免疫球蛋白G(IgG)是人类血清中含量最多的一类抗体,也是适应性免疫的重要组成部分。它是一种蛋白质,由活化的B细胞分化而来的浆细胞产生。IgG能够识别特定的外来物质,并将这种识别与中和或清除这些物质的机制联系起来。人类有四种IgG亚类——IgG1、IgG2、IgG3和IgG4,其结构和功能各有不同。IgG还可从母体传递给胎儿,为生命早期提供保护。(ncbi.nlm.nih.gov)
分子结构
典型的IgG分子是一个呈Y形的单体,分子量约为150千道尔顿。它包含两条相同的γ重链和两条相同的轻链,通过二硫键和非共价相互作用连接在一起。每条轻链属于κ型或λ型。两臂末端的可变区形成两个抗原结合位点,其余区域则提供结构支撑,并决定抗体与其他免疫组分的相互作用。(ncbi.nlm.nih.gov)
两臂称为Fab区,即“抗原结合片段”。每个Fab区都能识别一个表位,也就是抗原上的某种特定分子特征。柄部称为Fc区,即“可结晶片段”,可与受体和免疫蛋白相互作用。柔性的铰链区使两臂能够采取不同的空间朝向。这种分工将抗原识别与效应功能区分开来:即使抗体的抗原结合区相似,只要恒定区不同,也可能产生不同的生物学效应。(ncbi.nlm.nih.gov)
产生与免疫记忆
B细胞最初通过抗体基因片段的重排,形成抗原识别的多样性。活化后,部分B细胞会发生类别转换重组,将与IgM对应的重链恒定区替换为与IgG对应的重链恒定区。类别转换改变了抗体的类别,但这一过程本身不会改变已经重排的可变区序列。辅助性T细胞和细胞因子发出的信号参与调节这一过程。(ncbi.nlm.nih.gov)
活化的B细胞可分化为分泌抗体的浆细胞或记忆B细胞。在免疫应答过程中,体细胞高频突变和选择可提高抗体与抗原的结合能力,这一过程称为亲和力成熟。这些过程与类别转换不同。持续的抗体分泌,以及记忆细胞在再次接触抗原时作出应答的能力,共同促成了免疫记忆。因此,IgG应答的持续存在并不意味着单个抗体分子会无限期地留在血液循环中。(ncbi.nlm.nih.gov)
在宿主防御中的功能
IgG通过多种机制参与防御:
- 中和: IgG的结合可阻止病毒或微生物毒素与其靶标相互作用。这一作用依赖抗原结合区,而不一定需要Fc介导的活性。(ncbi.nlm.nih.gov)
- 调理作用: 包被微生物的IgG可促进免疫细胞通过Fcγ受体识别这些微生物。这种调理作用有助于对被包被物质进行吞噬作用并将其破坏。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)
- 补体激活: 与抗原结合且排列适当的IgG可结合C1q,启动补体系统的经典途径,帮助清除微生物。不同亚类激活这一途径的能力有所不同。(frontiersin.org)
- 细胞介导的杀伤: 表达Fc受体的细胞可识别被IgG包被的靶细胞,并触发抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)
这些功能将抗原特异性识别与细胞及可溶性成分介导的防御机制联系起来。其作用强度取决于IgG亚类、抗原的排列方式及受体相互作用,而不只是IgG的浓度。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)
人类IgG亚类
人类的四种IgG亚类主要在重链恒定区上有所不同,其中也包括铰链区的结构。IgG1含量最多,常参与对蛋白质抗原的应答。IgG2尤其与针对细菌多糖的应答有关。IgG3具有较长的铰链区,激活补体的能力较强。IgG4通常不激活补体经典途径,并且能够与其他IgG4分子交换成对的重链—轻链单元,从而形成两臂分别识别不同抗原的抗体。这些只是各亚类的典型倾向,并不意味着某种抗原只对应某个特定亚类。(frontiersin.org)
循环中的持续存在与母体传递
新生儿Fc受体(FcRn)有助于维持血液循环中的IgG。它在细胞内的酸性区室中与IgG结合,使其避开降解途径,随后重新释放到细胞外环境中。IgG1、IgG2和IgG4在血液循环中的半衰期通常约为三周。IgG3的半衰期一般较短,但遗传变异可改变其存留时间。尽管名称中有“新生儿”一词,FcRn实际上在整个生命过程中都发挥作用。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)
IgG是唯一能够大量通过人类胎盘的抗体类别。FcRn介导的转运将母体抗体输送给胎儿,使其在出生后获得暂时的被动保护。随着妊娠进程推进,转运量会增加;转运还受到胎龄、母体抗体水平、IgG亚类及胎盘状况的影响。此后,随着婴儿逐渐建立自身的抗体应答,来自母体的IgG会逐渐减少。一些有害的母体抗体也能通过胎盘。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)
实验室检测与治疗意义
实验室检测会区分IgG总浓度与针对某一特定抗原的IgG。总IgG测定有助于评估免疫缺陷和异常的免疫球蛋白生成。一个常见的参考区间为7–16 g/L,但各实验室采用的参考限值有所不同。慢性炎症性疾病以及血液或骨髓疾病,包括多发性骨髓瘤,都可能导致免疫球蛋白浓度升高。单凭定量检测结果不能作出诊断。(medlineplus.gov)
人免疫球蛋白制剂用于原发性体液免疫缺陷的抗体替代治疗,可通过静脉或皮下给药。一些静脉用制剂也获批用于某些免疫介导性疾病,例如免疫性血小板减少症和慢性炎症性脱髓鞘性多发性神经病。具体适应证取决于所用制剂;“IgG”指的是一种抗体类别,而不是一种可与其他制剂任意互换的单一药品。(fda.gov)