抗体とも呼ばれる免疫グロブリンは、免疫系の重要な部分を構成する糖タンパク質分子であり、感染症や外来の「侵入」をより一般的に撃退する役割を果たします。 「Ig」と略されることが多い抗体は、ヒトや他の脊椎動物の血液やその他の体液に含まれています。それらは、微生物などの異物 (細菌、原生動物寄生虫、ウイルスなど) を特定して破壊するのに役立ちます。
免疫グロブリンは、IgA、IgD、IgE、IgG、IgM の 5 つのカテゴリーに分類されます。 IgA、IgG、および IgM のみが人体に大量に存在しますが、すべてがヒトの免疫応答に重要な、または潜在的に重要な寄与因子です。
免疫グロブリンの一般的性質
免疫グロブリンは、白血球 (白血球) のクラスである B リンパ球によって生成されます。それらは、2 つの長い重 (H) 鎖と 2 つの短い軽 (L) 鎖からなる対称的な Y 字型の分子です。概略的には、Y の「ステム」には 2 つの L 鎖が含まれており、免疫グロブリン分子の下部から上部までの約半分で分割され、およそ 90 度の角度で分岐します。 2 つの L 鎖は、Y の「腕」の外側、または分割点の上の H 鎖の部分に沿って走っています。したがって、ステム (2 つの H 鎖) と両方の「アーム」 (1 つの H 鎖、1 つの L 鎖) の両方が 2 つの平行な鎖で構成されます。 L鎖にはカッパとラムダの2種類があります。これらの鎖はすべて、ジスルフィド (S-S) 結合または水素結合を介して互いに相互作用します。
免疫グロブリンは、定常 (C) 部分と可変 (V) 部分に分けることもできます。 C部分は、すべてまたはほとんどの免疫グロブリンが関与する活動を指示し、V領域は特定の抗原（すなわち、特定の細菌、ウイルス、または他の外来分子または実体の存在を知らせるタンパク質）に結合します。抗体の「アーム」は正式には Fab 領域と呼ばれ、「Fab」は「抗原結合フラグメント」を意味します。これの V 部分には、Fab 領域の最初の 110 アミノ酸のみが含まれ、Y の分岐点に最も近い Fab アームの部分は異なる抗体間でほぼ一定であり、C の一部と見なされるため、すべてではありません。
類推として、典型的な車のキーを考えてみましょう。これは、キーが動作するように設計されている特定の車両に関係なく、ほとんどのキーに共通の部分 (たとえば、使用時に手に持っている部分) と、問題の車両にのみ固有です。ハンドル部分は抗体のC成分に、特化した部分はV成分にたとえることができます。
定常および可変免疫グロブリン領域の機能
Fc領域と呼ばれるYの枝の下にあるC成分の部分は、抗体操作の頭脳と考えられるかもしれません。特定のタイプの抗体で V 領域がどのように設計されていても、C 領域はその機能の実行を制御します。 IgG および IgM の C 領域は、補体経路を活性化するものであり、補体経路は、炎症、食作用 (特殊な細胞が異物を物理的に飲み込む) および細胞分解に関与する一連の非特異的な「防御の第一線」免疫応答です。 IgG の C 領域は、これらの食細胞および「ナチュラル キラー」(NK) 細胞に結合します。 IgE の C 領域はマスト細胞、好塩基球、好酸球に結合します。
V領域の詳細に関しては、免疫グロブリン分子のこの高度に可変なストリップ自体が、超可変領域とフレームワーク領域に分割されています。おそらくあなたの直感が示唆するように、超可変的な理由の多様性は、免疫グロブリンがキーインロック方式で認識できる驚くべき範囲の抗原の原因です。
IgA
IgA は、ヒト系の抗体の約 15% を占めており、2 番目に一般的なタイプの免疫グロブリンとなっています。ただし、血清中には約 6% しか検出されません。血清では、それは単量体の形、つまり、上記のように Y 字型の単一分子として見られます。しかし、からの分泌物では、二量体、または一緒に結合した 2 つの Y 単量体として存在します。実際、IgA はミルク、唾液、涙、粘液などのさまざまな生物学的分泌物に見られるため、二量体型がより一般的です。標的とする外国の存在の種類に関しては、非特異的である傾向があります。粘膜に存在するため、物理的に脆弱な場所、または微生物が体の奥深くに簡単に侵入できる場所で重要なゲートキーパーになります.
IgA の半減期は 5 日間です。 Y 単量体あたり 2 つ、合計 4 つの抗原に結合する部位としての分泌型。エピトープは免疫反応を引き起こす侵入者の特定の部分であるため、これらは適切にエピトープ結合部位と呼ばれます。高レベルの消化酵素にさらされる粘膜に見られるため、IgA にはこれらの酵素による分解を防ぐ分泌成分があります。
IgD
IgD は血清抗体の約 0.2%、つまり 500 分の 1 を占めています。これは単量体であり、2 つのエピトープ結合部位を持っています。
IgD は、B 細胞受容体 (sIg とも呼ばれます) として B リンパ球の表面に付着していることがわかり、血漿中を循環している免疫グロブリンからのシグナルに応答して B リンパ球の活性化と抑制を制御すると考えられています。 IgD は、自己反応性自己抗体を生成することにより、B リンパ球を積極的に排除する要因である可能性があります。抗体がそれらを作る細胞を攻撃することは奇妙に思えるかもしれませんが、時にはこの排除が過剰なまたは誤った方向に向けられた免疫応答を制御したり、B細胞が損傷を受けて有用な産物を合成しなくなったときにB細胞をプールから取り出したりすることがあります.
事実上の細胞表面受容体としての役割に加えて、IgD は血液およびリンパ液中にはあまり見られません。一部の人々では、ペニシリンの特定のハプテン (抗原サブユニット) と反応すると考えられています。また、通常の無害な血液タンパク質と同じように反応し、自己免疫反応を引き起こす可能性があります.
IgE
IgE は、5 つのクラスの免疫グロブリンの中で最も希少であり、血清抗体の約 0.002%、つまり循環免疫グロブリン全体の約 1/50,000 しか占めていません。それにもかかわらず、免疫応答において重要な役割を果たしています。
IgD と同様に、IgE は単量体であり、各「アーム」に 1 つずつ、合計 2 つの抗原結合部位を持っています。半減期は2日と短い。血液中を循環するマスト細胞や好塩基球に結合します。そのため、アレルギー反応のメディエーターです。マスト細胞に結合した IgE 分子の Fab 部分に抗原が結合すると、マスト細胞はヒスタミンを血流に放出します。 IgE はまた、原生動物種の寄生虫 (アメーバや他の単細胞または多細胞の侵入者を考えてください) の溶解または化学的分解にも関与しています。 IgE はまた、蠕虫 (寄生虫) や特定の節足動物の存在に反応して作られます。
時には、IgE は他の免疫成分を作用させることにより、免疫応答において間接的な役割も果たします。 IgE は、炎症を開始することによって粘膜表面を保護できます。炎症は痛みや腫れを引き起こす傾向があるため、望ましくないものを暗示していると思われるかもしれません.しかし、炎症は、他の多くの免疫上の利点の中でも特に、補体経路からのタンパク質である IgG と白血球が組織に入り、侵入者に立ち向かうことを可能にします。
IgG
IgG は人体の主要な抗体であり、すべての免疫グロブリンのなんと 85% を占めています。これの一部は、問題の IgG サブクラスに応じて、半減期が 7 日から 23 日と可変ではあるものの長いためです。
5 種類の免疫グロブリンのうち 3 種類と同様に、IgG は単量体として存在します。主に血液とリンパ液に含まれています。妊娠中の女性の胎盤を横切る独自の能力があり、胎児と新生児を保護することができます.その主な活動には、マクロファージ (特殊な「食べる」細胞) と好中球 (別の種類の白血球) の食作用の増強が含まれます。毒素の中和;ウイルスを不活性化し、細菌を殺します。これにより、システム内で非常に普及している抗体に適合する幅広い機能パレットが IgG に与えられます。通常、侵入者が存在する場合、IgM のすぐ後ろに続く 2 番目の抗体です。その存在は、体の既往反応において大幅に増加します。 「アナムネスティック」とは「忘れない」という意味で、IgM は以前に遭遇した侵入者に対応して、その数を即座に急増させます。最後に、IgG の Fc 部分は NK 細胞に結合して、抗体依存性細胞媒介性細胞傷害 (ADCC) と呼ばれるプロセスを開始します。ADCC は、微生物の侵入を殺したり、影響を制限したりします。
IgM
IgM は免疫グロブリンの巨像です。ペンタメーター、または 5 つの結合した IgM モノマーのグループとして存在します。 IgM の半減期は短く (約 5 日)、血清抗体の約 13 ～ 15% を占めます。重要なことに、これは 4 つの抗体兄弟の中で防御の最前線でもあり、典型的な免疫反応で最初に作られる免疫グロブリンです。
IgM は 5 量体であるため、10 のエピトープ結合部位を持ち、強力な敵となります。その 5 つの Fc 部分は、他のほとんどの免疫グロブリンのものと同様に、補体タンパク質経路を活性化することができ、「第一応答者」として、この点で最も効率的なタイプの抗体です。 IgM は侵入物質を凝集させ、個々の破片をくっつけて、体からの除去を容易にします。また、微生物の溶解と貪食を促進し、バクテリアを追い出すことに特別な親和性があります。
単量体型の IgM が存在し、主に B リンパ球の表面に受容体または sIg (IgD と同様) として見られます。興味深いことに、体は生後 9 か月までにすでに成人レベルの IgM を生成しています。
抗体の多様性に関する注意
5 つの免疫グロブリンのそれぞれの Fab コンポーネントの超可変部分の非常に高い変動性のおかげで、天文学的な数の独自の抗体を 5 つの正式なクラスにわたって作成できます。これは、L 鎖と H 鎖にも多数のアイソタイプ、つまり配置が表面的には同じであるが異なるアミノ酸を含む鎖があるという事実によって増強されます。実際、45 の異なる「カッパ」L 鎖遺伝子、34 の「ラムダ」L 鎖遺伝子、および 90 の H 鎖遺伝子の合計 177 があり、300 万を超える遺伝子のユニークな組み合わせが得られます。
これは、進化と生存の観点から理にかなっています。免疫システムは、すでに「知っている」侵入者に立ち向かう準備ができている必要があるだけでなく、見たことのない侵入者、さらに言えば、まったく新しい性質の侵入者に対して最適な反応を生み出す準備ができていなければなりません。突然変異によって進化したインフルエンザウイルスとして。宿主と侵入者の長期的な相互作用は、微生物や脊椎動物の種を超えて、進行中の果てしない「軍拡競争」にすぎません。
