XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

Иммуноглобулины являются ключевыми молекулами иммунной системы, выполняя многие защитные функции в организме. По сравнению с другими классами иммуноглобулин D (IgD) был открыт относительно недавно, в 1965 году. В настоящее время изучен он недостаточно, в норме концентрация его в крови крайне мала (примерно 1% от общего количества антител), а функции до конца неясны.

Он представляет собой уникальный иммуноглобулин с концентрацией в сыворотке крови, намного меньшей, чем у IgG, IgA и IgM, но большей, чем у IgE. Не так давно было обнаружено, что он присутствует у многих видов – от хрящевых рыб до человека. Как полагают, это может быть свидетельством того, что IgD такой же древний, как и IgM.

По строению IgD не отличается от других видов иммуноглобулинов (схема строения представлена на рисунке 1). Молекулы всех иммуноглобулинов состоят из двух видов парных полипептидных цепей: легкие (L) с низкой молекулярной массой, и тяжелые (H) с высокой молекулярной массой. Все 4 цепи соединены вместе дисульфидными связями.

Мономерный иммуноглобулин содержит две легкие и две тяжелые цепи. Каждая из цепей содержит гомологичные сегменты – домены. Специфичность иммуноглобулинов определяется первичной структурой антигенраспознающих доменов, называемых вариабельными (V). Структура остальных доменов молекулы иммуноглобулина является постоянной. Эти домены называются константными (C).

Легкие цепи содержат один V- и один С-домен, а тяжелые – один V и три или четыре C-домена. Строение константных доменов тяжелой цепи (они обозначены СН) обусловливает разделение молекул иммуноглобулинов на изотипы или классы. В зависимости от их структуры выделяют 5 классов иммуноглобулинов – IgM, IgG, IgA, IgD и IgE.

Молекула IgD человека имеет три домена константной области.

Рис. 1 Строение иммуноглобулина

При изучении В-лимфоцитов было показано, что в конце стадии покидания клетками костного мозга и заселения периферических лимфоидных тканей, В-клетки начинают экспрессировать IgD как второй тип рецепторов иммуноглобулинов с той же специфичностью, они также становятся более устойчивыми к негативному отбору.

IgD был обнаружен на поверхности многих В-клеток и является он выполняет роль антиген распознающего рецептора и ко-экспрессируется совместно с IgM (рис. 2).

Заякоренный в мембране IgD может активировать врождённый и адаптивный иммунитет, функционируя в составе B-клеточного рецепторного комплекса.

Рис. 2 Двойная экспрессия иммуноглобулинов D и М на поверхности В-лимфоцитов.

На стадии незрелой В-клетки белковый продукт перестроенных генов иммуноглобулинов экспрессируется на мембране клетки в виде мембранного IgM. Завершающим событием в созревании В-клетки является экспрессия на ее поверхности IgD. Таким образом, на мембране зрелой наивной В-клетки, содержатся как IgM, так и IgD.

В лимфоидных тканях были обнаружены плазмоциты, которые содержат только IgD.

Роль IgD (особенно секретируемой формы) до конца не изучена; даже когда-то считалось, что IgD может не иметь никакой функции [1, 2].

IgD был обнаружен в сыворотке крови, а также в других биологических жидкостях организма. У детей концентрация его в крови выявляется только после достижения ими 12-месячного возраста. Исследования показали, что уровень IgD Д в сыворотке крови взрослых достигается в раннем детстве и сохраняется на протяжении всей жизни. Было установлено, что средняя концентрация IgD составляла 30 мг/ л. Концентрация IgD в сыворотке демонстрирует широкую изменчивость среди популяции людей, возможно, из-за комбинации генетических и экологических факторов, включая воздействие аллергенов и загрязняющих веществ. Известно, что IgD могут связываться с тучными клетками и базофилами, активируя их на выработку противомикробных веществ [3].

Количество «загадочного» IgD в сыворотке крови обычно измеряется совместно с концентрациями иммуноглобулинов A, M и G, хотя клиническая значимость повышенных или пониженных значений IgD в сыворотке не доказана. Случайное открытие повышенной концентрации IgD в сыворотке крови во время приступов у некоторых пациентов с периодической лихорадкой привело к возобновлению поиска специфической роли в этой молекулы в сыворотке крови.

Хронические инфекции также повышают концентрацию его в крови, например, у пациентов с проказой, туберкулезом, сальмонеллезом, инфекционным гепатитом и малярией. У многих, но не у всех, пациентов с повышенным содержанием IgD были рецидивирующие стафилококковые инфекции.

Были получены доказательства, подтверждающие участие секретируемого IgD в иммунитете слизистых оболочек. По сравнению с плазматическими клетками, секретирующими IgG, IgA или IgM, клетки, секретирующие IgD, редко встречаются в селезенке, кишечнике и костном мозге человека, но могут быть легко обнаружены в слизистой оболочке миндалин человека, где могут активно стимулироваться в результате постоянного контакта с комменсальными бактериями, антигенами, переносимыми по воздуху, и пищевыми антигенами. Некоторые из этих тонзиллярных IgD-секретирующих плазматических клеток попадают в общий кровоток, чтобы колонизировать дистальные отделы слизистой оболочки, включая среднее ухо, а также слезные, слюнные и молочные железы [3].

Некоторые из этих тонзиллярных IgD-секретирующих плазматических клеток попадают в общий кровоток, чтобы колонизировать дистальные отделы слизистой оболочки, включая среднее ухо, а также слезные, слюнные и молочные железы.

Уровень IgD увеличивается в сыворотке крови людей, подвергшихся воздействию респираторных патогенов, таких как вирус краснухи и Mycobacterium tuberculosis, или у пациентов с хронической легочной патологией, включая бронхиальную астму [3].

Интерес представляют исследования, посвященные изучению аутоиммунной патологии на животных моделях. Например, одними авторами был показан быстрый контроль аутоиммунного диабета у животных дикого типа. Он был связан с образованием высокоаффинных IgM, которые защищают инсулин от аутоиммунной деградации. Однако у мышей с дефицитом IgD образование высокоаффинных защитных IgM задерживается, что приводит к устойчивому и тяжелее протекающему аутоиммунному диабету [4].

Заключение

IgD оставался мало изученным в течение последних десятилетий. Недавние исследования показали, что IgD эволюционно играет центральную роль в регуляции толерогенных и защитных реакций В-клеток. Дополнительные данные свидетельствуют о том, что IgD относится к древней форме иммунного надзора, стратегически расположенной в местах проникновения антигена на слизистые оболочки, включая полости носоглотки. К настоящему времени была проделана большая работа по изучению IgD. Однако полученных знаний пока недостаточно и остается потребность в дальнейших исследованиях для полного понимания значения функций этой молекулы в организме человека и животных.

Список литературы:

Vladutiu AO. Immunoglobulin D: properties, measurement, and clinical relevance. Clin Diagn Lab Immunol. 2000 Mar;7(2):131-40. doi: 10.1128/CDLI.7.2.131-140.2000. PMID: 10702483; PMCID: PMC95839.

Geisberger, R., Lamers, M. and Achatz, G. (2006), The riddle of the dual expression of IgM and IgD. Immunology, 118: 429-437. https://doi.org/10.1111/j.1365-2567.2006.02386.x

Gutzeit, C., Chen, K. and Cerutti, A. (2018), The enigmatic function of IgD: some answers at last. Eur. J. Immunol., 48: 1101-1113. https://doi.org/10.1002/eji.201646547

Amendt T, Ayoubi OE, Linder AT, Allies G, Young M, Setz CS, Jumaa H. Primary Immune Responses and Affinity Maturation Are Controlled by IgD. Front Immunol. 2021 Aug 9;12:709240. doi:10.3389/fimmu.2021.709240.PMID:34434193;PMCID:PMC8381280.