proprietati fizico-chimice si biologice caracteristice diverselor clase de anticorpi

Avand in structura lor grupari reactive libere, in special grupari sulfhidrilice, o anumita proportie din moleculele de imunoglobuline se gasesc sub forma de polimeri. Tendinta de polimerizare variaza la di­versele clase de imunoglobuline. Astfel, in timp ce IgG se gaseste aproa­pe in exclusivitate sub forma monomerica, IgM exista predominant sub forma de pentamer cu componenti minori cu un grad mai mare de poli­merizare, dar cu un extrem de redus component monomeric. IgA con­tine de obicei cantitati variabile de mono-, di- si tetramer. Geneza aces­tor forme polimerice este atribuita structurii chimice a unui al treilea lant polipeptidic din molecula imunoglobulinelor din aceste clase, diferit de lanturile L si H si care se leaga covalent, printr-o punte disulfidica, de resturi de cistina din lanturile u si a. Acest lant este denumit lant J (85).  

Dintre imunoglobulinele umane, clasa IgG este cea mai importanta cantitativ, gasindu-se in serul normal in concentratie de 8—17 mg/ml si reprezentind 75—80% din totalul acestora. Ele au o greutate molecu­lara de 150 000 si un coeficient de sedimentare la ultracentrifuga de 7 S. Gasindu-se aproape exclusiv sub forma monomerica, anticorpii din aceasta clasa sunt bivalenti. Dupa cum s-a aratat, exista patru subclase de IgG, care prezinta, cum vom vedea, deosebiri in privinta proprieta­tilor biologice. 

Imunoglobulinele din clasa IgM au o greutate moleculara de apro­ximativ 900 000 si un coeficient de sedimentare de 19 S. In serul uman ele ating concentratii de 0,5—2 mg/ml, reprezentind 6—8»/0 din totalul imunoglobulinelor serice. Asa cum s-a amintit, IgM se gaseste aproape in totalitate sub forma de pentamer. Desi sub aceasta forma molecula de IgM poseda 10 grupari combinative, din considerente de ordin steric, ea se manifesta in reactiile cu antigenul specific ca cel mult penta- valenta. 

Imunoglobulinele din clasa IgA se gasesc si ele in parte sub forma de dimeri si trimeri, ceea ce explica variatiile greutatii moleculare si ale coeficientului de sedimentare. Forma monomerica are o greutate mole­culara de 160 000 si un coeficient de sedimentare de 7 S. Asa cum s-a aratat, exista doua subclase de IgA. In total, IgA ating in serul uman concentratii variind intre 1,4 si 4,2 mg/ml, reprezentind aproximativ 13% din totalul imunoglobulinelor serice. 

Imunoglobulinele din clasa IgD au greutatea moleculara de 185 000 si coeficientul de sedimentare de 7 S. In serul normal concentratia lor nu depaseste 0,4 mg/ml, reprezentind aproximativ 1% din totalul imu­noglobulinelor serice. Ca si IgG, imunoglobulinele din clasa IgE se gasesc aproape exclusiv sub forma monomerica. Structura primara a celor pa­tru domenii constante si secventa partiala a domeniului variabil din lan­tul greu al IgE umane au fost precizate recent de Bennich si colab. (8). Coeficientul de sedimentare al IgE este de 8 S, iar greutatea moleculara de aproximativ 200 000. In serul uman, IgE atinge concentratii de nu­mai 17—450 ng/ml*, ceea ce reprezinta mai putin de 1/10 000 din tota­lul imunoglobulinelor. 

Progresele realizate in ultimii ani in cunoasterea structurii chimice a imunoglobulinelor au fost dublate de perfectionarea tehnicilor de sepa­rare a diverselor clase de anticorpi, ceea ce a facut posibila investiga­rea proprietatilor biologice ale diverselor clase de anticorpi. Desi core­larea datelor privind structura chimica a imunoglobulinelor cu proprie­tatile biologice ale diverselor clase de anticorpi este abia in stadiu initial, observatiile acumulate permit sa se desprinda concluzia ca unele din proprietatile biologice majore ale anticorpilor constituie apanajul unei clase unice de anticorpi, in timp ce alte activitati biologice sunt mani­festate, intr-omasura mai mare sau mai mica, de anticorpi din clase diferite. Cunoasterea, pe de o parte, a activitatilor biologice caracteris­tice unei anumite clase de anticorpi si, pe de alta parte, a proprietatilor biologice comune mai multor clase de anticorpi este indispensabila pen­tru intelegerea rolului jucat in hipersensibilitate de diversele clase de anticorpi si pentru interpretarea corecta a diferitelor teste de eviden­tiere a anticorpilor. In cele ce urmeaza prezentam comparativ principa­lele proprietati biologice ale anticorpilor, referindu-ne in mod special la acelea care au o contingenta mai mare cu fenomenele de hipersensibi­litate. 

Proprietatea clasica a anticorpilor, de a forma precipitate cu anti­genul specific, in cazul cand acesta este constituit dintr-o macromolecula solubila, este comuna tuturor claselor de anticorpi. Intr-adevar, biva- lenta anticorpilor constituie o conditie indispensabila pentru a produce acest efect. Or, dupa cum s-a aratat in paragraful precedent, exceptind anticorpii din clasa IgM ce sunt pentavalenti, anticorpii din toate cele­lalte clase sunt bivalenti, avand doua grupari combinative identice. Afir­matia clasica, dupa care reaginele — anticorpi din clasa IgE — ar fi incapabile sa precipite antigenul specific, se explica prin aceea ca acesti anticorpi se gasesc in serul indivizilor atopici in concentratii extrem de mici, insuficiente pentru a da nastere unui precipitat detectabil prin tehnicile curente. Pentru aceleasi motive, toti anticorpii, indiferent de clasa, sunt capabili sa produca aglutinarea antigenului specific ce se pre­zinta sub forma corpusculara, ca de exemplu bacterii sau elemente figu­rate sanguine. Fragmentele F(ab')2, ce contin portiunea din molecula de anticorpi in care sunt situate ambele grupari combinative, manifesta aceeasi capacitate de a precipita sau de a aglutina antigenul specific, ca si molecula intacta de anticorp. Dimpotriva, fragmentele univalente, Fab si Fab', nu numai ca sunt incapabile sa produca precipitarea sau aglutinarea antigenului specific, dar inhiba competitiv efectele produse de moleculele intacte de anticorpi sau de fragmentele bivalente, ocupind determinantii antigenici si facandu-i astfel indisponibili pentru legarea cu anticorpii sau fragmentele bivalente. 

Activarea complementului (C) de catre complexele antigen-anticorp este o proprietate pe care o au numai anticorpii din clasele IgG si IgM. Anticorpii IgM sunt mult mai activi in aceasta privinta decat anticorpii IgG, iar anticorpii din diferitele subclase de IgG manifesta deosebiri importante din acest punct de vedere. Astfel, din doua fractiuni de anti­corpi din clasa IgG, separate din serul cobailor imunizati, numai una, desemnata 7s a manifestat capacitatea de a activa C (9) (80). La om, cele patru subclase de anticorpi IgG manifesta, in grade diferite, aceasta proprietate (97). Asa cum s-a mai amintit, capacitatea acestor clase de anticorpi de a activa C are un suport structural in regiunea constanta a lanturilor grele. In cazul IgG, structurile raspunzatoare de aceasta acti­vitate au fost localizate in domeniul CH2- Faptul ca molecula de IgM are in constitutia sa de cinci ori mai multe lanturi grele decat IgG poate explica activitatea mult mai mare manifestata in aceasta privinta de anticorpii din clasa IgM, in comparatie cu cei din clasa IgG. Deoarece moleculele de IgM si IgG activeaza C numai dupa ce au format complexe cu antigenul specific, rezulta ca structurile raspunzatoare de acest fenomen sunt mascate in molecula normala de imunoglobulina, fiind ex­teriorizate in urma modificarilor de conformatie spatiala, consecutive formarii complexelor antigen-anticorp.

Complexele antigen-anticorp formate de anticorpii din clasa IgG poseda de asemenea proprietatea de a adera de suprafata fagocitelor, fenomen pus pe seama interactiunii dintre receptori speciali de pe mem­brana acestor celule cu o portiune a fragmentului Fc al IgG, localizata recent in domeniul CH3 (89). Anticorpii din celelalte clase de imunoglo­buline nu au aceasta proprietate, care joaca un rol important in inde­partarea agentilor microbieni din organism. Receptori capabili sa se lege cu fragmentul Fc al IgG poseda si limfocitele B, de a caror membrana adera eritrocitele invelite eu anticorpi din clasa IgG, formand asa-nu- mitele rozete imune. Anticorpii din clasa IgG, si numai ei, au de ase­menea capacitatea de a se fixa pe membrana multor celule, facandu-le susceptibile de a fi distruse de o categorie speciala de celule limfoide numite celule K. Structura din molecula de IgG raspunzatoare de sen­sibilizarea celulelor tinta la actiunea celulelor K se gaseste tot in re­giunea constanta a lantului 7, probabil tot in domeniul CH3 (89).

Capacitatea de a trece prin placenta constituie apanajul anticorpilor din clasa IgG. Incapacitatea IgM de a strabate filtrul placentar ar putea fi pusa in legatura cu greutatea ei moleculara mult mai mare decat a IgG, dar aceasta explicatie nu ar putea fi valabila pentru celelalte clase de imunoglobuline, inclusiv IgE, ce au greutate moleculara foarte apro­piata de cea a IgG. Faptul ca fragmentele F(ab') rezultate din scinda­rea IgG de catre pepsina, sunt incapabile sa treaca prin placenta, desi au greutate moleculara mai mica decat molecula intacta de IgG, de­monstreaza ca aceasta proprietate este realizata de structuri situate in fragmentul Fc (25). 

IgA este singura dintre clasele de imunoglobuline care este excretata in concentratii mari in diferite secretii seromucoase, cum sunt sa­liva, colostrul, lacrimile, secretiile din arborele respirator si din traetul digestiv, revenindu-i desigur un rol important in impiedicarea trecerii microbilor prin mucoasele ce vin in contact cu mediul exterior. In aceste secretii IgA se gaseste in totalitate sub forma de dimer asociat cu un fragment peptidic, distinct de lanturile imunoglobulinice, numit piesa T (transport) sau component S (secretor), care leaga doua molecule mono- merice de IgA pentru a forma dimerul cu greutate moleculara de 370 000. Se considera ca anticorpii din clasa IgA sunt sintetizati de plasmocite situate in lamina propria din mucoasa si ca piesa T este sinteti­zata de celulele epiteliale locale (25).

Proprietatea biologica a anticorpilor, ce intereseaza in cea mai mare masura pe alergologi, este aceea de a produce hipersensibilitatea de tip anafilactic si atopic. Cercetarile clasice au delimitat doua categorii dis­tincte de anticorpi capabili sa produca aceste tipuri de sensibilizare. O categorie este reprezentata de anticorpii raspunzatori de fenomenele de anafilaxie realizate in mod experimental la animale de laborator, in special la cobai si iepure. Experientele clasice de transfer pasiv au evidentiat faptul ca, in aceste situatii, sensibilizarea tesuturilor necesita o perioada de latenta de cateva ore, ca durata sensibilizarii este de cateva zile, ca anticorpii implicati precipita cu antigenul specific si ca proprie­tatile lor anafilactizante nu sunt afectate de incubarea serului imun timp de cateva ore la 56°C. Date ulterioare (5) (7) (9) (80) au localizat, la iepure si cobai, acesti anticorpi in anumite fractiuni din clasa IgG si au aratat ca ei sunt rezistenti la tratamentul cu agenti sulfhidrilici, ca 2-mercaptoetanolul. In unele cazuri, anticorpii anafilactizanti produsi experimental se dovedesc capabili sa transfere hipersensibilitatea anafi­lactica la indivizii altor specii. Exemplul clasic in aceasta privinta il constituie capacitatea serului imun de iepure de a produce sensibilizare anafilactica la cobai. Este interesant de notat ca anticorpii de iepure raspunzatori de sensibilizarea pasiva a cobaiului fac parte dintr-o frac­tiune de IgG, desemnata Y2, diferita de fractiunea Yi, din care fac parte anticorpii raspunzatori de transferul hipersensibilitatii homologe (5) (80). Deoarece sensibilizarea anafilactica implica fixarea anticorpilor de membrana mastocitelor si leucocitelor bazofile, anticorpii raspunzatori de transferul acestui tip de sensibilizare la animalele din aceeasi specie au fost denumiti homocitotropi, in timp ce anticorpii capabili sa produca sensibilizarea de tip anafilactic la indivizii din alta specie au fost denu­miti heterocitotropi (81). Anticorpi capabili sa transfere hipersensibili­tatea anafilactica la cobai au fost evidentiati si la om, in serul unor indivizi cu hipersensibilitate neatopica, bogat in anticorpi precipitanti. Ca si in cazul anticorpilor anafilactizanti produsi experimental la ani­male, acestia sunt precipitabili si termostabili si fac parte din clasa IgG. Cercetari mai recente ale lui Terry (97) au aratat ca anticorpii umani heterocitotropi se gasesc in subclasele IgGl, IgG3 si IgG4, dar lipsesc din subclasa IgG2.

O alta categorie de anticorpi caracterizati prin tendinta extrem de marcata de a se fixa pe membrana mastocitelor si leucocitelor bazofile o constituie anticorpii ce se gasesc in serul indivizilor atopiei, asa-numi- tele reagine sau anticorpi cutisensibilizanti. In mod clasic, acesti anti­corpi erau considerati neprecipitabili, dar cercetarile recente, ce au iden­tificat reaginele ca facand parte din IgE, in care anticorpii sunt — ca si in clasa IgG — bivalenti, arata ca, in concentratii adecvate, ei sunt po­tential precipitabili. Prezenta acestor anticorpi a fost demonstrata ini­tial’de Prusnitz si Küstner in 1921 (101), prin proprietatea serului indi­vizilor atopiei de a sensibiliza pielea de om normal prin injectarea intra- dermica, astfel ineît injectarea alergenului in acelasi loc, dupa 24 sau 48 de ore, provoaca reactia de tip imediat, identica cu cea produsa la individul atopic de injectarea intradermica a alergenului. Spre deosebire de anticorpii de tip anafilactic din clasa IgG, al caror efect de sensibili­zare locala cutanata are o durata de numai 1—2 zile, sensibilizarea pielii produsa de reagine dureaza cateva saptamani (63) (71), fapt ce demon­streaza tendinta mult mai accentuata a acestor anticorpi de a ramane fixati de celule si, in felul acesta de a fi metabolizati mai lent decat anticorpii circulanti. Spre deosebire de anticorpii din clasa IgG, reagi­nele sunt incapabile sa transfere hipersensibilitatea la cobai si s-a considerat multa vreme ca anticorpii reaginici sunt capabili sa sensibilizeze numai tesuturile umane. Lucrari mai recente au demonstrat insa ca rea­ginele umane sunt capabile sa produca sensibilizare cutanata (62) (63) (90) si generala (61) la maimuta Macaca irus si Macaca rhesus, precum si sensibilizarea pasiva in vitro a ileonului de la aceeasi specie de mai­muta (91). Mai recent, s-a aratat (87) (102) ca reaginele umane sunt capabile sa sensibilizeze mastocitele peritoneale de sobolan in vitro, fapt ce arata existenta unor omologii structurale foarte strinse intre frag­mentele Fc din IgE uman si imunoglobulinele corespunzatoare de la so­bolan. Spre deosebire de anticorpii anafilactizanti din clasa IgG, reagi­nele nu trec prin placenta de la mama la fat si sunt termolabile, pier- zindu-si capacitatea de a sensibiliza pielea dupa incalzire la 56°C, tim­pul minim pentru inactivare variind in diferite seruri de la una la 10 ore. Anticorpii IgE sunt de asemenea inactivati de tratamentul cu agenti reducatori de tipul 2-mercaptoetanolului si sunt mult mai sensi­bili decat anticorpii IgG la diferite alte tratamente fizico-chimice, con­gelarea si decongelarea repetate, dializa, fractionarea cromatografica si acidifierea provocand pierderi importante ale activitatii cutisensibilizante a serurilor ce contin reagine (93).

Concentratia extrem de mica a reaginelor in serurile indivizilor ato- pici, marea lor labilitate (ce provoaca pierderi insemnate in timpul pro­cedeelor de separare si purificare), relativitatea evaluarii lor cantitative cu ajutorul testului Prausnitz-Küstner (P—K), precum si lipsa unor anti­gene pure pentru efectuarea acestui test sunt cateva din motivele mai importante ce au ingreunat identificarea si studierea fractiunii imuno- globulinice respective. Descoperirea de catre Johansson si Bennich (51) a unui caz de mielom uman, in care celula mielomatoasa sintetiza can­titati mari de lanturi grele de IgE, a facut posibila identificarea acestei clase de imunoglobuline, precum si identificarea reaginelor cu IgE. Date recente au demonstrat ca o parte din anticorpii homocitotropi ai mai multor specii animale apartin unei clase de imunoglobuline cu proprie­tati foarte asemanatoare celor ale IgE umane (31) (72) (83) (96). Consta­tarea ca serul indivizilor atopiei contine o cantitate mai mare de IgE decat cei nealergici (6) (52) (99) sprijina ideea formulata mai de mult de Sherman (94) (95), dupa care producerea acestui tip de anticorpi re­prezinta expresia fenotipica esentiala a caracterului ereditar al hiper­sensibilitatii de tip atopic.