医学免疫学：第四章 免疫球蛋白

第四章免疫球蛋白2023/9/172掌握：抗体（Ab）、免疫球蛋白（Ig）、单克隆抗体（mAb）的概念；Ig的基本结构、功能；五类Ig的特征与功能；熟悉：Ig的血清型，Ig的其他成分及酶解片段

。了解：抗体的制备

、基因工程抗体。学习要求2023/9/173第一节第二节第三节第四节Ig的结构Ig的异质性Ig的功能=各类Ig的特性与功能主要内容提纲第五节=人工制备抗体2023/9/174抗体（antibody,Ab）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，是介导体液免疫的重要效应分子。2023/9/175抗体的发现2023/9/176具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。分泌型Ig(sIg)：抗体等，具有抗体的各种功能;膜型Ig(mIg)：BCR等，B细胞膜上的抗原受体;抗体是免疫球蛋白，但Ig

抗体。抗原膜型BCRB细胞浆细胞抗体免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）分泌型2023/9/177一、Ig的基本结构四肽链结构，二硫键连接两条相同的重链（H链）两条相同的轻链（L链）氨基端（N端）和羧基端（C端）“Y”形第一节免疫球蛋白（Ig）的结构2023/9/178一、Ig的基本结构㈠重链和轻链

㈡

Ig的可变区和恒定区㈢绞链区（hingeregion）㈣结构域（domain）2023/9/179⑴根据重链恒定区氨基酸组成和排列顺序的不同

分为五类（class）或5个同种型（isotype）。

Ig类别：IgGIgDIgEIgAIgM

重链：γ链δ链ε链α链μ链1、重链（heavychain，H链）㈠重链和轻链2023/9/1710⑵同一类Ig分亚类（subclass）的依据：铰链区氨基酸组成的差异；重链二硫键的数目和位置的差异。1、重链（heavychain，H链）㈠重链和轻链2023/9/17112、轻链（lightchain，L链）⑴分2型（type）：、，功能无差异；比例异常与免疫系统疾病有关；⑵链根据个别氨基酸的差异可分四个亚型（subtype）：

1、2、3、4；⑶同一个天然Ig分子

两条轻链总是同型两条重链总是同类。㈠重链和轻链2023/9/1712㈡

Ig的可变区和恒定区可变区（variableregion，V区）VHVLCHCL恒定区（constantregion，C区）一、Ig的基本结构氨基酸序列变化较大靠近C端的氨基酸序列相对稳定2023/9/17131、可变区（variableregion，V区）高变区(hyperveriableregion,HVR):

VH和VL各有３个区域的氨基酸组成和排列顺序高度可变，与抗原表位互补，又称互补决定区（complementaritydeterminingregion,CDR）。

CDR1,2,3共同构成Ig的抗原结合部位(antigen-bindingsite)。骨架区高变区2023/9/1714Ig的互补决定区与抗原表位结合示意图2023/9/1715骨架区（frameworkregion,FR）

V区内CDR以外氨基酸组成和排列顺序相对不易变化的区域。VH和VL各有四个骨架区，维持CDR的空间构型。

骨架区高变区1、可变区（V区）2023/9/17162、恒定区（constantregion，C区）CH、CL不同类Ig的CH长度不一

IgG、IgA、IgD：

CH1、CH2和CH3IgM、IgE：

CH1、CH2、CH3和CH4CH4CH42023/9/1717位于CH1、CH2之间，含丰富脯氨酸易伸展弯曲---同时结合2个抗原表位易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解㈢绞链区（hingeregion）IgM,IgE无铰链区一、Ig的基本结构2023/9/1718㈢绞链区（hingeregion）作用：1.弯曲利于V区与不同距离的抗原表位结合。2023/9/1719“T”“Y”补体结合位点作用：2.使Ig分子发生构型改变，暴露补体结合位点。㈢绞链区（hingeregion）2023/9/1720㈣结构域（domain）domain借助Ig两条H、L链内二硫键的相互作用，将肽链折叠成几个具有特殊生物学功能的球形结构，又叫Ig的功能区。一、Ig的基本结构2023/9/1721每个结构域约110个AA，二级结构折叠形成两个反向平行的片层，其中心的两个半胱氨酸残基由一个链内二硫键垂直连接，构成桶状结构，称Ig折叠（Igfold）。具有桶状结构的分子称为Ig超家族（Igsuperfamily，IgSF）㈣结构域（domain）2023/9/1722二、Ig的其他成分㈠J链（joiningchain）富含半胱氨酸，由浆细胞合成，将单体Ig分子连接成为多聚体。2023/9/1723

J链分泌片㈡分泌片（secretorypiece，SP）分泌成分（SC），sIgA的辅助成分由粘膜上皮细胞合成和分泌

保护sIgA的铰链区免受蛋白酶的水解破坏介导IgA二聚体的跨膜转运sIgA二、Ig的其他成分2023/9/1725分泌片的作用肠腔固有层YYYYYYYY2023/9/1726

研究Ig的结构与功能分离和纯化特定的Ig片段木瓜蛋白酶（papain）胃蛋白酶（pepsin）三、Ig的水解片段2023/9/1727Fab段（fragmentofantigenbinding）：单价抗体活性Fc段（fragmentofcrystallizable）：能够与Fc受体结合F(ab’)2：双价抗体活性可结合两个表位pFc：小分子肽片段，无生物活性。三、Ig的水解片段2023/9/1729第二节免疫球蛋白的异质性异质性：

Ig在特异性及类型方面的差异性，可由内源性或外源性因素引起。2023/9/1730一、免疫球蛋白的类型㈠类（class）同一种属的所有个体内，根据Ig重链C区所含抗原表位的不同，将重链分为五类。

据同一类Ig重链的抗原性及二硫键数目和位置不同而分。㈡亚类（subclass）2023/9/1731㈢型（type）同一种属所有个体Ig轻链C区所含抗原表位的不同，分为、。㈣亚型（subtype）同一型Ig轻链C区N端氨基酸排列顺序的不同，又可分为亚型，如1，2，3，4。一、免疫球蛋白的类型2023/9/1732--免疫球蛋白的多样性二、外源性因素所致的异质性外源性因素----Ag数目繁多；每一Ag有不同表位；不同表位诱生的不同类Ig，特异性不同;不同表位诱生的同一类Ig(如IgG)，识别Ag的特异性不同;同一表位诱生的不同类型Ig，识别的Ag特异性相同，但轻、重链的类型不同。--免疫球蛋白的多样性2023/9/1733--免疫球蛋白的血清型三、内源性因素所致的异质性将Ig作为抗原在异种、同种异体或自身体内进行免疫，均能诱导机体产生相应抗体，可用血清学方法进行检测，故称Ig的血清型。Ig分子上有三类不同的抗原表位，分别为同种型、同种异型、独特型抗原表位。2023/9/1734HumanIgGAnti-humanIgG三、内源性因素所致的异质性㈠同种型（isotype）

同一种属所有个体的Ig分子共有的抗原标志。

种属型标志。位于IgC区。2023/9/1735Anti-IgG三、内源性因素所致的异质性㈡同种异型（allotype）

同一种属但不同个体的Ig分子所具有的不同抗原表位个体型标志。位于IgC区。IgG2023/9/1736三、内源性因素所致的异质性㈢独特型（idiotype，Id）同一个体来源的Ig分子，CDR区氨基酸排列顺序不同，显示不同的免疫原性。其表位又称独特位（idiotope）。

在不同甚至同一个体中刺激产生的抗体，称为抗独特型抗体（anti-idiotypeantibody，AId）。2023/9/1737同种型同种异型独特型免疫球蛋白的血清型种属性标志个体性标志每个Ig的标志2023/9/1738一、IgV区的功能二、IgC区的功能㈠激活补体㈡结合Fc段受体

1、调理作用

2、抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用

3、介导I型超敏反应㈢穿过胎盘和黏膜三、免疫调节第三节免疫球蛋白的功能2023/9/1739一、IgV区的功能识别并特异性结合抗原体内：介导多种生理、病理效应中和病毒、毒素体外：检测、功能判断抗体结合价：IgG：2价IgA：4价IgM：5价2023/9/17401、中和毒素（ToxinNeutralization）一、IgV区的功能2、中和病毒（Virusneutralization）2023/9/1741一、IgV区的功能3、阻止细菌粘附（PreventingBacterialAdherence）2023/9/1742二、IgC区的功能㈠激活补体

IgG1、3和IgM类抗体与抗原特异性结合后，其构型发生改变，暴露IgG的CH2和IgM的CH3功能区的补体结合位点，通过补体激活的经典途径激活补体。2023/9/1743㈡结合Fc受体--IgG,IgA,IgE1、调理作用（oponization）：抗体如IgG的Fc段与中性粒细胞、巨噬细胞上的IgGFc受体结合，从而增强吞噬细胞的吞噬作用。二、IgC区的功能2023/9/17442、抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用(Antibody-dependentcell-mediatedcytotoxicity,ADCC）:

具有杀伤活性的细胞（如NK）通过其表面的Fc受体识别结合于靶抗原（病毒感染或肿瘤细胞）上的抗体的Fc段，直接杀伤靶细胞。㈡结合Fc受体二、IgC区的功能2023/9/1745ADCC作用2023/9/17463、介导I型超敏反应----IgE㈡结合Fc受体二、IgC区的功能详见第17章超敏反应2023/9/1747㈢穿过胎盘和黏膜IgG+FcRn，穿越胎盘（滋养层细胞表达

IgG输送蛋白），天然被动免疫。二、IgC区的功能2023/9/1748㈢穿过胎盘和黏膜二、IgC区的功能sIgA参与粘膜局部免疫2023/9/1749（详见第16章）三、免疫调节作用2023/9/1751第四节各种Ig的特性与功能五类免疫球蛋白的基本结构2023/9/1752一、IgG含量最高;调理作用；ADCC作用；激活补体；再次免疫应答的主要抗体，抗感染免疫的“主力部队”--

迟来迟去；唯一能通过胎盘的抗体；与葡萄球菌蛋白A（SPA）结合；参与II、III型超敏反应。2023/9/1753分子量最大；激活补体能力最强；天然血型抗体；产生最早；抗感染免疫的“先锋部队”----早来早去；也参与II、III型超敏反应；mIgM是BCR的主要成分；仅表达mIgM是未成熟B细胞的标志。二、IgM2023/9/1754分血清型、分泌型血清型：单体；分泌型IgA（SIgA）：主要存于初乳、唾液、泪液，及呼吸道消化道和泌尿生殖道黏膜表面的分泌液中；sIgA是外分泌液中的主要抗体，参与局部黏膜免疫，抗感染免疫的“地方部队”三、IgA2023/9/1755含量低；铰链区较长易被水解，半衰期短；单体形式存在血清中，功能不清；膜型IgD，构成BCR，B细胞成熟的标志。四、IgD2023/9/1756含量最少；介导I型超敏反应；参与抗寄生虫免疫。五、IgE2023/9/1757免疫球蛋白之最血清中含量最高血清中含量最少分子量最大个体发育过程中最早出现受抗原刺激后最早出现IgGIgEIgMIgMIgM2023/9/1758第五节人工制备抗体人工制备抗体的三部曲多克隆抗体单克隆抗体基因工程抗体2023/9/1759一、多克隆抗体（polyclonalantibody）

由不同B细胞克隆产生的针对抗原物质中多种抗原表位的多种抗体的混合物。如:免疫血清，恢复期病人血清。抗原应用：（1）预防、治疗感染性疾病，如：破伤风抗毒素血清抗破伤风，（2）临床诊断，如：肥达氏反应--伤寒、副伤寒2023/9/1760一、多克隆抗体（polyclonalantibody）

免疫血清是多克隆抗体2023/9/1761优点：作用全面、来源广泛、容易制备一、多克隆抗体（polyclonalantibody）

缺点：特异性低、交叉反应Ag1Ag22023/9/17621975年单克隆抗体技术建立GeorgesJ.F.Kohler瑞士（1946–1995）CarMilstein阿根廷/英国（1927-2002）1984年获诺贝尔奖金里程碑二、单克隆抗体（monoclonalantibody,mAb）2023/9/1763

一个B细胞克隆针对一个抗原决定簇所产生的一种特异性抗体。二、单克隆抗体（monoclonalantibody,mAb）2023/9/1764

单克隆抗体的优点:结构均一，纯度高，特异性强，效价高，交叉反应少，制备成本低应用：临床检测、抑制器官移植排斥、治疗自身免疫疾病、生物导弹等免疫荧光技术检测抗原二、单克隆抗体（monoclonalantibody,mAb）2023/9/1765鼠源单抗临床应用的障碍血清半衰期短分子量大、穿透力弱抗原抗体结合力、亲和力不够HAMA（人抗鼠抗体）反应：8－10天出现，20－30天达高峰，封闭与抗原结合位点，抗鼠抗体加速单抗清除。过敏休克时代呼唤新型抗体的出现！2023/9/1766

三、基因工程抗体(geneticallyengineeredantibody)基本思路：将部分或全部人源抗体的编码基因，或克隆到真核或原核表达载体中，体外表达人源化抗体表达抗体抗体基因质粒重组子在DNA水平对Ig基因进行切割、拼接或修饰，导入受体细胞表达的抗体。2023/9/1767

三、基因工程抗体(geneticallyengineeredantibody)：基本思路：转基因至剔除自身抗体编码基因的小鼠体内，主动免疫诱生人源化抗体。(转基因小鼠)小鼠胚胎干细胞敲除鼠Ig基因导入人Ig基因导入小鼠胚胎生产完全人源化抗体。2023/9/1768优点：解决了鼠源性问题，均一性强，可工业化生产，成本低廉。缺点：亲和力弱，效价不高。

三、基因工程抗体(genetic