醫(yī)學(xué)免疫學(xué)/各類免疫球蛋白的生物學(xué)活性
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不同Ig其合成部位、合成時(shí)間、血清含量、分布、半衰期以及生物學(xué)活性有所差別。
目錄 |
一、IgG
IgG主要由脾、淋巴結(jié)中的漿細(xì)胞合成和分泌，以單體形式存在。在個(gè)體發(fā)育過(guò)程中機(jī)體合成IgG的年齡要晚于 IgM，在出生后第3個(gè)月開始合成，3～5歲接近成年人水平。IgG是血清中主要的抗體成分，約占血清總Ig的75%。根據(jù)IgG分子中γ鏈抗原性差異，人IgG有4個(gè)亞類：IgG1、IgG2、IgG3和IgG4（小鼠4個(gè)亞類是IgG1、IgG2a、IgG2b和IgG3）。其中IgG3γ3鉸鏈區(qū)含有62個(gè)氨基酸殘基，具有4個(gè)重復(fù)γ1鉸鏈區(qū)（15個(gè)氨基酸殘基）的串連結(jié)構(gòu)，重鏈間二硫鍵數(shù)量多，約10～15個(gè)，因此易被蛋白酶裂解，半衰期也較短。不同IgG亞類的生物學(xué)活性有所差異（表2-3）。IgG的半衰期相對(duì)較長(zhǎng)，約為20～30天。IgG可通過(guò)經(jīng)典途徑活化補(bǔ)體，其固定補(bǔ)體的能力依次是IgG3＞IgG1＞IgG2,在小鼠為IgG2b＞IgG2a＞IgG3，人的IgG4和小鼠的IgG1無(wú)固定補(bǔ)體的能力。IgG是唯一能通過(guò)胎盤的Ig，在自然被動(dòng)免疫中起重要作用。此外IgG還具有調(diào)理吞噬、ADCC和結(jié)合SPA等作用。由于IgG上述特點(diǎn)，IgG在機(jī)體免疫防護(hù)中起著主要的作用，大多數(shù)抗菌、抗病毒、抗毒素抗體都屬于IgG類抗體。應(yīng)用對(duì)麻疹、甲型肝炎等有免疫力的產(chǎn)婦或正常人丙種或胎盤球蛋白可進(jìn)行人工被動(dòng)免疫，能有效地預(yù)防相應(yīng)的傳染性疾病。不少自身抗體如抗甲狀腺球蛋白抗體、系統(tǒng)性紅斑狼瘡的LE因子（抗核抗體）以及引起Ⅲ型變態(tài)反應(yīng)免疫復(fù)合物中的抗體大都也屬于IgG。
表2-3 人IgG不同亞類理化性質(zhì)和生物學(xué)特性比較
| 性質(zhì) | IgG1 | IgG2 | IgG3 | IgG4 |
| 重鏈及其分子量（kD) | γ1（52） | γ2（52） | γ3（58） | γ4（52） |
| 單體分子量（kD） | 146 | 146 | 170 | 146 |
| 鉸鏈區(qū)氨基酸數(shù)目 | 15 | 12 | 62 | 12 |
| 血漿中半衰期（天） | 21～23 | 21～23 | 7～8 | 21～23 |
| 血清濃度(mg/dl) | 800 | 400 | 80 | 40 |
| 固定補(bǔ)體 | ++ | + | +++ | － |
| 結(jié)合FcR：FcγRⅠ FcγRⅡ FcγRⅢ |
+++ +++ ++ |
－ + － |
+++ +++ ++ |
+ + － |
| 結(jié)合SPA | + | + | + | － |
| 通過(guò)胎盤 | ++ | + | ++ | ++ |
二、IgA
IgA主要由粘膜相關(guān)淋巴樣組織產(chǎn)生，其中大部分是由胃腸淋巴樣組織所合成，少部分由呼吸道、唾液腺和生殖道粘膜組織合成。哺乳期產(chǎn)婦腺組織含有大量IgA產(chǎn)生細(xì)胞，這些細(xì)胞主要來(lái)自胃腸。在人類，還有少量的IgA來(lái)自骨髓。人出生后4～6月開始合成IgA，4～12歲血清中含量達(dá)成人水平，血清型IgA總Ig的10%左右，半衰期約5～6天。IgA有IgA1和IgA2兩個(gè)亞類。IgA1主要存在于血清中，約占血清中IgA的85%，α1鏈分子量為56kD；IgA2主要存在于外分泌液中，少部分以血清型IgA存在，約占血清中IgA的15%，α2鏈缺乏鉸鏈區(qū)，分子量為52kD。血清中的IgA除單體形式外還有由J鏈共價(jià)相連的二聚體或三聚體等形式。分泌型IgA是由J連接的雙體和分泌成分所組成，主要存在于初乳、唾液、淚液、胃腸液、支氣管分泌等外分泌液中，是粘膜局部免疫的最重要因素，分泌型IgA通過(guò)與相應(yīng)的病原微生物（如脊髓灰質(zhì)炎病毒）結(jié)合，阻抑其吸附到易感細(xì)胞上，分泌型IgA還可中和毒素如霍亂弧菌毒素和大腸桿毒素等。新生兒易患呼吸道、胃腸道感染可能與IgA合成不足有關(guān)。慢性支氣管炎發(fā)作與分泌型IgA的減少也有一定關(guān)系。產(chǎn)婦可通過(guò)初乳將分泌型IgA傳遞給嬰兒，這也是一種重要的自然被動(dòng)免疫。嗜酸性粒細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞表達(dá)FcαR,血清型單體IgA可介導(dǎo)調(diào)理吞噬和ADCC作用。此外，分泌型IgA具有免疫排除（immune exclusion）功能，即分泌型IgA結(jié)合飲食中大量的可溶性抗原以及腸道正常菌群或病原微生物所釋放的熱原物質(zhì)，防止它們進(jìn)入血液。
三、IgM
血清中IgM是由5個(gè)單體通過(guò)一個(gè)J鏈和二硫鍵連接成五聚體，分子量最大，為970kD，沉降系數(shù)為19S，稱為巨球蛋白（macroglobulin）。在分子結(jié)構(gòu)上IgM無(wú)鉸鏈區(qū)，Cμ2可能替代了鉸鏈區(qū)的功能。在生物進(jìn)化過(guò)程中IgM是最早出現(xiàn)的免疫球蛋白，如八目鰻可產(chǎn)生IgM。在個(gè)體發(fā)育過(guò)程中，無(wú)論是B細(xì)胞膜表面Ig（SmIg），還是合成分泌到血清中的Ig，IgM都是最早出現(xiàn)的Ig，在胚胎發(fā)育晚期的胎兒即有能力產(chǎn)生IgM。在抗原刺激誘導(dǎo)體液免疫應(yīng)答過(guò)程中，一般IgM也最先產(chǎn)生。IgM占血清總Ig的5%～10%。由于IgM在免疫應(yīng)答早期產(chǎn)生，并在補(bǔ)體參與下的溶血作用比IgG強(qiáng)500倍以上，而且活化補(bǔ)體后通過(guò)C3B、C4b等片段發(fā)揮調(diào)理作用，因此IgM在機(jī)體的早期免疫防護(hù)中占有重要地位。天然的血型抗體（凝集素）為IgM，血型不符的輸血，易發(fā)生嚴(yán)重的溶血反應(yīng)。IgM不能過(guò)胎盤，臍血中如出現(xiàn)針對(duì)某種病原微生物的IgM，表示胚胎期有相應(yīng)病原微生物如梅毒螺旋體、風(fēng)疹或巨細(xì)胞毒等感染，稱為胚胎感染或垂直感染。正常人血清中也含有產(chǎn)量單體IgM。
膜表面IgM是B細(xì)胞識(shí)別抗原受體中一種主要的SmIg。成熟B細(xì)胞有SmIgD，在正常人B細(xì)胞庫(kù)（Bcell repretorire）中SmIgM+B細(xì)胞約占80%。在記憶B細(xì)胞中SmIgM逐漸消失，被SmIgG、SmIgA或SmIgE所替代。
四、IgD
IgD于1995年從人骨髓瘤蛋白中發(fā)現(xiàn)，分子量為175kD，主要由扁桃體、脾等處漿細(xì)胞產(chǎn)生，人血清中IgD濃度為3～40μg/ml,不到血清總Ig的1%，在個(gè)體發(fā)育中合成較晚。IgD鉸鏈區(qū)很長(zhǎng)，且對(duì)蛋白酶水解敏感，因此IgD半衰期很短，僅2.8天。血清中IgD確切的免疫功能尚不清楚。在B細(xì)胞分化到成熟B細(xì)胞階段，除了表達(dá)SmIgD，抗原刺激后表現(xiàn)為免疫耐受。成熟B細(xì)胞活化后或者活化后或者變成記憶B細(xì)胞時(shí)，SmIgD逐漸消失。
五、IgE
IgE是1966年發(fā)現(xiàn)的一類Ig，分子量為188kD，血清中含量極低，僅占血清總Ig的0.002%，在個(gè)體發(fā)育中合成較晚。ε鏈有4個(gè)CH（Cε1～Cε4），無(wú)鉸鏈區(qū)，含有較多的半胱氨酸和甲硫氨酸。對(duì)熱敏感，56℃、30分鐘可使IgE喪失生物學(xué)活性。IgE主要由鼻咽部、扁桃體、支氣管、胃腸等粘膜固有層的漿細(xì)胞產(chǎn)生，這些部位常是變應(yīng)原入侵和I型變態(tài)反應(yīng)發(fā)生的場(chǎng)所。IgE為親細(xì)胞抗體，Cε2和Cε3功能區(qū)可與嗜堿性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞膜上高親和力FcεRⅠ結(jié)合。變應(yīng)原再次進(jìn)入機(jī)體與已固定在嗜堿性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞上IgE結(jié)合，可引起Ⅰ型變態(tài)反應(yīng)。寄生蟲感染或過(guò)敏反應(yīng)發(fā)作時(shí)，局部的外分泌液和血清中IgE水平都明顯升高。
表2-4 人各類免疫球蛋白主要的理化特性和生物學(xué)特性比較
| IgG | IgA | IgM | IgD | IgE | |
| 重鏈名稱 | γ | α | μ | δ | ε |
| 重鏈功能區(qū)數(shù)目 | 4 (Vγ、Cγ1、Cγ2、Cγ3) |
4 （Vα 、Cα1、 Cα2、Cα3） |
5 （Cμ、Cμ1、Cμ2、Cμ3、Cμ4） |
4 （Vδ、Cδ1、Cδ2、Cδ3） |
5 （Vε、Cε1、Cε2、Cε3、Cε4） |
| 主要存在形式 | 單體 | 單體、雙體 | 五聚體 | 單體 | 單體 |
| MW（Kd） | 146～170 | 160，400 | 970 | 175 | 188 |
| 平均含碳水化合物（%） | 4 | 10 | 12 | 18 | 12 |
| 成人血清濃度（mg/dl±SD） | 1150±300 | 210±50 | 150 | 0.3～4 | 0.002 |
| 占血清總Ig% | 75 | 10 | 5～10 | ＜1 | ＜0.001 |
| 存在于外分泌液中 | － | ＋＋＋ | ＋ | － | － |
| 經(jīng)典途徑活化補(bǔ)體 | ++（IgG＞ IgG＞IgG2） |
－ | ＋＋＋ | － | － |
| 替代途徑活化補(bǔ)體* | + | + | ？ | + | + |
| 結(jié)合吞噬細(xì)胞 | ++（IgG3＞IgG1） | + | － | － | +（嗜酸性粒細(xì)胞） |
| 結(jié)合肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞 | － | － | － | － | +++ |
| 結(jié)合SPA | + | ± | ± | － | － |
| 半衰期（天） | 20～23（IgG3）為7～8 | 5.8 | 5.1 | 2.8 | 2.5 |
| 合成部位 | 脾、淋觀點(diǎn)結(jié)漿細(xì)胞 | 粘膜相關(guān) 淋巴樣組織 |
脾、淋巴結(jié)、漿細(xì)胞 | 扁桃體、脾漿細(xì)胞 | 粘膜固有層漿細(xì)胞 |
| 開始合成時(shí)間 | 生后3月 | 4～6月 | 胚胎后期 | 較晚 | 較晚 |
| 達(dá)成人水平時(shí)間 | 3～5歲 | 4～12歲 | 6月～1歲 | 較晚 | 較晚 |
| 通過(guò)胎盤 | + | － | － | － | － |
| 免疫作用 | 抗菌、抗病毒、抗毒素，自身抗體 | 粘膜局部免疫作用，抗菌、抗病毒，免疫排除功能 | 早期防御作用，溶菌，溶血，SmIgM，天然血型抗體，類風(fēng)濕因子 | SmIgM+ SmIgD+ 正應(yīng)答 |
抗寄生蟲感染I型超敏反應(yīng) |
- 聚合的Ig
 免疫球蛋白分子的超家族 | 免疫球蛋白基因的結(jié)構(gòu)和抗體多樣性  |
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