本世紀(jì)中葉,人們發(fā)現(xiàn)將Ig注入同種或異種動物體內(nèi)可誘導(dǎo)產(chǎn)生抗Ig的抗血清。隨后發(fā)現(xiàn)了在Ig分子上有兩類抗原決定簇,即同種型(isotype)和同種異型(allotype)。1955年Slater等在研究兔抗人骨髓瘤蛋白抗血清的特異性時,發(fā)現(xiàn)抗某一些骨髓瘤蛋白抗血清用無Slater等在研究兔抗人骨髓瘤蛋白抗血清的特異性時,發(fā)現(xiàn)抗某一些骨髓瘤蛋白抗血清用無關(guān)的其它骨髓瘤蛋白或正常人Ig充分吸收后,仍然與最初用作免疫原的那種骨髓瘤蛋白起反應(yīng),他們把存在于Ig上這種新的抗原特異性稱為“個體”抗原特異性(‘individual"antigenicspecitficities)。
1963年Oudin等用傷寒沙門氏菌免疫50只家兔,將其中一只家兔血清中分離的抗傷寒沙門氏菌抗體作為免疫原,免疫正常家兔,并分離其血清得到抗抗體。研究發(fā)現(xiàn),這種抗抗體只能與作為免疫原的抗傷寒少門氏菌抗體發(fā)生常常反應(yīng),但不能與其余49只傷寒沙門氏菌免疫家兔的血清發(fā)生沉淀反應(yīng),也不能與其它抗原免疫家兔血清或正常家兔血清發(fā)生反應(yīng)。上述結(jié)果表明,這只家兔產(chǎn)生的抗傷寒沙門氏菌抗體具有特殊的抗原決定簇,它既不同于其它個體(家兔)針對同一抗原(傷寒沙門氏菌)所產(chǎn)生抗體分子上所具有的抗原決定簇,也不同于同一個體針對不同抗原所產(chǎn)生抗體分子上的抗原決定簇,Oudin將這種不同于同種型(isotype)和同種異型(allotype)的抗原決定簇稱為idiotype,意為個體基因型。后來人們發(fā)現(xiàn),在在多數(shù)情況下,不同個體針對同一抗原的抗體存在著交叉反應(yīng),因此不再認(rèn)為idiotype有嚴(yán)格的個體差異。idiotype現(xiàn)譯為獨(dú)特型。隨著名次化學(xué)的研究進(jìn)展,進(jìn)一步了解到獨(dú)特型存在于Fab段,它是編碼抗體可變區(qū)基因的標(biāo)記。
圖9-1 獨(dú)特型抗原特異實(shí)驗(yàn)(Oudin,1963)
獨(dú)特型主要是通過抗獨(dú)特型抗體(anti-idiotypicantibodies,αId)的血清方法來進(jìn)行分類的。
(一)結(jié)合點(diǎn)相關(guān)獨(dú)特型和骨架區(qū)相關(guān)獨(dú)特型
通過觀察用αId對抗體與相應(yīng)抗原分子結(jié)合是否有抑制作用,可將獨(dú)特型分為兩類:對抗原和抗體的結(jié)合有抑制作用的獨(dú)特型,稱為結(jié)合點(diǎn)相關(guān)獨(dú)特型(idiotypes associated with combining site);對抗原和抗體的結(jié)合無抑制作用的獨(dú)特型,稱為骨架區(qū)相關(guān)的獨(dú)特型(framework associated idiotypes)。
(二)私有獨(dú)特型和交叉反應(yīng)性獨(dú)特型
1.私有(或個體)獨(dú)特型 私有獨(dú)特型(individual Id,IdI)是指某一特異的抗體分子所特有的獨(dú)特型,一般認(rèn)為V區(qū)中D基因片段所編碼的CDR3與此關(guān)系較為密切。
2.交叉反應(yīng)性獨(dú)特型 交叉反應(yīng)性獨(dú)特型(cross-reactive idiotype,CRI或IdX)是指來自不同個體但具有相同特異性Ab或TCR上的獨(dú)特型,也可以是來自不同種動物具有相同抗原特異性抗體上的獨(dú)特型。V基因片段編碼的CDR2區(qū)域中的某些氨基酸序列(如54、55位氨基酸)常與IdX有關(guān),極少數(shù)IdX與重鏈骨架區(qū)和J基因片段所編碼的氨基酸序列有關(guān)。例如:用葡聚糖(Dextran)免疫BALB/c小鼠制備的兩組抗葡聚糖單克隆抗體J558和M104,所有單克隆抗體輕鏈為λ型,這兩組單克隆抗體之間除具有IdX外,各自還具有IdI。它們的交叉反應(yīng)獨(dú)特型定位于可變區(qū)中的HR(CDR)2;而IdI則定位于HR(CDR)3。換言之,兩者在HR2具有共同的抗原決定簇,而在HR3的抗原性彼此不同(圖9-2)。
圖9-2 抗葡聚糖抗體上的IdX和IdI與結(jié)構(gòu)的相關(guān)性
注: N:天冬酰氨酸 Y:酪氨酸 H:組氨酸 M:甲硫氨酸 S:絲氨酸
根據(jù)IdX與表達(dá)IdX動物種系關(guān)系的不同,Bona等又反CRI(IdX)分為以下三類。
(1)與同種異型相關(guān)的IdX:這種交叉反應(yīng)獨(dú)特型表達(dá)于所有近交品系或重組近交品系動物相同的同種異型Ig重鏈或輕鏈上。
(2)品系間獨(dú)特型(interstrain idiotypes):這種交叉反應(yīng)獨(dú)特型存在于多種近交品系或者一種遠(yuǎn)系繁殖種中大部分個體。
(3)種間獨(dú)特型(interspecies idiotypes):不同種不同個體針對相同抗原特異性抗體上的IdX,種間獨(dú)特型是生物進(jìn)化過程中胚系基因保守的標(biāo)記。例如小鼠和大鼠對人工合成抗原GAT的抗體有交叉反應(yīng)性獨(dú)特型。再如小鼠、兔和人針對腎綜合征出血熱病毒抗體上也存在這種類型的IdX。
(三)常規(guī)性獨(dú)特型和調(diào)節(jié)性獨(dú)特型
1.常規(guī)性(或傳統(tǒng)性)Id(conventional idiotypes) 這種Id在機(jī)體免疫應(yīng)答過程中不發(fā)生變化,主要存在于天然抗體和自身抗原受體上,前者是由遺傳獲得,后者在個體發(fā)生時已產(chǎn)生了免疫耐受。因此這種Id在機(jī)體內(nèi)的含量很低,不能激活它們的互補(bǔ)性克隆的增殖,在免疫調(diào)節(jié)上也無重要作用。
2.調(diào)節(jié)性Id(regulatory idiotypes) 這種Id主要存在于外源性抗原刺激產(chǎn)生的抗體分子上,可激活互補(bǔ)克隆的增殖,在機(jī)體免疫應(yīng)答過程中可發(fā)生改變,并參與機(jī)體對抗原應(yīng)答的調(diào)節(jié)作用。
1974年Jerne提出把抗原決定簇稱為表位(epitope,E),抗體分子上與E互補(bǔ)的結(jié)合部位稱為補(bǔ)位(paratope,P)。Jerne假設(shè)一個表位可被若干種補(bǔ)位以不同的精密度所識別,同樣,一種補(bǔ)位可被幾種不同的表位所結(jié)合。Jerne把抗體分子上V區(qū)內(nèi)存在的若干個表位稱為獨(dú)特位(idiotope,i)如il、i2……等,并認(rèn)為抗體的獨(dú)特型是由抗體分子上所有獨(dú)特位所組成?贵w分子上每個Fab段都有一個補(bǔ)位和一組數(shù)量約5-6個的獨(dú)特位(圖9-3)。
圖9-3 抗體分子上獨(dú)特位、獨(dú)特型、補(bǔ)位以及與抗原表位相互作用的示意圖
注:(a)抗體的補(bǔ)位與抗原表位相結(jié)合,獨(dú)特位a、b、c、d、e和f組成獨(dú)特型
(b)一種補(bǔ)位可結(jié)合幾種不同表位
(c) 一種補(bǔ)位可結(jié)合幾種不同補(bǔ)位
應(yīng)用免疫印跡方法,或免疫化學(xué)方法所制備的重鏈-輕鏈雜交分子,以及免疫球蛋白可變區(qū)蛋白序列的合成肽研究表明,Ig分子特定的獨(dú)特位主要以單獨(dú)存在于重鏈或者單獨(dú)存在于輕鏈的方式存在。這在天然Ig分子中也能見到,如E-109骨髓瘤蛋白的Id主要由輕鏈決定,而A4骨髓瘤蛋白Id主要由重鏈組成。但在有的情況m.zxtf.net.cn/hushi/下,Id分子上的Id依賴于重鏈和輕鏈共同組成的天然構(gòu)象。
Bona等根據(jù)Id與抗Id的血清學(xué)反應(yīng)和Ab2的功能,將Ab2分為四種類型(圖9-4)。由于這種分類方法的實(shí)驗(yàn)依據(jù)充分,與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系密切,故應(yīng)用較為廣泛。
圖9-4 Bona抗Id分類模式圖
1.Ab2α 這類抗體能識別Ab上與免疫球蛋白骨架區(qū)(framework)相關(guān)的獨(dú)特型決定位,Ab2α與Ab1的結(jié)合不影響抗原與Ab1的結(jié)合,屬半抗原非抑制性Ab2(hepten-noninhibitable Ab2)。Ab2α具有調(diào)節(jié)作用,促進(jìn)或抑制Ab1克隆。例如抗流感病毒神經(jīng)氨酸酶特異性抗體所共有的IdX的單克隆抗體,具有促進(jìn)動物特異性免疫應(yīng)答,但Ab2α本身并不能誘導(dǎo)動物產(chǎn)生抗神經(jīng)氨酸酶抗體。
2.Ab2β 具有抗原“內(nèi)影像”(internal image)的作用,可模擬抗原誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生針對始動抗原的特異性抗體或細(xì)胞免疫應(yīng)答,因而可抑制Ab1與相應(yīng)抗原的結(jié)合反應(yīng),Ab2β在體外可與Ab1上IdX相結(jié)合。
已有實(shí)驗(yàn)表明,某些Ab2β與模擬的抗原之間的特定部位有較高的同源性,Abβ2可誘導(dǎo)出特異性與Ab1相同的Ab3,這為在分子水平上Abβ2模擬原始抗原提供了證據(jù)。需要注意的是,除了蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)外,分子三維結(jié)構(gòu)的相似性,或者與Ab1補(bǔ)位結(jié)合點(diǎn)的相似性也可能是Ab2β模擬抗原的分子基礎(chǔ)。例如某些b2β可模擬非蛋白質(zhì)的抗原分子,如細(xì)菌的果聚糖、磷酸膽堿、醛固酮、糖脂性質(zhì)的腫瘤相關(guān)抗原等,這可能是b2β某個區(qū)域原子核和電子的排列與抗原表位相似,因此可以相似的方式與Ab1的補(bǔ)位相結(jié)合。
3.Ab2γ 這類Ab可識別Ab1上與補(bǔ)位(paratope)相關(guān)的獨(dú)特位,能抑制抗原與Ab1的結(jié)合,屬于半抗原抑制性Ab2(hapten-inhibitable Ab2)。Ab2γ也具有調(diào)節(jié)作用,可促進(jìn)或抑制帶有相應(yīng)Id克隆細(xì)胞增殖。
4.Ab2ε 又稱epibody, 一種雙特異性抗體,它能識別Ab1骨架區(qū)上的抗原決定簇,同時識別自身或外來抗原上的抗原表位。這種抗獨(dú)特型抗體對于自身免疫性疾病的研究可能具有意義。