免疫学第四章免疫球蛋白

重点：1.免疫球蛋白的概念2.免疫球蛋白的结构

3.免疫球蛋白的生物学特性

难点：1.抗体的异质性当前第1页\共有65页\编于星期五\2点一、概念*免疫球蛋白（Immunoglobulin,Ig）：具有抗体活性或化学结构与抗体类似的球蛋白。当前第2页\共有65页\编于星期五\2点*Ig的存在形式分泌型（secretedIg,sIg）：存在血清和组织液中。即为抗体(antibody,Ab)。膜型（membraneIg,mIg）：存在于B细胞膜上，即为BCR。

当前第3页\共有65页\编于星期五\2点*Ig的理化性质 属球蛋白在电泳图谱上大部分抗体活性在球蛋白区具有异质性。当前第4页\共有65页\编于星期五\2点二、Ig的结构(IgG为例)（一）基本结构*由两条相同的重链和两条相同的轻链通过二硫键连接而成的四肽链分子。当前第5页\共有65页\编于星期五\2点当前第6页\共有65页\编于星期五\2点二硫键的分布二级结构及空间结构当前第7页\共有65页\编于星期五\2点１．重链与轻链１）重链（heavychain,H链）：约450-550氨基酸，分为5种：、、、、。其组成相应的五类Ig：IgG、IgM、IgA、IgD、IgE。当前第8页\共有65页\编于星期五\2点２）轻链（lightchain,L链）：约210个氨基酸，分为和两种，据此Ig分为和两型；当前第9页\共有65页\编于星期五\2点κ型λ型当前第10页\共有65页\编于星期五\2点2．可变区和恒定区可变区（variableregion，V区）：位于Ig分子的N端、轻链1/2和重链1/4或1/5处；其氨基酸序列随Ig针对的抗原特异性变化而变化，是抗体与抗原特异性结合的部位。V区可进一步分为超变区（或者互补决定区）和骨架区。当前第11页\共有65页\编于星期五\2点当前第12页\共有65页\编于星期五\2点当前第13页\共有65页\编于星期五\2点*超变区（HVR

），又称为互补决定区（CDR

）：在VL和VH中，某些特定位置的氨基酸残基的排列顺序高度可变，称为HVR。VL和VH各有3个CDR。超变区乃抗体与抗原表位（AD）特异性（互补）结合的位置。hypervariableregion,HVRcomplementarity-determiningregion,CDR当前第14页\共有65页\编于星期五\2点*骨架区（frameworkregion,FR）：V区中非HVR部位的氨基酸组成和排列相对保守，此为FR。VH和VL各有4个FR。当前第15页\共有65页\编于星期五\2点当前第16页\共有65页\编于星期五\2点当前第17页\共有65页\编于星期五\2点当前第18页\共有65页\编于星期五\2点恒定区（constantregion,C区）：位于Ig分子的C端、轻链1/2和重链3/4或4/5处。其氨基酸的组成或排列顺序不随Ig针对的抗原特异性的改变而改变。是Ig介导多种生物学功能的部位。当前第19页\共有65页\编于星期五\2点3．铰链区位于CH1和CH2之间可转动的区，含丰富的脯氨酸，易伸展弯曲，有利于IgV区与抗原互补结合；有利于暴露补体结合位点；对蛋白酶敏感。IgM和IgE无铰链区。当前第20页\共有65页\编于星期五\2点当前第21页\共有65页\编于星期五\2点4．其它成分J链（joiningchain）：由浆细胞合成，能将单体Ig分子连接为多聚体（如IgM和sIgA）。分泌片（secretorypiece,sp）由黏膜上皮细胞合成和分泌，以非共价形式结合在IgA二聚体上，使其成为sIgA。当前第22页\共有65页\编于星期五\2点二硫键J链当前第23页\共有65页\编于星期五\2点分泌片当前第24页\共有65页\编于星期五\2点（三）Ig的水解片段

1．木瓜蛋白酶（papain）水解片段IgG在木瓜蛋白酶作用下水解为2个Fab段（抗原结合段）和1个Fc段（可结晶段）

当前第25页\共有65页\编于星期五\2点当前第26页\共有65页\编于星期五\2点2．胃蛋白酶（pepsin）水解片段IgG在胃蛋白酶作用下水解为1个F(ab’)2和一些无活性pFc’片段当前第27页\共有65页\编于星期五\2点（四）免疫球蛋白的功能区Ig的多肽链分子可折叠成若干个由链内二硫键连接的球形结构。每个球形结构约由110个氨基酸组成，发挥一定的生理功能，故称为功能区（domain）。当前第28页\共有65页\编于星期五\2点当前第29页\共有65页\编于星期五\2点*VH和VL：与抗原表位特异性结合的部位。*CL和CH1：某些同种异型（allotype）遗传标记。*IgG的CH2、IgM的CH3：补体C1q结合点,激活补体经典途径。*IgG的CH3、IgM和IgE的CH4：结合细胞表面相应的FcR，介导不同生物学效应当前第30页\共有65页\编于星期五\2点三、抗体的异质性Ig是一类具有高度异质性的球蛋白分子，在结构上Ig分子彼此之间存在差异，这些差异能够在异种动物、同种异体或在自身体内激发特异性免疫应答，产生特异性抗体。当前第31页\共有65页\编于星期五\2点用血清学方法（抗原-抗体反应）测定和分析的Ig结构差异（抗原性）称为Ig的血清型。根据Ig结构差异（抗原表位）存在的部位以及在异种、同种异体或自体中产生免疫的差别，可将Ig的抗原性分为同种型、同种异型和独特型抗原表位。当前第32页\共有65页\编于星期五\2点*同种型（isotype）表位：指同一种属所有个体的Ig分子共有的抗原表位，位于Ig轻链和重链的C区。同种型表位能够刺激异种免疫系统产生应答。根据同种型表位的差异，可以将Ig分为不同的类（亚类）型（亚型）。当前第33页\共有65页\编于星期五\2点当前第34页\共有65页\编于星期五\2点当前第35页\共有65页\编于星期五\2点*类（class）：根据CH抗原特异性的不同分为五大类:IgG、IgM、IgA、IgD和IgE*亚类：IgG1-G4；IgA1-A2；IgM1-M2。*型（type）：根据CL抗原特异性的不同分为两个型：κ型和λ型*亚型：κ型有亚型当前第36页\共有65页\编于星期五\2点*同种异型（allotype）表位：指同一种属不同个体间Ig分子所具有的不同的抗原表位，能够刺激同种异体免疫系统产生应答。例如人Ig具有Gm、Am、Em、Km标记，存在于、、链和链的C区，可作为遗传标记。

当前第37页\共有65页\编于星期五\2点*独特型（idiotype）表位：指每个Ig分子所特有的抗原表位，又称为独特位（idiotope）。能够刺激自身免疫系统产生应答，主要存在于V区。独特型在异种、同种异体甚至同一个体内均可诱生相应抗体，即独特型抗体（AId）。不同抗原表位诱生不同的抗体分子，其V区彼此不同。

当前第38页\共有65页\编于星期五\2点三、Ig的功能（一）V区的功能V区的功能是特异性结合抗原表位。*抗体特异性结合抗原中和毒素、阻断病毒感染。*BCR特异性结合抗原B细胞识别抗原。

当前第39页\共有65页\编于星期五\2点（二）C区的功能C区的功能是介导抗体的各种生物学效应1．激活补体*IgM、IgG1-3与抗原结合成复合物，激活经典途径。*凝聚的IgA或IgG4可激活补体旁路途径。当前第40页\共有65页\编于星期五\2点2．与细胞表面FcR结合（1）调理作用（opsonization）：促进吞噬细胞吞噬被抗体结合的细菌等颗粒性抗原。IgFc段与吞噬细胞表面FcR结合，促进吞噬。当前第41页\共有65页\编于星期五\2点当前第42页\共有65页\编于星期五\2点（2）抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（Ab-dependentcell-mediatedcytotoxicity,ADCC）：IgG与靶细胞表面抗原特异性结合，效应细胞（NK细胞、巨噬细胞、中性粒细胞）表面FcγR与靶细胞表面IgG的Fc段结合，杀伤靶细胞。当前第43页\共有65页\编于星期五\2点当前第44页\共有65页\编于星期五\2点（3）介导I型超敏反应：IgEFc段与肥大细胞、嗜酸粒细胞表面FcεR结合，促进靶细胞合成、释放生物活性物质，导致I型超敏反应。当前第45页\共有65页\编于星期五\2点3．穿过胎盘和粘膜*IgG可通过胎盘；sIgA可穿过呼吸道和消化道粘膜，均与其Fc段相关。当前第46页\共有65页\编于星期五\2点当前第47页\共有65页\编于星期五\2点三、五类Ig的特性和功能(一)IgG1．血清中主要抗体成分；易扩散；半寿期长；2．出生后3个月开始合成，3-5岁接近成人水平；3．唯一能通过胎盘的Ig，发挥天然被动免疫功能；当前第48页\共有65页\编于星期五\2点4．具有活化补体经典途径的能力（IgG3>IgG1>IgG2）；5．具有调理作用、ADCC作用，可结合SPA；6．多数抗菌、抗病毒、抗毒素抗体均属IgG类；7．参与Ⅱ型、Ⅲ型超敏反应和某些自身免疫病。当前第49页\共有65页\编于星期五\2点当前第50页\共有65页\编于星期五\2点（二）IgM1．五聚体，分子量最大，称巨球蛋白（macroglohulin）；2．个体发育中最先出现，胚胎晚期即能产生，脐带血IgM增高提示胎内感染（如风疹病毒、巨细胞病毒等）；3．抗原初次刺激机体时，是体内最先产生的Ig；血清IgM升高说明有近期感染；当前第51页\共有65页\编于星期五\2点4．有强大激活补体能力，在机体早期免疫防御中具有重要作用；5．天然血型抗体是IgM；6．未成熟B细胞仅表达mIgM，记忆B细胞mIgM消失；7．参与Ⅱ型、Ⅲ型超敏反应及某些自身免疫病。当前第52页\共有65页\编于星期五\2点当前第53页\共有65页\编于星期五\2点（三）IgA1．分为单体的血清型和二聚体的分泌型IgA；2．分泌型IgA主要由粘膜相关淋巴组织产生，是机体粘膜局部抗感染免疫的重要因素。3．初乳中的SIgA可对婴幼儿发挥自然被动免疫作用。当前第54页\共有65页\编于星期五\2点sIgA的合成和主要作用部位在黏膜当前第55页\共有65页\编于星期五\2点（四）IgD1．血清中含量低，其生物学作用尚不清楚2．mIgD可作为B细胞分化成熟标记，成熟B细胞同时表达mIgM和mIgD。当前第56页\共有65页\编于星期五\2点（五）IgE1．是血清中含量最低的Ig；2．主要由呼吸道、胃肠道粘膜固有层的浆细胞产生；3．属嗜细胞抗体，可与肥大细胞、嗜酸性粒细胞表面FcεR结合，介导I型超敏反应。当前第57页\共有65页\编于星期五\2点四、人工制备抗体（一）多克隆抗体（polyclonalantibody）*在含多种抗原表位的抗原物质刺激下，体内多个B细胞克隆被激活并产生针对不同表位的多种抗体，其混合物即为多克隆抗体（来源于血清）。*特点：来源广泛，制备容易，但特异性不高，易发生交叉反。当前第58页\共有65页\编于星期五\2点（二）单克隆抗体（monoclonalantibody,McAb）*由单一B细胞克隆产生的高度均一（属同一类、亚类、型别）、单一特异性（仅针对特定抗原表位）的抗体。通常采用小鼠B细胞与骨髓瘤细胞形成的杂交瘤（hybridoma）技术来制备*McAb的优点：特异性高，效价高，可大量生产。当前第59页\共有65页\编于星期五\2点当前第60页\共有65页\编于星期五\2点当前第61页\共有65页\编于星期五\2点当前第62页\共有65页\编于星期五\2点单