ковой специфичностью.

30.1.6. Эволюция иммуноглобулинов

Сходство иммуноглобулиновых доменов (гомология первичных структур, сходство локализации дисульфидных связей и конформации доменов) дает основание полагать, что в процессе эволюции животных у цепей иммуноглобулинов имелся один общий ген-предшественник, который кодировал полипептид, соответствующий-по размеру одному домену (яг 110 аминокислотных остатков). Полное удвоение гена и последующие независимые точечные мутации могли привести к образованию группы генов, соответствующих Сь-доменам ?- и ?-цепей, а также к необходимому набору генов для Vl-и Ун-доменов. Гены Ст.-доменов могли претерпевать удвоение путем слияния (аналогичное тому, какое наблюдается для генов а1- и а2-цепей гаптоглобинов; разд. 29.2.3), с образованием генов Сн-доменов. Это весьма упрощенное представление об эволюции иммуноглобулинов, поскольку еще неизвестно, кодируются V- и С-домены цепи иммуноглобулина различными генами или одним геном. Однако по мере расширения наших знаний о генетическом контроле структуры иммуноглобулинов станет яснее и процесс их эволюции.

30.1.7. Антитела новорожденных

Иммунитет от матери к новорожденному может передаваться как до, так и после рождения в зависимости от вида животного. В первом случае новорожденный будет обладать временным пассивным иммунитетом, предохраняющим его от инфекций. У некоторых млекопитающих, в том числе и у человека, многие антитела, имеющиеся в сыворотке крови матери, обнаруживаются и в крови новорожденного уже при его рождении; пассивный иммунитет воз-

30. ИММУНОХИМИЯ

1211

никает в результате переноса антител из крови матери через плаценту.

В сыворотке крови новорожденных копытных (коровы, лошади, -овцы, козы и т. д.) антител нет. Они появляются в плазме дете-'нышей только после того, как они начинают сосать, с первым молоком, или молозивом. Молозиво коров может содержать до 20% белка, это в 5 раз больше, чем в коровьем молоке; преобладающей фракцией этого белка являются иммуноглобулины (гл. 34). Плацентарный барьер у копытных препятствует проникновению больших молекул антител из крови матери в кровь плода, однако у новорожденных антитела могут всасываться в кишечнике и попадать в кровь.

Есть данные о том, что человеческий эмбрион сравнительно задолго до рождения способен реагировать на антигенные стимулы. Однако в течение некоторого времени после рождения способность к иммунологическому ответу, характерному для взрослого организма, не развита полностью; она не может реализоваться полностью до тех пор, пока не перестанет действовать пассивный иммунитет, приобретенный от матери.

30.2. Система комплемента

Система комплемента состоит из группы сывороточных глобулинов, действие которых на клетки связано с реакцией антиген — антитело. Это самособирающаяся система, активация которой может приводить к двум основным результатам: 1) необратимому •нарушению структуры и функции биологических мембран, что приводит к лизису клетки, и 2) активации специфической иммунологической функции клеток (гл. 29 и 47). Эти эффекты являются конечным результатом серии реакций, инициируемых связыванием антител с растворимым антигеном или с антигенами, находящимися на поверхности клеток-мишеней, например эритроцитов, опухолевых клеток, бактерий или одноклеточных. Общая направленность действия системы комплемента состоит в том, что эта система вместе с антителами и специализированными клетками участвует в защите организма хозяина от инфекций. В то же время в результате вызываемого активированной системой комплемента лизиса клеток (см. выше) может происходить выделение медиаторов, действие которых приводит к нежелательным эффектам, например к освобождению из стволовых клеток гистамина — мощного фактора, стимулирующего сокращение гладкой мускулатуры.

Классический путь активации системы комплемента ведет к лизису клетки; он начинается с образования комплексов IgG или IgM с компонентами системы комплемента. В этом процессе участвуют 11 различных белков; в табл. 30.2 приведены некоторые их

1212

IV. ЖИДКАЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА

Таблица 30.2

Некоторые свойства белков системы комплемента человека'

Белки, расположенные в порядке их вступления в реакцию связывания комплемента Обозначения, основанные на электрофоретической подвижности Константа седиментации Молекулярная масса Концентрация в сыворотке, мг/100 мл6 Количество субъединиц в молекуле

Clq Y2 11,0 400 000 10—25 18

С1г ? 7,5 180 000 — 2

Cls ?2 4,5 ?6000 2—4 I

С4 Pi 10,0 206 000 20—50 3

С2 Р2 4,5 117 000 1—3

СЗ Pi 9,5 180 000 150—170 2

С5 P. 8,7 180 000 4—15 2

С6 p2 5,5 110 000 1—7 t

С7 p2 5,5 100 000 5—6 I

С8 Y2 8,0 163 000 6-8 3

С9 Ct2 4,5 79 000 0,1—1 ,0

a MuUer-Eberhard ?. J.. p. 404 in F. W. Putnam, ed.. The Plasma Proteins, 2d. ed., vol. I. Academic Press, Ins., New York, 1975.

б Вследствие низков концентрации этих белков в крови для их определения обычно использовали иммунологические методы.

свойства. Эти белки можно подразделить на три функциональные группы: узнающая группа (Clq, Clr, Cls), которая присоединяется к антителу на поверхности клетки-мишени; группа активации (С2, СЗ, С4), которая взаимодействует с клеточной поверхностью в участке, топологически отличном от участка, на котором связывается узнающая группа; группа, атакующая мембрану (С5, С6, С7, С8 и С9), которая присоединяется к третьему топологически отличному участку, образуя в мембране отверстие (у клеток человека диаметр отверстия около 100 А). Предполагаемые реакции такого трехучасткового пути изображены на рис. 30.7.

Белки узнающей группы Clq, Clr и Cls ассоциируют при участии Са2+ за счет нековалентных взаимодействий; образующийся комплекс связывает IgG или IgM. Clq, имеющий 6 связывающих участков на молекулу, присоединяется к Fc-сегментам (рис. 30.2) IgG и IgM. Молекула Clq сильно асимметрична; около 10% ее массы приходится на долю углеводов. При обработке детергентами Clq диссоциирует на идентичные субъединицы (М 65 000—70 000), каждая из которых имеет один IgG-связывающий участок. При восстановлении и денатурации Clq образуются пептиды А, В и С с молекулярными массами от 21000 до 24 000. Clq обладает не-

30. ИММУНОХИМИЯ

1213;

Мембрана

участок I участок ? участок Ш

}нийкая фаза

Рис. 30.7. Предполагаемые реакции классического трехучасткового пути действия системы комплемента. 11 белков системы комплемента находятся в сыворотке (жидкой фазе). Процесс инициируется связыванием IgG или IgM с антигенами иа поверхности клетки и протекает ступенчато. Сначала три белка С1, обозначенные lq, lr и Is, присоединяются к участку узнавания (участок I). Связывание сопровождается химическим превращением, в результате которого О активируется и образуется комплекс lq, Is и 1г. Этот комплекс действует затем на С4 и С2, в результате образуются 4Ь и 2а и освобождаются пептиды 2Ь и 4а. 4Ь и 2а> присоединяются к участку активации (участок ПА) и затем действуют на СЗ, что приводит к отщеплению пептида За (анафилатоксина, см. текст) и образованию-комплекса 4Ь, 2а и ЗЬ, который присоединяется к участку ПВ. Присоединившийся к участку ПВ комплекс действует на С5, что приводит к отщеплению пептида 5а, который также является анафилатоксином, и образованию С5Ь. После этого становится возможной сборка группы, атакующей мембрану; в результате кооперативного последовательного взаимодействия С5, С6, С7, С8 и С9 образуется комплекс, который присоединяется к участку III. Присоединение атакующей группы к участку III приводит к образованию отверстия в мембране, вероятно, путем внедрения в нее фрагментов некоторых белков этой группы. Атакующая группа, по-видимому, не обладает ферментативной активностью и, вероятно, за счет физико-химических сил разрушает нормальный бислой, образуя в нем гидрофильные каналы, по которым происходит свободный обмен внутри- и внеклеточной воды. Приведенпые названия белков те же, что и в табл. 30.2, только опущена буква С. Формы, обладающие ферментативной активностью, обозначены чертой над номером компонента, например lr, Is, 2а. [Miiller-Eberhard ?. J., p. 398 inr F. W. Putnam, ed., The Plasma Proteins, 2d. ed., vol. I, Academic Press, Inc., New

York (1975).]

обычной структурой; каждая полипептидная цепь образует два глобулярных домена, локализованных на N- и С-концах; домены соединены коллагеноподобным участком, богатым оксипролином и оксилизшом (гл. 38). С помощью электронной микроскопии было обнаружено, что в нативном Clq имеется 6 периферических

1214

IV. ЖИДКАЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА

глобулярных областей, соединенных фибриллоподобным тяжем; IgG-связывающие участки находятся, по-видимому, на этих периферических глобулах. Clq не обладает ферментативной активностью, a Clr и Cls являются зимогенами. Предполагается, что Clq после связывания IgG активирует Clr; активированный Clr расщепляет пептидную связь в Cls; последний в свою очередь становится активным ферментом. Активированные Clr и Cls являются сериновымц протеиназами, ингибируемыми ДФФ (гл. 8), структурно сходными с трипсином, химотрипсином и протеиназами системы свертывания крови. Clr и Cls функционируют как протеолитические ферменты, однако простые модельные пептиды ше могут служить им субстратами (следует отметить, что у Cls •обнаружена эстеразная активность). Подобная характеристика справедлива и для других ферментов системы комплемента; по-видимому, естественными субстратами этих ферментов являются только другие компоненты системы комплемента.

Процесс активации продолжает активированный Cls, который реагирует с С2 и С4, отщепляя от них пептиды С2Ь и С4а соответственно. Активированные С2 и С4 образуют комплекс, который временно присоединяется к клетке-мишени (через С4); этот комплекс, который называют СЗ-конвертазой, действует на СЗ с освобождением пептида СЗа. Некоторые молекулы активированного СЗ остаются связанными с активированным комплексом С2-С4, в то время как другие молекулы собираются вокруг