ایمونوگلوبولین E (Immunoglobulin E (IgE)) خواص، ساختار و کارکردها

خواص

ایمونوگلوبولین E با وجود زنجیره سنگین اپسیلون (Epsilon heavy chain) در ساختار تعریف میشود.
IgEبه عنوان یک مونومر (Monomer) در سیستم گردش خون وجود دارد و کمترین غلظت ایزوتیپ آنتیبادی در پلاسما را در سطوح حدود 100 نانوگرم در میلی لیتر (تقریباً 300 برابر کمتر از IgG) دارد، و 0.002٪ از کل ایمونوگلوبولین را تشکیل میدهد.
IgE نیمه عمر بسیار کوتاهی دارد که کمتر از 1 روز است. دلیل آن این است که بخشی از میزان خون در گردش به طور مداوم در اندوزومها (Endosome) از بین میرود.
با وجود غلظت کم در سیستم گردش خون، IgE از نظر بیولوژیکی بسیار فعال است. به این دلیل که اگرچه غلظت IgE در گردش خون بسیار کم است، آنتیبادیهای IgE به گیرندههای با میل ترکیبی بالا موجود در سطح ماستسلها (Mast cell) و بازوفیلها (Basophils) متصل میشوند، به طوری که این سلولها ممکن است به آلرژنها (Allergen) بسیار حساس شوند.
FceRI یک گیرنده با میل ترکیبی بالا مخصوص IgE است که با چگالی بالا روی ماستسلها و بازوفیلهای ساکن بافت وجود دارد.
به دلیل این برهمکنشی با میل ترکیبی بالا، تقریباً تمام IgE تولید شده توسط سلولهای B به ماستسلها یا بازوفیلها متصل میشوند، که این امر غلظت پایین موجود در گردش خون را توضیح میدهد.
اتصال عرضی IgE به FceRI منجر به فعالسازی سلولی می‌شود که موجب آزادسازی فوری گرانولهای از پیش ساخته شده مانند هیستامین (Histamine) و تریپتاز (Tryptase) و متعاقب آن تولید واسطه‌های لیپیدی (پروستاگلاندین‌ها و لکوترین‌ها) و سیتوکین‌ها (اینترلوکین 4 و اینترلوکین 5) می‌شود.
علاوه بر این، تولید گیرنده‌های با میل ترکیبی بالا هنگام رینیت (Rhinitis) ناشی از آلرژن در انسان، احتمالاً توسط خود IgE افزایش مییابد. از این امر میتوان نتیجه گرفت که غلظت IgE در سیستم گردش خون، فعالیت واقعی آن را منعکس نمیکند.
تحت برخی شرایط، IgE به سطوح پاتولوژیک میرسد. بیماری‌های بالینی مرتبط با افزایش غیرمعمول غلظت IgE (بیش از 1000 IU/mL) شامل بیماری‌های آتوپیک (Atopic) (آسم، رینیت آلرژیک، درماتیت آتوپیک (Atopic dermatitis)، کهیر)، بیماری‌های انگلی، بیماری‌های پوستی، بیماری‌های نئوپلاستیک و نقص ایمنی میباشند.

ساختار IgE

IgE یک گلیکوپروتئین با وزن مولکولی 190 کیلو دالتون است که به عنوان یک آنتیبادی مونومری متشکل از 2 زنجیره سنگین اپسیلون (e) و 2 زنجیره سبک که توسط پیوندهای دی سولفیدی درون زنجیرهای متعدد به هم وصل شدهاند، تولید میشود.
IgE در ساختار مشابه با IgG یافت میباشد، اما IgE شامل دو ویژگی منحصر به فرد است:

زنجیره سنگین اپسیلون (e) که محتوای آن از کربوهیدرات بالا (12%) تشکیل شده و یک بخش ثابت اضافی (CH4).

این ساختار دارای دو ناحیه اتصال آنتیژن یکسان است که از یک زنجیره سبک (23 کیلو دالتون) و یک زنجیره سنگین (70 کیلو دالتون) و ظرفیت شیمیایی 2 تشکیل شده است.
علاوه بر پیوندهای دیسولفیدی که زنجیرهها را به یکدیگر متصل میکند، پیوندهای دیسولفید درون زنجیرهای نیز وجود دارند که هر زنجیره را به قسمتهایی به نام دومین (Domain) تقسیم میکنند.
زنجیرههای سبک دارای دو دومین هستند، یکی ثابت و دیگری متغیر.
زنجیرههای سنگین دارای پنج دومین، یک دومین متغیر و چهار دومین منطقه ثابت هستند.
داشتن ناحیه ثابت اضافی (CH4) منحصر به فرد است.
زنجیرهای سبک و سنگین دارای نواحی متغیر در انتهای بیشتر N terminalهای خود هستند.
توالی‌های متغیر (V) در انتهای N terminal زنجیره‌های سنگین (VH) و سبک (VL)، مکان‌های اتصال مختص آنتیژن منحصر به فردی را ایجاد می‌کنند.
نواحی C-terminal زنجیره‌های سنگین e از 4 دومین Ce تشکیل شده‌اند که هر کدام توسط یکی از اگزون‌های (Exon) Ce1 تا Ce4 که در نزدیکی انتهای ‘3 لوکوس (Locus) زنجیره سنگین (IgH) کدگذاری شده‌اند.
دومینهای IgE Ce2-4 Fc، کارکردهای خاص ایزوتیپهایشان، از جمله اتصال به گیرنده‌های FceRI و CD23 را ارائه می‌کنند.
ناحیه منحصربه‌فرد CH4، اتصال IgE به گیرنده‌های با میل ترکیبی بالا (Fce-RI) روی سطح بازوفیل‌ها و ماست‌سل‌ها که حاوی گرانول‌های از پیش ساخته شده هپارین و هیستامین هستند، را محدود می‌کند.
ناحیه لولا در ساختار IgE وجود ندارد.
Fce بر خلاف Fc و Fcµ، سیستم کامپلمان (Complement) را فعال نمیکند.
آنتیبادیهای IgE نسبت به سایر ایزوتیپهای ایمونوگلوبولین با توالیهای عام 7N-گلیکوزیلاسیون (N-linked glycosylation) در هر زنجیره سنگین e (که یکی از این ایزوتیپها برای اتصال IgE به گیرنده با میل ترکیبی بالای FceRI، مورد نیاز است)، بیشتر به طور شدید گلیکوزیله (Glycosylate) میشوند.
در نتیجه این گلیکوزیلاسیون سنگین، آنتیبادیهای IgE میل ترکیبی با گالکتینها (Galectin) و پروتئینهای نوع لکتین (Lectin) دارند که میتوانند با IgEهای آزاد و یا متصل به سلول برهمکنش داشته باشند.

کارکردها

IgE در درجه اول از بدن در برابر انگلهای کرمی محافظت میکند، اما میتواند به مواد خارجی حتی در مقادیر کم نیز پاسخ دهد و به عنوان “محافظ ورودی” تعیین نقش میشود.
واکنشهای آلرژیک عمدتاً به IgE مربوط است. کارکرد آنتیبادیهای IgE به عنوان واسطه در واکنشهای آلرژیک نوع I، به وسیله توانایی آنها در تعامل هم با آنتیژن و هم با مولکولهای گیرنده روی غشای بازوفیلهای خون و ماستسلهای بافتی در بدن انسان، توضیح داده میشود.
اتصال عرضی ناشی از آنتیژن IgE متصل به گیرنده، فرآیندی را آغاز میکند که منجر به آزاد شدن هیستامین و هپارین (Heparin) میشود که نفوذپذیری عروقی (Vascular permeability) را افزایش داده و انقباض ماهیچه صاف (Smooth muscle) را تقویت میکند.
مکانیسمهای واسطهای IgE به طور معمول به عنوان تسهیلگر دگرانولاسیون (Degranulation) ماستسلها و بازوفیلها و ارتقا دهنده ایمنی TH2 شناخته میشوند. مکانیسمهایی که نه تنها یک دفاع مناسب در برابر کرمهای انگلی، مواد مضر، سموم، زهرها و محرکهای محیطی ایجاد میکنند، بلکه باعث ایجاد واکنشهای آلرژیک شدید در بیماران مبتلا به آلرژی میشوند.
IgE نقش اساسی در ازدیاد حساسیت نوع I دارد که در انواع بیماریهای آلرژیک مانند آلرژی غذایی، آسم آلرژیک، اکثر انواع سینوزیت، رینیت آلرژیک و انواع خاصی از درماتیت آتوپیک و کهیر مزمن ظاهر میشود.
در موارد یا شرایط خاص، سطوح بالای IgE نشان میدهد که بدن نسبت به آلرژنها بیش از حد واکنش نشان میدهد که منجر به واکنش آلرژیک میشود. این امر را میتوان نشانهای در نظر گرفت که بدن در حال مبارزه با عفونت ناشی از یک انگل بوده یا وضعیتهای خاصی در سیستم ایمنی بدن وجود دارد.
IgE علاوه بر نقشی که در واکنشهای آلرژیک دارد، همچنین نقش مهمی در پاسخ سیستم ایمنی به انگلهایی مانند Schistosoma mansoni، Trichinella spiralis و Fasciola hepatica ایفا میکند. IgE در هنگام دفاع سیستم ایمنی در برابر انگلهای تکیاختهای (Protozoan parasite) خاص مانند پلاسمودیوم فالسیپاروم (Plasmodium falciparum) استفاده میشود.
آزاد شدن هیستامین باعث انقباضات عضلانی در روده میشود که به دفع انگلها کمک میکند.
همچنین به نظر میرسد IgE در مقاومت در برابر کنههای خانواده Ixodid که ناقل ارگانیسمهای بیماری لایم (Lyme) و ارلیشیوز (Ehrlichiosis) هستند، نقش دارد. با این حال کارکرد دقیق IgE هنوز نامشخص است.
IgE همچنین در پاسخ به آلرژنها، مانند داروهای آنافیلاکتیک (Anaphylactic)، نیش زنبور، و آمادهسازی آنتیژن مورد استفاده در ایمونوتراپی حساسیتزدایی (Desensitization immunotherapy)، نقش مهمی ایفا میکند.