عن المراحل المبكرة من المناعة.
    الشكل\(\PageIndex{2}\): الغلوبولين المناعي له وظائف مختلفة، ولكن جميعها تتكون من سلاسل خفيفة وثقيلة تشكل بنية على شكل حرف Y.

    تعمل غازات الدفيئة على ملء اللعاب والدموع وحليب الثدي والإفرازات المخاطية في الجهاز الهضمي والجهاز التنفسي والجهاز البولي التناسلي. تعمل سوائل الجسم هذه بشكل جماعي على تغطية وحماية الغشاء المخاطي الواسع (4000 قدم مربع عند البشر). العدد الإجمالي لجزيئات IgA في هذه الإفرازات الجسدية أكبر من عدد جزيئات IgG في مصل الدم. يتم أيضًا إفراز كمية صغيرة من IgA في المصل في شكل أحادي. على العكس من ذلك، يتم إفراز بعض IgM في سوائل الجسم في الغشاء المخاطي. على غرار IgM، يتم إفراز جزيئات IgA كهياكل بوليمرية مرتبطة بسلسلة J. ومع ذلك، يتم إفراز IgAs في الغالب كجزيئات ديمرية، وليس خماسية.

    يوجد IgE في المصل بكميات صغيرة ويتميز بشكل أفضل بدوره كوسيط للحساسية. IgD موجود أيضًا بكميات صغيرة. على غرار IgM، توجد BCRs من فئة IgD على سطح الخلايا B الساذجة. تدعم هذه الفئة التعرف على المستضد ونضج الخلايا البائية إلى خلايا البلازما.

    وظائف الأجسام المضادة

    تلعب خلايا البلازما المتمايزة دورًا حاسمًا في الاستجابة الخلطية، والأجسام المضادة التي تفرزها مهمة بشكل خاص ضد مسببات الأمراض والسموم خارج الخلية. تنتشر الأجسام المضادة بحرية وتعمل بشكل مستقل عن خلايا البلازما. يمكن نقل الأجسام المضادة من فرد إلى آخر للحماية مؤقتًا من الأمراض المعدية. على سبيل المثال، يمكن للشخص الذي أنتج مؤخرًا استجابة مناعية ناجحة ضد عامل مرض معين التبرع بالدم لمتلقي غير مناعي ومنح مناعة مؤقتة من خلال الأجسام المضادة في مصل دم المتبرع. هذه الظاهرة تسمى المناعة السلبية؛ كما أنها تحدث بشكل طبيعي أثناء الرضاعة الطبيعية، مما يجعل الأطفال الذين يرضعون من الثدي يقاومون بشدة العدوى خلال الأشهر القليلة الأولى من الحياة.

    تقوم الأجسام المضادة بتغطية مسببات الأمراض خارج الخلية وتحييدها، كما هو موضح في الشكل\(\PageIndex{3}\)، عن طريق حجب المواقع الرئيسية على العامل الممرض التي تعزز قابليتها للعدوى (مثل المستقبلات التي «ترسي» مسببات الأمراض في الخلايا المضيفة). يمكن أن يمنع تحييد الأجسام المضادة مسببات الأمراض من دخول الخلايا المضيفة وإصابتها، على عكس النهج بوساطة CTL لقتل الخلايا المصابة بالفعل لمنع تطور العدوى الثابتة. يمكن بعد ذلك تصفية مسببات الأمراض المحايدة المغلفة بالأجسام المضادة بواسطة الطحال والتخلص منها في البول أو البراز.

    يوضح الجزء أ تحييد الأجسام المضادة. تغطي الأجسام المضادة سطح الفيروس أو البروتين السام، مثل سم الدفتيريا، وتمنعها من الارتباط بهدفها. يُظهر الجزء ب التسمم، وهي عملية يتم من خلالها استهلاك العامل الممرض المطلي بالمستضدات بواسطة البلاعم أو العدلات. يُظهر الجزء C التنشيط التكميلي. تعمل الأجسام المضادة المرتبطة بسطح الخلية المسببة للأمراض على تنشيط النظام التكميلي. يتم تشكيل المسام في غشاء الخلية، مما يؤدي إلى تدمير الخلية.
    الشكل\(\PageIndex{3}\): قد تمنع الأجسام المضادة العدوى عن طريق (أ) منع المستضد من ربط هدفه، (ب) وضع علامات على العامل الممرض لتدميره بواسطة البلاعم أو العدلات، أو (ج) تنشيط السلسلة التكميلية.

    تحدد الأجسام المضادة أيضًا مسببات الأمراض لتدميرها بواسطة الخلايا البلعمية، مثل البلاعم أو العدلات، لأن الخلايا البلعمية تنجذب بشدة إلى الجزيئات الكبيرة المعقدة بالأجسام المضادة. يُطلق على تعزيز البلعمة بواسطة الأجسام المضادة اسم التسمم. في عملية تسمى التثبيت التكميلي، يرتبط IgM و IgG في المصل بالمستضدات ويوفران مواقع الالتحام التي يمكن أن ترتبط بها البروتينات التكميلية المتسلسلة. إن الجمع بين الأجسام المضادة والمكملات يعزز التسمم بشكل أكبر ويعزز الإزالة السريعة لمسببات الأمراض.

    التقارب والطمع والتفاعل المتقاطع

    لا ترتبط جميع الأجسام المضادة بنفس القوة والخصوصية والاستقرار. في الواقع، تُظهر الأجسام المضادة أوجه تقارب (جاذبية) مختلفة اعتمادًا على التكامل الجزيئي بين جزيئات المستضد والأجسام المضادة، كما هو موضح في الشكل\(\PageIndex{4}\). سوف يرتبط الجسم المضاد ذو التقارب العالي لمستضد معين بقوة وثبات، وبالتالي من المتوقع أن يقدم دفاعًا أكثر صعوبة ضد العامل الممرض المقابل للمستضد المحدد.

    يقارن الجزء أ التقارب والطمع. يشير التقارب إلى قوة تفاعل الجسم المضاد الواحد مع المستضد. عادةً ما يكون لكل موقع من مواقع ربط مستضد IgG تقارب كبير مع هدفه. يشير الطموح إلى قوة جميع التفاعلات مجتمعة، وعادة ما يحتوي IgM على مواقع ربط مستضد منخفضة التقارب، ولكن هناك عشرة منها لذا فإن الطموح مرتفع. يصف الجزء ب التفاعل المتقاطع، وهو موقف يتفاعل فيه الجسم المضاد مع ظهرين مختلفين.
    الشكل\(\PageIndex{4}\): (أ) يشير التقارب إلى قوة التفاعل الفردي بين المستضد والأجسام المضادة، بينما يشير الطموح إلى قوة جميع التفاعلات مجتمعة. (ب) قد يتفاعل الجسم المضاد مع مناظير مختلفة.

    يصف مصطلح الطموح الارتباط بفئات الأجسام المضادة التي يتم إفرازها كهياكل متصلة متعددة التكافؤ (مثل IgM و IgA). على الرغم من أن الطموح يقيس قوة الارتباط، تمامًا كما تفعل الألفة، فإن الطموح ليس مجرد مجموع تقارب الأجسام المضادة في بنية متعددة المقاييس. يعتمد الطموح على عدد مواقع الربط المتطابقة على المستضد الذي يتم اكتشافه، بالإضافة إلى العوامل الفيزيائية والكيميائية الأخرى. عادةً ما يتم تصنيف الأجسام المضادة متعددة الجراثيم، مثل خماسي الغلوبولين المناعي IgM، على أنها ذات تقارب أقل من الأجسام المضادة الأحادية، ولكنها شديدة الطموح. في الأساس، فإن حقيقة أن الأجسام المضادة المتعددة يمكن أن تربط العديد من المستضدات في وقت واحد تعمل على موازنة قوة الارتباط المنخفضة قليلاً لكل تفاعل بين الجسم المضاد/المستضد.

    قد تُظهر الأجسام المضادة التي يتم إفرازها بعد الارتباط بمثارة واحدة على المستضد تفاعلًا متقاطعًا لنفس المثبتات أو مثيلاتها على مستضدات مختلفة. نظرًا لأن الظهارة تتوافق مع مثل هذه المنطقة الصغيرة (مساحة سطح حوالي أربعة إلى ستة أحماض أمينية)، فمن الممكن أن تُظهر الجزيئات الكبيرة المختلفة نفس الهويات الجزيئية والتوجهات عبر مناطق قصيرة. يصف التفاعل المتقاطع عندما لا يرتبط الجسم المضاد بالمستضد الذي أدى إلى تركيبه وإفرازه، ولكن بمستضد مختلف.

    يمكن أن يكون التفاعل المتقاطع مفيدًا إذا طور الفرد مناعة ضد العديد من مسببات الأمراض ذات الصلة على الرغم من تعرضه لأحدها أو تطعيمه ضدها فقط. على سبيل المثال، قد يحدث تفاعل متقاطع للأجسام المضادة ضد الهياكل السطحية المماثلة للعديد من البكتيريا سالبة الجرام. وعلى العكس من ذلك، فإن الأجسام المضادة التي تنشأ ضد المكونات الجزيئية المسببة للأمراض التي تشبه الجزيئات الذاتية قد تحدد بشكل غير صحيح الخلايا المضيفة لتدميرها وتسبب تلفًا في المناعة الذاتية عادةً ما يُظهر المرضى الذين يصابون بالذئبة الحمامية الجهازية (SLE) أجسامًا مضادة تتفاعل مع الحمض النووي الخاص بهم. ربما تم رفع هذه الأجسام المضادة في البداية ضد الحمض النووي للكائنات الحية الدقيقة ولكنها تفاعلت لاحقًا مع المستضدات الذاتية. هذه الظاهرة تسمى أيضًا التقليد الجزيئي.

    الأجسام المضادة للجهاز المناعي المخاطي

    تشمل الأجسام المضادة التي يصنعها الجهاز المناعي المخاطي IgA و IgM. تتمايز الخلايا البائية النشطة إلى خلايا بلازما مخاطية تقوم بتجميع وإفراز ثنائي IgA، وبدرجة أقل، خماسي الغلوبولين المناعي. يتم إفراز IgA بكثرة في الدموع واللعاب وحليب الثدي وإفرازات الجهاز الهضمي والجهاز التنفسي. يؤدي إفراز الأجسام المضادة إلى استجابة خلطية محلية على الأسطح الظهارية ويمنع إصابة الغشاء المخاطي عن طريق ربط وتحييد مسببات الأمراض.

    ملخص

    الأجسام المضادة (الغلوبولين المناعي) هي الجزيئات التي تفرز من خلايا البلازما التي تتوسط الاستجابة المناعية الخلطية. هناك خمس فئات من الأجسام المضادة؛ تحدد فئة الأجسام المضادة آلية عملها وموقع إنتاجها ولكنها لا تتحكم في خصوصية الارتباط. تربط الأجسام المضادة المستضدات عبر مجالات متغيرة ويمكنها إما تحييد مسببات الأمراض أو تمييزها بالبلعمة أو تنشيط السلسلة التكميلية.

    مسرد المصطلحات

    تقارب
    جذب التكامل الجزيئي بين جزيئات المستضد والأجسام المضادة
    الجسم المضاد
    البروتين الذي تنتجه خلايا البلازما بعد التحفيز بواسطة المستضد؛ المعروف أيضًا باسم الغلوبولين المناعي
    طمع
    قوة الربط الكلية للجسم المضاد متعدد التكافؤ مع المستضد
    التفاعل المتقاطع
    ربط الجسم المضاد بمثارة تقابل مستضد مختلف عن المستضد الذي تم رفع الجسم المضاد ضده
    مناعة سلبية
    نقل الأجسام المضادة من فرد إلى آخر لتوفير حماية مؤقتة ضد مسببات الأمراض