医学免疫学——抗体

抗体
Antibody discovery
20世纪30年代，从血浆中分离出活性抗体。

同时证明抗体是γ球蛋白。

Immunoglobulin (Ig) 即免疫球蛋白
是指具有抗体活性，或化学结构与抗体相似的所有球蛋白。

抗体：是机体免疫细胞被抗原激活后，由分化成熟的终末B细胞（即浆细胞）所合成并分泌的一类能与相应抗原特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。

Ab是重要的免疫分子，主要存在于血液、体液和粘膜分泌液中，介导体液免疫的重要效应分子。

Ab=Ig Ig≠Ab (Ab是功能描述，Ig是化学结构描述)
Discovery structure of antibody
1959年，分别对抗体研究发现：
⑴抗体有四链组成；
⑵其氨基端结合抗原，决定抗原结合特异性；其羧基端不能结合抗原。

⑶抗体可变区是与其抗原结合的部位。

Basic structure of Ab
(1) 四条肽链的对称结构
(2) 两条重链（H）和两条轻链（L）借二硫键而彼此连接在一起，呈Y字形
(3) H链和L链分为氨基端(N) 和羧基端(C)
轻链(Light chain, L):
⑴由214个氨基酸组成，分子量为25kDa。

⑵根据其结构和恒定区抗原性可分为两型: κ、λ型。

⑶它们在组成人各类Ig时比例都约为2:1。

⑷根据λ链恒定区AA不同，可分为四个亚类λ1～4。

重链(Heavy chain, H):
⑵由450～550个氨基酸组成，分子量为50 ~75kDa。

⑵根据重链恒定区抗原性的不同，分为：γ、α、μ、δ、ε。

⑶由它们组成的Ig分别为：IgG 、IgA、IgM、IgD、IgE。

⑷根据链内结构又分为不同亚类IgG1-4，IgA1-2。

抗体的具体结构：
恒定区: 指除可变区外其他的区域。

该区的氨基酸数量、种类、排列顺序及含糖量都比较稳定，故称为~~。

特点：⑴H 和L链的C 区分别为CH、CL
⑵CL的长度基本一致，但HL的长度不一，CH1～3 或CH1～4。

Ig的铰链区：
位于CH1与CH2之间，含脯氨酸，易伸展弯曲，利于与抗原表位结合。

特点：
⑴此区易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶水解
⑵各Ig中此区长短不同
IgG3、IgD较长；IgG1、IgG2、IgG4、IgA较短；而IgM、IgE无此区！
Ig的四条链可折叠为数个球形结构域(domain)，且具有相应的功能。

特点：
⑴L链有两个结构域；
⑵H 链有四～五个结构域。

IgG、IgA、IgD有四个；
IgM、IgE有五个。

功能：⑴VH 和VL 是结合抗原的部位；
⑵CH1为遗传标志所在；
⑶CH2 是补体结合位点；
⑶CH3 有与细胞表面Fc 受体结合位点。

抗体的特殊结构
J 链：是由浆细胞合成的一条多肽链。

双体，五聚体。

Secretory Piece(SP):分泌片——由粘膜上皮细胞合成的一条含糖肽链，是上皮细胞膜上的多聚Ig 受体的胞外区部分，为分泌型IgA产生所必需的，以非共价形式结合于IgA 二聚体上，可保护sIgA 免受蛋白酶的水解破坏，介导IgA 的转运。

抗体分子的水解片段：
根据Ig C区抗原性的不同，人类Ig分为类、亚类、型和亚型。

Ig class: 由H链的C区所含抗原表位不同而决定。

H链：γ、α、μ、δ、ε
分为IgG、IgA、IgM、IgD、IgE
Ig subclass：由H链的抗原性及二硫键数目和位置所定。

分为IgG1、IgG2、IgG3、IgG4
Ig type：由L链的C区所含抗原表位不同而决定。

Ig分为λ型、κ型
Ig subtype：由L链C区和N端氨基酸排列所决定。

如：λ型的190AA异常，分为OZ(＋)、OZ(－)
抗体的多样性
外源因素
抗原是由抗原受体特异性地识别，自然界抗原数巨大，特异性抗体数亦巨大。

多样性抗原的存在是导致Ig多样性的外源因素，而抗体V 区变化是构成抗体多样性基础。

B 细胞中有重链H、轻链κ和λ的3个编码Ig 基因连锁群，每个基因库中又有许多彼此连锁的(V、C）基因，以及若干连接（J）基因和多样性（D）基因，这些基因经过重排后进行表达，不同的基因重排和表达，决定了Ig的多样性和能针对多种进行反应的特异性。

内源因素
Ig本身含有多种不同的抗原表位，免疫原性各异，激发机体所产生的特异性免疫应答亦不同。

Ig有三种不同的抗原表位：
同种型：抗原表位位于C 区任何部位。

同种异型：抗原表位位于C 区特定部位。

独特型：抗原表位位于V 区任何部位。

1)同种型
同一种属所有正常个体Ig分子所共有的抗原特异性结构。

其决定簇主要存在于Ig的 C 区中。

2)同种异型
同一种属中不同个体的同一类型Ig，由于重链或轻链C区内一个或数个氨基酸不同而表现的抗原性差异。

3)独特型
由Ig V区特别是超变区独特的化学结构所决定的抗原特异性称为独特型。

同一个体内不同B 细胞克隆产生的Ig的独特型各不相同。

Functions of Ig V region
是特异性抗原结合部位！
1.与抗原的结合具有高度特异性，必需是超变区与抗原表位的空间构象完全吻合。

2.与抗原结合后，借助C区作用，可介导体内的多种生理和病理效应。

体内：中和病毒、毒素，介导炎症反应。

体外：可产生凝集、沉淀现象用于检测等。

Functions of Ig C region
1. 激活补体：在CH2～CH3
IgG1～3，IgM——激活补体经典途径；
IgA、IgE、IgG4——激活补体旁路途径；但IgD——不能激活补体。

2. 结合Fc受体：在CH3～CH4
IgG、IgE的Fc段可与表面具有其受体的细胞结合，
发生以下作用：
(1)调理作用（Opsonization）——Fc与单核/巨噬细胞和中性粒细胞上的FcγR 结合
⑵抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（ADCC）——抗体上Fc结合位点与NK细胞上的FcγR结合
⑶介导I 型超敏反应——抗体上Fc结合位点与肥大和嗜碱性粒细胞上的FcεR 结合
3. 穿过胎盘和黏膜：IgG穿过胎盘，sIgA穿过黏膜
人体中不同抗体介绍
Ig G
IgM
IgA
IgD
IgE
Polyclonal Ab (PcAb) 多克隆抗体
用多价抗原免疫动物后得到的动物血清(抗血清)。

是由体内不同B细胞分别针对抗原上的不同抗原表位发生的克隆应答后产生的抗体。

多个抗原表位——机体——多种抗体的混合物
优点：⑴作用全面，具有抗体的重要功能；
⑵来源广，易制备。

缺点：特异性不高，易发生交叉反应，应用受限。

Monoclonal Ab (McAb) 单克隆抗体
通常是指由一株B淋巴细胞与杂交瘤融合增殖而产生的，由单一细胞克隆所产生的一种高度均一、高度专一性的抗体。

只针对某一特定的抗原表位结合，是高纯度特异性的抗体，因此叫单克隆抗体。

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。

缺点：鼠源性抗体对人具有较强的免疫原性，诱导免疫应答，导致机体免疫病理损伤，应用亦受限。

Comparison of PcAb/McAb
1. 用于免疫学检测，辅助临床诊断；
2. McAb用于亲和层析，分离微量可溶性抗原；
3. 标记的McAb用于基础研究,了解细胞分化等；
4. 制备生物导弹用于肿瘤、移植等的临床治疗。

Genetic bioengineering Ab——基因工程抗体
目的：保留抗体的抗原结合能力、降低生产成本、易于大规模生产、减少异源性成份。

基本原理：借助基因工程手段，将编码Ab的基因重组到真核或原核表达载体上并进行表达。

分类：
1) Chimeric antibody (嵌合抗体)
2) Reshaping antibody (重构抗体)
3) Single chain Fv, ScFv (单链抗体)
4) Bispecific antibody (双特异性抗体)
5) Phage antibody (噬菌体抗体)
Home work: review the book p29-39
1. 试述抗体的结构及其功能。

2. 试述免疫球蛋白可被酶水解的片断及其片断功能。

3. 胎儿脐血中检测出高滴度的IgM类抗体，表示什么？
为什么？
4. 简述五种Ig分子的基本结构和功能的异同。