2免疫球蛋白与抗体

前言上次课我们介绍了免疫学检验的绪论，了解了免疫学的发展，免疫学检验的工作研究方面，更是知道了什么是免疫、免疫功能有哪些，也介绍了免疫学基本理论中的一个重要物质：抗原。

对抗原的两个特性及决定两个特性的因素进行了具体的认识，也知道了医学上有哪些种类的抗原。

那么这次课，我们就来介绍一下与抗原相对应的，在消除抗原中起到重要作用的物质：免疫球蛋白(抗体)第二章免疫球蛋白与抗体抗体（Antibody,Ab）：是指能和相应抗原特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。

抗体主要存在血液中，也可以存在组织液和外分泌液中，1937年Tiselius用电泳的方法将血清蛋白分成白蛋白、α1 、α2 、β 、及γ 球蛋白等组分，其后证明抗体活性是在γ 球蛋白部分，因此，很长一段时间内，抗体就称为γ 球蛋白（丙种球蛋白）。

实际上，抗体的活性除γ 球蛋白外，还存在α 和β 球蛋白处。

免疫球蛋白（Immunoglobulin,Ig）:是指具有抗体活性的或化学结构与抗体相似球蛋白。

包括抗体球蛋白和多发性骨髓瘤患者血清中出现的尚未证明有抗体活性的异常球蛋白。

抗体和免疫球蛋白的关系：抗体是免疫球蛋白，并非所有的免疫球蛋白都具有抗体活性。

第一节免疫球蛋白的结构和功能一、免疫球蛋白基本结构由二硫键连接四条肽链形成的Ig单体分子。

（一）重链和轻链1、重链（heavy chain ）：两条相同的长链称为重链,简称H链。

H链约由450—550氨基酸组成，分子量约为50—75KD。

Ig重链恒定区氨基酸的排列顺序不同，抗原性就不同，可将血清中的Ig分成五大类：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE，IgG的H 链为γ 链（gamma ），IgA的H链为α 链（alpha ），IgM的H链为μ 链(mu)，IgD的H链为δ 链(delta)，IgE的H链为ε 链(epsilon)2 、轻链（light chain ）：两条相同的短链称为轻链，简称L 链，L 链约由214 个氨基酸组成，分子量约为25KD ，根据L 链抗原性不同，L 链可分为两型，即κ（kappa）型和λ(lambda)型。

同一天然的Ig分子上两条H链是同类，两条轻链是同型,五类Ig中，每一类Ig都可以有κ链或λ链，可以把Ig分成五类十型。

（二）可变区和恒定区1 、可变区（variable region,V 区），V 区位于L 链靠近N 端的1/2 和H 链靠近N 端的1/4 。

重链和轻链的V 区分别称为V H 和V L ，这个区段的氨基酸的组成和排列顺序是随抗体结合抗原的特异性不同有很大的变化。

V 区中，某些位置的氨基酸的组成和排列顺序变化频率更高，这些区域称为高变区（hypervariable region, HVR ）。

V H 和V L 的三个高变区共同组成Ig的抗原结合部位，该部位形成一个与抗原决定簇互补的表面，故高变区又称为决定簇互补区（complementarity-ditermining region,CDR）,分别称为CDR1、CDR2、CDR3。

V 区中，高变区以外的区域，氨基酸的组成和排列相对稳定，称为骨架区（framework region，FR）。

骨架区不与抗原直接结合，但能维持高变区结构的稳定性。

V H 和V L 个有四个骨架区，分别称FR1 、FR2 、FR3 、FR4 。

2 、恒定区（constant region ,C 区）C 区位于L 链靠近C 端的1/2 和H 链靠近 C 端的3/4 区域, 这一区段的氨基酸组成和排列顺序比较稳定。

重链和轻链的C 区分别称C H 和C L ，例如：人抗白喉外毒素的抗体（IgG）和人抗破伤风的抗体（IgG），它们的V区不同，只能与相应的抗原发生特异性结合，但其C区是相同。

（三）、铰链区（hinge region ）位于CH1 和CH2 之间，含有大量的脯氨酸，柔韧富有弹性，易伸展弯曲可自由展开180 度。

这种抗体分子的变构可使V 区合拢或分开，以适合与抗原分子上不同部位的抗原决定簇结合。

当抗原和抗体分子结合后，抗体分子CH2 区的补体结合点暴露，为补体活化创造条件。

铰链区对木瓜蛋白酶、胃蛋白酶敏感，易被这些酶水解。

IgM 和IgE 无铰链区。

二、免疫球蛋白的功能区Ig 分子的H 链和L 链可通过链内二硫键折叠成若干个球形结构，每一个球形结构由110 个氨基酸组成，具有一定的生理功能，称为功能区。

L 链功能区：VL 、CLH 链功能区：VH 、CH1 、CH2 、CH3 （Ig G 、IgA 、IgD ）IgM 和IgE 的重链有五个功能区，比IgG 多一个功能区，CH4 。

功能区的作用：1 、V H 和V L 共同构成抗原结合的部位2 、C L 和C H 1 为同种异型遗传标志所在3 、IgG 的C H 2 和IgM 的C H 3 是补体结合点所在的部位，参与活化补体。

IgG 通过胎盘和C H 2 有关。

4 、IgG 的C H 3 及IgE 的C H 2 和C H 3 区能与组织细胞表面的Fc 受体结合。

三、免疫球蛋白的其它成分1．连接链除了H链和L链外，多聚体形式的Ig分子如IgA和IgM尚含1分子连接链(joiningchain，J链)；但单体IgA或IgM单体均无J链。

J链在连接单体形成多聚体Ig分子中并非必要，但可能与保持已形成的多聚体的稳定性有关。

人类J链的分子量约15kD，与其他物种的J链有高度同源性。

J链基因并不是Ig基因簇的一部分，它定位于15号染色体。

J链有仅产生于合成IgA和IgM的浆细胞，而且也产生于合成IgG的未成熟浆细胞，但它并不与IgG分子结合。

2．分泌片在分泌型IgA分子中还含有1个分泌成分(secretorycomponent，SC)，或称分泌片(secretorypiece，SP),是上皮细胞上的多免疫球蛋白受体(polyimmunoglobulinreceptor，poly-IgR)的一部分，Poly-IgR为免疫球蛋白超族)Igsuper-family）的一个成员。

此受体由上皮细胞产生后，与多聚体IgA牢固结合；IgA-poly-IgR复合物由上皮细胞内输出的过程中，受体分子被蛋白酶裂解，仍附着于Ig的剩余部分即为分泌片。

游离分泌片的分子量为80Kd，借二硫键与SigA 共价结合。

分泌片的功能是保护SigA分子不被分泌液片内的蛋白酶降解，从而使SigA在粘膜表面保持稳定和有利于其发挥生物活性四、免疫球蛋白的酶解片段Ig分子可被许多蛋白酶水解，产生不同的片段；免疫学研究中常用的酶是木瓜蛋白酶(papain)和胃蛋白酶(pepsin)。

木瓜蛋白酶在生理pH下将IgG分子从H链二硫键N端219位置上断裂，生成两个相同的Fab片段和一个Fc片段（图2-3）。

Fab段即抗原结合片段(antigenbindingfragment)，含1条完整的L链和H链的一部分(Fd)段，分子量为45kD；Fab段仍具有抗原结合活性，但结合能力较弱，只有一价。

Fc段即可结晶片段(crystallizablefragment)，为2条H链C端剩余的部分，分子量55Kd，在一定条件下可形成结晶。

Fc段不能与抗原结合，但具有许多其他生物学活性，如固定补体、亲和细胞（巨噬细胞、NK细胞和粒细胞等）、通过胎盘、介导与细菌蛋白（如蛋白A和G）的结合，以及与类风湿因子反应等。

胃蛋白酶于于低pH下可将IgG分子从H链间二硫键C端232位置切断，形成含2个Fab段的F(ab＇)2片段和1个较小的pFc＇片段。

F(ab＇)2段即双价抗体活性片段，经还原后可得2个Fab＇。

Fab＇的分子量略大于Fab，而生物活性与Fab 相同。

pFc＇比Fc分子量小，虽然仍保持亲和巨噬细胞及与某些类风湿因子结合的能力，但失Fc片段原有的固定补体等活性第二节免疫球蛋白的抗原特异性Ig 分子上主要存在3 种抗原决定簇：同种型决定簇同种异型决定簇独特型决定簇（一）、同种型：是指同一种属所有个体Ig 分子所共有的抗原特异性。

同种型因种而异。

同种型的抗原决定簇存在Ig 的恒定区。

表现在全部Ig 的类、亚类、型、亚型的分子上。

（二）、同种异型：是指同一种属不同个体间Ig 分子所具有的不同抗原特异性。

同种异型决定簇存在Ig 的恒定区。

由个体遗传基因所决定的，故称为遗传标记。

（三）、独特型：是指在同一个体内，不同抗体形成细胞克隆所产生的Ig 分子的V 区具有不同的抗原特异性。

独特型抗原决定簇存在Ig 的V 区，不同特异性的抗体其独特型也不同除血清中的Ig 外，淋巴细胞（T 、B 细胞）表面的抗原受体也具有独特型决定簇。

第三节抗体的生物学活性免疫球蛋白的重要生物学活性为特异性结合抗原，并通过重链C区介导一系列生物学效应，包括激活补体、亲和细胞而导致吞噬、胞外杀伤及免疫炎症，最终达到排除外来抗原的目的。

（一）抗原结合作用抗体分子在结合抗原时，其Fab片段的V区与抗原决定簇的立体结构（构象）必须吻合，特别与高变区的氨基酸残基直接有关，所以抗原－抗体的结合具有高度特异性。

尽管某些氨基酸残基在肽链的氨基酸顺序上相距很远，但由于肽链沿功能区长轴平行方向往返折叠，使他们能紧紧接近，形成一双层排布的凹形或袋状包围抗原的活性部位，双层间存在许多硫水氨基酸侧链。

抗体分子与抗原的相互作用靠各种非共价力，如氢键、静电引力和VanderWaal力等，是一种可逆性反应。

抗体与抗原结合后才能激活效应功能，天然Ig分子不能起这种作用。

但在无抗原存在时，某些物理处理（例如加热、凝聚等）也可模拟Ig分子构象的变化而起激活效应机制的作用。

（二）补体活化作用补体C1q与游离Ig分子结合非常微弱，而与免疫复合物中的IgG或IgM（经典途径）或凝集Ig（替代途径）结合则很强。

C1q与IgGFc段的CH2功能区起反应，其结合位点在3个氨基酸侧链上。

所有IgG亚类的单独Fc片段对C1q具同样的亲和性；但完整蛋白则主要是IgG1和IgG3才能结合C1q结合的影响有关。

IgM激活补体能力最强。

IgG至少需两紧密并列的分子才能有效地激活C1q，而IgM单个分子在结合抗原后即可激活补体。

循环IgM仅显示低亲和性的单个C1q 结合点，与IgG的效能相近似；但当IgM分子与大分子抗原的多个决定簇结合后，改变其构象呈钩环状，以致暴露了原来被相近亚单位隐蔽的C1q结合点而增强了激活补体的能力。

IgG4、IgA1和IgA2虽不能通过经典途径激活补体，但其Ig聚合物均可激活C3旁路。

（三）亲细胞作用IgG分子能与细胞表面的Fc受体结合。

这些受体均属Ig超族成员，主要有FcγR Ⅰ（CD64）、FcγRⅡ（CD32）和FcγRⅢ（CD16）。

FcγRⅠ在单核细胞表面很丰富，中性粒细胞受适当细胞因子调节以后也可表达此受体；FcR为一高亲和性受体，与IgG1和IgG3有很强的结合性，与IgG4也可作用，但与IgG2则不能结合。