醫(yī)學(xué)免疫學(xué)/免疫球蛋白分子的功能

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醫(yī)學(xué)免疫學(xué)

免疫球蛋白分子
- 免疫球蛋白分子的結(jié)構(gòu)與功能
  - 免疫球蛋白分子的基本結(jié)構(gòu)
  - 免疫球蛋白分子的功能
  - 免疫球蛋白分子的抗原性
  - 免疫球蛋白分子的超家族

Ig是體液免疫應(yīng)答中發(fā)揮免疫功能最主要的免疫分子，免疫球蛋白所具有的功能是由其分子中不同功能區(qū)的特點(diǎn)所決定的。

（一）特異性結(jié)合抗原

Ig最顯著的生物學(xué)特點(diǎn)是能夠特異性地與相應(yīng)的抗原結(jié)合，如細(xì)菌、病毒、寄生蟲、某些藥物或侵入機(jī)體的其他異物。Ig的這種特異性結(jié)合抗原特性是由其V區(qū)（尤其是V區(qū)中的高變區(qū)）的空間構(gòu)成所決定的。Ig的抗原結(jié)合點(diǎn)由L鏈和H鏈超變區(qū)組成，與相應(yīng)抗原上的表位互補(bǔ)，借助靜電力、氫鍵以及范德華力等次級鍵相結(jié)合，這種結(jié)合是可逆的，并受到pH、溫度和電解濃度的影響。在某些情況下，由于不同抗原分子上有相同的抗原決定簇，或有相似的抗原決定簇，一種抗體可與兩種以上的抗原發(fā)生反應(yīng)，此稱為交叉反應(yīng)（cross reaction）。

抗體分子可有單體、雙體和五聚體，因此結(jié)合抗原決定簇的數(shù)目（結(jié)合價(jià)）也不相同。Fab段為單價(jià)，不能產(chǎn)生凝集反應(yīng)和沉淀反應(yīng)。F（ab'）2和單體Ig（如IgG、IgD、IgE）為雙價(jià)。雙體分泌型IgA有4價(jià)。五聚體IgM理論上應(yīng)為10價(jià)，但實(shí)際上由于立體構(gòu)型的空間位阻，一般只有5個(gè)結(jié)合點(diǎn)可結(jié)合抗原。

B細(xì)胞表面Ig(SmIg)是特異性識別抗原的受體，成熟B細(xì)胞主要表達(dá)SmIgM和SmIgD，同一B細(xì)胞克隆表達(dá)不同類SmIg其識別抗原的特異性是相同的。

（二）活化補(bǔ)體

1．IgM、IgG1、IgG2和IgG3可通過經(jīng)典途徑活化補(bǔ)體。當(dāng)抗體與相應(yīng)抗原結(jié)合后，IgG的CH2和IgM的CH3暴露出結(jié)合C lq的補(bǔ)體結(jié)合點(diǎn)，開始活化補(bǔ)體。由于Clq6個(gè)亞單位中一般需要2個(gè)C端的球與補(bǔ)體結(jié)合點(diǎn)結(jié)合后才能依次活化Clr和Cls，因此IgG活化補(bǔ)體需要一定的濃度，以保證兩個(gè)相鄰的IgG單體同時(shí)與1個(gè)Clq分子的兩個(gè)亞單位結(jié)合。當(dāng)Clq一個(gè)C端球部結(jié)合IgG時(shí)親和力則很低，Kd為10-4M，當(dāng)Clq兩個(gè)或兩個(gè)以上球部結(jié)合兩個(gè)或多個(gè)IgG分時(shí)，親合力增高Kd為10-8M。IgG與Clq結(jié)合點(diǎn)位于CH2功能區(qū)中最后一個(gè)β折疊股318～322位氨基酸殘基（Glu-x-Lys-x-Lys）。IgM倍以上。人類天然的抗A和抗B血型抗體為IgM，血型不符合引韋的輸血反應(yīng)發(fā)生快而且嚴(yán)重。

2．凝聚的IgA、IgG4和IgE等可通過替代途徑活化補(bǔ)體。

（三）結(jié)合Fc受體

不同細(xì)胞表面具有不同Ig的Fc受體，分別用FcγR、FcεR、FcαR等來表示。當(dāng)Ig與相應(yīng)抗原結(jié)合后，由于構(gòu)型的改變，其Fc段可與具有相應(yīng)受體的細(xì)胞結(jié)合。IgE抗體由于其Fc段結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可在游離情況下與有相應(yīng)受體的細(xì)胞（如嗜堿性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞）結(jié)合，稱為親細(xì)胞抗體（cytophilic antibody）。抗體與Fc受體結(jié)合可發(fā)揮不同的生物學(xué)作用。

1．介導(dǎo)I型變態(tài)反應(yīng) 變應(yīng)原刺激機(jī)體產(chǎn)生的IgE可與嗜堿性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞表面IgE高親力受體細(xì)胞脫顆粒，釋放組胺，合成由細(xì)胞FcεRI結(jié)合。當(dāng)相同的變應(yīng)原再次進(jìn)入機(jī)體時(shí)，可與已固定在細(xì)胞膜上的IgE結(jié)合，刺激細(xì)胞脫顆粒，釋放組胺，合成由細(xì)胞脂質(zhì)來源的介質(zhì)如白三烯、前列腺素、血小板活化因子等，引起Ⅰ型變態(tài)反應(yīng)。

2．調(diào)理吞噬作用調(diào)理作用（opsonization）是指抗體、補(bǔ)體C3b、C4b等調(diào)理素(opsonin)促進(jìn)吞噬細(xì)菌等顆粒性抗原。由于補(bǔ)體對熱不穩(wěn)定，因此又稱為熱不穩(wěn)定調(diào)理素（heat-labile opsonin）。抗體又稱熱穩(wěn)定調(diào)理素（heat-stableopsonin）。補(bǔ)體與抗體同時(shí)發(fā)揮調(diào)理吞噬作用，稱為聯(lián)合調(diào)理作用。中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞具有高親和力或低親和力的FcγRI（CD64）和FcγRⅡ（CD32），IgG尤其是人IgG1和IgG3亞類對于調(diào)理吞噬起主要作用。嗜酸性粒細(xì)胞具有親和力FcγRⅡ，IgE與相應(yīng)抗原結(jié)合后可促進(jìn)嗜酸性粒細(xì)胞的吞噬作用。抗體的調(diào)理機(jī)制一般認(rèn)為是：①抗體在抗原顆粒和吞噬細(xì)胞之間“搭橋”，從而加強(qiáng)了吞噬細(xì)胞的吞噬作用；②抗體與相應(yīng)顆粒性抗原結(jié)合后，改變抗原表面電荷，降低吞噬細(xì)胞與抗原之間的靜電斥力；③抗體可中和某些細(xì)菌表面的抗吞噬物質(zhì)如肺炎雙球菌的莢膜，使吞噬細(xì)胞易于吞噬；④吞噬細(xì)胞FcR結(jié)合抗原抗體復(fù)合物，吞噬細(xì)胞可被活化。

抗體的調(diào)理吞噬作用

圖2-9 抗體的調(diào)理吞噬作用

3．發(fā)揮抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用當(dāng)IgG抗體與帶有相應(yīng)抗原的靶細(xì)胞結(jié)合后，可與有FcγR的中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞等效應(yīng)細(xì)胞結(jié)合，發(fā)揮抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用（antibodydependentcell-mediated cytotoxicity,ADCC）。目前已知。NK細(xì)胞發(fā)揮ADCC效應(yīng)主要是通過其膜表面低親和力FcγRⅢ（CD16）所介導(dǎo)的，IgG不僅起到連接靶細(xì)胞和效應(yīng)細(xì)胞的作用，同時(shí)還刺激NK細(xì)胞合成和分泌腫瘤壞死因子和γ干擾素等細(xì)胞因子，并釋放顆粒，溶解靶細(xì)胞。嗜酸性粒細(xì)胞發(fā)揮ADCC作用是通過其FcεRⅡ和FcαR介導(dǎo)的，嗜酸性粒細(xì)胞可脫顆粒釋放堿性蛋白等，在殺傷寄生蟲如蠕蟲中發(fā)揮重要作用。

抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用（ADCC）

圖2-10 抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用（ADCC）

此外，人IgGFc段能非特異地與葡萄菌A蛋白（staphylococcus proteinA,SPA)結(jié)合，應(yīng)用SPA可純化IgG等抗體，或代替第二抗體用于標(biāo)記技術(shù)。

（四）通過胎盤

在人類，IgG是唯一可通過胎盤從母體轉(zhuǎn)移給胎兒的Ig。IgG能選擇性地與胎盤母體一側(cè)的滋養(yǎng)層細(xì)胞結(jié)合，轉(zhuǎn)移到滋養(yǎng)層細(xì)胞的吞飲泡內(nèi)，并主動(dòng)外排到胎兒血循環(huán)中。IgG的這種功能與IgGFc片段結(jié)構(gòu)有關(guān)，如切除Fc段后所剩余的Fab并不能通過胎盤。IgG通過胎盤的作用是一種重要的自然被動(dòng)免疫，對于新生兒抗感染有重要作用。