医学免疫学/免疫球蛋白分子的功能

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Ig是体液免疫应答中发挥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区的特点所决定的。

(一)特异性结合抗原

Ig最显着的生物学特点是能够特异性地与相应的抗原结合,如细菌病毒寄生虫、某些药物或侵入机体的其他异物。Ig的这种特异性结合抗原特性是由其V区(尤其是V区中的高变区)的空间构成所决定的。Ig的抗原结合点由L链和H链超变区组成,与相应抗原上的表位互补,借助静电力、氢键以及范德华力等次级键相结合,这种结合是可逆的,并受到pH、温度和电解浓度的影响。在某些情况下,由于不同抗原分子上有相同的抗原决定簇,或有相似的抗原决定簇,一种抗体可与两种以上的抗原发生反应,此称为交叉反应(cross reaction)。

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,释放组胺,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-stableopsonin)。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。

抗体的调理吞噬作用


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(antibodydependentcell-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。

抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用(ADCC)


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。

32 免疫球蛋白分子的基本结构 | 免疫球蛋白分子的抗原性 32
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