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聚焦免疫先锋|一文带你了解免疫球蛋白lgM的前生今世
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治疗性抗体作为增长速度最快的药物,已经在多种疾病领域为人类的健康做出了巨大贡献,包括肿瘤,自身免疫疾病,感染性疾病以及慢性病等。特别是在肿瘤领域,截止2022年5月,已经有多达46款抗体获批上市用于肿瘤的治疗。

已经批准上市的抗体药物,基本上都是IgG类型的抗体,但是随着近年来研究的深入,越来越多其它类型的药物开始进入临床,如IgM,IgA,IgE等。其中研究比较多的是IgM以及IgG的六聚体,因为这些类型的抗体具有IgM的独特特征——具有多价结合能力,因此可以促进细胞表面的受体进行交联,具有更强的CDC活性等。

lgM抗体结构

IgM的单体大小在190kDa左右,重链由一个可变区(Vμ)和四个恒定区(Cμ1-4)组成,轻链由一个可变区和一个恒定区组成(Vκ‐Cκ/Vλ‐Cλ),在重链的C端还有一条18个氨基酸短肽对于IgM的多聚化至关重要,且将该序列整合至其他类型的抗体分子也能促使其产生多聚体。在哺乳动物血清中,sIgM通常以五聚体(pentamer)或六聚体(hexamer)的形式存在,两者的分子量分别在900kDa与1050kDa左右,其中五聚体是一个非正五边形结构,内含一个50°左右的缺口由J链(J-chain)占据以保持构象稳定。

IgM单体、五聚体、六聚体结构示意图

lgM抗体亚型

抗体亚型,指的是在机体内产生的“Y”构型的免疫球蛋白(Ig),基于小分子多肽结构上的差异,可以进一步的进行细分。根据抗体引起的免疫应答类别,将抗体分为:同种型(isotype)、同种异型(allotype)和独特型(idiotype)。同种型抗体的抗原决定簇存在于重链恒定区(ConstantregionofHeavychain,CH)和轻链恒定区(ConstantregionofLightchain,CL),同一物种内所有个体共同具有的Ig抗原特异性结构。

根据重链恒定区的不同,抗体可以分为IgM、IgD、IgG、IgA和IgE,根据铰链区氨基酸组成和重链二硫键的数量、位置抗体又细分为不同的亚类,比如人的IgG可以分为IgG1、IgG2、IgG3和IgG4;根据轻链恒定区的不同,抗体分为不同的亚型,比如Lambda和Kappa。

IgM、IgD、IgG、IgA和IgE这五类有其特异的结构与功能,使得获得性免疫系统能够对每种病原体产生特定的抗体应答,在抵御病毒入侵时八仙过海,各显神通。作为体液免疫抵御感染的第一道防线,IgM在免疫应答早期阶段发挥重要功能。

IgM受到外部刺激后,在人体中以多种形式存在。其中,B细胞受体(BCR)复合体中的膜结合型IgM单体,在抗原识别和B细胞激活中起着关键作用。分泌到血清中的IgM主要形式为五聚体,5个IgM单体通过J链(joiningchain)相连,J链不存在时,则能形成六聚体。由粘膜下浆细胞所合成和分泌的IgM五聚体,与粘膜上皮细胞表面pIgR(poly-Igreceptor,pIgR)结合,穿过粘膜上皮细胞到粘膜表面成为分泌型IgM(secretoryIgM),分泌型IgM在黏膜防御系统中发挥作用。

人源IgM-Fc/J链/分泌组份复合体的冷冻电镜结构

lgM抗体应用

IgM是免疫系统对外来病原体反应中的重要抗体。它是免疫反应过程中产生的初始抗体,也是先天免疫系统内天然抗体的组成部分。IgM抗体具有多种重要功能,在免疫系统中具有重要意义。

  • 初级免疫反应:IgM是免疫反应过程中产生的第一种抗体。它作为初级免疫反应的主要介质发挥着至关重要的作用,启动对病原体的防御。

  • 抗原结合和中和:IgM有效地与抗原结合,促进凝集、中和反应和细胞溶解反应。它可以直接瞄准并中和病原体,防止其有害影响。

  • 补体激活:IgM对于补体激活至关重要,补体激活是一系列蛋白质的级联,可导致病原体的破坏。它与补体成分C1相互作用并触发经典途径,增强针对感染的免疫反应。

  • 粘膜防御:IgM与多聚免疫球蛋白受体(pIgR)相互作用,使其能够转运至肠腔和母乳等粘膜表面。这种对粘膜防御的参与有助于保护这些区域免受病原体入侵。

  • 新生儿免疫力:IgM是新生儿合成的第一种免疫球蛋白。它在提供针对病原体的初步保护方面发挥着至关重要的作用,有助于新生儿的免疫防御。

  • 自身免疫性疾病:IgM抗体与某些自身免疫性疾病的发病机制有关,其中免疫系统错误地针对自身成分。了解IgM在这些疾病中的作用有助于诊断和治疗。

  • 高亲和力和效率:尽管IgM抗体通常对抗原具有低亲和力结合位点,但每个分子有XNUMX个结合位点,可实现协同相互作用。这种高亲和力使IgM能够有效地处理病原体,特别是在免疫反应的早期阶段。

  • 诊断标记:血液中IgM水平升高可能表明最近感染或接触过抗原。监测IgM水平有助于识别和诊断某些传染病。


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总之,IgM具有多种功能并且在免疫系统中具有重要意义。它对于初级免疫反应、补体激活、病原体中和、粘膜防御、新生儿免疫至关重要,并且对自身免疫性疾病具有影响。其高亲合力和效率以及其诊断价值使其在免疫反应中具有重要意义。

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