How Antibodies attack Viruses in Our body?

 

એન્ટિબોડીઝ (Antibodies) એ આપણા શરીરની રોગપ્રતિકારક શક્તિ (immune system) નો ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ ભાગ છે. તેઓ વાયરસને સીધા મારતા નથી, પરંતુ તેઓ વાયરસને નિષ્ક્રિય કરે છે અને તેને શરીરના અન્ય રોગપ્રતિકારક કોષો દ્વારા નાશ કરવા માટે ચિહ્નિત કરે છે.

ચાલો સમજીએ કે એન્ટિબોડીઝ વાયરસ સામે કેવી રીતે લડે છે:

૧. નિષ્ક્રિયકરણ (Neutralization) - વાયરસના પ્રવેશ અને ફેલાવાને અટકાવવો:

આ એન્ટિબોડીઝનો સૌથી સીધો અને મહત્વપૂર્ણ કાર્ય છે. નિષ્ક્રિય કરનાર એન્ટિબોડીઝ (Neutralizing Antibodies - NAbs) ખાસ કરીને વાયરસની સપાટી પરના પ્રોટીન (જેને એન્ટિજેન્સ કહેવાય છે) સાથે જોડાય છે, અને વાયરસને તંદુરસ્ત કોષોને ચેપ લગાડતા અટકાવે છે. આ ઘણી રીતે થઈ શકે છે:

• જોડાણને અવરોધવું (Blocking Attachment): ઘણા વાયરસને યજમાન કોષો (host cells) માં પ્રવેશવા માટે તેની સપાટી પરના ચોક્કસ રીસેપ્ટર્સ (receptors) સાથે જોડાવું પડે છે. એન્ટિબોડીઝ આ વાયરલ જોડાણ પ્રોટીન (જેમ કે SARS-CoV-2 નો સ્પાઇક પ્રોટીન) સાથે જોડાઈને તેને યજમાન કોષના રીસેપ્ટર્સ સાથે જોડાતા અટકાવે છે.
• આકાર પરિવર્તનને અટકાવવું (Preventing Conformational Changes): કેટલાક વાયરસને કોષમાં પ્રવેશવા અથવા અંદર ગયા પછી તેની આનુવંશિક સામગ્રી (genetic material) છોડવા માટે તેના પ્રોટીનના આકારમાં ફેરફાર કરવાની જરૂર પડે છે. એન્ટિબોડીઝ આ વાયરલ પ્રોટીન સાથે જોડાઈને આવા મહત્વપૂર્ણ આકાર પરિવર્તનોને અટકાવે છે, જેનાથી વાયરસનો પ્રવેશ અથવા પ્રતિકૃતિ (replication) અટકી જાય છે.
• એગ્લુટિનેશન (Agglutination): એન્ટિબોડીઝ એક સાથે અનેક વાયરસ કણો સાથે જોડાઈને તેમને એકબીજા સાથે જોડી દે છે (ગુંચળું બનાવે છે). આ મોટા ઝુંડ કોષોને ચેપ લગાડવાની શક્યતા ઘટાડે છે અને ફેગોસાઇટિક કોષો (phagocytic cells - જે રોગકારકોને ખાઈ જાય છે) દ્વારા સરળતાથી સાફ થઈ જાય છે.
• વાયરસના પ્રકાશનને અવરોધવું (Blocking Viral Release): કેટલાક કિસ્સાઓમાં, એન્ટિબોડીઝ ચેપગ્રસ્ત કોષોમાંથી નવા વાયરસ કણોના પ્રકાશનમાં દખલ કરી શકે છે, જેનાથી ચેપનો ફેલાવો મર્યાદિત થાય છે.

૨. ઓપ્સોનાઈઝેશન (Opsonization) - ફેગોસાઇટ્સ માટે ચિહ્નિત કરવું:

એન્ટિબોડીઝ "મને ખાઓ" (eat me) સંકેતો તરીકે કાર્ય કરે છે. જ્યારે એન્ટિબોડીઝ વાયરસ અથવા વાયરસ-ચેપગ્રસ્ત કોષો સાથે જોડાય છે, ત્યારે એન્ટિબોડીનો કૉન્સ્ટન્ટ રીજન (Fc region) ખુલ્લો પડે છે. મેક્રોફેજ અને ન્યુટ્રોફિલ્સ જેવા ફેગોસાઇટિક કોષોમાં રીસેપ્ટર્સ (Fc receptors) હોય છે જે આ Fc રીજનને ઓળખે છે અને તેની સાથે જોડાય છે. આ જોડાણ એન્ટિબોડી-કોટેડ વાયરસ અથવા ચેપગ્રસ્ત કોષોના શોષણ અને વિનાશને વધારે છે, આ પ્રક્રિયાને ઓપ્સોનાઈઝેશન કહેવાય છે.

૩. એન્ટિબોડી-ડિપેન્ડન્ટ સેલ-મેડિએટેડ સાઇટોટોક્સિસિટી (ADCC):

આ એક પદ્ધતિ છે જ્યાં એન્ટિબોડીઝ રોગપ્રતિકારક કોષોને ચેપગ્રસ્ત કોષોને મારવામાં મદદ કરે છે.

• જ્યારે કોઈ કોષ વાયરસથી સંક્રમિત થાય છે, ત્યારે તે તેની સપાટી પર વાયરલ પ્રોટીન પ્રદર્શિત કરી શકે છે.
• એન્ટિબોડીઝ આ વાયરલ પ્રોટીન સાથે ચેપગ્રસ્ત કોષની સપાટી પર જોડાઈ શકે છે.
• નેચરલ કિલર (NK) કોષો, એક પ્રકારના લિમ્ફોસાઇટ્સ, આ એન્ટિબોડીઝના Fc ભાગને ઓળખે તેવા Fc રીસેપ્ટર્સ ધરાવે છે.
• એકવાર NK કોષ એન્ટિબોડી-કોટેડ ચેપગ્રસ્ત કોષ સાથે જોડાઈ જાય, પછી તે પરફોરિન અને ગ્રાનઝાઇમ્સ ધરાવતા સાઇટોટોક્સિક ગ્રાન્યુલ્સ (cytotoxic granules) છોડે છે. પરફોરિન ચેપગ્રસ્ત કોષની મેમ્બ્રેનમાં છિદ્રો બનાવે છે, અને ગ્રાનઝાઇમ્સ આ છિદ્રો દ્વારા કોષમાં પ્રવેશીને ચેપગ્રસ્ત કોષમાં પ્રોગ્રામ્ડ સેલ ડેથ (apoptosis) પ્રેરે છે. આ વાયરસને વધુ પ્રતિકૃતિ અને ફેલાવાથી અટકાવે છે.

૪. કોમ્પ્લિમેન્ટ સિસ્ટમ સક્રિયકરણ (Complement System Activation):

કોમ્પ્લિમેન્ટ સિસ્ટમ એ રક્તમાં પ્રોટીનની એક શૃંખલા છે જે રોગકારકોને દૂર કરવા માટે એન્ટિબોડીઝ સાથે કામ કરે છે.

• વાયરસની સપાટી પર અથવા ચેપગ્રસ્ત કોષ પર બંધાયેલા એન્ટિબોડીઝ (ખાસ કરીને IgM અને IgG ના અમુક પેટા વર્ગો) કોમ્પ્લિમેન્ટ સિસ્ટમના ક્લાસિકલ પાથવેને સક્રિય કરી શકે છે.
• આ સક્રિયકરણ ઘટનાઓના એક ક્રમ તરફ દોરી જાય છે, જેમાં મેમ્બ્રેન એટેક કોમ્પ્લેક્સ (MAC) ની રચનાનો સમાવેશ થાય છે, જે સીધા વાયરલ પરબિડીયું (viral envelope) અથવા ચેપગ્રસ્ત કોષની મેમ્બ્રેનમાં છિદ્રો બનાવી શકે છે, જેનાથી લાયસિસ (ફાટવું) અને વિનાશ થાય છે.
• કોમ્પ્લિમેન્ટ સક્રિયકરણ નાના પ્રોટીન ટુકડાઓ પણ ઉત્પન્ન કરે છે જે કેમોએટ્રેક્ટન્ટ્સ (વધુ રોગપ્રતિકારક કોષોને આકર્ષિત કરે છે) અને ઓપ્સોનીન્સ (ફેગોસાઇટોસિસને વધુ વધારે છે) તરીકે કાર્ય કરે છે.

૫. આંતરકોષીય નિષ્ક્રિયકરણ (Intracellular Neutralization) (TRIM21):

તાજેતરના સંશોધનોએ દર્શાવ્યું છે કે એન્ટિબોડીઝ કોષો અંદર પણ વાયરસને નિષ્ક્રિય કરી શકે છે.

• જ્યારે એન્ટિબોડી-કોટેડ વાયરસ કણો કોષમાં પ્રવેશે છે (ઘણીવાર એન્ડોસાયટોસિસ દ્વારા, એક સેલ્યુલર અપટેક પ્રક્રિયા), ત્યારે TRIM21 નામનો એક સાયટોપ્લાઝમિક પ્રોટીન એન્ટિબોડીના Fc રીજન સાથે જોડાઈ શકે છે.
• TRIM21 E3 યુબિક્વિટિન લિગેઝ (E3 ubiquitin ligase) તરીકે કાર્ય કરે છે, જે એન્ટિબોડી-બાઉન્ડ વાયરસને યુબિક્વિટિન પરમાણુઓ સાથે ટેગ કરે છે. આ યુબિક્વિટિનેશન વાયરસને કોષની પ્રોટીસોમ સિસ્ટમ (proteasome system) દ્વારા અધોગતિ (degradation) માટે લક્ષ્ય બનાવે છે, જેનાથી વાયરસ પ્રતિકૃતિ કરી શકે તે પહેલાં જ તેનો અસરકારક રીતે નાશ થાય છે.

ટૂંકમાં, એન્ટિબોડીઝ વાયરસ સામે બહુમુખી સંરક્ષણ પૂરું પાડે છે: તેઓ તેમની ચેપી શક્તિને સીધી રીતે નિષ્ક્રિય કરે છે, તેમને ફેગોસાઇટ્સ દ્વારા નાશ કરવા માટે ચિહ્નિત કરે છે, ચેપગ્રસ્ત કોષોને દૂર કરવા માટે કિલર કોષોને આકર્ષિત કરે છે, અને કોમ્પ્લિમેન્ટ સિસ્ટમને સક્રિય કરે છે. રોગપ્રતિકારક તંત્રનો આ સંકલિત પ્રયાસ વાયરલ ચેપને નિયંત્રિત કરવા અને તેને દૂર કરવા માટે મહત્વપૂર્ણ છે.

 

 

Antibodies are a crucial part of the adaptive immune system, playing a significant role in defending the body against viral infections. They don't directly "kill" viruses in the same way that some immune cells do, but rather they act as highly specific tags or blockers that neutralize viruses and flag them for destruction by other immune mechanisms.

Here's a breakdown of how antibodies attack viruses in our body:

1. Neutralization (Blocking Viral Entry and Spread):

This is one of the most direct and vital ways antibodies combat viruses. Neutralizing antibodies (NAbs) bind specifically to viral surface proteins (antigens), preventing the virus from infecting healthy cells. This can happen through several mechanisms:

• Blocking Attachment: Many viruses need to bind to specific receptors on the surface of host cells to gain entry. Neutralizing antibodies can bind to these viral attachment proteins (e.g., the spike protein of SARS-CoV-2, or hemagglutinin of influenza virus) and physically block them from interacting with the host cell receptors.
• Preventing Conformational Changes: Some viruses need to undergo specific shape changes (conformational changes) in their proteins to fuse with the host cell membrane or uncoat their genetic material once inside. Antibodies can bind to these viral proteins and prevent these crucial conformational changes, thereby inhibiting viral entry or replication.
• Agglutination: Antibodies can bind to multiple virus particles, clumping them together (agglutination). These large aggregates are less likely to infect cells and are more easily cleared by phagocytic cells (immune cells that "eat" cellular debris and pathogens).
• Blocking Viral Release: In some cases, antibodies can interfere with the release of new virus particles from infected cells, limiting the spread of the infection.

2. Opsonization (Tagging for Phagocytosis):

Antibodies act as "eat me" signals. When antibodies bind to viruses or virus-infected cells, the constant region (Fc region) of the antibody becomes exposed. Phagocytic cells, like macrophages and neutrophils, have receptors (Fc receptors) that recognize and bind to these Fc regions. This binding enhances the uptake and degradation of the antibody-coated viruses or infected cells, a process called opsonization.

3. Antibody-Dependent Cell-Mediated Cytotoxicity (ADCC):

This is a mechanism where antibodies help immune cells kill infected cells.

• When a cell becomes infected with a virus, it may display viral proteins on its surface.
• Antibodies can bind to these viral proteins on the surface of the infected cell.
• Natural Killer (NK) cells, a type of lymphocyte, have Fc receptors that recognize the Fc portion of these antibodies.
• Once an NK cell binds to the antibody-coated infected cell, it releases cytotoxic granules containing perforin and granzymes. Perforin creates pores in the infected cell's membrane, and granzymes enter the cell through these pores, inducing programmed cell death (apoptosis) in the infected cell. This prevents the virus from replicating further and spreading.

4. Complement System Activation:

The complement system is a cascade of proteins in the blood that works with antibodies to clear pathogens.

• Antibodies (especially IgM and certain subclasses of IgG) bound to the surface of a virus or infected cell can activate the classical pathway of the complement system.
• This activation leads to a cascade of events, including the formation of a Membrane Attack Complex (MAC), which can directly create pores in the viral envelope or the membrane of an infected cell, leading to lysis (bursting) and destruction.
• Complement activation also generates small protein fragments that act as chemoattractants (recruiting more immune cells) and opsonins (further enhancing phagocytosis).

5. Intracellular Neutralization (TRIM21):

More recent research has revealed that antibodies can even neutralize viruses inside cells.

• When antibody-coated virus particles enter a cell (often through endocytosis, a cellular uptake process), a cytoplasmic protein called TRIM21 can bind to the Fc region of the antibody.
• TRIM21 acts as an E3 ubiquitin ligase, tagging the antibody-bound virus with ubiquitin molecules. This ubiquitination targets the virus for degradation by the cell's proteasome system, effectively destroying the virus before it can replicate.

In summary, antibodies provide a multi-faceted defense against viruses by directly neutralizing their infectivity, tagging them for destruction by phagocytes, recruiting killer cells to eliminate infected cells, and activating the complement system. This coordinated effort of the immune system is vital for controlling and clearing viral infections.