الرئيسيةبحث

ضد (مناعة)

في علم المناعة ، ضد (أضداد) أو الجسم المضاد (بالإنجليزية: Antibody) هو بروتين على شكل الحرف Y الإنكليزي ويتواجد في الدم والسوائل الجسدية الأخرى في الفقاريات، و يتم إستخدامه من قبل جهاز المناعة للتعرف على الأجسام الأجنبية و تحيدها مثل البكتريا والفيروسات. يطلق على الجسم المضاد اسم الكلوبيولين المناعي أيضا.

فهرس

تكوين الجسم المضاد وتحدده

تتكون الأضداد مثل بقية البروتينات من وحدات ثانوية تدعى الأحماض الأمينية وهناك 20 نوعا من هذه الأحماض التي يمكن ربطها معاً بمختلف الإرتباطات لتكوين سلسلة بروتينية. إن مكونات السلسلة من الاحماض الامينية والتتابع الذي تترتب فيه تلك الاحماض على طول السلسلة يحدد كيفية التفاف السلسلة في هيئة ثلاثية الابعاد وربما ترتبط بسلاسل أخرى.

الكلوبولينات المناعية هي جزيئات الاجسام المضادة التي لها مظهر تركيبي يعكس وزيفتها . تتكون جزيئة الجسم المضاد من نوعين من سلاسل البروتين القريبة من بعضها توصف احداها بالخفيفة والاخرى بالثقيلة.

عندما قورنت تتابعات الأحماض الامينية للسلاسل الخفيفة من مختلف الاجسام المضادة في آخر عقدين من القرن العشرين وجد نوربيرت هيلشمان Norbert Hilshmann الذي كان في حينها يعمل في معهد روكفلر للبحوث الطبية ان تلك السلاسل ذات خواص غريبة. إذ ان تتابع السلاسل من الأجسام مضادة مختلفة يختلف من سلسلة لاخى لكن الاختلافات تعزى إلى النصف الاول من كل سلسلة اما بقية السلسلة ففيها نفس التتابع في جميع الاجسام المضادة العائدة لنوع معين .

الجزيئة ذات الوظيفتين

أنواع الأضداد في الثدييات
الإسم الأنواع الوصف مجمعات الأجسام المضادة
IgA 2 يوجد في مناطق الميوكوزا mucosa مثلاً في الأمعاء، في المجاري التنفسية والمجارية البولية، وتحمي هذه المناطق من الإستعمار من قِبل المكروبات.[1] بعض الأجسام المضادة من المجمعات التي ترتبط بعدة جزيئات مستضدة.
IgD 1 يعمل بصورة أساسية كمستقبل مستضدات على سطح الخلايا البائية.[2] وظيفته معروفة بصورة أقل من الأنواع الأخرى.
IgE 1 يرتبط بمثيري الحساسية allergens ويحفز إطلاق الهستامين histamine من خلايا الماست mast cells، وله دور في الحساسية. أيضاً يحمي ضد الديدان الطفيلية.[3]
IgG 4 بأشكاله الأربع، يوفر أغلبية المناعة المبنية على الأجسام المضادة ضد المكروبات الغازية.[3]
IgM 1 متواجد على سطح الخلايا البائية ويتم إفرازه بطمع avidity عالي جداً. يقضي على المكروبات في بداياتهم في المناعة المتوسطة للخلايا البائية قبل أن يكون هناك IgG بما فيه الكفاية..[3][2]

يعتبر وجود التغاير والثبات في جزيئة البروتين ذا اهمية وظيفية قيمة وفي الواقع فإن جزيئة الجسم المضاد مزدوجة الوضيفة فكل سلسلة فيها منطقة متغايرة (تشكل حوالي نصف السلسلة الخفيفة وربع السلسلة الثقيلة) ومنطقة اخرى ثابتة. والمناطق المتغايرة من السلاسل هي التي تنطوي في الفراغ لتشكل موقع إرتباط الجسم المضاد من المستضد وهو الموقع الذي يرتبط بمستضد معين يوجه الجسم المضاد نحوه، وإن تغيير تتابع الاحماض الامينية في المنطقة المتغايرة يغير التركيب الكيميائي لمواقع الارتباط وبذلك يغير كفاءة تعامل الجسم المضاد مع اي مستضد مثل تغيير بروز في الجزء المسنن في مفتاح يؤدي إلى جعل المفتاح يناسب قفلاً آخر. اما المنطقة الثابت للسلاسل الخفيفة للجسم المضاد فهي مثل رأس المفتاح الذي يكون متطابقاً من مفتاح لاخر لماركة معينة ونوع معين ويؤدي وضيفة مشتركة لكل المفاتيح.


تؤدي المنطقة الثابتة في جزيئة الجسم المضاد لنوع معين نفس الوضيفة في كل جزيئة جسم مضاد من ذلك النوع، فمثلاً هناك نوعان من السلاسل الخفيفة في معظم الحيوانات الفقرية هما كابا ولامدا kappa & lambda وكل جزيئة جسم مضاد يجب ان تحتوي على سلاسل خفيفة من هذا النوع او ذاك، وفي اي نوع من الكائنات تتماثل المنطقة الثابتة للسلاسل الخفيفة (كابا ولامدا) مع المنطقة الثابتة للسلاسل الاخرى العائدة لنفس النوع والاكثر من ذلك فان كل جزيئة جسم مضاد تمتلك نوعا واحداً من خمسة انواع من السلاسل الثقيلة وهي: Alpha الفا ، Gamma كاما ، Epsilon ابسيلون ، Mu ميو ، Delta دلتا، وإن نوع السلسلة الثقيلة يحدد صنف الجلوبيولين المناعي بأنه IgA, IgG, IgE, IgM, IgD. وعلى سبيل المثال، يكون لجميع السلاسل الثقيلة فإن الأجسام المضادة من صنف IgM نفس تتابع المنطقة الثابتة Mu، كما يكون لجميع السلاسل الخفيفة نفس تتابع المناطق الثابتة كابا ولامدا، لكن من جهة اخرى تختلف المناطق المتغايرة من جسم مضاد لآخر لتعكس خواصها الوراثية المختلفة.

تقوم المناطق الثابتة للسلاسل الثقيلة بتحديد الفعالية الوضيفية للجسم المضاد وكيف يؤدي الجسم المضاد مهمته المناعية في الجسم فمثلاً لو اخذنا جسما مضاداً منطقته المتغايرة متخصصة بمستضد يوجد على حبوب اللقاح، فإذا كانت السلسلة الثقيلة من نوع دلتا فإن الجسم المضاد الذي ستكونه هذه المنطقة هو IgD الذي سيبقى مرتبطاً بسطح الخلية التي تكونه، وإذا كانت المنطقة الثقيلة كاما (Gamma) فإن الجسم المضاد الناتج سيكون IgG ويتوقع ان يدور في الدم وإذا كانت المنطقة الثفيلة ابسيلون (Epsilon) فالجسم المضاد هو IgE ويمكن أن يرتبط بسطح خلية معينة تفرز الهستامين Histamine الذي يسبب اعراض حمى القش Hay Fever أو الربو، وعندها يتدخل الجسم المضاد ليتفاعل مع مستضد حبوب اللقاح، ان جميع الاجسام المضادة متحصصة نوعيا لنفس المستضد وخصوصاً مستضد حبوب اللقاح، والاكثر من ذلك فإن نفس الوظائف توجد في الاجسام المضادة الموجهة ضد مستضدات اخرى ، لذلك فان الوضيفة المؤثرة للجسم المضاد لا تعتمد على المنطقة المتغايرة.

فرضية (دراير) و (بينيت)

Dreyer-Bennett Hypothesis

المقال الرئيسي: فرضية دراير وبينيت

لقد وفرت المظاهر التركيبية للأجسام المضادة اولى الحلول للاصل الوراثي لتنوعها فقد شخّص وليم ج. دراير و ج.كلود بينيت William J. Dreyer & J. Claude Bennet اللذان كانا يعملان في المعهد التكنولوجي في كاليفورنيا في منتصف الستينات بان مليوناً من الاجسام المضادة المختلفة يمكن تكوينها بدمج 1000 سلسلة خفيفة مختلفة مع 1000 سلسلة ثقيلة مختلفة. ومع ذلك فأنهما تساءلا حول امكانية تشخيص المعلومات الوراثية لهذا التنوع في البروتينات وما هو التنظيم الذي يتسب اليه التركيب الغريب (المتغاير والثابت) في كل سلسلة.

الوظيفة

بسبب كون الأضداد متواجدة بصورة حرة في مجرى الدم، يتم تصنيفهم ضمن الـ humoral immune system. الأجسام المضادة المتواجدة في الدم يتم صنعها من قبل الخلايا البائية المنسوخة التي تستجيب لمستضد واحد فقط، مثلاً قطعة بروتين محددة متواجدة على غلاف الفيروس.[4]

الأضداد تساهم في المناعة بثلاث طرق: منع الجراثيم من الدخول إلى أو تحطيم الخلايا عن طريق الإلتصاق بهم؛ أويقومون بتحفيز عملية إزالة جرثومة معينة بتحفيز الماكروفيجز macrophages وخلايا أخرى بإرتداء الجرثومة؛ كما ويستطيعون أيضاً بدأ عملية تدمير الجرثومة بصورة مباشرة عن طريق تحفيز حواس مناعية أخرى مثل الجهاز المتمم Complement Pathway.

المعادلة

الفيروسات والبكتريا الداخلية يجب ان تدخل الخلية لبدأ عملية النسخ؛ ويحصلا على الدخول إلى الخلية عن طريق الإتصال بجزيئات معينة على سطح الخلية. الأجسام المضادة التي تتعرف على الفيروسات تقوم بحجز قابلية هذا على الإتصال بالجزيئة المفضلة عن طريق الإتصال المباشر بهم. الفيروس المحجوز لا يستطيع ان يدخل الخلية. بعض الأجسام المضادة، مثل الـ IgA، تستطيع ان تتصل مباشرة بالمكروب في الغشاء المخاطي لمنع إستعمار الأغشية المخاطية. وبعض الأجسام المضادة في ضد-السموم تقوم بمعادلة السموم بعد الإتصال بهم وحجزهم. [5]

بعض الفيروسات تستطيع الهروب من الجهاز المناعي عندما لا يمكن معادلتها من قِبل الأجسام المضادة. كمثال، بعض الفيروسات مثل فيروس نقص المناعة البشري HIV، لا يمكن تغطيتهم بصورة كاملة من قبل جسم مضاد معادل، حيث أن في بعض الأحيان قد تقوم هذه الأجسام المضادة بمساعدة الإصابة بالفيروس بدل منعه؛ يفضل فيروس نقص المناعة البشري HIV بإصابة الخلايا التي تتصل بالأجسام المضادة . [3]. خلال بعض الأمراض (Chronic Diseases) مثل الهيربيس (herpes)، الإلتهاب لا طالما يتم معالجته بصورة سريعة من قبل الجهاز المناعي، ولكن بعض الخلايا تبقي جزءاً من الفيروس فيها والذي يؤدي إلى بدأ الإلتهاب مرة أخرى وظهور الأعراض؛ لا يمكن أن يتم القضاء بصورة تامة على الإلتهاب. [3]

تشغيل الجهاز المتمم

الأجسام المضادة التي تلتصق بسطح المستضدات ، كمثال على البكتريا، أولاً تقوم بجذب مكونة الجهاز المتمم عن طريق جزء الـ Fc منهم والبدأ بتشغيل الجهاز المتمم الكلاسيكي[4]. هذا ينتج عن قتل البكتريا بطريقتين[3]. الأولى، إلتصاق الجسم المضاد والجزيئات المتممة تؤشر المكروب لأن يُبتلع من قِبل الخلايا الفاجية phagocytes في عملية تدعى opsonization؛ هذه الخلايا الفاجية تُجذب من قِبل بعض الجزيئات المتممة التي تتكون في الجهاز المتمم. الثانية، بعض مكونات الجهاز المتمم تقوم بصنع نظام مهاجم للغشاء membrane attack complex لمساعدة الأجسام المضادة على قتل البكتريا مباشرة.[6]

تشغيل الخلايا المؤثرة

من أجل مقاومة المكروبات التي تستنسخ نفسها خارج الخلايا، تقوم الأجسام المضادة بالإلتصاق بالمكروبات لربطهم مع بعض، مما يجعلهم يلتصقون. بما أن الجسم المضاد على الأقل "طرفين"، يستطيع ان يربط أكثر من مستضد واحد مع الأخر بالإلتصاق مع نفس الموقع (الأبيتوب epitope) على سطح المستضد. عند تغليف المكروب، تقوم الأجسام المضادة بتشبيه دور المؤثر ضد المكروب في الخلايا التي تميز جزء الـ Fc الخاص بهم.[3]

هؤلاء الخلايا الذين يتعرفون على المكروبات المغطاة لهم مستقبلي Fc التي، كما يقترح الإسم، يتعرفون على جزء الـ Fc لكل من الأجسام المضادة IgA، IgG، IgE. عند إرتباط جسم مضاد معين مع مستقبل Fc على خلية معينة، يتم تحفيز دور المؤثر لتلك الخلية؛ الخلايا الفاجية تبدأ بالبلع، خلايا الماست والمتعادلة تبدأ بخسارة التحبب، والخلايا القاتلة الطبيعية تبدأ بإطلاق السيتوكينات وجزيئات سم الخلايا؛ التي في النهاية تنتج بتدمير المكروب المصاب به. مستقبلات Fc تكون محددة بالأبدال isotype-specific، وذلك يعطي مطاطية كبيرة للجهاز المناعي، حيث تساعده على إطلاق إستجابات مناعية محددة للمكروبات المختلفة. [7]

الإستخدامات

الإستخدامات الطبية

تشخيص الأمراض

إن تم إلتقاط تركيز معين من جسم مضاد في الدم، قد يدل هذا على وجود الفيروس المعادي للجسم المضاد (المستضد) حيث أن وجود الفيروس يحفز على إنتاج الأجسام المضادة له بصورة أكبر. وهذا قد يساعد الأطباء على إتخاذ الإجراءات اللازمة لمعالجة المصاب بهذا الفيروس.

معالجة الأمراض

إستخدام الأجسام المضادة المستنسخة الموجهة targeted monoclonal antibodies قد حقق نجاح في معالجة أمراض مثل الروماتيزم rheumatoid arthritis[8]، مرض التصلب المتعدد multiple sclerosis[9]، داء الصدفيه psoriasis[10]، والعديد من السرطانات مثل سرطان القولون-والمستقيم colorectal cancer، سرطانات الرأس والرقبة وسرطان الثدي.[11]

الإستخدام في البحوث

صورة فلورية لخلايا
صورة فلورية لخلايا

الأجسام المضادة المحددة يتم إنتاجها عن طريق حقن الثديات بالمستضد، مثل الفئران أو الجرذان أو الأرانب في حالة الإنتاج الصغير الكمية للأجسام المضادة، أو العنزة، أو الخروف أو الحصان في حالة الإنتاج الكبير الكمية للأجسام المضادة. الدم المعزول من هذه الحيوانات يحتوي على عدة أجسام مضادة كلها تتعرف على نفس المستضد، تسمى الأجسام المضادة ذات عدة نسخ Polyclonal، وتكون هذه الأجسام المضادة في المصل serum، والذي يمكن تسميته الآن بضد المصل antiserum. المستضدات يمكن حقنها إلى الدجاج لتكوين أجسام مضادة في صفار البيض.[12]

من أجل الحصول على جسم مضاد محدد لجزء واحد epitope من المستضد، يجب عزل الخلايا اللمفاوية lymphocytes التي تنتج الجسم المضاد، ويتم تخليدها بدمجها مع خلية سرطانية. الخلايا المدمجة تدعى هيبريدوما hybridoma، والتي سوف تظل خالدة وتنمو وتنتج الأجسام المضادة في بيئة زرع الخلايا. يتم عزل هيبريدوما مفردة عن طريق الإستنساخ المخفف dilution cloning لتكوين مستنسخات خلوية التي كلها تنتج نفس الجسم المضاد؛ وعندها يتم إطلاق اسم الجسم المضاد المستنسخ monoclonal antibody على هذه الأجسام المضادة.[13] كل من الأجسام المضادة ذات عدة نسخ والأجسام المضادة المستنسخة يتم تصفيتها بإستخدام عملية فصل المواد على بروتين أ/ج مرتبط بالمستضد Protein A/G antigen-affinity chromatography. [14]

الإستخدام

في البحوث، تستخدم الأجسام المضادة المصفاة في العديد من التطبيقات. يُستخدموا لتحديد هوية ومكان البروتينات داخل وخارج الخلية. تستخدم الأجسام المضادة في جهاز عد الخلايا Flow Cytometry للتفريق بين أنواع الخلايا من البروتينات الذي يظهروه؛ مختلف أنواع الخلايا تظهر مجموعات مختلفة من بروتينات أو جزيئات التمايز عن السطح ، ويتم التعرف على مختلف البروتينات داخل الخلية والذي يتم إفرازها.[15]ويتم أيضاً إستخدامها في الترسيب المناعي immunoprecipitation لفصل البروتينات عن أي شيء ملتصق بهم (الترسيب المناعي المشارك co-immunoprecipitation) من جزيئات اخرى في الخلية، [16]في تحاليل البلوت الغربي Western blot للتعرف على البروتينات المفصولة كهربائياً.[17] وفي كيمياء الأنسجة المناعية immunohistochemistry أو الفلور المناعي immunofluorescence لفحص وجود البروتين في أقسام نسيجية أو لتحديد مكان البروتين دخل الخلاية بمساعدة المجهر.[18][15]كما يمكن أيضاً إكتشاف البروتين وتحديده مع الاجسام المضاده ، باستخدام تقنيات "إلايزا" ELISA و "إيلايزبوت" ELISPOT.[19][20]

تاريخ

بدأت دراسة الأجسام المضادة في 1890 عندما قام إميل فون بيرنج وشيباسابورو كيتاساتو بوصف فعالية الجسم المضاد ضد سموم الجزاز tetanus والدفثيريا diphtheria. بيرينج وكيتاساتو وضعوا نظرية عن المناعة humoral immunity، مقترحين أن هناك متوسط في المصل serum الذي قد يتفاعل مع المستضد الأجنبي.[21][22]

المصادر

  1. ^ Underdown B, Schiff J, Immunoglobulin A: strategic defense initiative at the mucosal surface. Annu Rev Immunol 4 389-417.1986 PMID=3518747
  2. ^ أ ب Geisberger R, Lamers M, Achatz G, The riddle of the dual expression of IgM and IgD. Immunology 118 4 429-37. 2006. PMID 16895553
  3. ^ أ ب ت ث ج ح خ Pier GB, Lyczak JB, Wetzler LM (2004). Immunology, Infection, and Immunity. ASM Press. ISBN 1-55581-246-5.
  4. ^ أ ب Ravetch J, Bolland S (2001). "IgG Fc receptors". Annu Rev Immunol 19: 275-90.
  5. ^ Chippaux J, Goyffon M (1998). "Venoms, antivenoms and immunotherapy". Toxicon 36 (6): 823-46
  6. ^ Rus H, Cudrici C, Niculescu F (2005). "The role of the complement system in innate immunity". Immunol Res 33 (2): 103-12. PMID 16234578.
  7. ^ Janeway CA, Jr et al (2001). Immunobiology., 5th ed., Garland Publishing. ISBN 0-8153-3642-X.
  8. ^ Feldmann M, Maini R (2001). "Anti-TNF alpha therapy of rheumatoid arthritis: what have we learned?". Annu Rev Immunol 19: 163-96. PMID 11244034
  9. ^ Doggrell S (2003). "Is natalizumab a breakthrough in the treatment of multiple sclerosis?". Expert Opin Pharmacother 4 (6): 999-1001. PMID 12783595.
  10. ^ Krueger G, Langley R, Leonardi C, Yeilding N, Guzzo C, Wang Y, Dooley L, Lebwohl M (2007). "A human interleukin-12/23 monoclonal antibody for the treatment of psoriasis". N Engl J Med 356 (6): 580-92. PMID 17287478.
  11. ^ Vogel C, Cobleigh M, Tripathy D, Gutheil J, Harris L, Fehrenbacher L, Slamon D, Murphy M, Novotny W, Burchmore M, Shak S, Stewart S (2001). "First-line Herceptin monotherapy in metastatic breast cancer". Oncology 61 Suppl 2: 37-42. PMID 11694786.
  12. ^ Tini M, Jewell UR, Camenisch G, Chilov D, Gassmann M (2002). "Generation and application of chicken egg-yolk antibodies". Comp. Biochem. Physiol., Part A Mol. Integr. Physiol. 131 (3): 569-74. PMID 11867282.
  13. ^ Cole SP, Campling BG, Atlaw T, Kozbor D, Roder JC (1984). "Human monoclonal antibodies". Mol. Cell. Biochem. 62 (2): 109-20. PMID 6087121.
  14. ^ Kabir S (2002). "Immunoglobulin purification by affinity chromatography using protein A mimetic ligands prepared by combinatorial chemical synthesis". Immunol Invest 31 (3-4): 263-78. PMID 12472184.
  15. ^ أ ب Brehm-Stecher B, Johnson E (2004). "Single-cell microbiology: tools, technologies, and applications". Microbiol Mol Biol Rev 68 (3): 538-59. PMID 15353569.
  16. ^ Williams N (2000). "Immunoprecipitation procedures". Methods Cell Biol 62: 449-53. PMID 10503210.
  17. ^ Kurien B, Scofield R (2006). "Western blotting". Methods 38 (4): 283-93. PMID 16483794.
  18. ^ Scanziani E. "Immunohistochemical staining of fixed tissues". Methods Mol Biol 104: 133-40. PMID 9711649.
  19. ^ Reen DJ. (1994). "Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA).". Methods Mol Biol. 32: 461-6. PMID 7951745.
  20. ^ Kalyuzhny AE (2005). "Chemistry and biology of the ELISPOT assay". Methods Mol Biol. 302: 15-31. PMID 15937343.
  21. ^ Emil von Behring - Biography. Retrieved on 2007-06-05.
  22. ^ "The Late Baron Shibasaburo Kitasato". Canadian Medical Association Journal: 206.

وصلات خارجية

الجهازالمناعي / علم المناعة
أنظمة مناعية جهاز مناعي مكتسب Adaptive immune system يقابله جهاز مناعي فطريInnate immune system • جهاز مناعي خلطي Humoral immune system يقابله جهاز مناعي خلوي Cellular immune system • الجهازالمتمم Complement system (ذيفان تأقي Anaphylatoxins) • جهاز لمفاوي • كريات الدم البيضاء • أضداد • مستضدات • (معقد التوافق النسيجي) MHC • الجهاز المتمم
الأضداد و المستضدات أضداد (أضداد وحيدة النسيلة Monoclonal antibodies، أضداد متعددة النسيلة Polyclonal antibodies، (ضد ذاتي (مناعة)أضداد ذاتيةAutoantibody) • نمط أليلي Allotype • نمط أسوي Isotype • نمط ذاتيIdiotype • مستضد (مستضد فوقي Superantigen)
خلايا مناعية الخلايا البيضاء (خلايا تائية T cell، خلايا بائية B cell، خلايا فاتكة طبيعية ، خلايا بدينة Mast cell ، خلايا أسسة Basophil، خلايا حمضة Eosinophil) • بالعات Phagocyte (عدلات Neutrophil، البالعات الكبيرة Macrophage، خلايا متغضنة Dendritic cell) • خلايا حاملة للمستضدات • الجهاز الشبكي البطاني Reticuloendothelial system
المناعة مقابل التحمل المناعة Immunity • مناعة ذاتية Autoimmunity • الحساسية • التحمل المناعي (التحمل المركزي Central Tolerance) • نقص مناعي Immunodeficiency
وراثيات مناعية فرط الطفرات Somatic hypermutation • إعادة اتحاد VDJ • تغير صف الغلوبلولين المناعي Immunoglobulin class switching • معقد التوافق النسيجي MHC • مستضادات الكريات البيض البشرية تعرف اختصارا ب "هلا" HLA
Other سايتوكينات • الالتهاب • أوبسونين
بروتينات : غلوبيولينات
لاكتوغلوبيولين (لاكتوفيرين) -

ثيروغلوبيولين Thyroglobulin

المصل الدموي: ألفا غلوبيولين - بيتا غلوبيولين - غاما غلوبيولين (غلوبيولينات مناعية) - فيبرونيكتين - ماكروغلوبيولين - ترانسكوبولامين
بروتينات الجهاز المناعي
معقد MAC - أجسام نانوية - بيرفورين - أضداد (سلسلة خفيفة, سلسلة ثقيلة, IgA, IgD, IgE, IgG, IgM)