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| 免疫球蛋白G |
免疫球蛋白G（immunoglobulin G，IgG）是血清中免疫球蛋白主成分，約占血清中免疫球蛋白總含量的75%，正常值為9.5~12.5mg/ml。免疫球蛋白G是機體抗感染免疫的主力抗體，機體在抗原刺激下產生大多數抗菌、抗病毒、抗毒素抗體屬於免疫球蛋白G。臨床上常應用免疫球蛋白製劑防治傳染病、某些腫瘤和免疫缺損病等。
目錄
物質介紹
分子結構
生物功能[1]
抗體多樣性
物質介紹
免疫球蛋白G（immunoglobulin G，IgG）是血清中免疫球蛋白主成分，約占血清中免疫球蛋白總含量的75%，正常值為9.5~12.5mg/ml。其中40～50%分布於血清中，其餘分布在組織中。分子量約為150000道爾頓。人類血清中的IgG主要為單體，正常人的IgG包括四個亞型，其IgG1占60～70%，IgG2占15～20%，IgG3占5～10%，IgG4占1～7%。這些亞型在補體激活的經典途中結合能力各不相同。IgG主要由脾臟和淋巴結中的漿細胞合成，是唯一能通過胎盤的抗體，對防止新生兒出生數周內的感染起很大作用。嬰兒初生後第3個月已能合成IgG，2～3歲時已達成人水平。40歲後逐漸下降。IgG的含量個體差異很大，同一個體在不同條件下，波動也很大。機體在抗原刺激下產生的大多數抗菌、抗病毒、抗毒素抗體屬於IgG。不少自身抗體，例如系統性紅斑狼瘡的LE因子，抗甲狀腺球蛋白抗體也屬於IgG。IgG是機體抗感染免疫的主力抗體。
一組具有特殊的化學結構和免疫功能的球蛋白，存在於體液內和淋巴細胞表面，是抗體的物質基礎。按結構和功能的不同分為五大類:IgG，IgM，IgA，IgD和IgE。其分子大小、電荷、氨基酸組成和碳水化合物含量很不均一。當患變態反應性疾病、自身免疫性疾病、各種感染以及多發性骨髓瘤等時，免疫球蛋白可異常增高。患獲得性免疫缺陷綜合徵等免疫缺損病時免疫球蛋白可異常降低，臨床上常應用免疫球蛋白製劑防治傳染病、某些腫瘤和免疫缺損病等。
分子結構
Ig分子的基本結構是對稱的四條多肽鏈，即兩條相同的輕鏈（L鏈）和兩條相同的重鏈（H鏈），借鏈間二硫鍵連結而成「Y」字型單體分子。Ig分子不同類別是由各自重鏈的結構決定的。重鏈分為γ、μ、α、δ及ε鏈五類，又可按重鏈抗原性的不同分為若干亞類。五類Ig分子的輕鏈都相同，可分為κ型和λ型，兩型間的氨基酸和抗原性不盡相同。輕鏈和重鏈氨基末端的氨基酸順序易發生變化，故這部分稱為可變區（V區）。V區是用以識別抗原和決定抗體特異性的部位。肽鏈其餘部分(即羧基末端)氨基酸的數目和順序相對恆定，故稱穩定區（C區）。穩定區決定着Ig分子的各種生物功能。Ig的主要生物化學性質見表1。
用木瓜酶可將免疫球蛋白斷裂為三個大小相似的斷片。其中兩個斷片可與抗原結合，稱為抗原結合片斷(Fab段)，另一斷片可結晶，稱為結晶片斷(Fc段)。用胃酶可將免疫球蛋白斷裂為兩段，一個大斷片為5S雙體F(ab′)2，一個小斷片與Fc類似，稱為pFc′。
免疫球蛋白(Ig)分子的類型 Ig 分子由於受遺傳控制的抗原性不同，即特異性抗原決定簇不同，而有不同的變異性。包括：①同種特異性。同一種屬中所有成員的Ig分子都具備的抗原標記。例如，凡是人類都具有五類免疫球蛋白，其中IgG可按重鏈氨基酸的不同分為IgG1～IgG4四個亞類；IgM有IgM1～IgM2兩個亞類，IgA有IgA1～IgA2兩個亞類， IgD有 IgD1～IgD2兩個亞類等。②異型特異性。
同一種屬不同成員的Ig分子可具有不完全相同的特異抗原標記。③獨特型(Id)。每一Ig分子皆可具有獨特的抗原決定簇。由於體內具有千百萬個抗體形成細胞克隆（細胞株），可以想見獨特型為數極多。
生物功能
Ig分子具有結合抗原和刺激抗體生成的雙重功能。首先，它能與抗原結合，產生多種生物效應，包括：①與病原微生物或它分泌的毒素結合，產生抗感染免疫;②活化體液的一類正常組分，即補體分子，起到殺傷病原體或靶細胞的作用；③加強吞噬細胞等免疫細胞的吞噬或殺傷效應；④與組織中的肥大細胞或嗜鹼性粒細胞結合，產生過敏反應；⑤封閉移植的臟器，增強對它的保護，減緩排斥；⑥封閉腫瘤細胞，降低免疫保護。免疫球蛋白還能穿過胎盤輸送給胎兒。此外，由於Ig分子由糖蛋白組成，所以除了上述抗體活性，還有抗原性，可活化自身免疫細胞，使之產生針對抗體的抗體──抗獨特型抗體（Id抗體），從而形成自身調節的功能。 各類免疫球蛋白的特性 五類Ig在理化及生物學特性上各有不同。
① IgG。IgG是生物體液內主要的Ig，約占血液中Ig總量的70～75%。由於IgG能通過胎盤，所以新生兒從母體獲得的 IgG在抵抗感染方面起重要作用。嬰兒出生後2～4周開始合成IgG，8歲以後血清中IgG可達到成人水平。由於IgG較其他類Ig更易擴散到血管外的間隙內，因而在結合補體、增強免疫細胞吞噬病原微生物和中和細菌毒素的能力方面，具有重要作用，能有效地抗感染，這是對人體有利的一面。但某些自身免疫病，如自身免疫性溶血性貧血、血小板減少性紫癜、紅斑狼瘡以及類風濕等中的自身抗體都是IgG。一旦它與相應的自身細胞結合，反而加強了組織損傷作用。
② IgM。IgM在Ig中分子量最大，通常稱為巨球蛋白，占血清Ig總量的10%。在電子顯微鏡下觀察，IgM由五個基本結構相同的單體組成。各單位間由一條連結鏈(J鏈)連結成「星狀」的五聚體。IgM是在個體發育過程中最早產生的抗體，也是經抗原刺激的動物體內最先出現的抗體，因此檢查IgM的含量，有助於傳染病的早期診斷。IgM在胎兒3個月後即開始合成，但水平很低，1～2歲時血清中IgM含量達到成人水平。通過結合補體，IgM有溶解細菌和溶解血細胞的作用，並能中和病毒，其效能比IgG高100倍以上。很多抗微生物的天然抗體、同族血凝素（抗A型與抗B型血）、類風濕病中的類風濕因子以及梅毒的補體結合抗體都屬於IgM。
③ IgA。IgA在血清中的含量僅次於IgG，占血清Ig總量的10～20%。IgA有單體（1個基本結構）、雙體（2個基本結構）或多聚體（若干個基本結構，由J鏈連結）等不同形式。血清中的為血清型IgA，主要為7S單體。各種分泌液，如唾液、眼淚、汗液、初乳、呼吸道及消化道分泌液中的IgA為分泌型IgA(SIgA)，由二聚體及多聚體構成，此外還有分泌小體存在。分泌小體有助於分泌型IgA抵抗蛋白酶的水解和促使IgA通過分泌組織的粘膜進入分泌液內。分泌型IgA具有明顯的保護體表，防禦病原入侵的功能。
④ IgD。IgD在血清內含量很低（少於總量的1%）。IgD較IgG1、IgG2、IgA或IgM更易被蛋白水解酶水解，而且易自溶。IgD 的生物功能尚不十分了解。目前已知的IgD抗體活性包括抗細胞核抗體、抗基礎膜抗體、抗胰島素抗體、抗鏈球菌溶血素 O抗體、抗青黴素抗體和抗白喉毒素的抗毒素。IgD與疾病的關係亦了解不多。
⑤ IgE。正常血清中 IgE含量極低。IgE主要由呼吸道和腸道淋巴結中的漿細胞合成。在鼻腔、支氣管分泌液、乳汁與尿液中存在分泌型IgE。IgE是一種親細胞抗體，能與血液中的嗜鹼性粒細胞或組織中的肥大細胞以及血管內皮細胞結合，遇到花粉等各種過敏原後，則抗原與IgE在這些細胞表面結合，使之釋放大量活性介質，如組胺等，結果誘發I型變態反應。
抗體多樣性
抗體能產生千百萬種不同的免疫球蛋白分子，幾乎所有進入體內的抗原，都可與相對應的抗體起特異性反應。能夠編碼如此大量抗體的遺傳物質，即基因，從何而來，主要有六種學說對此加以解釋。
① 胚系學說。早期觀點認為人生下來，就有配備齊全的用於編碼抗體分子的全部基因，它通過生殖細胞遺傳下去。隨後得知，每個淋巴細胞皆具有Ig分子的遺傳信息，這樣，VL和VH基因產物提供了與各種抗原結合的位點，這種Ig基因的親代與子代垂直遺傳的關係，保證了子代細胞基因中V、D、J片段的多樣性。
② 體細胞突變學說。認為每一個生殖細胞並非具有形成Ig分子的全部遺傳信息，它僅繼承了少數V區基因。但在個體發育過程中，由於體細胞突變，V基因產生多樣性。為此，每一免疫細胞皆可表達不同的特異性。
③ 自由組合學說。Ig可變區(V區)分為 V片段、D片段及J片段。這些基因自由組合，構成具有一個V-J編碼的輕鏈和具有一個 V-D-J編碼的重鏈。進而可組合成很多具有輕、重鏈的 V區。V區基因再與不同的C基因組成完整的輕重鏈的基因。輕重鏈的基因又可重新組合成更多的Ig基因。
④ 連接多樣性理論。編碼κ輕鏈的第3可變區中第96位氨基酸的核苷酸，可因V，J片段結合時順序的不同而產生多樣性。這種連接順序的多樣性也存在於重鏈中。
⑤ 多框架中D基因翻譯的多樣性。D基因編碼Ig多樣性時，按照三種框架進行翻譯。首先是最合適的框架，其次為向前框架或向後框架。每一種翻譯形式都可指導一個D片段翻譯成多種氨基酸的順序。具體到一個B細胞究竟採取哪一種形式，多取決於產生抗體的特異性。
⑥ 小基因插入理論。在D片段和J片段連結過程中，V區鹼基對可因插入小基因，而產生高度可變區。
概括地說，在一定條件下，抗原激活B細胞後，漿細胞形成，在VDJ編碼下，分泌含有不同氨基酸序列，不同空間構型的Ig分子。即針對千變萬化的抗原，抗體得以產生相應的具有不同抗原結合部位的抗體，產生多種多樣的免疫應答。