金黄色葡萄球菌A蛋白(Staphylococcal Protein A、简称SPA)是细胞壁抗原的主要成分,几乎90%以上的菌株均含有这种成分,但不同的菌株含量差别十分悬殊。SPA占整个细胞壁蛋白成分的6.7%,通过胞壁肽聚糖以共价键与之结合。其它葡萄球菌如表皮葡萄球菌、腐生葡萄球菌不含SPA。
SPA的理化性质
SPA是一种蛋白质,由亮、缬、脯、丙、苏、甘、丝、谷丙、天门冬及赖氨酸等十种氨基酸组成。由于不含有胱氨酸及半胱氨酸,所以无二硫键。紫外光谱和吸收系数为A275nm %=1.65,等电点为pH5.1。SPA十分稳定,用4mol/L尿素、硫氰盐酸、6mol/L的盐酸胍和pH2.5的酸性条件,以及加热煮沸均不影响其活性。其分子量因测定方法不同而有所差异。
SPA部分理化参数
分子量 |
42 000 |
沉降系数S 20w(ˊS ) |
2.10 |
扩散系数D20W(cm2/s) |
4.3×10-7 |
Stocks半径(nm) |
5.00 |
摩擦比f/f,min |
2.10 |
粘度(n) (ml/g) |
2.90 |
Hμggins常数 |
0.66 |
比容V(ml/g) |
0.72 |
SPA的免疫学性质
SPA能与人及多种哺乳动物血清IgG分子中的Fc片段结合,结合的亲和性次序依次是猪、狗、兔、人、猴、鼠、小鼠及牛;对大白鼠、绵羊的亲和力差;对马、犊牛、山羊等无亲和力;对所有的鱼类、两栖类、爬行类、鸟类(除少数例外)均不能与之结合。鸡的IgG必须与相应的抗原形成复合物才能与SPA结合,原因可能是Ag-Ab复合物改变了IgG的Fc片段的构象。
SPA与IgG结合的亚类主要是IgG1、IgG2和IgG4。
SPA除与IgG结合外,还能与血清中少量的IgM和IgA结合,SPA菌对各类免疫球蛋白的吸附率:IgG为90%~98%,IgM为2%~30%,IgA为1.5%~20%。
出现共沉反应的SPA与IgG必须有两个结合部位,它们分别在Fc和Fab段上,缺一虽能与SPA结合,但不出现共沉反应,这种Fab的参与并非SPA-抗体反应。现已研究表明,IgG与SPA的结合部位是CH2和CH3的交界处。
SPA的生物学特性
1.免疫原性与过敏原性 SPA做为免疫原能刺激免疫活性细胞合成Ig,又能与其相应抗体的Fab段结合呈现抗原抗体的特异性反应。SPA-IgG注射家兔皮下可引起Arthus样反应,还可引起豚鼠的迟发性超敏反应。SPA体外试验,能刺激豚鼠离体回肠收缩。
2.抗吞噬作用 由于IgG的Fc段结合点既是lgG调理活性结合点,又是SPA反应点。因此,SPA可与吞噬细胞竞争,结果抑制了多形核白细胞的吞噬作用,也可能是SPA阻断调理素与吞噬细胞作用的结果。
3.固定补体 SPA-IgG和免疫复合物一样可以固定人和某些动物(如豚鼠、猪、狗等)血清中的补体,主要是通过补体传统激活途径。
4.促有丝分裂因子 SPA是一种B细胞激活剂,固相SPA作用明显,并不需要T细胞辅助,可容性SPA作用微弱,必须有T细胞参与。
5.去封闭作用 固相SPA能部分去除肿瘤病人和带瘤动物血清中的封闭活性,从而降低了血清对淋巴细胞介导的细胞毒的封闭作用。
SPA的应用
SPA应用很广,但所有应用的原理都离不开SPA具有与IgG的Fc段的结合能力,主要应用方面如下:
1.SPA菌的协同凝集作用
用已知的标准血清,吸附到SPA菌的表面,使之成为吸附抗体的载体,再以此去诊断相应的未知抗原而产生肉眼可见的凝集颗粒,诊断的抗原可以是颗粒性的,也可以是可溶性的。此种凝集相当于反向间接血凝,但省去间接血凝中的抗体纯化,红血球鞣化等复杂手续,而只需要 SPA菌体及粗制免疫血清即可。所以此法简单、快速,特异性敏感性均较满意。目前已用于许多细胞和病毒的检测及分型。
协同凝集只适用于检测抗原,未见应用于检测抗体的报道。
2.作为广谱第二抗体 用SPA代替抗体IgG的第二抗体,有如下优点:①SPA制备容易,性质稳定,易纯化,对人和多种哺乳动物的IgG都能应用,不受种属限制。而第二抗体的制备比较麻烦,且需多次免疫动物,在应用上要受同种属的限制;②SPA的结合力强,相当于游离抗体与抗原的结合力,对人和兔的亲和常数均为
3.用于提取纯化IgG 利用SPA与IgG的结合特性提取IgG,比常规采用硫酸铵、Sephadex柱,DEAE柱或免疫梯度离心等法要简便得多,而且纯度好。
4.检测和提纯IgM IgM在病毒的早期诊断中具有重要意义,为了检测特异性IgM抗体,必须首先在血清中除去IgG。采用SPA菌吸附IgG是目前快速而又理想的办法,利用此法也为IgM的提纯开辟了道路。
5.其它方面 用于免疫复合物的检测、体外激活补体功能试验、细胞表面标记以及肿瘤表面抗原的检测等。