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第二节 免疫球蛋白分子的结构与功能(2)

时间:2006-06-20 15:24来源:大众医药网 作者:admin 点击: 1254次

  抗体分子可有单体、双体和五聚体,因此结合抗原决定簇的数目(结合价)也不相同。Fab段为单价,不能产生凝集反应和沉淀反应。F(ab')2和单体Ig(如IgG、IgD、IgE)为双价。双体分泌型IgA有4价。五聚体IgM理论上应为10价,但实际上由于立体构型的空间位阻,一般只有5个结合点可结合抗原。

  B细胞表面Ig(SmIg)是特异性识别抗原的受体,成熟B细胞主要表达SmIgM和SmIgD,同一B细胞克隆表达不同类SmIg其识别抗原的特异性是相同的。

  (二)活化补体

  1.IgM、IgG1、IgG2和IgG3可通过经典途径活化补体。当抗体与相应抗原结合后,IgG的CH2和IgM的CH3暴露出结合C lq的补体结合点,开始活化补体。由于Clq6个亚单位中一般需要2个C端的球与补体结合点结合后才能依次活化Clr和Cls,因此IgG活化补体需要一定的浓度,以保证两个相邻的IgG单体同时与1个Clq分子的两个亚单位结合。当Clq一个C端球部结合IgG时亲和力则很低,Kd为10-4M,当Clq两个或两个以上球部结合两个或多个IgG分时,亲合力增高Kd为10-8M。IgG与Clq结合点位于CH2功能区中最后一个β折叠股318~322位氨基酸残基(Glu-x-Lys-x-Lys)。IgM倍以上。人类天然的抗A和抗B血型抗体为IgM,血型不符合引韦的输血反应发生快而且严重。

  2.凝聚的IgA、IgG4和IgE等可通过替代途径活化补体。

  (三)结合Fc受体

  不同细胞表面具有不同Ig的Fc受体,分别用FcγR、FcεR、FcαR等来表示。当Ig与相应抗原结合后,由于构型的改变,其Fc段可与具有相应受体的细胞结合。IgE抗体由于其Fc段结构特点,可在游离情况下与有相应受体的细胞(如嗜碱性粒细胞、肥大细胞)结合,称为亲细胞抗体(cytophilic antibody)。抗体与Fc受体结合可发挥不同的生物学作用。

  1.介导I型变态反应变应原刺激机体产生的IgE可与嗜碱性粒细胞、肥大细胞表面IgE高亲力受体细胞脱颗粒,释放组胺,合成由细胞FcεRI结合。当相同的变应原再次进入机体时,可与已固定在细胞膜上的IgE结合,刺激细胞脱颗粒,释放组受,合成由细胞脂质来源的介质如白三烯、前列腺素、血小板活化因子等,引起Ⅰ型变态反应。

  2.调理吞噬作用 调理作用(opsonization)是指抗体、补体C3b、C4b等调理素(opsonin)促进吞噬细菌等颗粒性抗原。由于补体对热不稳定,因此又称为热不稳定调理素(heat-labile opsonin)。抗体又称热稳定调理素(heat-stable opsonin)。补体与抗体同时发挥调理吞噬作用,称为联合调理作用。中性粒细胞、单核细胞和巨噬细胞具有高亲和力或低亲和力的FcγRI(CD64)和FcγRⅡ(CD32),IgG尤其是人IgG1和IgG3亚类对于调理吞噬起主要作用。嗜酸性粒细胞具有亲和力FcγRⅡ,IgE与相应抗原结合后可促进嗜酸性粒细胞的吞噬作用。抗体的调理机制一般认为是:①抗体在抗原颗粒和吞噬细胞之间“搭桥”,从而加强了吞噬细胞的吞噬作用;②抗体与相应颗粒性抗原结合后,改变抗原表面电荷,降低吞噬细胞与抗原之间的静电斥力;③抗体可中和某些细菌表面的抗吞噬物质如肺炎双球菌的荚膜,使吞噬细胞易于吞噬;④吞噬细胞FcR结合抗原抗体复合物,吞噬细胞可被活化。

图2-9 抗体的调理吞噬作用

  3.发挥抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 当IgG抗体与带有相应抗原的靶细胞结合后,可与有FcγR的中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞、NK细胞等效应细胞结合,发挥抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用(antibodydependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC)。目前已知。NK细胞发挥ADCC效应主要是通过其膜表面低亲和力FcγRⅢ(CD16)所介导的,IgG不仅起到连接靶细胞和效应细胞的作用,同时还刺激NK细胞合成和分泌肿瘤坏死因子和γ干扰素等细胞因子,并释放颗粒,溶解靶细胞。嗜酸性粒细胞发挥ADCC作用是通过其FcεRⅡ和FcαR介导的,嗜酸性粒细胞可脱颗粒释放碱性蛋白等,在杀伤寄生虫如蠕虫中发挥重要作用。

图2-10 抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用(ADCC)

  此外,人IgGFc段能非特异地与葡萄菌A蛋白(staphylococcus proteinA,SPA)结合,应用SPA可纯化IgG等抗体,或代替第二抗体用于标记技术。

  (四)通过胎盘

  在人类,IgG是唯一可通过胎盘从母体转移给胎儿的Ig。IgG能选择性地与胎盘母体一侧的滋养层细胞结合,转移到滋养层细胞的吞饮泡内,并主动外排到胎儿血循环中。IgG的这种功能与IgGFc片段结构有关,如切除Fc段后所剩余的Fab并不能通过胎盘。IgG通过胎盘的作用是一种重要的自然被动免疫,对于新生儿抗感染有重要作用。

  三、免疫球蛋白分子的抗原性

  Ig本身具有抗原性,将Ig作为免疫原免疫异种动物、同种异体或在自身体内可引起不同程度的免疫性。根据IgI不同抗原决定簇存在的不同部位以及在异种、同种异体或自体中产生免疫反应的差别,可把Ig的抗原性分为同种型、同种异型和独特型第三种不同抗原决定簇。

  (一)同种型

  同种型(isotype)是指同一种属内所有个体共有的Ig抗原特异性的标记,要异种体内可诱导产生相应的抗体,换句话说,同种型抗原特异性因种属(specics)而异。同种型的抗原性位于CH和CLH ,同种型主要包括Ig的类、亚类,型和亚型。

  1.免疫球蛋的类和亚类(classes and subclasses)

  (1)类:决定Ig不同类的抗原性差异存在于H链的恒定区(CH)。根据CH抗原性的差异(即氨基酸组成、排列、构型、二硫键等不同)H链可分为μ、γ、α、δ和ε五类,不同H链与L链组成完整Ig的分子别为IgM、IgA、IgD和IgE。在基因水平上,不同类的H链恒定区的是由不同的恒定区基因片段所编码。不同类Ig在理化性质及生物学功能上可有较大差异。

  (2)亚类:同一类Ig中由于铰链区氨基酸组成和二硫键数目的差异,可分为不同的亚类,亚类间抗原性的差异要小于不同类之间的差异。目前已发现人的α重链有α1和α2两个亚类,分别与L链组成IgA1和IgA2。γ重链有4个亚类,但命名为IgG1、IgG2a、IgG2b和IgG3。IgM、IgD和IgG,目前尚未发现存在不同的亚类。Ig不同亚类也是由不同的恒定区基因片段编码。

  2.免疫球蛋白的型和亚型(types and subtypes)

  (1)型:决定Ig型的抗原性差异存在于L链的恒定区(CL),根据CL抗原性的差异(氨基酸的组成、排列和构型的不同)分为κ和λ轻链之比约为2:1;而在小鼠,97%轻链为κ型,λ型只占3%左右。

  (2)亚型:根据λ轻链恒定区(C2)个别氨基酸的差异又可分λ1、λ2、λ3和λ4四个亚型。λ1和λ2在λ轻链190位氨基酸的分别为亮氨酸和精氨酸,λ3和λ4在第154氨基酸分别为某氨酸和丝氨酸。

  (二)同种异型

  同种异型(allotype)是指同一种属不同个体间的Ig分子抗原性的不同,在同种异体间免疫可诱导免疫反应。同种异型抗原性的差别往往只有一个或几个氨基酸残基的不同,可能是由于编码Ig的结构基因发生点突变所致,并被稳定地遗传下来,因此Ig同种异型可作为一种遗传标记(genetic markers),这种标记主要分布在CH和CL上。

  1.γ链上的同种异型 γ1、γ2γ3和λ4重链上均存在有同种异型标记,目前已发现:Glma、x、f、z;G2mn;G3mgl、g5、b0、b1、b3、b4、b5、c3、c5、s、t、u、v;G4m4a、4b。共20种左右。其中G表示λ链,1、2、3或4表示亚类λ1、λ2、λ3和λ4,m代表标记(marker)。

  除Glmf和z位于IgG1分子的Cγ1区外,其余的Gm均位于Fc部位。一条γ链可能同时具有一个以上的Gm标志,如白种人常常在γ1H链Cγ1区有G1mz,Fc部位有G1ma。由于人第14号染色体编码四种IgG亚类的C区基因Cγ1、Cγ2、Cγ3和Cγ4是密切连锁的,因此IgGH链各亚类Gm标记可作为间倍体(haplotype)遗传给子代。

  2.α链上的同种异型 α2H链已发现有A2m1和A2m2两种。A2m1在411、428、458和467位氨酸上分别为苯丙氨酸、天冬氨酸、亮氨酸、缬氨酸;A2m2则分别为苏氨酸、谷氨酸、异亮氨酸和丙氨酸。α1H链上尚未发现有同种异型存在。

  3.ε链上的同种异型目前只发现Em1一种同种异型。

  4.κ链上的同种异型 旧称为Inv,现分为Km1、2和3。Km1在153位和191位氨基酸上分别为缬氨酸和亮氨酸,Km2分别为丙氨酸和亮氨酸,Km3分别为丙氨和缬氨酸。λ轻链上尚未发现有同种异型。

  (三)独特型

  独特型(idiotype)为每一种特异性IgV区上的抗原特异性。不同抗体形成细胞克隆所产生的IgV区具有与其客观存在抗体V区不同的抗原性,这是由可变区中成其是超变区的氨基酸组成、排列和构型所决定的。所以,在单一个体内所存在的独特型数量相当大,可达107以上。独特型的抗原决定簇称为独特位(idiotope),可在异种、同种异体以及自身体内诱产生相应在的抗体,称为抗独特型抗体(antiidiotypic antibody,αI d),独特型和抗独型抗体可形成复杂的免疫调节中占有得要地位。

表2-1 人免疫球蛋白分子上抗原决定簇的分类

分类

抗原性存在部位

举例

同种型

亚类

亚型

CH

CH

CL

CL(λ)

IgM、IgG、IgA、IgD、IgE

IgG1-4,IgA1、2

κ、λ

λ1、λ2、λ3、λ4

同种异型 CH(λ1)

(λ2)

(λ3)

(λ4)

CH(α2)

CH(ε)

CL(κ)

G1ma(1)、x(2)、f(3)、z(17)

G2m n(23)

G3mb1(5)、c3(6)、b5(10)、b0、(11)b3(13)、b4(14)、s(15)、t(16)、g1(21)、c5(24)、u(26)、v(27)、g1(28)

G4m 4a(1)、4b(1)

A2m1、2

Em1

Km1、2、3

独特型 VHVL 极多

注:γ1~γ4同种异型的命名中,WHO1976年建议采用阿拉数字代号,但目前许多专业实验室仍沿用小写英文字母,在本表中将γ链同种异型阿拉伯数字代号列于相应英文字母代号后的括号中

  四、免疫球蛋白分子的超家族

  应用DNA序列分析和X晶体衍射分析等研究表明,许多细胞膜表面和机体某些蛋白质分子,其多肽链折叠方式与Ig折叠相似,在DNA水平和氨基酸序列上与IgV区或C区有较高的同源性,它们可能从同一原始祖先基因(primodial ancestral gene)经复制和突变衍生而来。编码这些多肽链的基因称为免疫球蛋白基因超家族(immunoglobulin gene superfamily),这一基因超家族所编码的产物称为免疫球蛋白超家族(immunogloblin superfamily,IGSF)。

  (一)免疫球蛋白超家族的组成

  由于细胞表面标记、单克隆抗体以及基因工程研究的进展,近年来发现属于IGSF的成员已达近百种,主要包括T细胞、B细胞抗原识别受体和信号传导分子,MHC及相关分子,Ig受体,某些细胞因子受体,神经系统功能相关分子,以及部分白细胞分化抗原(CD)(表2-2)。

(责任编辑:泉水)
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