結構
球蛋白的基本結構
1.重鍊與輕鍊
球蛋白的重鍊(heavychain,H鍊)由450~550個氨基酸殘基組成,分子量為55~75kDa。根據Ig重鍊恒定區抗原性的差異,可将其分為5類,即IgG、IgM、IgA、IgD、lgE,其相應的重鍊分别稱為γ、μ、α、δ及ε鍊。各類Ig可根據其鉸鍊區氨基酸殘基組成和二硫鍵數目、位置的不同,分為不同亞類。
球蛋白的輕鍊(lightchain,L鍊)通常含214個氨基酸殘基,分子量約25kDa。根據輕鍊抗原性的不同,分為κ、λ兩型。各類Ig的輕鍊均有κ型和λ型(正常人血清Ig的κ:λ約為2:1)。同一型Ig中,可根據其輕鍊C區N端氨基酸序列差異,分為不同亞型。天然的Ig單體中,兩條重鍊的類别相同,兩條輕鍊的型别相同。
2.可變區和恒定區
球蛋白的重鍊和輕鍊靠近氨基端(N端)的約110個氨基酸的序列變化很大,稱為可變區(variableregion,V區),分别占重鍊和輕鍊的1/4(或1/5)和1/2。該區的H鍊和L鍊各有3個氨基酸組成和排列順序。
變化最為劇烈的部位,稱為高變區(hypenariableregion,HVR),分别為HVR1~HVR3,由于該區域是Ig與抗原表位互補結合的部位,故稱互補決定區(complementaritydetermingregion,CDR)。同一個體内不同的B細胞克隆合成的Ig在該區域有所不同,所以又稱抗體的獨特型。該區以外的V區,其氨基酸組成及排列順序相對不易變化,稱為骨架區(FR)。
重鍊和輕鍊近羧基端(C端)的氨基酸序列相對恒定,稱為恒定區(constantregion,C區),分别占重鍊和輕鍊的3/4(或4/5)和1/2。不同種屬、不同個體的Ig在該區域會有差異,表現在臨床上注射異種或異體的Ig亦可引起過敏反應。
3.鉸鍊區
鉸鍊區位于CH1~CH2之間,對蛋白酶敏感,易被水解。含豐富的脯氨酸,因此易伸展彎曲,有利于兩臂同時結合兩個不同距離的抗原表位。
球蛋白的其他成分
J鍊(joiningchain)是一富含半胱氨酸的多肽鍊,由漿細胞合成,主要功能是在H鍊的羧基端将Ig單體連接成雙體或多聚體,穩定多聚體結構及參與體内運轉。
分泌片(secretorypiece,SP)為一含糖肽鍊,由黏膜上皮細胞合成和分泌,以非共價鍵形式結合于IgA二聚體上,使其成為分泌型IgA(SlgA)。SP的主要作用是保護SlgA抵抗外分泌液中蛋白酶的降解作用和介導多聚lgA向黏膜上皮外主動輸送的作用。
球蛋白的水解片段
木瓜蛋白酶水解lgG的部位是在鉸鍊區二硫鍵所連接的兩條重鍊的近N端,将Ig裂解為兩個完全相同的抗原結合片段(fragmentofantigen-binding,Fab段)和一個可結晶片段(crystalizablefragment,Fc段)。一個Fab段為單價,可特異性結合抗原但不發生凝集反應和沉澱反應。Fc段無抗原結合活性,是Ig與效應分子或細胞相互作用的部位。
胃蛋白酶水解IgG是在鉸鍊區二硫鍵所連接的兩條重鍊的近C端,水解後得到一個與抗原雙價結合的F(ab')2段和一些小片段(pFc')。F(ab')2段是由兩個Fab段和鉸鍊區組成,為雙價,可同時結合兩個抗原表位,故能形成凝集反應和沉澱反應。pFc'最終被降解,無生物學活性。
酶解lg既有利于闡明Ig的結構及生物活性,又有利于生物制品的生産和純化,如精制破傷風抗毒素的應用,大大降低了超敏反應的發生率。
生物學功能
免疫球蛋白的功能與其結構密切相關,其V區和C區的作用構成了免疫球蛋白的生物學功能。
IgV區的功能
特異性識别和結合抗原是lgV區的主要功能。它是由lgV區的氨基酸組成及空間構型所決定,IgV區結合抗原後,具有發揮中和毒素、阻斷病原微生物入侵等作用。
IgC區的功能
1.激活補體
人的lgM、lgG1-IgG3和相應抗原結合後,暴露其補體結合位點,從而通過經典途徑激活補體系統。凝聚的lgA、lgG4和IgE可通過旁路途徑激活補體系統。
2.結合Fc受體
3.穿過胎盤和粘膜
人IgG能穿過胎盤。分泌型lgA能經黏膜上皮細胞進入消化道及呼吸道。
特性功能
根據Ig重鍊恒定區(CH)氨基酸的組成和排列順序不同,将Ig分為五類。
1.IgG是血清中含量最高的Ig,占血清Ig總量的75%,多以單體形式存在。lgG是唯一通過胎盤的抗體,對防止新生兒感染起重要作用。lgG是抗感染的主要抗體,抗菌抗體、抗病毒抗體和抗毒素多為IgG。某些自身抗體如抗甲狀腺球蛋白抗體、抗核抗體,以及引起Ⅱ、Ⅲ型超敏反應的抗體也多為IgG。
2.IgM為五聚體,是分子量最大的一種g,又稱巨球蛋白,占血清Ig總量的5%-10%左右。lgM是個體發育過程中合成最早的抗體,胚胎晚期即可産生。臨床上常把臍血中IgM水平升高作為診斷宮内感染的依據;血清中特異性lgM水平升高,可用于傳染病的早期診斷。
3.IgA分為血清型和分泌型兩種。血清型含量占血清Ig總量的10%-15%,以單體為主,在血清中并不顯示重要的免疫作用;分泌型IgA(SlgA)為雙體,主要存在于唾液、初乳、汗液及呼吸道、胃腸道、泌尿生殖道分泌液中,新生兒可從母體初乳中獲得SIgA以防胃腸道感染,對黏膜局部抗感染起重要作用。
4.IgD正常血清中IgD含量極低,約為Ig總量的1%。尚未證明lgD有抗感染作用,lgD是B細胞的重要表面标志,成熟的B細胞膜上帶有SmIgD。
5.IgE是血清中含量最少的一種lg,僅占血清Ig總量的0.002%。lgE是由呼吸道和消化道黏膜固有層的漿細胞産生的,這些部位也正是變應原入侵和發生過敏反應的場所,因此IgE主要參與I型超敏反應的發生。
6.血清免疫球蛋白(IgG、IgE、IgM和IgA)與非酒精性脂肪肝(NAFLD)及其不同分型的相關性。方法:收集70例健康體檢人群和70例NAFLD患者的血清,利用免疫比濁法檢測IgG、IgE、IgM和IgA水平,分析其差異性;對70例NAFLD患者根據超聲檢查進行嚴重程度分型,分析IgG、IgE、IgM和IgA水平與不同分型NAFLD患者的相關性。結果:NAFLD患者組的IgG、IgM和IgA均明顯高于健康人組,差異有統計學意義(P<0.05);不同程度NAFLD患者的IgG和IgA比較,差異有統計學意義(P<0.05)。血清IgG和IgA在輕度、中度和重度NAFLD中呈逐步遞增趨勢。結論:NAFLD患者的血清IgG、IgM和IgA水平高于正常水平,且IgG和IgA伴随着NAFLD程度的加重呈逐步遞增趨勢,這對臨床診斷NAFLD疾病及判斷其發展進程有重要作用。