IgE | IgG1 | |
H鎖のIgドメイン数 | 5 | 4 |
分子量(kDa) | 188 | 146 |
炭化水素の比率(%) | 12 | 2-3 |
血液(血清)中の半減期(days) | 2.5 | 21 |
出典(authority):フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』「2013/09/21 18:02:05」(JST)
免疫グロブリンE(めんえきグロブリン・イー、英語: Immunoglobulin E、IgE)とは哺乳類にのみ存在する糖タンパク質であり、免疫グロブリンの一種である。1966年、日本人である石坂公成はジョンズホプキンス大学(アメリカ)においてブタクサに対してアレルギーをもつ患者の血清からIgEを精製した。IgEの"E"というアルファベットはこの抗体が紅斑(Erythema)を惹起するということに由来している。IgE分子は2つの重鎖(ε鎖)と2つの軽鎖(κ鎖およびλ鎖)から構成され、2つの抗原結合部位を有している。健常人における血清中のIgE濃度はng/ml単位であり他の種類の免疫グロブリンと比較しても非常に低いが、アレルギー疾患を持つ患者の血清中では濃度が上昇しマスト細胞や好塩基球の細胞内顆粒中に貯蔵される生理活性物質の急速な放出(脱顆粒反応)を誘起する。これらのことからIgEはヒスタミンなどと並んでアレルギー反応において中心的な役割を果たす分子の一つとして数えられる。また、IgE分子の性質として胎盤通過能や補体結合能を有さない。分子量188kDa。
IgEはIgGをはじめとした他のアイソタイプと構造的に類似している。これらの分子は2つの重鎖および軽鎖から構成され、ジスルフィド結合(-S-S-)により結びついてY字型の複合体として存在している。このY字状分子の2箇所の上端部が抗原結合部位(Fab部位)、下端が受容体との結合部位(Fc部位)である。抗体分子一般の構造の詳細については抗体の項を参照の事。IgE重鎖の定常領域(Fcε鎖)は四つのドメインから構成される。これらは可変領域に近い方からCε1-4と呼ばれ、IgE受容体への結合にはCε3ドメインが重要である。
マスト細胞表面受容体上のIgEに抗原タンパク質が結合すると、IgEが抗原を架橋するような形になり細胞内顆粒中に貯蔵されているヒスタミンなどの放出が行われる。その結果として炎症反応を促進するが、炎症には急性炎症と慢性炎症が存在し、それぞれ関与するメディエーター・細胞などが異なる。マスト細胞の脱顆粒により放出される物質のうちヒスタミンは血管透過性を亢進させることにより急性炎症を促進する。また、ロイコトリエンやサイトカイン、ケモカイン等の分子は炎症における遅延型反応に関与し、炎症性細胞を動員するなどの役割を果たす。気管支喘息等のアレルギー性疾患の患者では血清中IgE濃度が高値を示し、これらの反応が亢進されている。
抗体分子は一般にB細胞から分化した形質細胞によって産生されることが知られている。形質細胞はその細胞表面に発現している抗体分子と同じものを産生することができる。抗原に出会っていないB細胞(ナイーブB細胞)はその表面にIgMあるいはIgDを発現しているものが多い。これらの細胞に対してサイトカインによる刺激が入ると遺伝子の組み換えによる免疫グロブリン分子のクラススイッチが生じる。IgEの産生はTh2細胞などにより産生されるインターロイキン-4(IL-4)により促進され、インターフェロン-γ刺激によって抑制される。また、活性化したマスト細胞はIL-4およびIL-13の分泌やCD40リガンド(CD40L)の発現によりB細胞を刺激し、IgE定常領域をコードするCε遺伝子の転写を亢進させることによりIgE産生の亢進が行われる。
IgEはFc部位と呼ばれる部位を介して細胞表面のIgE受容体(Fcε受容体)と呼ばれる分子に結合することが知られており、Fcε受容体はマスト細胞、好塩基球、好酸球等の細胞に発現している。Fc受容体に対して抗体が結合し、細胞の細胞内顆粒に蓄えられているヒスタミンなどのメディエーターはFc受容体に抗原が結合することにより誘発され、種々のアレルギー反応に関与している。
IgE受容体にはIgEに対して高親和性を示すFcεRIと低親和性のFcεRII(CD23)が存在する。これらは細胞膜を貫通して細胞内外にまたがっているが、FcεRI は細胞外領域に免疫グロブリン様ドメインを複数個有しており、免疫グロブリンスーパーファミリーに属する。血中のマスト細胞や好塩基球をはじめとしてランゲルハンス細胞や樹状細胞などの抗原提示細胞、好酸球、単球などの細胞において発現が見られる[1]。FcεRI はα鎖、β鎖および二量体のγ鎖の四量体構造(αβγ2)をとり、計七個の膜貫通ドメインを有する[1]。細胞外ドメインを主としたα鎖はIgEとの結合部位を有しており、βおよびγ鎖の細胞内ドメインはシグナル伝達に関与しておりLynなどのチロシンキナーゼのリン酸化を介して行われる。一方FcεRII はC型レクチンであり単量体あるいはオリゴマーとして存在している[2]。FcεRII はB細胞において発見され、その他にも単球、活性化T細胞、好酸球、血小板などの細胞表面に発現していることが分かっているがその機能についてはFcεRIと比べて十分に明らかになっていないところが多い。FcεRII には細胞膜上に存在するmCD23と可溶性受容体として存在するsCD23が存在する。sCD23はB細胞に対する増殖因子として機能し、IgEの合成を促進する[3]。
形質細胞により産生されたIgEがマスト細胞および好塩基球表面のFcεRI に結合することでメディエーターの放出が促進される。抗原提示細胞上のFcεRIあるいはFcεRII にIgEが結合することによりT細胞の活性化が引き起こされるがマスト細胞などによる機構に対してポジティブフィードバックとして働き、IgEへのクラススイッチを亢進するIL-4の産生量が増加することによる。
マスト細胞上のIgE受容体を介したシグナル伝達経路には大きく分けて2つの経路が存在し、細胞膜のラフトに存在する膜結合型アダプター分子であるLATを介する経路と介さない経路に分けられる。
前者の経路は抗原刺激によりFcεRIβ鎖のITAMと呼ばれる領域にチロシンキナーゼであるLynが活性化を受けて結合する。ITAMとはチロシン残基を二つ含みシグナル伝達に関与するモチーフである。引き続いてLyn(リン)がγ鎖のITAMをリン酸化し、その部位にチロシンキナーゼであるSyk(シック)が引き寄せられて結合しリン酸化を受ける。SykはLATのリン酸化を介してさらに下流に存在する低分子Gタンパク質の活性化を起こす経路、ホスホリパーゼC、MAPキナーゼなどを介した種々の経路を活性化させる。これらは最終的に小胞体からのカルシウムイオンの放出や細胞の脱顆粒反応、プロスタグランジン類をはじめとしたエイコサノイドや炎症性サイトカインの産生亢進などを引き起こす。
一方、LATを介さない経路として抗原刺激によりチロシンキナーゼFyn(フィン)がリン酸化され、アダプター分子であるGab2(ギャブ2)を介してPI3キナーゼを活性化することが知られている[4]。
Immunoglobulin E (IgE) is a class of antibody (or immunoglobulin (Ig) "isotype") that has been found only in mammals. IgE exists as monomers consisting of two heavy chains (ε chain) and two light chains, with the ε chain containing 4 Ig-like constant domains (Cε1-Cε4).[1] IgE's main function is immunity to parasites such as parasitic worms[2] like Schistosoma mansoni, Trichinella spiralis, and Fasciola hepatica.[3][4][5] IgE may also be important during immune defense against certain protozoan parasites such as Plasmodium falciparum.[6]
IgE also plays an essential role in type I hypersensitivity,[7] which manifests various allergic diseases, such as allergic asthma, allergic rhinitis, food allergy, and some types of chronic urticaria and atopic dermatitis. IgE also plays a pivotal role in allergic conditions, such as anaphylactic reactions to certain drugs, bee stings, and antigen preparations used in specific desensitization immunotherapy.
Although IgE is typically the least abundant isotype - blood serum IgE levels in a normal ("non-atopic") individual are only 0.05% of the Ig concentration,[8] compared to 10 mg/ml for the IgGs (the isotypes responsible for most of the classical adaptive immune response) - it is capable of triggering the most powerful inflammation reactions.
IgE was discovered in 1966 by the Japanese scientist couple Teruko and Kimishige Ishizaka.[9]
IgE primes the IgE-mediated allergic response by binding to Fc receptors found on the surface of mast cells and basophils. Fc receptors are also found on eosinophils, monocytes, macrophages and platelets in humans. There are two types of Fcε receptors:
IgE can upregulate the expression of both types of Fcε receptors. FcεRI is expressed on mast cells, basophils, and the antigen-presenting dendritic cells in both mice and humans. Binding of antigens to IgE already bound by the FcεRI on mast cells causes cross-linking of the bound IgE and the aggregation of the underlying FcεRI, leading to the degranulation and the release of mediators from the cells. Basophils, upon the cross-linking of their surface IgE by antigens, release type 2 cytokines like interleukin-4 (IL-4) and interleukin-13 (IL-13) and other inflammatory mediators. The low-affinity receptor (FcεRII) is always expressed on B cells, but its expression can be induced on the surfaces of macrophages, eosinophils, platelets, and some T cells by IL-4.[citation needed]
There is much speculation into what physiological benefits IgE contributes, and, so far, circumstantial evidence in animal models and statistical population trends have hinted that IgE may be beneficial in fighting gut parasites such as Schistosoma mansoni, but this has not been conclusively proven in humans.
Although it is not yet well understood, IgE may play an important role in the immune system’s recognition of cancer,[10] in which the stimulation of a strong cytotoxic response against cells displaying only small amounts of early cancer markers would be beneficial. If this were the case, anti-IgE treatments such as omalizumab (for asthma) might have some undesirable side effects. However, a recent study, which was performed based on pooled analysis using comprehensive data from 67 phase I to IV clinical trials of omalizumab in various indications, concluded that a causal relationship between omalizumab therapy and malignancy is unlikely.[11]
Atopic individuals can have up to 10 times the normal level of IgE in their blood (as do sufferers of hyper-IgE syndrome). However, this may not be a requirement for symptoms to occur as has been seen in asthmatics with normal IgE levels in their blood - recent research has shown that IgE production can occur locally in the nasal mucosa.[12]
IgE that can specifically recognise an "allergen" (typically this is a protein, such as dust mite Der p 1, cat Fel d 1, grass or ragweed pollen, etc.) has a unique long-lived interaction with its high-affinity receptor FcεRI so that basophils and mast cells, capable of mediating inflammatory reactions, become "primed", ready to release chemicals like histamine, leukotrienes, and certain interleukins. These chemicals cause many of the symptoms we associate with allergy, such as airway constriction in asthma, local inflammation in eczema, increased mucus secretion in allergic rhinitis, and increased vascular permeability, it is presumed, to allow other immune cells to gain access to tissues, but which can lead to a potentially fatal drop in blood pressure as in anaphylaxis. Although the mechanisms of each response are fairly well understood, why some allergics develop such drastic sensitivities when others merely get a runny nose is still one of science's hot topics.
Regulation of IgE levels through control of B cell differentiation to antibody-secreting plasma cells is thought to involve the "low-affinity" receptor FcεRII, or CD23.[13] CD23 may also allow facilitated antigen presentation, an IgE-dependent mechanism whereby B cells expressing CD23 are able to present allergen to (and stimulate) specific T helper cells, causing the perpetuation of a Th2 response, one of the hallmarks of which is the production of more antibodies.[14]
Diagnosis of allergy is most often done when a physician reviews a patient's history and finds a positive result for the presence of allergen specific IgE when conducting a skin or blood test.[15] Specific IgE testing is the proven test for allergy detection; evidence does not show that indiscriminate IgE testing or testing for immunoglobulin G (IgG) can support allergy diagnosis.[16]
Currently, allergic diseases and asthma are usually treated with one or more of the following drugs: (1) antihistamines and antileukotrienes, which antagonize the inflammatory mediators histamine and leukotrienes, (2) local or systemic (oral or injectable) corticosteroids, which suppress a broad spectrum of inflammatory mechanisms, and (3) short or long-acting bronchodilators, which relax smooth muscle of constricted airway in asthma. Long-term uses of systemic corticosteroids are known to cause many serious side effects and are advisable to avoid, if alternative therapies are available.
IgE, the IgE synthesis pathway, and the IgE-mediated allergic/inflammatory pathway are all important targets in intervening with the pathological processes of allergy and asthma. The B lymphocyte differentiation and maturation pathway that eventually generate IgE-secreting plasma cells go through the intermediate steps of IgE-expressing B lymphoblasts and involves the interaction with IgE-expressing memory B cells. Tanox, a biotech company based in Houston, Texas, proposed in 1987 that by targeting membrane-bound IgE (mIgE) on B lymphoblast and memory B cells, those cells can be lysed or down-regulated, thus achieving the inhibition of the production of antigen-specific IgE and hence a shift of immune balance toward non-IgE mechanisms.[17] The anti-IgE antibody drug omalizumab recognises IgE not bound to its receptors and is used to neutralise or mop-up existing IgE and prevent it from binding to the receptors on mast cells and basophils. Antibodies specific for a domain of 52 amino acid residues, referred to as CεmX or M1 prime, present only on human mIgE on B cells and not on free, soluble IgE, have been prepared and are under clinical development for the treatment of allergy and asthma.[18][19]
In 2002, researchers at The Randall Division of Cell and Molecular Biophysics determined the structure of IgE.[20] Understanding of this structure (which is atypical of other isotypes in that it is highly bent and asymmetric) and of the interaction of IgE with receptor FcεRI will enable development of a new generation of allergy drugs that seek to interfere with the IgE-receptor interaction. It may be possible to design treatments cheaper than monoclonal antibodies (for instance, small molecule drugs) that use a similar approach to inhibit binding of IgE to its receptor.
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A
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DE
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AD その他の正答:DE、AE、
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抗体 | IgG1 | IgG2 | IgG3 | IgG4 | IgM | IgA1 | IgA2 | IgD | IgE |
重鎖 | γ1 | γ2 | γ3 | γ4 | μ | α1 | α2 | δ | ε |
分子量 | 146 | 146 | 165 | 146 | 970 | 160 | 160 | 184 | 188 |
補体活性化(古典的経路) | ++ | + | +++ | - | ++++ | - | - | - | - |
補体活性化(代替経路) | - | - | - | - | - | + | - | - | - |
胎盤通過 | +++ | + | ++ | ± | - | - | - | - | - |
食細胞FcRへの結合 | + | - | + | ± | - | + | + | - | + |
肥満細胞・好塩基球への結合 | - | - | - | - | - | - | - | - | +++ |
staphylococcal Protein Aとの反応性 | + | + | ± | + | - | - | - | - | - |
IgG | IgA | IgM | ||||
♂ | ♀ | ♂ | ♀ | ♂ | ♀ | |
1ヶ月 | 400 ~ 1030 | ー ~ 24 | 21 ~ 96 | |||
6ヶ月 | 290 ~ 950 | 8 ~ 50 | 46 ~ 176 | |||
1歳 | 460 ~ 1220 | 470 ~ 1210 | 16 ~ 128 | 14 ~ 98 | 57 ~ 260 | 81 ~ 314 |
3歳 | 530 ~ 1340 | 540 ~ 1340 | 25 ~ 174 | 22 ~ 150 | 63 ~ 279 | 86 ~ 332 |
6歳 | 630 ~ 1490 | 650 ~ 1530 | 45 ~ 258 | 38 ~ 238 | 72 ~ 305 | 92 ~ 353 |
12歳 | 750 ~ 1660 | 790 ~ 1740 | 71 ~ 352 | 63 ~ 373 | 72 ~ 306 | 100 ~ 380 |
成人 | 680 ~ 1620 | 84 ~ 438 | 380 ~ 1620 |
I型アレルギー | II型アレルギー | III型アレルギー | IV型アレルギー | V型アレルギー | |||
免疫反応の主体 | IgE | IgM, IgG | 免疫複合体 | Th1細胞 | Th2細胞 | Tc細胞 | IgG |
抗原 | 水溶性抗原 | 細胞や マトリックスに 結合している抗原 |
水溶性抗原 | 水溶性抗原 | 水溶性抗原 | 細胞関連の抗原 | 細胞表面レセプター |
エフェクター機構 | 肥満細胞の活性化 | 補体 (CDC)|NK細胞、好中球 (ADCC) | 補体、好中球 | マクロファージの活性化 | IgE産生、好酸球と肥満細胞活性化 | 細胞障害 | 抗体の結合 |
アレルギー疾患の例 | 気管支喘息 アレルギー性鼻炎 花粉症 喘息 蕁麻疹 アトピー性皮膚炎 ラテックスアレルギー |
ABO不適合輸血 新生児溶血性貧血 グッドパスチャー症候群 自己免疫性溶血貧血 AIHA 特発性血小板減少性紫斑病 ITP 橋本病 超急性移植片拒絶反応 |
アルツス反応 アニサキス症 トリ飼い病 農夫肺 血清病 急性糸球体腎炎 ループス腎炎(SLE) 関節リウマチ 過敏性肺臓炎 アレルギー性気管支肺アスペルギルス症 |
接触性皮膚炎 ツベルクリン反応 慢性肉芽腫症 |
慢性喘息 慢性アレルギー鼻炎 |
移植片拒絶 | 慢性蕁麻疹 バセドー病 重症筋無力症 |
検査方法 | RAST法 RIST法 皮内反応 プリックテスト スクラッチテスト 負荷試験 |
免疫組織染色 凝集反応(完全抗体) 凝集反応(不完全抗体, クームステスト) |
皮内反応 |
Th0からの分化誘導 | 機能 | |
Th1 | IL-12 | 細胞性免疫、液性免疫 |
Th2 | IL-4 | 液性免疫 |
分化誘導 | サイトカイン | |
Th1細胞 | IL-12 | IL-2,IFN-γ、TNF-β |
Th2細胞 | IL-4 | IL-4,IL-5,IL-6,IL-10,IL-13 |
機能 | Th1 | Th2 | |
サイトカインの産生 | INF-γ | + | - |
IL-2 | + | - | |
IL-3 | + | - | |
IL-4 | - | + | |
IL-5 | - | + | |
IL-6 | - | + | |
B細胞のヘルパー機能 | IgM,IgG,IgA | ± | ++ |
IgE | - | + | |
遅延性過敏反応発現能 | + | - | |
感染防御免疫反応能 | + | - |
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