第3章 免疫球蛋白

第三章免疫球蛋白（immunoglobulin,Ig）

2/5/20231——什么是抗体？

2/5/20232

抗体（antibody，Ab）——

由B淋巴细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一类能与相应抗原特异性结合，具有免疫功能的球蛋白。抗体

抗血清（免疫血清

）丙种球蛋白（γ

球蛋白）免疫球蛋白

——四个近义词

1890年，德国学者培林和日本学者北里用白喉杆菌外毒素免疫马匹，制备抗毒素。这是在血清中发现的第一种抗体。这种含有抗体的血清称之为免疫血清。

为了准确描述抗体蛋白的性质，在60年代初提出免疫球蛋白概念——化学结构的概念。多发性骨髓瘤是由浆细胞无限增殖形成的细胞克隆，由于所有瘤细胞的遗传特性相同，因此它们合成和分泌的蛋白质分子在化学结构上是均一的。这种蛋白分子存在于血液中的称为骨髓瘤蛋白（meylomaprotein，M）或M蛋白，亦可在尿液中发现称为本周蛋白(BenceJones，BJ)。

免疫球蛋白（Immunoglobulin,Ig)

具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。

分泌型：存在于体液中，具有抗体的各种功能。

膜型：B细胞膜上的抗原受体(BCR)。——抗体理化性质

第一节

免疫球蛋白的分子结构

2/5/202310Ig的结构一、免疫球蛋白的分子结构1、单体的结构（重链和轻链）2xH链：VH、CH2xL链：VL、CL链间二硫键标明N、C端

2、单体的结构（可变区和恒定区）V区（variableregion）位置、特征、组成（超变区和骨架区（FR））、作用C区（constantregion）

位置、特征

*三个概念：超变区（HVR）互补性决定区（CDR）独特型（Id）

FR1FR2FR3FR4HVR1HVR2HVR3VariabilityIndex257550100氨基酸残基150100500

3、其他结构J链分泌片（SP）

二、免疫球蛋白的功能区概念功能区及其作用(主要以IgG为例)

H链——VH、CH1、CH2、CH3/CH4（IgM、IgE）/绞链区

L链——VL、CL

VH/VL特异性识别和结合抗原CH1/CL同种异型的遗传标记所在部位CH2激活补体，通过胎盘（IgG），主动运输和分泌（SIgA）CH3Ig与多种细胞表面受体（FcR）结合的部位绞链区含大量脯氨酸，富有弹性和伸展性，能使Ab与不同距离的抗原决定簇结合，也利于暴露补体结合位点。

三、免疫球蛋白的水解片断1、水解作用

IgIg

木瓜蛋白酶胃蛋白酶

2Fab＋FcF(ab´)2+pFc´

2、水解意义

阐明Ig的结构和生物活性，指导生物制品的生产和临床应用

第二节五类免疫球蛋白

的特点和功能

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一、Ig分类

1、类：根据同种系所有个体的Ig重链C区的抗原性分为五类

IgM()、IgG()、IgA()、IgD()、IgE()

2、亚类：同一类Ig内的aa序列及二硫键的数目和位置

IgG—IgG1、IgG2、IgG3和IgG4

；

IgA—IgA1和IgA2；

IgM—IgM1和IgM2。

3、型：根据Ig轻链C区的抗原性分为链和链。

：约2：1.4、亚型：

链有多种亚型。（轻链抗原决定簇在CL区，分κ和λ。1个Ig分子轻链只有一个型，不是κ型就是λ型。）

1、IgG是血清Ig的重要成分，约占总量的75％。全身的IgG有40－50％分布于血清中，其余存在于组织中。IgG是主要的抗感染抗体，具有三种免疫活性。（1）激活补体；（2）

促进吞噬；（3）

ADCC。IgG是唯一能通过胎盘的抗体，在新生儿抗感染过程中发挥重要作用。临床使用的丙球主要为IgG，作为人工被动免疫，一般2－3周注射一次为宜

2、IgMIgM是分子量最大的Ig

。杀菌作用比大IgG100倍在种族进化和个体发育过程中，最早合成IgM，临床诊断意义：胎儿或新生儿血液内出现IgM抗体，提示可能有子宫内感染的可能性；因IgM半衰期较短，若血清中出现IgM特异性抗体，表示有近期感染。IgM也是人体天然血型抗体和B细胞表面的重要表面标志。证明试验：二巯基乙醇(2-ME)可选择性使IgM解离成单体，原有活性大为降低。这是一个简单区分IgM和IgG生物学活性的方法。

3、IgE

正常人血清中含量极低，具高度亲细胞性。参与Ⅰ型变态反应，结合嗜酸性粒细胞，有效杀伤寄生虫

4、IgA

IgA占血清总含量的13%。血清中IgA以单体存在称血清IgA。分泌型以二聚体形式存在，称为分泌型IgA。

局部抗感染、新生儿抗感染中发挥作用。同时可参与补体激活和III型超敏反应。

5、IgDIgD为单体。IgD含量最低，易被蛋白所降解。IgD功能尚不清，IgD对防止免疫耐受性的发生有一定关系。第三节免疫球蛋白的生物学活性

2/5/202343一、特异性结合抗原二者的结合主要依靠静电引力、氢键、范德华力等，需要合适的温度、pH、离子强度以及完整的抗体，这种结合是可逆的。二、激活补体三、通过与细胞的FcR结合

发挥生物效应1、抗体的调理作用

2、ADCC

3、介导I型超敏反应4、SPA与人的IgG的Fc段结合

四、选择性传递

（主要借助胎盘滋养层细胞表面的FcR进行的。）

五、具有免疫原性

1、同种型（isotype）

2、同种异型（allotype）

3、独特型（idiotype）

将Ig作为抗原在异种、同种异体或自身体内进行免疫，均能诱导机体发生免疫应答，产生相应的抗体，这些抗体可用血清学方法进行检测，因此称为Ig的血清型

IgG链的同种异型标志是Gm因子，已发现Gm1-Gm30.

IgA链的同种异型标志是Am因子，有A2M1和A2M2两种。链的同种异型标志称为km因子，有km1、km2、km3、

第四节免疫球蛋白的基因结构与抗体多样性2/5/202358Burnet克隆选择学说

体内存在无数抗原特异性淋巴细胞克隆每一克隆只表达同一特异性的抗原受体胚胎期与自身成分反应的淋巴细胞被“禁忌”形成耐受出生后淋巴细胞遇到相应抗原发生特异应答，并形成记忆禁忌细胞突变可导致自身免疫

一、抗体基因结构

二、Ig基因的重排及类别转换（一）Ig基因的重排

(发生在胚系B淋巴细胞)

在未分化的胚系B淋巴细胞或其他有核体细胞的染色体中，编码IgV区和C区各个部分的基因节段是分离的。在B细胞发育过程中，一部分基因节段互相接近、重新排列，形成功能性的Ig基本单位，这一过程称为基因重排（generearrangement）

V(D)JrecombinationisinitiatedbytheRecombinaseActivatorGeneProducts,RAG1andRAG2(foundonlyindevelopinglymphocytes)DuringBcellmaturation,immunoglobulingenesundergorearrangement.DuringBcellmaturation,immunoglobulingenesundergorearrangement.

1、H链重排和等位基因排斥：（1）D-J重排——V-DJ重排（2）等位基因排斥2、L链重排和同种型排除：（1）κ链重排（V-J重排）（2）λ链重排（V-JC重排）（3）同种型排除

（二）重链类型转换

（成熟B细胞，抗原刺激后）即classswitch，又称S-S转换。

*仅发生类或亚类的变化，结合的抗原特异性不变。

IgM——IgM、IgD——各种类别IgInheavychains,theV,DandJsegmentsencodethevariabledomainwhiletheCsegmentencodestheconstantdomain.Inlightchains,theVandJsegmentsencodethevariabledomainwhiletheCsegmentencodestheconstantdomain.（三）各基因编码的相应Ig区域H链V——CDR1、CDR2

V-D、D——大部分CDR3（多样性）

D-J、J——其余CDR3部分及骨架区L链V——CDR1、CDR2V-J、J——CDR3及骨架区C——C区三、抗体多样性的机理及意义多基因控制Ig的类型转换和H、L链的随机组合连接的多样性体细胞的高频突变抗体的分泌型和膜结合型Combinations40X530X465X27X6200+12010,53032010,530X=3,369,600V(D)J:H/L:Numberofgenesegmentsk40+5=45l30+4=34H65+27+6=98totalgenesegments177ThepotentialdiversitygeneratedbyV(D)Jrecombinationisvirtuallyinfinite.>Totallymphocytesinahuman~1012>Genomesize~3X109bp第五节人工制备的抗体

2/5/202378已在欧美得到批准上市的治疗用抗体（一）多克隆抗体(PcAb)

用抗原免疫动物后获得的免疫血清（抗血清）。具有高度异质性（由不同克隆的B细胞针对不同抗原决定簇所产生）。应用：免疫学检测、被动免疫治疗和紧急预防存在问题：特异性差,用于免疫学检测容易出现交叉反应二、单克隆抗体(McAb)指一个B细胞针对一个抗原决定簇所产生的一种特异性抗体，称为单克隆抗体特高特异性、高均一性、大量产生及稳定性

单克隆抗体的应用：1.诊断(检测)试剂：病原体、肿瘤标志物、细胞表面标志等2.治疗：A移植物受者使用T细胞的McAb，可预防急性排斥反应。B供体骨髓在体外经T细胞的McAb处理，可减轻或消除移植物抗宿主反应。CAIDS治疗D肿瘤介入治疗：细胞毒剂(药物)与抗肿瘤抗原的McAb结合后，利用McAb的导向作用，将细胞毒剂(药物)定位于肿瘤细胞，到达直接杀死肿瘤细胞的目的。3.研究：纯化抗原、分析和探查抗原结构、分析抗原决定簇分子的功能。

问题异源蛋白导致产生抗抗体，影响靶向性和效果靶部位摄取的量太低效应功能弱在体内被清除速度快

对策抗体人源化改变抗体大小连接毒素、放射性同位素、药物(GeAb)

根据研究者的意图，采用基因工程方法，在基因水平，对免疫球蛋白基因进行切割、拼接或修饰后导入受体细胞进行表达，产生新型抗体。主要包括嵌合抗体、人源化抗体、小分子抗体等。（三）基因工程抗体鼠