第四章 免疫球蛋白.docx

免疫
第四章 免疫球蛋白
抗体antibody Ab：
是介导体液免疫的重要效应分子，是B细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生的糖蛋白，主要存在于血清等体液中，通过与相应抗原特异性结合发挥体液免疫效应。活性主要存在于γ区，所以抗体又称为γ球蛋白（丙种球蛋白）
免疫球蛋白immunoglobulin，Ig：
具有抗体活性或者化学结构与抗体相似的球蛋白统一命名为免疫球蛋白，分为分泌型secreted Ig，sIg和膜型membrane Ig，mIg，前者存在于血液及组织液中，具有抗体的各种功能，后者构成B细胞膜上的抗原受体，不同B细胞克隆表面其BCR的独特型不同，但都是单体
第一节 免疫球蛋白的结构
一、 免疫球蛋白的基本结构
· 由两条相同的重链和两条相同的轻链以-S-S-相连的四肽链Y型结构
（一） 重链和轻链
1. 重链heavy chain H链
·50～75kDa，450-550个氨基酸残基组成。
·依据重链恒定区氨基酸组成和排列（抗原性）不同，将Ig分为五类。
H：a g m d e
Ig: IgA IgG IgM IgD IgE
同一类Ig，据其铰链区氨基酸组成和重链二硫键的数目、位置不同，将其分为不同的亚类。其中，IgG有四个亚类，IgA有两个亚类
2. 轻链light chain L链
·25kD，由214个氨基酸残基构成
·分k链和l链两种，据此将Ig分为k型和l型。
·l型有l1、l2、l3、l4四个亚型。
·每个Ig两条L链的型别总是相同的。两型L链的功能无差异。

（二） 可变区和恒定区
1. 可变区
定义：Ig轻链和重链中靠近N端氨基酸序列变化较大的区域，称为可变区（variable region，V区），分别占轻链的1/2和重链的1/4。分VL和VH。组成
高变区：VH和VL各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序高度可变，称为高变区（hypervariable region，HVR）或互补决定区（complementarity determining region，CDR），分别用HVR1（CDR1）、HVR2（CDR2）和HVR3（CDR3）表示，其中CDR3变化程度更高。共同组成Ig的抗原结合部位，决定着抗体的特异性，负责识别及结合抗原，从而发挥免疫效应
骨架区：V区中CDR之外区域的氨基酸组成和排列顺序相对不易变化，称为骨架区framework region，FR
2. 恒定区
定义：Ig轻链和重链中靠近C端氨基酸序列相对稳定的区域，称为恒定区（constant region，C区），分别占轻链的1/2和重链的3/4。分CL和CH
（三） 铰链区
位于CH1与CH2之间，含有丰富的脯氨酸，因此易伸展弯曲，有利于结合抗原，而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解，产生不同的水解片段。IgM、IgE没有铰链区

（四） 结构域domain
·L链有VL 和CL两个结构域，IgG、IgA、IgD的H链有VH、CH1、CH2、CH3四个结构域，而IgM、IgE的H链有VH、CH1、CH2、CH3、CH4五个结构域
·这些结构域功能不同，结构相似。每个都由110个氨基酸组成，其氨基酸序
列具有相似性或同源性
·免疫球蛋白折叠：Ig的二级结构是由几股多肽链折叠形成的两个反向平行的b片层anti-parallel βsheet，两个b片层中心的两个半胱氨酸残基由一个链内二硫键垂直连接，可稳定结构域，形成一个“b桶状”（ b barrel）结构。这种折叠方式称为免疫球蛋白折叠immunoglobulin fold。具有这类独特折叠结构的分子统称为免疫球蛋白超家族(IgSF)。

二、 免疫球蛋白的其他成分
（一） J链joining chain
由浆细胞合成的富含半胱氨酸的多肽链，主要功能是将单体Ig分子连接为二聚体或多聚体。（IgG、IgD、IgE常为单体，没有J链）

（二） 分泌片secretory piece SP
由粘膜上皮细胞合成和分泌的一种含糖的肽链，是分泌型IgA（SIgA）分子上的一个辅助成分，具有保护SIgA的铰链区免受蛋白水解酶降解的作用，并介导IgA的转运。又称为分泌成分secretory component SC

三、 免疫球蛋白的水解片段
（一） 木瓜蛋白酶水解片段
·水解部位在铰链区二硫键连接的两条H链的近N端
·裂解为两个完全相同的抗原结合片段（fragment of antigen binding，Fab）和一个可结晶片段（fragment crystallizable，Fc）
Fab：（L链+H链的VH和CH1）可与Ag结合，为单价，但不发生凝集反
应或沉淀反应。
Fc：（两条H链的CH2和CH3）无抗原结合活性，是Ig与效应分子或细胞
相互作用的部位。

（二） 胃蛋白酶水解片段
·水解部位在铰链区二硫键连接的两条H链的近C端
·裂解为F(ab’)2和pFc’
F(ab’)2：（两个Fab和铰链区）：可与Ag结合，为双价，可发生凝集反应
和沉淀反应。由于F(ab’)2片段保留了结合抗原的生物学活性，又避
免了Fc段抗原性可能引起的副作用，因而被广泛用作生物制品
pFc’：无生物学作用。

第二节 免疫球蛋白的异质性
异质性表现：不同抗原表位刺激机体所产生的不同类型的免疫球蛋白分子，其识别抗原的特异性不同，其重链和轻链型别也有差异；不同抗原表位诱导的同一类型免疫球蛋白，其识别抗原的特异性也不同。

外源因素所致的异质性——免疫球蛋白的多样性
内源因素所致的异质性——免疫球蛋白的血清型
·Ig既可与相应的抗原发生特异性的结合，其本身又可激发机体产生特异性免疫应答。Ig分子上有三类不同的抗原表位，分别为同种型、同种异型和独特型。
同种型Isotype：存在于同种抗体分子中的抗原表位称为同种型，是同一种属所有个体Ig分子共有的抗原特异性标志，为种属型标志，存在于Ig的C区。
同种异型 Allotype：同一种属不同个体间Ig分子所具有的不同抗原特异性标志，称为同种异型，为个体型标志，主要存在于Ig的C区。
独特型 Idiotype：同一种属、同一个体来源的抗体分子，其免疫原性也不尽相同，称为独特型，是每个Ig分子所特有的抗原特异性标志，存在于Ig的V区。

第三节 免疫球蛋白的功能
一、 IgV区的功能——识别并特异性结合抗原
w 分泌型Ig：与抗原结合后，在体内，具有中和毒素、阻断病原入侵、清除病原微生物
等免疫防御功能；在体外，有利于抗原或抗体的检测和功能的判断。
膜型Ig：BCR，特异性识别抗原分子。
w 其中CDR在识别和结合特异性抗原中起决定性作用

二、 IgC区的功能
（一） 激活补体
w IgG1、IgG2、IgG3和IgM与相应抗原结合后，可因构型改变而使其CH2和CH3结构域内的补体结合点暴露，从而通过经典途径激活补体系统，产生多种效应功能。
w IgG4、IgA和IgE形成聚合物后可通过旁路途径激活补体系统。IgD不能激活补体

（二） 结合Fc段受体
1、 调理作用apsonization
指抗体如IgG的Fc段与中性粒细胞、巨噬细胞上的IgG Fc受体结合，从而增强吞噬细胞的吞噬作用
2、 抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用ADCC
指具有杀伤活性的细胞如NK细胞通过其表面表达的Fc受体识别包被于靶抗原（如细菌或肿瘤细胞）上抗体的Fc段，直接杀伤靶细胞
3、 介导Ⅰ型超敏反应
IgE为亲细胞抗体，可通过其Fc段与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的高亲和力IgE Fc受体（FcεRⅠ）结合，并使其致敏，若相同变应原再次进入机体与致敏靶细胞表面特异性IgE结合，可促使这些细胞合成和释放生物活性物质，引起Ⅰ型超敏反应。

（三） 穿过胎盘和黏膜
w IgG是唯一能通过胎盘的免疫球蛋白，对于新生儿抗感染具有重要意义。
w SIgA可通过呼吸道和消化道的粘膜，是粘膜局部免疫的最主要因素。

第四节 各类免疫球蛋白的特性与功能
一、 IgG
· 是血清和胞外液中含量最高的Ig，约占血清总Ig的75%-80%；（其中IgG1最高）半衰期较长，IgG3最短
· 是再次免疫应答产生的主要抗体，其亲和力高，分布广泛，是机体抗感染的“主力军”；
· 是唯一能通过胎盘的Ig，在新生儿抗感染免疫中起重要作用；是参与新生儿溶血症的主要抗体
· 可发挥激活补体、调理作用、ADCC作用等；
· 可与葡萄球菌蛋白A结合，用于免疫诊断；
· 某些自身抗体以及引起Ⅱ、Ⅲ型超敏反应的抗体也属于IgG。

二、 IgM
• 膜型：单体，是BCR的主要成分，只表达mIgM是未成熟B细胞的标志；
分泌型：主要存在于血液中，五聚体，是分子量最大的Ig，称为巨球蛋白；具有很强的抗原结合能力，抗原结合价为5价；激活补体的能力强于IgG；
· 天然的血型抗体；
· 是个体发育过程中最早合成和分泌的抗体，胎儿晚期出现，脐带血IgM升高提示胎儿有宫内感染；
· 是初次免疫应答中最早出现的抗体，是机体抗感染的“先头部队”，可用于感染的早期诊断。

三、 IgA
· 血清型：单体；
分泌型：由J链连接的二聚体和分泌片组成，是外分泌液中的主要抗体类别，参与黏膜局部免疫，在局部抗感染中发挥重要作用，是机体抗感染的“边防军”；
· 婴儿可从母亲初乳中获得SIgA,为一重要的自然被动免疫。

四、 IgD
· 分为血清型和膜结合型；
· mIgD构成BCR，是B细胞分化发育成熟的标志，未成熟B细胞仅表达mIgM，成熟B细胞同时表达mIgM和mIgD，活化的B细胞或记忆B细胞mIgD逐渐消失。

五、 IgE
· 血清中含量最少的Ig；
· CH2、CH3与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上高亲和力FcεRⅠ结合，可引起Ⅰ型超敏反应；
· 与机体抗寄生虫免疫有关。

第五节 人工制备抗体
一、 多克隆抗体Polyclonal Antibody, pAb
针对多种不同抗原表位，作用全面、来源广泛、制备容易，但特异性不高、易发生交叉反应，也不易大量制备

二、 单克隆抗体Monoclonal Antibody，mAb
概念：由一个识别一种抗原表位的B细胞克隆合成及分泌的抗单一抗原表位的特异性抗体，称为单克隆抗体。
特点：结构均一、纯度高、特异性强、效价高、少或无血清交叉反应、制备成本低，但具有鼠源性。

三、 基因工程抗体Genetic Engineering Antibody
既保持mAb均一性、特异性强的优点，又克服其为鼠源性的弊端，如人－鼠嵌合抗体、人源化抗体等。
人工被动免疫：采用人工方法向机体输入由他人或者动物产生的免疫效应物，如免疫血清、淋巴因子，使机体立即获得免疫力，达到防治某种疾病的目的。

IgG
IgM
IgA
IgD
IgE
亚类
四个

两个

铰链区
1.2.4短，3长
-
短
长
-
结构域
L
两个：VL CL
H
四个
五个
四个
四个
五个
J链
-
+
+
-
-
分泌片
-
-
+
-
-
激活补体
1.2.3经典，4旁路
经典
旁路
-
旁路
调理作用
特别是1.3
-
介导I型超敏反应
-
+
穿过胎盘
+
-
穿过黏膜
-
+
-

球