5つ手をつなぐ最大の抗体―IgMの形から読み解く免疫グロブリン5兄弟
第101回医師国家試験 B問題 第47問
国試問題にチャレンジ
5量体の免疫グロブリンはどれか。
- a.IgA
- b.IgD
- c.IgE
- d.IgG
- e.IgM
対話形式の解説
ドクター
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免疫グロブリンの基本単位は重鎖2本・軽鎖2本からなるY字形の単量体で、IgG、IgD、IgEは単量体として働きます。IgMとIgAはJ鎖を介して重合し、血中のIgMは5量体で分子量約90万と最大、IgAは分泌液中で分泌成分を伴う2量体（分泌型IgA）として粘膜免疫を担います。IgMは抗原結合部位が10か所あるため凝集能・補体活性化能が強く、一次免疫応答で最初に出現し、胎盤を通過しないことから、特異的IgMは急性感染や先天感染の診断に用いられます。胎盤を通過するのはIgGのみであり、Waldenströmマクログロブリン血症の過粘稠度症候群やIgA欠損症の輸血時アナフィラキシーなど、各クラスの構造と性質は臨床像の理解に直結します。
解答・解説
正解はeです
問われていること
免疫グロブリン（Ig、抗体）の5つのクラス（IgG、IgA、IgM、IgD、IgE）のうち、基本単位が5つ結合した5量体として存在するものを選ぶ問題である。
考え方
抗体の基本単位は、重鎖（H鎖）2本と軽鎖（L鎖）2本がジスルフィド結合でY字形につながった構造で、これを単量体と呼ぶ。クラスは重鎖の定常部の種類（γ、α、μ、δ、ε）で決まる。 単量体の状態で働くのがIgG、IgD、IgEである。一方、J鎖（joining chain、結合鎖）というポリペプチドを介して複数の単位が重合するのがIgMとIgAである。血中のIgMは単量体5つがJ鎖で環状に結合した5量体であり、分子量約90万と最大の免疫グロブリンである。IgAは血清中では主に単量体、粘膜の分泌液中では2量体（分泌型IgA）として存在する。したがって正解はIgMである。
選択肢考察
- ×a. IgA
IgAは血清中では大部分が単量体で存在するが、唾液・涙液・母乳（特に初乳）・消化管や気道の分泌液中では、J鎖で2つの単位が結合した2量体に分泌成分（secretory component）が付加した分泌型IgAとして存在する。分泌成分は上皮細胞の多量体免疫グロブリン受容体（pIgR）に由来し、IgAを粘膜上皮の外へ輸送するとともに、消化酵素による分解から守る。3量体以上の重合体もわずかに存在するが、5量体を基本形とするものではない。粘膜免疫の主役である。
- ×b. IgD
IgDは単量体である。血清中の濃度はきわめて低く（全Igの1%未満）、主に成熟したナイーブB細胞の表面にIgMとともに抗原受容体（B細胞受容体）として発現している。B細胞の活性化や分化に関与すると考えられているが、血中での機能は十分に解明されていない。
- ×c. IgE
IgEは単量体である。血清中濃度は最も低いが、肥満細胞や好塩基球の高親和性IgE受容体（FcεRI）に結合した状態で存在する。そこに抗原（アレルゲン）が結合して受容体どうしが架橋されると、ヒスタミンなどの化学伝達物質が放出され、I型（即時型）アレルギーを引き起こす。寄生虫感染の防御にも関与する。
- ×d. IgG
IgGは単量体で、免疫グロブリンの基本構造（H鎖2本・L鎖2本）の典型である。血清中で最も多く（全Igの約70〜75%）、半減期も約3週間と最長である。二次免疫応答の主体となり、オプソニン化、補体の活性化、抗体依存性細胞傷害（ADCC）などに働く。胎盤のFcRn（胎児性Fc受容体）を介して胎盤を通過できる唯一のクラスで、新生児の受動免疫を担う。IgG1〜IgG4のサブクラスがある。
- ○e. IgM
血清中のIgMは、単量体5つがJ鎖を介して結合した5量体であり、分子量約90万と免疫グロブリンの中で最大である（B細胞表面では単量体として抗原受容体の役割も果たす）。抗原結合部位を10か所もつため、個々の結合力は弱くても多価で結合することで全体の結合力（アビディティ）が高く、細菌の凝集や古典経路による補体の活性化作用が非常に強い。感染初期の一次免疫応答で最初に産生されるため、特異的IgM抗体の検出は急性感染（初感染）の診断に用いられる。分子が大きく胎盤を通過しないので、臍帯血や新生児血で特異的IgMが高値であれば、胎内での感染（先天感染）を示唆する。
免疫グロブリン各クラスの比較
・IgG: 単量体。血中で最多（約70〜75%）。胎盤通過性あり。二次応答の主体。半減期約3週間。 ・IgA: 血清では主に単量体、分泌液では2量体（J鎖＋分泌成分をもつ分泌型IgA）。粘膜免疫。母乳（初乳）に豊富。 ・IgM: 5量体（J鎖を含む）。分子量最大。一次応答で最初に出現。補体活性化能・凝集能が強い。胎盤を通過しない。 ・IgD: 単量体。血中はごく微量。ナイーブB細胞表面の抗原受容体。 ・IgE: 単量体。血中で最少。肥満細胞・好塩基球に結合し、I型アレルギーと寄生虫防御に関与。
J鎖
IgMとIgAの重合体に含まれる小さなポリペプチドで、多量体の形成を助け、上皮のpIgRへの結合にも必要である。
臨床との関連
・原発性マクログロブリン血症（Waldenströmマクログロブリン血症）では単クローン性IgMが増加し、分子が大きいため過粘稠度症候群を起こしやすい。 ・IgA欠損症は最も頻度の高い原発性免疫不全症の一つで、輸血時に抗IgA抗体によるアナフィラキシーを起こすことがある。
POINT
・5量体はIgM、2量体（分泌型）はIgA、その他（IgG、IgD、IgE）は単量体である。 ・IgMとIgAの多量体はJ鎖で結合している。 ・IgMは最大の抗体で、一次免疫応答で最初に出現し、補体活性化能が強く、胎盤を通過しない。 ・胎盤を通過するのはIgGのみである。