В организме человека и животных способность распознавать поверхность чужеродных макромолекул осуществляется иммунной системой. Чужеродным является всё, что отличается от нормальных составных частей данного организма. Распознаваемые чужеродные агенты называются антигенами , термин «иммуноген» является синонимом.
Распознавание антигенов осуществляют антитела и подобные им молекулы, находящиеся на поверхности Т-лимфоцитов. Распознаваемая часть антигена, с которой связывается антитело, называется антигенной детерминантой. Число детерминант у одного антигена может быть различным.
Антиген, вызывающий ответ иммунной системы, называется иммуногеном. Антигены, вызывающие аллергические реакции, называется аллергенами.
Антигенами могут быть возбудители всех инфекционных заболеваний (бактерии, вирусы, риккетсии и др.), пересаженные орган или ткань, клетки донорской крови и многое другое. В некоторых случаях структуры собственных органов и тканей начинают распознаваться иммунокомпетентными клетками, в результате чего развивается иммунный ответ. Подобные ситуации служат пусковым моментом аутоиммунных заболеваний.
Собственные антигены организма называют аутоантигенами в противоположность чужим — аллоантигенам .
Иммуногеность антигена сопряжена с его молекулярной массой. Молекулы с молекулярной массой менее 5000, как правило, неиммуногенны. Небольшие неиммуногенные молекулы, называемые гаптенами, присоединяясь к белку-носителю, например, к белку крови альбумину, становятся иммуногенными, т.е. способными вызывать иммунный ответ.
Антитела принадлежат к классу белков, называемых иммуноглобулины. Антитела синтезируются В-лимфоцитами. Всего в нашем организме существует около миллиона типов В-клеток. Антитела не только распознают антиген, но и активируют клетки иммунной системы и запускают иммунный ответ.
Механизмы связывания антител с антигенами были открыты и объяснены Паулем Эрлихом. Термин «Аntikörper » («антитело» на немецком языке) был впервые использован П. Эрлихом в его статье «Экспериментальные исследования иммунитета», опубликованной в октябре 1891 года. В конце XIX века немецкий ученый Пауль Эрлих положил начало учению об антителах, как факторах гуморального иммунитета. Изучая антитела, Пауль Эрлих создал теорию боковых цепей, которая играет очень важную роль в иммунологии. Бурная полемика между Ильей Мечниковым, создателем клеточной теории иммунитета, и Паулем Эрлихом, многочисленные исследования, предпринятые после открытия антител, как факторов гуморального иммунитета, привели к весьма плодотворным результатам: было установлено, что иммунитет определяется как клеточными, так и гуморальными факторами. Илья Мечников и Пауль Эрлих за открытие и обоснование клеточной и гуморальной теории иммунитета были удостоены Нобелевской премии.
Антитела связывают антиген непосредственно в том виде, в каком он проникает в организм, поэтому антитела - очень важный фактор безотлагательной защиты организма. Антитела — это растворимые белки, которые образуются В-лимфоцитами (В-клетками). Структурной единицей антител является четырехцепочный полипептидный комплекс, состоящий из четырех аминокислотных последовательностей (цепей): двух идентичных тяжелых (H-цепи ) и двух идентичных легких (L-цепи ), прочно соединенных дисульфидными связями (S-S ) попарно и между парами. Две тяжелые цепи находятся внутри молекулы, две легкие — снаружи.
Два конца тяжелых цепей образуют константную ( постоянную) часть, именно она определяет, как антитело будет взаимодействовать с антигенами. С другого конца антител находится вариабельная (изменяющаяся) часть , обеспечивающая их разнообразие. Концы легких и тяжелых цепей образуют две одинаковые ямки — антигенсвязывающие участки .
На основании структурных и антигенных признаков Н-цепей иммуноглобулины – класс белков, к которым принадлежат антитела, подразделяют на 5 классов : IgG (80%), IgA (15%), IgM (10%), IgD (менее 0,1%), IgE (менее 0,01%). Молекулы IgG, IgD и IgE - мономеры, IgM - пентамер; молекулы IgA в сыворотке крови - мономеры, а в экскретируемых жидкостях (слёзны, слюна, секреты слизистых оболочек) – димеры.
Молекула антитела выполняет две различные функции – распознавание антигена и его элиминацию . Антитела могут взаимодействовать практически с любым числом антигенов. Разнообразие антигенсвязывающих потенций ещё больше возрастает благодаря явлению полиспецифичности – способности определенной молекулы антитела взаимодействовать с целым спектром различных антигенов.
Несмотря на то, что определённая молекула антитела имеет единственную в своём роде пространственную структуру, она может соединяться с антигенной детерминантой, индуцировавшей продукцию данных антител, с детерминантами сходной структуры и с детерминантами, имеющими абсолютно иную структуру.
С полиспецифичностью антител может быть связано улучшение состояния больного инфекционной болезнью, которому ввели сыворотку от человека, переболевшего инфекционной болезнью, вызванной другим, имеющим некоторое сходство, штаммом возбудителя. Поскольку в настоящее время говорят о мутациях коронавируса введение плазмы или сыворотки крови переболевших коронавирусной инфекцией вновь поступившим больным людям даст им готовые антитела, которые сразу же после введения начинают взаимодействовать с антигенами коронавируса.
Люди, согласившиеся сдать свою кровь для лечения больного коронавирусной инфекцией или любой другой инфекцией, практически ничем не рискуют и одновременно спасают жизнь больным людям.