人類抗體的同型

人類抗體的同型 (Antibody isotypes)
國立臺灣大學生命科學系101年陳巧坪博士生

圖一、抗體的單體模式圖(陳巧坪繪圖)

抗體 (antibody) 又稱為免疫球蛋白 (immunoglobulin，Ig)，主要由參與體液性免疫 (humoral immunity) 之B細胞經活化成為漿細胞 (plasma cell) 後所分泌，在人體內有五種不同的抗體，稱為同型 (isotype)，分別為 IgA、IgD、IgE、IgG及IgM，它們各具有不同的免疫功能。

抗體皆由Y字型的單體所構成，此Y字型單體包含兩條較長之重鏈 (heavy chain) 及兩條較短之輕鏈 (light chain)，共四條多肽鏈 (polypeptide chain)，四條多肽鏈間由雙硫鍵 (disulfide bond) 連接。

若以功能區分，此Y字型單體分為可與外來抗原相結合的抗原結合區 (fragment antigen binding，Fab) 及調節免疫活性的可結晶區 (fragment crystallizable region，Fc)，由於不同的抗體需與各種不同的抗原相結合，因此Fab為可變區 (variable region)，位於Y字型的上端，而Fc則為不可變區 (constant region)，位於Y字型的基部（圖一）。

五種不同的抗體 (IgA、IgD、IgE、IgG及IgM) 的重鏈各有不同，分別為α、δ、ε、γ以及μ，這五種重鏈的大小及組成分不盡相同，而輕鏈則有λ和κ兩種作組合。以下將就各種抗體的結構（圖二）及功能進行介紹：

(1) IgA：占所有血清中抗體的10%至15%，為一種分泌型抗體，可於母乳、唾液、眼淚以及支氣管中的黏液被發現。IgA最初為單體，而後會被稱為J chain的多肽鏈串連起來成為二聚體、三聚體或是四聚體，不過還是以二聚體最為大宗，其在黏膜免疫上占有相當重要的角色，因黏膜通常是外來病源主要入侵的區域，被分泌至此的IgA可和病原體的多個抗原決定位 (epitope) 結合，使病原體無法和黏膜細胞結合，最終無法感染或是於宿主體內複製。

(2) IgD：占所有血清中抗體的0.2%，當B細胞成熟時，會表現IgD並使其位於細胞膜表面，為單體型式的膜上型抗體，於2009年的研究中發現IgD可經由互相結合來活化嗜鹼性白血球 (basophil) 及肥大細胞 (mast cell)，進而活化免疫反應 (Chen et. al., 2009)。

(3) IgE：量極少，占所有血清中抗體0.05%，為單體型式，IgE主要功能和過敏反應(allergic reaction)相關，被漿細胞分泌後可被運送到嗜醶性白血球或肥大細胞之膜表面，當經由Fab辨認並和過敏原結合後，會使這兩種細胞分別釋放組織胺 (histamine) 或是細胞素 (cytokine)，進而引發如流鼻水、流眼淚、發癢、呼吸急促和皮膚乾等過敏症狀。由於IgE在正常血液中含量極少，因此，可經由測量IgE含量來了解患者對於過敏原的反應。

(4) IgG：為體內含量最多的抗體，佔80%，亦為單體型式的分泌型抗體，因其含量最多，因此是人體防禦病原體的主要角色，除了可以辨認各種細菌、病毒外，也可活化屬於先天免疫反應的補體系統 (complement system)，是連結先天及後天免疫反應的重要因子。除此之外，IgG亦是唯一一種可以穿過胎盤為胎兒提供被動免疫力 (passive immunity) 的抗體。

(5) IgM：占所有血清中抗體的5%至10%，其於B細胞成熟時會表現於細胞膜表面，成為單體型式的膜上型抗體，但其主要的型式則是大量被分泌於血液中並藉由雙硫鍵結合成五聚體的型式，IgM是人體受到外來病原入侵時最快產生反應的循環性抗體，因其為五聚體，共含十個可和抗原結合的Fab，加上也可活化補體系統。與IgG比較，IgM因能以更好的親和性激活補體系統，在病原入侵時快速活化先天性免疫反應(Woof et. al.,2004; Kindt et. al., 2007)。

圖二、五種抗體同型模式圖(陳巧坪繪圖)

參考文獻

1. Chen, K., Xu, W., Wilson, M., He, B., Miller, N. W., Bengten, E., . . . Cerutti, A. (2009). Immunoglobulin D enhances immune surveillance by activating antimicrobial, proinflammatory and B cell-stimulating programs in basophils. Nat Immunol, 10(8), 889-898. doi: 10.1038/ni.1748
2. Kindt, T. J., Goldsby, R. A., & Osborne, B. A. (2007) Kuby immunology 6th, W. H. Freeman and Company, New York.
3. Woof, J. M., & Burton, D. R. (2004). Human antibody-Fc receptor interactions illuminated by crystal structures. Nat Rev Immunol, 4(2), 89-99. doi: 10.1038/nri1266