揭秘IgG4：进化中的免疫调节大师，过敏和免疫耐受的关键角色

揭秘IgG4：进化中的免疫调节大师，过敏和免疫耐受的关键角色

引用

百度

1.

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1819290377798079735

在人体复杂的免疫系统中，有一种名为IgG4的免疫球蛋白亚型，虽然它在数量上并不占优势，但却在调节免疫反应和维持免疫耐受方面发挥着至关重要的作用。从过敏反应到自身免疫疾病，IgG4的独特结构和功能使其成为免疫调节的关键角色。本文将带你深入了解IgG4的科学奥秘，探索其在进化过程中的独特路径。

IgG4的特点与免疫调节功能

IgG4是IgG中最不常见的一类，其功能与免疫耐受性密切相关。研究表明，IgG4能通过以下三种机制调节免疫反应并减少免疫激活：

1. Fab臂交换：IgG4的Fab臂交换特性使得抗原结合时，两个Fab臂之间无法交叉链接，这有助于抑制过度的免疫反应。
2. 补体激活的缺失：由于IgG4与补体成分C1q的结合能力较弱，它无法有效地激活补体系统。
3. 对Fc受体亲和力降低：IgG4对效应细胞上的Fc受体的亲和力较低，从而减少了抗体依赖的细胞介导的细胞毒性。

这些特点使IgG4在过敏免疫疗法中具有重要的作用，并且是许多基于人源化抗体的生物疗法的基础。研究还发现，抗炎细胞因子IL-10在诱导IgG4生成及降低IgE水平中发挥了重要作用。

图：不断变化的人类IgG4免疫库

IgG4的进化历史

虽然IgG4在许多物种中都有出现，但它的特性并非所有物种都相同，尤其在灵长类动物中，IgG4具有更为独特的进化特征。通过对大猩猩(Hominidae科)基因组的详细分析，研究人员深入探讨了IgG4蛋白的进化路径。他们从氨基酸差异入手，分析了不同物种IgG4样蛋白的进化变化，并发现大猩猩(包括人类、黑猩猩、倭黑猩猩、猩猩等物种)普遍存在IgG4样蛋白，但这些蛋白在不同物种中的特征有所不同。

研究表明，猩猩中IgG4样蛋白更接近人类IgG1而非其他IgG亚型，这可能源于IgG1基因的最近一次复制事件，其中一部分复制产生了带有IgG4特征的变异。研究还发现，IgG4的开关区域在不同物种中存在长度差异，特别是在与免疫反应相关的区域。

图：IgG4的结构和功能特征

IgG4的结构与功能差异

IgG4的结构特征也反映了其进化适应。最显著的差异出现在IgG4的连接区(即“铰链区域”)，这一区域在不同物种之间有所变化，尤其在大猩猩与人类的共同祖先中，铰链区域的三个氨基酸比人类的IgG4短，导致其对细胞Fc受体和C1q的亲和力降低。具体来说，这些差异体现在：

1. 铰链区域的三氨基酸缺失：这一缺失导致IgG4的Fab臂变得更加紧密，减少了抗原结合的灵活性。
2. P228S突变：这一突变在猩猩与人类的共同祖先中首次出现，它促进了Fab臂交换的发生。
3. 特定的氨基酸替换：例如，L234F突变导致IgG4与FcγRI的结合力降低，H268Q、A330S和P331S等突变则减少了IgG4与C1q的结合能力。

这些变化不仅影响了IgG4的结构，还对其免疫功能产生了深远影响，尤其是在调节免疫反应和控制免疫耐受方面。

图：IgG4结构进化及功能影响的示意图

结论

总之，IgG4显然是近年来进化出的免疫球蛋白亚型，具有独特的功能特性，是免疫耐受机制中不可或缺的一部分。IgG4的进化反映了免疫系统与环境压力之间复杂的相互作用。可以推测，进化压力可能与某些寄生虫感染的生存斗争有关。IgG4的独特特性，如能够进行Fab臂交换和降低对Fc受体的亲和力，突出了它在免疫调节和免疫耐受中的作用。本文研究揭示了大猩猩科(Hominidae科)物种中IgG4样蛋白的显著氨基酸级别变异，这些变异可能反映了针对各物种独特生态位和病原体环境的进化压力。未来对IgG4及其表达记忆B细胞的进化生物学和免疫调节机制的深入研究，将为理解IgG4相关疾病及开发新疗法提供更深刻的见解。