一、概述
分泌型免疫球蛋白A(sIgA)是一種非常重要的抗體分子跃巡,在人體抵抗疾病的第一道防線起決定性作用冒版。
英文全稱:secretory immunoglobulin A,簡(jiǎn)稱sIgA野宜。
人體抵抗疾病的第一道防線是人體黏膜。人體黏膜的表面積約為400平方米魔策,為人體皮膚面積的200倍匈子,是病原微生物等抗原性異物入侵機(jī)體的主要門戶,sIgA作為黏膜免疫的主要抗體闯袒,擔(dān)負(fù)著重要的免疫功能虎敦。
黏膜免疫系統(tǒng)(Mucosal immune system,MIS)是指廣泛分布于呼吸道政敢、胃腸道其徙、泌尿生殖道黏膜下及一些外分泌腺體處的淋巴組織。近年來(lái)發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)不僅具有一般性的屏障作用喷户,而且還參與機(jī)體的體液免疫和細(xì)胞免疫過(guò)程唾那,是執(zhí)行局部特異性免疫功能的主要場(chǎng)所,在機(jī)體內(nèi)環(huán)境的調(diào)節(jié)中起重要作用褪尝。
在人體黏膜中闹获,呼吸道黏膜又特別重要。
呼吸道黏膜免疫系統(tǒng)(respiratory passage mucosa immune system恼五,RMIS)是黏膜免疫系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分昌罩,是機(jī)體最先接觸大量病毒哭懈、細(xì)菌等吸入性抗原的部位灾馒。分泌型免疫球蛋白A(slgA)是呼吸道黏膜表面主要的抗體,它在防御病毒遣总、細(xì)菌睬罗、抗原黏附于呼吸道黏膜表面起重要作用。
呼吸道黏膜表面是機(jī)體與外環(huán)境之間的一道有效的防御屏障旭斥,其最主要的特征是產(chǎn)生分泌型免疫球蛋白A(secretory immunoglobulin A容达,sIgA)。sIgA被認(rèn)為是黏膜表面的免疫屏障垂券,它能有效的抑制病原體粘附花盐、定植或侵入黏膜表面羡滑,這種免疫排除作用能保護(hù)黏膜屏障的完整性和阻斷病原體對(duì)機(jī)體的感染。
與普通的抗體分子相比算芯,slgA具有許多優(yōu)良特性:slgA分子中的J鏈將2個(gè)IgA單體接起來(lái)柒昏,由于每個(gè)IgA單體具有2個(gè)抗原結(jié)合部位,因此每個(gè)sIgA抗體即有4個(gè)抗原結(jié)合位點(diǎn)(四價(jià))熙揍,從而比普通抗體分子具有更高的親和力职祷;slgA也具有很高的穩(wěn)定性扬霜,其在黏膜表面的半衰期為IgG的3倍郑口,其在人體外分泌道中的保護(hù)作用可以持續(xù)4個(gè)月以上。隨著近年來(lái)人們對(duì)黏膜免疫在感染疾病過(guò)程中所扮演的角色進(jìn)一步認(rèn)識(shí)醉箕,slgA的作用被凸現(xiàn)出來(lái)意系,已成為黏膜免疫領(lǐng)域的一個(gè)焦點(diǎn)泥耀。
sIgA是免疫球蛋白A(immunoglobulin A,IgA)的一種昔字。
免疫球蛋白A在正常人血清中的含量?jī)H次于IgG爆袍,占血清免疫球蛋白含量的10~20%。
從結(jié)構(gòu)來(lái)看作郭,IgA有單體陨囊、雙體、三體及多聚體之分夹攒。
按其免疫功能又分為血清型及分泌型兩種蜘醋,sIgA即分泌型IgA。
血清型IgA存在于血清中咏尝,其含量占總IgA的85%左右压语。血清型IgA雖有IgG和IgM的某些功能,但在血清中并不顯示重要的免疫功能编检。
分泌型IgA存在于分泌液中胎食,如唾液、淚液允懂、初乳厕怜、鼻和支氣管分泌液、胃腸液蕾总、尿液粥航、汗液等。分泌型IgA是機(jī)體粘膜局部抗感染免疫的主要抗體生百。故又稱粘膜局部抗體递雀。
IgA不能通過(guò)胎盤。新生兒血清中無(wú)IgA抗體蚀浆,但可從母乳中獲得分泌型IgA缀程。新生兒出生4~6個(gè)月后搜吧,血中可出現(xiàn)IgA,以后逐漸升高杨凑,到青少年期達(dá)到高峰赎败。
目前有關(guān)slgA的研究主要包括:slgA的基本結(jié)構(gòu)(IgA、J鏈蠢甲、SC)和功能關(guān)系僵刮,以及slgA與黏膜免疫有關(guān)疾病的研究進(jìn)展。而與之相關(guān)的給藥載體也有陸續(xù)的報(bào)道和發(fā)現(xiàn)鹦牛,相信隨著人們對(duì)sIgA結(jié)構(gòu)搞糕、生物學(xué)功能及其臨床研究應(yīng)用,對(duì)口服疫苗曼追、黏膜疫苗等新型給藥載體的深入研究窍仰,必將給新藥、疫苗的研發(fā)以及臨床防治黏膜免疫疾病帶來(lái)廣闊的前景礼殊。
二驹吮、呼吸道黏膜免疫屏障的結(jié)構(gòu)
RMIS由有結(jié)構(gòu)的黏膜濾泡和廣泛分布在黏膜固有層中的彌散淋巴組織構(gòu)成。黏膜濾泡主要指鼻相關(guān)淋巴組織(NALT)和支氣管相關(guān)淋巴組織(BALT)晶伦。NALT和BALT是免疫應(yīng)答的傳入淋巴區(qū)碟狞,抗原由此進(jìn)入MIS(黏膜免疫系統(tǒng)),這些外來(lái)抗原被呼吸道黏膜上皮細(xì)胞攝取婚陪,通過(guò)抗原提呈細(xì)胞及膜細(xì)胞將抗原運(yùn)送給T族沃、B細(xì)胞,引發(fā)免疫應(yīng)答泌参,進(jìn)而發(fā)揮免疫清除效應(yīng)脆淹。彌散淋巴組織是免疫應(yīng)答的傳出淋巴區(qū),漿細(xì)胞和致敏淋巴細(xì)胞通過(guò)歸巢機(jī)制遷移至彌散淋巴組織沽一,抗體和致敏淋巴細(xì)胞在此發(fā)揮生物學(xué)功能
三盖溺、呼吸道黏膜免疫的效應(yīng)因子——sIgA
黏膜免疫的一個(gè)重要特征就是產(chǎn)生分泌型抗體IgA(secretory immunoglobulin A,slgA)铣缠,slgA是黏膜表而分泌量最多的免疫球蛋白烘嘱,且不易被一般的蛋白酶破壞,為黏膜免疫系統(tǒng)的主要效應(yīng)分子攘残。
1 slgA的結(jié)構(gòu)
slgA最早是20世紀(jì)60年代由Tomasi等首先發(fā)現(xiàn)存在于外分泌液中的一種抗體拙友,主要存在于乳汁为狸、胃腸液歼郭、呼吸道分泌液等外分泌液中。其分子結(jié)構(gòu)由2個(gè)IgA單體辐棒,l條J鏈和1條分泌片(secretory piece病曾,SC)組成牍蜂。
1.1 IgA的類型
人類IgA分為兩種,即血清型IgA和分泌型IgA泰涂。血清型IgA主要存在于血清中鲫竞,約占血清總Ig的12%一20%,大多數(shù)為單聚體逼蒙,主要由腸系膜淋巴組織中的漿細(xì)胞產(chǎn)生从绘。與血清型IgA不同,分泌型IgA(sIgA)大多為二聚體結(jié)構(gòu)(也有三聚體或四聚體結(jié)構(gòu))是牢,主要位于乳汁(初乳中含量最高)僵井、唾液、淚液中驳棱。人體外分泌液中的slgA主要以二聚體和高分子量的形式存在批什,正是sIgA的這種特異性多價(jià)結(jié)構(gòu),能夠使病原體聚集社搅、固定并最終在黏膜表面被中和驻债,這也解釋了為什么slgA對(duì)抗原的親和力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單體IgA。
1.2 分泌片SC的結(jié)構(gòu)與功能
分泌成分(secretory component形葬,SC)又稱分泌片(secretory piece)是多聚免疫球蛋白受體(plgR)的胞外段部分合呐,由黏膜上皮細(xì)胞及外分泌腺上皮細(xì)胞合成。分泌片(sC)的分子量為79.6 kDa笙以,包含5個(gè)免疫球蛋白可變區(qū)(D1一D5)合砂,每個(gè)可變區(qū)都含有100到110個(gè)殘基,共連有42個(gè)非結(jié)構(gòu)化的氨基酸源织。
SC分子中包含有各種多聚糖鏈翩伪,有七個(gè)N一糖基化位點(diǎn),這些糖基化位點(diǎn)約占SC總分子量的22%谈息。多聚糖鏈具有細(xì)菌復(fù)合物潛在的結(jié)合位點(diǎn)缘屹,研究發(fā)現(xiàn)SC能夠結(jié)合致病性大腸桿菌,抑制其在HEp一2細(xì)胞中的傳染性侠仇,此作用與SC含有的糖鏈呈劑量依賴性轻姿。SC在分泌液中也存在一種游離態(tài)的形式,與固定SC相似逻炊,游離態(tài)的SC可以直接參與機(jī)體的非特異性免疫防御互亮,抑制病源微生物對(duì)黏膜表面的黏附。
SC主要的功能是保護(hù)slgA和介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)多聚免疫球蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)余素。SC能守衛(wèi)上皮細(xì)胞免遭微生物的入侵豹休,保護(hù)slgA,使之不受環(huán)境中酶的破壞桨吊。其作用機(jī)制可能為:slgA的分泌片高度穩(wěn)定威根,其多糖側(cè)鏈具有防止蛋白酶降解的作用凤巨,分泌片對(duì)抗體分子的包裹使整個(gè)抗體分子變得十分穩(wěn)定。此外洛搀,由于每分子slgA的轉(zhuǎn)運(yùn)都需要消耗一分子的SC敢茁,要使slgA分泌至黏膜表面并形成隔離保護(hù)層,調(diào)節(jié)SC的表達(dá)在黏膜免疫保護(hù)作用方面有重要意義留美。
1.3 J一鏈的結(jié)構(gòu)
J一鏈?zhǔn)且粋€(gè)相對(duì)保守彰檬,15—16Kd的多肽鏈(含137個(gè)氨基酸),在抗體生成谎砾、細(xì)胞分泌抗體過(guò)程中結(jié)合到多聚體IgA或多聚體IgM的半胱氨酸殘基上僧叉。J一鏈?zhǔn)怯葿細(xì)胞產(chǎn)生,但并非所有B細(xì)胞都產(chǎn)生J鏈棺榔。J鏈的表達(dá)局限于黏膜固有層瓶堕,游離的J鏈并未在細(xì)胞外發(fā)現(xiàn),僅僅作為多聚體免疫球蛋白復(fù)合物的一部分症歇,這就表明J鏈對(duì)IgA的分泌以及聚合有很重要的作用郎笆。Johansen等發(fā)現(xiàn),J鏈對(duì)于保持與SC的親和力有著重要的作用忘晤。因此說(shuō)J鏈?zhǔn)荢C結(jié)合IgA的重要媒介宛蚓。
2 slgA的合成與分泌
接觸到黏膜表面的病原微生物和抗原,首先被專門的抗原識(shí)別細(xì)胞(M細(xì)胞)識(shí)別设塔, M細(xì)胞內(nèi)陷形成一個(gè)口袋形狀凄吏,將識(shí)別過(guò)的病原微生物和抗原攝入到M細(xì)胞的”口袋”內(nèi),傳遞給抗原提呈細(xì)胞(APCs)闰蛔。APCs將這些抗原分解成抗原碎片痕钢,同時(shí)激活T輔助細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子IL-4,IL-5序六,IL-6任连,IL-l0和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(TGF-β)。在這些細(xì)胞因子的協(xié)助下例诀,B細(xì)胞增生并發(fā)育為成熟的漿細(xì)胞随抠,分泌多聚體免疫球蛋白A(polymeric immunoglobulin,plgA)繁涂。plgAs必須經(jīng)過(guò)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)穿過(guò)上皮細(xì)胞到達(dá)黏膜表面拱她,才能發(fā)揮特異性保護(hù)作用。這一過(guò)程需要多聚體免疫球蛋白受體(polymeric immunoglobulin receptor扔罪,plgR)的參與秉沼。該受體位于黏膜上皮細(xì)胞的底外側(cè),由上皮細(xì)胞產(chǎn)生。pIgA與plgR結(jié)合氧猬,形成pIgR-plgA復(fù)合物,上皮細(xì)胞胞吞該復(fù)合物坏瘩,在跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中盅抚,plgR發(fā)生裂解反應(yīng),plgR的細(xì)胞外部分裂解形成SC倔矾。pIgR—plgA復(fù)合物與SC結(jié)合妄均,穿過(guò)黏膜上皮細(xì)胞到達(dá)黏膜表面,最終形成slgA哪自。
3 介導(dǎo)sIgA分泌的主要細(xì)胞因子
調(diào)節(jié)sIgA的合成丰包、分泌以及slgA介導(dǎo)的免疫應(yīng)答都依賴于T細(xì)胞的輔助,主要是黏膜相關(guān)淋巴組織的T細(xì)胞和其分泌的細(xì)胞因子壤巷。根據(jù)產(chǎn)生細(xì)胞因子譜的不同邑彪,Th細(xì)胞分為Thl和Th2兩種類型,Thl細(xì)胞主要分泌IL-2胧华、IFN-Y寄症、TNF、TGF-B等細(xì)胞因子矩动;Th2細(xì)胞主要分泌IL-4有巧、IL-5、IL-6悲没、IL-10等細(xì)胞因子篮迎。目前多數(shù)文獻(xiàn)報(bào)道較為一致的是,IL-4和TGF-13促進(jìn)B細(xì)胞發(fā)生IgA類型轉(zhuǎn)換示姿,從而增強(qiáng)sIgA的產(chǎn)生甜橱,Th2細(xì)胞因子IL-5、IL-6和IL—10也可以增強(qiáng)IgA分泌栈戳,促進(jìn)IgA定向性B細(xì)胞的分裂渗鬼。比較有意思的是IFN-Y對(duì)slgA的影啊,Austin等人認(rèn)為IFN-Y通過(guò)拮抗IL-4抑制IgA抗體的分泌荧琼。Amin等則在HT-29單層細(xì)胞的體外實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)譬胎,Thl型細(xì)胞因子IFN-y和Th2型細(xì)胞因子IL-4可促進(jìn)IgA穿過(guò)腸道上皮增加IgA的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。究竟IFN-Y對(duì)sI酣的調(diào)節(jié)是正性作用命锄,還是負(fù)性作用堰乔,有待于實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證。
4 slgA的生物學(xué)功能
呼吸道是機(jī)體與外界環(huán)境接觸最為密切的部位脐恩,而呼吸道黏膜覆蓋在整個(gè)呼吸道表面镐侯,成為機(jī)體抗病原微生物侵襲的第一道防線。sIgA作為黏膜免疫系統(tǒng)的效應(yīng)分子在呼吸道黏膜抗感染中發(fā)揮關(guān)鍵作用,sIgA的主要功能包括:(1)阻止病原微生物的黏附:病原微生物引起感染的首要條件是其黏附在組織細(xì)胞上苟翻,進(jìn)而生長(zhǎng)繁殖韵卤,形成集落并在局部定居,而sIgA能夠阻止病原微生物黏附于黏膜表面崇猫,保護(hù)黏膜不受損害沈条。其機(jī)制可能是sIgA可通過(guò)空間構(gòu)象凝集、捕獲黏膜層的病原體诅炉,并與之表面特異性結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合蜡歹,抑制他們的運(yùn)動(dòng),使其喪失黏附能力涕烧。(2)中和細(xì)胞內(nèi)病毒:通常情況下月而,抗體對(duì)細(xì)胞內(nèi)的抗原幾乎不起作用,但是sIgA能抑制細(xì)胞內(nèi)病毒的復(fù)制议纯、轉(zhuǎn)錄及組裝父款。形成的slgA-病毒免疫復(fù)合物被plgR轉(zhuǎn)運(yùn)到粘液腔內(nèi),經(jīng)呼吸道纖毛運(yùn)動(dòng)或腸蠕動(dòng)排除體外瞻凤。(3)溶解細(xì)菌:血清型IgA及slgA均無(wú)直接殺菌作用铛漓, 但可激活補(bǔ)體的C3旁路途徑,與溶菌酶鲫构、補(bǔ)體共同引起細(xì)菌溶解浓恶。(4)調(diào)理吞噬作用:sIgA一旦分泌到腸腔就會(huì)與黏液混合,形成一層保護(hù)膜包被在上皮表面结笨, 它能直接與病原微生物或食物抗原形成抗原一抗體復(fù)合物包晰,以便于巨噬細(xì)胞的吞噬和清除。國(guó)內(nèi)外有關(guān)的報(bào)道很多炕吸,但是最近報(bào)道在體內(nèi)多形核細(xì)胞和體外kupffer細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中清晰的證明伐憾,啟動(dòng)吞噬作用的是血清型IgA而非SIgA。
5.sIgA在臨床中的應(yīng)用
5.1 慢性結(jié)膜炎
劉鈞等檢測(cè)慢性眼結(jié)膜炎患者淚液SIgA和溶菌酶含量的變化赫模,結(jié)果顯示树肃,慢性眼結(jié)膜炎患者淚液SIgA水平在治療前非常顯著地高于正常人組,經(jīng)抗生素和中醫(yī)中藥治療后2周瀑罗,淚液水平已明顯下降胸嘴,但與正常人組比較,差異仍有顯著性斩祭。提示慢性眼結(jié)膜炎患者淚液sIgA和溶菌酶含量的變化對(duì)臨床觀察預(yù)后有重要的價(jià)值劣像。
5.2 口腔疾病研究
王統(tǒng)伍研究牙周病患者治療前后血清IL-6、ha-CRP和唾液sIgA水平的變化的關(guān)系摧玫,結(jié)果顯示耳奕,牙周病患者治療前血清IL-6、ha-CRP和唾液sIgA水平均高于正常人。此外屋群,還證實(shí)了血清IL-6闸婴、ha-CRP水平和唾液sIgA水平呈正相關(guān)關(guān)系。血清IL-6芍躏、ha-CRP和唾液sIgA水平的測(cè)定邪乍,可以做為了解牙周病病情、觀察療效的重要的指標(biāo)纸肉。與此研究結(jié)果相反溺欧,Akopian研究發(fā)現(xiàn)唾液sIgA水平低下將引起口腔慢性炎癥及感染喊熟。
5.3 呼吸道感染疾病的研究
唾液中含有的抗感染物質(zhì)主要是分泌型IgA(sIgA)柏肪。在多種呼吸道感染性疾病過(guò)程中,唾液slgA含量可有顯著的變化芥牌。顧濤研究表明烦味,慢性支氣管炎患者唾液sIgA在治療前非常顯著地高于正常人組”诶可能是由于慢性支氣管炎患者在呼吸道受到病毒或細(xì)菌感染時(shí)谬俄,黏膜局部產(chǎn)生免疫應(yīng)答,sIgA的合成和分泌增加弃理,從而發(fā)揮局部免疫作用溃论。陸婉秋研究?jī)和夤芟c唾液中slgA相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)健康兒童唾液中sIgA含量水平明顯高于哮喘初診及治療組痘昌,提示健康兒童黏膜免疫功能強(qiáng)于哮喘初診及治療組钥勋,哮喘兒童存在黏膜免疫功能低下。因此辆苔,通過(guò)測(cè)定唾液slgA的含量不僅可以了解患者黏膜局部的免疫狀態(tài)算灸,在某種程度上還有助于疾病的早期診斷。
5.4 泌尿生殖系統(tǒng)疾病研究
孫彬彬等探討測(cè)定陰道分泌物中slgA含量的對(duì)細(xì)菌性陰道病驻啤、滴蟲性陰道炎菲驴、混合感染的診斷價(jià)值。認(rèn)為陰道分泌物中sIgA含量的測(cè)定骑冗,可作為細(xì)菌性陰道病赊瞬、滴蟲性陰道炎、混合感染的輔助診斷措施或療效觀察手段之一贼涩。該研究結(jié)果與黃曉敏等實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同森逮。比較符合國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者的報(bào)道,從而說(shuō)明局部黏膜免疫在病原菌感染中的作用和地位磁携。
初次尿路感染患者的尿液中褒侧,其sIgA濃度較正常人尿液中的濃度高,在離體和在體的實(shí)驗(yàn)研究都證明sIgA對(duì)預(yù)防反復(fù)尿路感染的發(fā)生有較大的作用。劉杰等研究發(fā)現(xiàn)下尿路感染時(shí)尿液中slgA水平與非感染時(shí)尿液sIgA水平無(wú)明顯變化闷供,而腎盂腎炎病人尿液中slgA水平明顯升高烟央。該結(jié)果與David Greenwell報(bào)道一致,此研究提示slgA在上尿道和下尿道分泌有明顯不同歪脏,這種差異是由于上尿路感染時(shí)分泌slgA能力增強(qiáng)疑俭,抑制細(xì)菌的粘附,而下尿路不產(chǎn)生slgA所致婿失。因而測(cè)定尿中slgA在上尿道感染和下尿道感染的臨床定位診斷有很重要的意義钞艇。
5.5 slgA與疫苗
迄今為止,大多數(shù)疫苗都是通過(guò)注射來(lái)刺激全身免疫系統(tǒng)產(chǎn)生血清型抗體對(duì)抗引起疾病的病原體豪硅。與注射疫苗相比哩照,口服疫苗使用比較方便,也避免了注射器可能帶來(lái)的疾病傳染懒浮。隨著基因工程的飛速發(fā)展和植物轉(zhuǎn)化技術(shù)的完善飘弧,利用植物生物反應(yīng)器可生產(chǎn)方便、廉價(jià)砚著、有效次伶、不需要純化就可直接口服的疫苗口引,即通過(guò)抗原蛋白基因在植物可食部位的表達(dá)稽穆,直接食用后激發(fā)人體黏膜免疫系統(tǒng)產(chǎn)生抗體冠王,預(yù)防疾病。
霍亂弧菌是人類霍亂的病原體舌镶,而霍亂毒素(cholera toxin柱彻,CT)是霍亂弧菌的重要致病因子,是已知致腹瀉腸毒素中毒性最強(qiáng)的腸毒素乎折∪蘖疲霍亂的保護(hù)性免疫作用研究表明,免疫后全身或局部產(chǎn)生的抗體IgG和IgM雖有作用骂澄,但不是主要的吓蘑,通過(guò)腸道黏膜局部產(chǎn)生并分泌到腸道黏膜表面的抗體sIgA在對(duì)抗CT方面,發(fā)揮最重要的保護(hù)作用坟冲∧ハ猓霍亂毒素B亞基(CT-B)不具備毒性,不能導(dǎo)致腹瀉健提,同時(shí)保留強(qiáng)免疫原性及佐劑活性琳猫,因此,CT—B被認(rèn)為是研制霍亂疫苗的重要候選抗原私痹。Arakawa等進(jìn)行了轉(zhuǎn)基因以植物口服疫苗的小鼠實(shí)驗(yàn)脐嫂,他們用表達(dá)了霍亂弧菌B亞基的生馬鈴薯喂小鼠统刮,結(jié)果刺激小鼠產(chǎn)生血清型抗體IgG和slgA,保護(hù)小鼠不受霍亂毒素的影響账千。
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