アイソタイプ (免疫学)

抗体アイソタイプ

抗体（免疫グロブリン、Ig）は、病原体などの異物から体を守る免疫システムの重要な要素です。これらの抗体は、特定の構造的な違いによっていくつかのグループ、専門的には「アイソタイプ」または「クラス」として区別されます。この分類は、抗体分子の定常領域と呼ばれる部分の構造に基づいています。

構造と機能の多様性

抗体分子はY字型をしており、先端近くの「可変領域」は非常に多様性に富んでおり、これが特定の抗原（より詳細にはエピトープと呼ばれる抗原の一部分）に特異的に結合する能力を決定します。一方、Y字の柄の部分にあたる「定常領域」は、分子全体で共通する構造が多く、この部分のわずかな違いが抗体のアイソタイプを定めます。アイソタイプが異なると、抗原と結合した後に活性化される免疫応答のメカニズム、つまり「エフェクター機能」が異なります。例えば、特定の自然免疫系の要素を活性化するなど、多様な防御反応を引き起こすのです。また、それぞれのアイソタイプは、免疫反応の過程で異なるタイミングで現れ、体内の異なる場所に局在したり、独自の構造的特徴を持っていたりします。

発現の制御

抗体アイソタイプの発現は、抗体を作り出すB細胞がどの程度成熟しているかを反映しています。まだ抗原に遭遇していない「ナイーブB細胞」は、主にIgMとIgDという2つのアイソタイプを細胞表面に発現しています。これらの抗体は、同じ遺伝子から「選択的スプライシング」というメカニズムを経て作られます。一方、抗原に遭遇し、活性化されたB細胞は、「クラススイッチ」と呼ばれるプロセスを経て、IgG、IgA、IgEといった別のアイソタイプを発現するようになります。このクラススイッチは、活性化誘導シチジンデアミナーゼ（AID）という酵素の働きによって促され、多くの場合、Tヘルパー細胞との協調作業が必要です。

主なアイソタイプの種類

ヒトにおいては、抗体の重鎖の定常領域に基づき、主に5つのアイソタイプが存在します。これらは、それぞれ異なる重鎖アイソタイプ（μ、δ、γ、α、ε）に対応しており、IgM、IgD、IgG、IgA、IgEと呼ばれています。また、抗体には軽鎖という別の構成要素もありますが、軽鎖のアイソタイプ（κとλ）による機能的な違いは小さいため、抗体のアイソタイプ分類は重鎖の定常領域によって定義されます。

各アイソタイプの特性

IgM: B細胞が最初に作る抗体であり、未熟なB細胞の表面に単量体として存在します。抗原刺激を受けると、5つのIgM単量体がジスルフィド結合で連結した五量体となり、分泌されます。この五量体はJ鎖と呼ばれるポリペプチドを含み、特に粘膜表面での分泌を助けます。五量体構造であるため、細菌の莢膜やウイルスのカプシドなど、抗原表面に反復して存在するエピトープに効率よく結合し、さらに補体カスケードを強力に活性化する能力があります。IgMは免疫応答の比較的早い段階で産生されるため、その可変領域に変異が蓄積することは少なく、幅広い種類の抗原に対してT細胞の助けを借りずに初期応答を担うことができます。
IgD: IgDは、ナイーブB細胞が骨髄から出て二次リンパ組織へ移動する際に、IgMと共に細胞表面に発現します。IgDの表面発現レベルはB細胞の活性化状態と関連があると考えられていますが、血液中でのその役割については、まだ完全には解明されていません。
IgG: IgGは、胚中心反応におけるクラススイッチの結果として主に生成され、血液中で最も多く存在する抗体です。IgGには、重鎖の定常領域の構造やエフェクター機能の違いに基づいて、IgG1、IgG2、IgG3、IgG4の4つのサブクラスがあります。これらのサブクラスは、アミノ酸配列で約90%の高い類似性を示しますが、体内での安定性（半減期）、抗原への結合特性、補体活性化能力などが異なります。
IgG1: 最も主要なサブクラスで、タンパク質性の抗原に対する免疫応答の中心を担います。IgG1の産生能力が低下すると、反復的な感染症にかかりやすくなることが知られています。
IgG2: 細菌の多糖体莢膜のような糖鎖抗原に対する応答に主に寄与します。IgG2の欠損は、特定の細菌に対する感染リスクを高める可能性があります。
IgG3: 古典的な補体経路を効率的に活性化する炎症促進作用を持ちます。他のIgGサブクラスと比較して半減期が短く、ウイルス感染後にタンパク質抗原に対する応答としてIgG1と共にしばしば見られます。
IgG4: 血清中で最も少ないサブクラスであり、同じ抗原への繰り返し曝露や慢性感染症の際に誘導されやすいとされています。
IgA: IgAは、主に呼吸器や消化管などの粘膜表面で分泌され、粘膜免疫における中心的な役割を果たします。血液中では単量体として存在しますが、粘膜表面では分泌型IgA（sIgA）として二量体を形成します。分泌型IgAはJ鎖に加えて分泌成分（SC）という別の鎖を伴います。IgAには、ヒンジ領域の長さが異なるIgA1とIgA2の2つのサブクラスがあります。IgA1はヒンジ領域が長く、細菌プロテアーゼによる分解を受けやすくなっています。血清中のIgAは主にIgA1ですが、粘膜分泌物ではIgA2が多く見られます。粘膜表面での主要な防御機構は補体活性化ではなく、抗原の捕捉などですが、好中球上のIgA受容体を介して抗体依存性細胞傷害（ADCC）を媒介することもあります。また、sIgAは、樹状細胞による抗原取り込みを助け、腸管組織での免疫応答を増強する働きも示されています。
* IgE: IgEは血液中の濃度が最も低い抗体ですが、アレルギー反応において中心的な役割を担います。肥満細胞や好酸球、ランゲルハンス細胞などの免疫細胞表面にある受容体に結合し、アレルゲンとの結合によってこれらの細胞からの化学伝達物質放出を誘導します。また、寄生虫、特に蠕虫（ぜんちゅう）に対する免疫応答においても、IgE抗体レベルの上昇が見られます。

まとめ

抗体アイソタイプは、その構造的な違いに基づいた分類であり、それぞれのアイソタイプが免疫系の異なる側面で特異的な機能を果たすことで、多様かつ効果的な防御システムを構築しています。B細胞の成熟過程と抗原との遭遇に応じて適切なアイソタイプへと切り替わるメカニズムは、生体が病原体から身を守る上で極めて重要です。

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