长沙医学院案

长沙医学院教案课程名称医学免疫学授课题目（章节或主题）第四章抗体授课教师所属系（部）基础医学院所属教研室病原生物学与免疫学职称讲师授课时间年月日第周星期第节第次课授课时数3学时授课班级专业（本科□/ 专科口） 级班教学课型理论课/□ 实验课口见习课口 习题课口 讨论课口 其它口教材名称、作者、出版社及出版时间《医学免疫学》（第6版）,曹雪涛，人民卫生出版社，2013年3月教学目的要求:掌握：抗体、免疫球蛋白、结构域、独特型的定义;免疫球蛋白的基本结构、水解片段、血清型。调理作用、ADCC、单克隆抗体的定义；免疫球蛋白的功能以及其各类免疫球蛋白的特性与功能。熟悉免疫球蛋白的其他成分、类型、多样性。了解单克隆抗体的制备过程及其优、缺点重点与难点:重点:抗体、免疫球蛋白、结构域、独特型的定义;免疫球蛋白的基本结构、水解片段；调理作用、ADCC、单克隆抗体的定义；免疫球蛋白的功能以及其各类免疫球蛋白的特性与功能难点：以免疫球蛋白的异质性。单克隆抗体教学方法（请打”选择）：讲授法"口讨论法口启发式口自学辅导法口练习法（习题或操作）口读书指导法口 PBL教学法口CBL教学法口其他口教学手段（请打”选择）：板书”口实物口标本口挂图口模型口投影口幻灯口录像口CAI（计算机辅助教学）”□教学过程设计和教学内容：教学方法和注意事项一、组织教时间分配5min第四章抗体学第一节、抗体的结构与类型二、讲授本一、概述次课内容抗体：是抗原刺激B细胞增殖分化为浆细胞所产生的具有免疫功能的蛋白质。主要存在于血清等体液中。每一种浆细胞（多媒体教10min克隆可以产生一种特异性抗体分子，因此血清中的抗体是多种抗体分子的混合物。用电泳方法证明抗体是球蛋白，其活性部分存在于a、&、y球蛋白处。学）免疫球蛋白：将具有抗体活性及化学结构与抗体相似的球蛋重点

白统称为免疫球蛋白。两者的关系：免疫球蛋白包括正常和异常的Ig,是化学结构的概念，抗体则是生物学功能的概念。所有的抗体都是免疫球蛋白，但免疫球蛋白不一定都是抗体（即免疫球蛋白不一定多具有抗体活性）。但某些文献称两者为同意词，可互换。分型：分泌型（secretedIg,SIg）—存在于体液，大多具有抗体的功能。膜型（membrandIg,mIg）—存在于B细胞表面，是B细胞的抗原受体（BCR）。分类：五类，即IgG、IgM、IgE、IgA、IgD二、抗体的结构：所有的抗体都有相似结构。1基本结构（以IgG为例）单体：由两条相同的分子量较大的重链（heavychain,H）和两条相同的分子量较小的轻链（lightchain,L）通过链间二硫键连接而成的四肽链结构。每条轻链与一条重链结合，两条重链相互联结，位于上端的两个臂由易弯曲的铰链区连接到主干上形成“Y”形分子。单体结构是构成免疫球蛋白分子的基本单位。以下详细介绍各组成部分的结构和功能特点：1.1重链和轻链（1）轻链：由214个氨基酸残基组成，每条轻链有两个由链内二硫键所构成的环肽（功能区）。分型：K和入型。现在还不了解分别具有两种不同轻链的抗体在功能上有何不同。入链根据C区个别氨基酸的差异，分为入1〜入4四个亚型。种属特异性：*一个天然Ig分子上的两条轻链的型别总是相同的。30min难点*每类Ig的轻链都可以有K和入链。30min难点*不同种属动物体内，两型轻链的比例不同：正常人血清免疫球蛋白K:入约为2：1，小鼠约为20：1。轻链比例异常可反应免疫功能异常。（2）重链：大小约为轻链的两倍。每条重链有4~5个由链内二硫键所组成的环肽。Ig分类：根据H链恒定区结构的差异（氨基酸的组成和排列顺序不同、二硫键的数目和位置、含糖的种类和数量不同），可将重链分为p、0、Y、a、£链，重链的类别决定免疫球蛋白的类型，哺乳动物的免疫球蛋白因而分为IgM、IgD、IgG、IgA、IgE五大类。Ig亚类：同一类Ig根据铰链区氨基酸组成、重链二硫键的数目和位置不同，可分为不同类。IgG1〜IgG4,IgA1〜IgA2。1.2可变区和恒定区（1）可变区：位置：指重链和轻链靠近N（氨基）端的约110个氨基酸的序列变化很大，称variableregion,V区，约占轻链的1/2和重链的1/5〜1/4。重链和轻链的V区分别叫VH和VL。高变区：VH和VL各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序特别易变化，称为hypervariableregion,HVR，分别用HVR1、HVR2、HVR3表示。互补性决定区：VH和VL的6个高变区共同组成Ig的抗原结合部位，该部位形成一个与抗原决定基互补的表面，因此，高变区也叫complementarity-determiningregion,CDR，分别用CDR1、CDR2、CDR3表示。CDR决定抗体对抗原结合的特异性。见P25图3-3。骨架区：高变区以外的可变区区域，其氨基酸组成和排列顺序相对不易变化，叫frameworkregion,FR。（2）恒定区：位置：重链和轻链V区以外的氨基酸序列相对稳定，包括L链近C（羧基）端的1/2,H链近C端的3/4或4/5，叫costentregion,C区。重链和轻链的C区分别称为CH和CL。不同类的Ig其重链长度不一，分别有3~4个恒定区不等，即CH1~CH3或CH4。特异性：同一种属动物中，同一类或同一型Ig分子其C区氨基酸的组成和排列顺序比较恒定。针对不同抗原刺激产生

的人IgG抗体，它们的V区特异性不同，但其C区的抗原性是相同的，因此，制备抗人IgG抗体，均能与不同人的IgG结合。补充图示。1.3铰链区：10min10min位于CH1和CH2之间。富含脯氨酸，易伸展弯曲和被一些酶类水解，其作用是使抗体的两臂易于移动和弯曲，从而与不同距离的抗原表位结合，可利用多个抗原结合位点，多位点的结合将增强捕捉抗原的强度。各类或各亚类Ig铰链区所含氨基酸数目不尽相同。10min10min1.4免疫球蛋白的功能区（补充图示）（1） 含义：Ig分子的每条肽链均可折叠为几个球形的环肽区域，叫功能区或结构域。每个功能区约由110个氨基酸组成，每个功能区形成免疫球蛋白折叠（2个P折叠小片）。（2） 数目：轻链：VL和CL，2个。重链：IgG、IgA、IgD有4个，即VH、CH1、CH2、CH3；IgM和IgE有五个功能区，即VH、CH1~CH4。（3） 作用：*抗原结合部位：VH和VL，尤其是HVR（CDR），乃Ig与抗原表位互补结合的部位。*遗传标志：CH和CL具有部分同种异型的遗传标志。*补体C1q结合位点：IgG的CH2和IgM的CH3可结合补体C1q，从而激活补体活化的经典途径。*通过胎盘：母体的IgG借CH2部分可通过胎盘。*与Fc受体结合：IgG的CH3可与单核巨噬细胞、中性粒细胞、B细胞、NK细胞表面的IgGFc受体（FcyR）结合，产生调理作用或ADCC作用。IgE的CH2和CH3可与肥大细胞和嗜碱性粒细胞的IgEFc受体（Fc£R）结合，介导速发型超敏反应。抗体的其他成分2.1J链：joiningchain。多肽链，连接Ig单体形成二、五或多聚体。IgA可形成二聚体，IgM可形成五聚体。J链在多聚体免疫球蛋白的体内转运中起一定作用。

2.2分泌片：分泌成分。是分泌型IgA分子上的一个辅助成分。其作用是保护分泌型IgA的铰链区免受蛋白水解酶降解，并介导IgA从粘膜下转移到粘膜表面，发挥局部免疫作用。抗体的水解片段3.1木瓜蛋白酶（papain）水解片段10minPorter等最早用木瓜蛋白酶水解兔IgG而获知Ig的四肽链结构和功能。作用部位：铰链区二硫键连接的2条H链近N端的部位。10min产物：三个片段。2个Fab和1个Fc。*Fab:抗原结合片段（fragmentantigenbinding,Fab）。每个片段由一条完整L链和部分H链（VH和CH1功能区）构成。意义：一个完整的Fab片段可与抗原结合，但此片段表现为单价（既只能与一个抗原决定基结合），与抗原结合后不能形成肉眼可见的凝集反应和沉淀反应。补充图示。*Fc：可结晶片段（fragmentcrystallizable,Fc），此片段易于形成结晶。相当于CH2和CH3功能区。意义：*是抗体与效应分子和效应细胞相互作用的部位，如包含CH2和CH3可与补体结合，与巨噬细胞等上的Fc受体结合；*是Ig的同种型抗原决定基（异种间免疫具有的抗原性）存在部位。用一种动物体内产生的抗体被动免疫，即注射入另一种动物体内时，可能因此抗体Fc段的存在而诱发超敏反应。3.2胃蛋白酶（pepsin）水解片段Nisonoff等最早用胃蛋白酶裂解免疫球蛋白。作用部位：铰链区H链的二硫键近C端部位。产物：*F（ab"）2：1个，包括2条L链和由链间二硫键相连的小段H链，包括铰链区。表现为中国卫生人才网双价，与抗原结合的亲和力大于单价的Fab，与抗原结合后能形成凝集反应和沉淀反应。补充图示。*pFc〃：若干。无生物学活性。意义：胃蛋白酶水解后的F(ab")2保留了抗体结合抗原的生物学活性，减少或避免了由Fc段所具有的抗原性所致的超敏反应，因而作为生物制品有较大的实用价值。但此类片段不具备固定补体以及与细胞膜表面Fc段受体结合的功能。三、抗体的异质性抗体的类型30min1.1Ig分类：根据H链恒定区结构的差异(氨基酸的组成和排列顺序不同、二硫键的数目和位置、含糖的种类和数量不同)，可将重链分为p、0、Y、a、£链，重链的类别决定免疫球蛋白的类型，哺乳动物的免疫球蛋白因而分为IgM、IgD、IgG、IgA、IgE五大类。30min1.2Ig亚类：同一类Ig根据铰链区氨基酸组成、重链二硫键的数目和位置不同，可分为不同类。IgG1~IgG4,IgA1~IgA2。1.3Ig型：根据轻链C区所含抗原表位不同，可分为K和入两型。1.4Ig亚型：根据轻链C区N端氨基酸排列的差异可分为亚型。抗体的血清型免疫球蛋白既可能是抗体，其本身具有抗原性。将其作为抗原免疫异种动物、同种异体或在自身体内可引起不同程度的免疫反应。根据免疫球蛋白不同抗原决定基存在的部位不同以及在异种、同种异体和自体中产生免疫反应的差别，可把免疫球蛋白的抗原性分为：2.1同种型决定基含义：指决定同一种属内所有个体共有的免疫球蛋白抗原特异性的标记，在异种体内可诱导产生相应抗体，即同种型的抗原特异性因种属而异。是重链类和亚类以及轻链型的同义词。分布：CH和CL2.2同种异型决定基

含义：决定同一种属不同个体间的免疫球蛋白的抗原特异性不同，在同种异体间可诱导产生相应抗体。可作为一种遗传标记。分布：CH和CL2.3独特型（idiotype）抗原决定基含义：决定某一特定抗体的抗原结合部位（VH、VL）的抗原特异性标记。因为每一种特异性抗体，其V区上的氨基酸序列不同，从而表现特有的抗原决定基的作用。这种特有的V区氨基酸序列就成为一种独特的抗原决定基的标记。不同抗体形成细胞克隆所产生Ig，其V区具有与其它抗体V区不同的抗原性。可以在异种、同种异体以及自身体内诱导相应抗体的产生，称为抗独特型抗体（antiidiotypicantibody,aId）。分布：V区，尤其是HVR（CDR）。意义：抗独特型抗体在免疫调节中的作用见免疫调节章节。第二节、抗体的功能免疫球蛋白是体液免疫应答中发挥免疫功能的最主要的免疫分子，它具有2个重要功能。即首先与抗原结合，然后诱发效应机制。这两种功能分别和免疫球蛋白的2个不同区域有关，重链和轻链的可变区共同组成与抗原结合的部位，而恒定区则与效应功能有关。一、特异性结合抗原Ig最显著的生物学特点是特异性地与相应抗原结合。物质基础：由VH和VL区，特别是HVR（CDR）的空间构型所决定的。30min结合强度：免疫球蛋白有单体、二聚体、五聚体。每一个Ig分子结合抗原表位的数目（结合价）不同。Fab为单价，F（ab'）2和单体IgG、IgD、IgE为双价；二聚体（分泌型IgA）为4价；五聚体IgM理论上为10价，因空间位阻，一般只能结合5个抗原表位，为5价。30min意义：清除病原微生物或导致免疫病理作用。如抗毒素中和外毒素的毒性等。体外与抗原结合产生各种抗原抗体反应，是免疫学诊断方法的基础。识别并结合抗原，诱导免疫应答。如B细胞膜上的抗原识别受体就是膜型免疫球蛋白。二、效应功能激活补体主要由IgG（IgG1~IgG3）和IgM抗体与抗原结合，激活补体经典途径，产生多种生物学效应；IgA、IgG4、IgE可通过替代途径活化补体，详细机制见补体章节。Fc段结合细胞表面的Fc受体（FcR）不同细胞表面有不同类别Ig的Fc段受体，常见有IgG、IgE、IgA的Fc受体，分别用FcyR、FcsR、FcaR表示。2.1调理作用概念：指抗体、补体等调理素促进吞噬细胞吞噬细菌等颗粒性抗原的作用，包括抗体和补体的调理作用两方面。抗体的调理作用：与抗原结合的IgG1和IgG3抗体Fc段与中性粒细胞、单核巨噬细胞上的FcyRI、FcyRII结合，从而增强吞噬细胞的吞噬功能，IgA也具有此作用。机理见P29图3-7A。Fc此处作为连接抗原和吞噬细胞间的“桥梁”，将抗原拉拢吞噬细胞。2.2ADCC（抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用，antibodydependentcell-mediatedcytotoxicity）含义：表达Fc受体的细胞（如NK细胞）通过识别抗体的Fc段直接杀伤抗体包被的靶细胞（即抗体与细胞膜上的抗原已结合的细胞）。参与成分：IgG型抗体，NK细胞及单核巨噬细胞、中性粒细胞。以NK细胞为主。与调理作用的区别：吞噬和杀伤的区别；作用对象是细菌和组织细胞的区别。2.3介导I型超敏反应:

15min由抗原刺激产生的IgE型抗体，其Fc段与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的高亲和力IgEFc受体（FceRI）结合。当相同的抗原再次进入机体，回引起超敏反应，见超敏反应章节。IgE在游离情况下可与具有相应Fc段受体的细胞（肥大细胞和嗜碱性粒细胞）结合，称为亲细胞抗体。15min.穿过胎盘和粘膜穿过胎盘：人类IgG是唯一能穿过胎盘的免疫球蛋白，是一种重要的自然被动免疫机制。即母体可将此类免疫球蛋白传至胎儿血循环，对于新生儿抗感染具有重要意义，如可以保护新生儿在6个月内减少病原体感染机会。与IgG的Fc段结构有关，若切除Fc段后，剩余的Fab段不能通过胎盘。通过粘膜：分泌型IgA从粘膜下转移至呼吸道和消化道粘膜，是粘膜局部免疫的重要因素。.免疫调节：见免疫调节章节。第三节、抗体的特性与功能一、 IgG血清中含量最高的免疫球蛋白：占血清总免疫球蛋白的75~80%。出生后3个月开始合成，3~5岁接近成年人水平。单体、半衰期较长，亲和力高，是再次应答的主要抗体。抗感染的主要抗体：大多数抗细菌、病毒的抗体、抗毒素和某些自身抗体是IgG。发挥调理作用、ADCC、激活补体。通过胎盘。与SPA结合：SPA是金黄色葡萄球菌的A蛋白。SPA可模拟Fc受体与IgG的CH1和CH3结合，起到防御细菌感染的作用。因为金黄色葡萄球菌通过SPA与抗体的Fc段结合，就不能再与抗体的Fab段结合。补充图示二、 IgM分子量最大，巨球蛋白，多数血浆中存在的游离IgM为五聚体。是在生物进化和个体发育中最早合成和分泌的Ig,也是在抗原刺激的体液免疫应答中最先产生的抗体：不能通过胎盘，在胚胎后期开始合成，若脐带血中IgM增高，提示胎儿宫内感染（某些病毒）；感染过程中血清IgM增高，说明近期感染。半衰期较短、亲和力低。类型：天然血型抗体、类风湿因子、BCR的主要成分（mIg）、抗菌抗体。免疫效应：激活补体能力比IgG强15倍，原因见补体章节。因此主要发挥溶菌、溶血、早期防御作用。三、IgA分型：血清型和分泌型。以后者为主。分泌型IgA为二聚体。分布：是分泌液中主要的免疫球蛋白，存在于胃肠道、支气管分泌液、初乳、唾液、泪液。免疫效应：对蛋白酶水解有一定抵抗力，能在局部消灭微生物，阻止病原体入血，是粘膜局部免疫的主要抗体。新生儿可从初乳中获得，是自然被动免疫的重要方式。四、IgD血清浓度