临床免疫学免疫球蛋白检测及应用

第十七章免疫球蛋白检测及应用

本章考点

1.免疫球蛋白（Ig）的概述

2.Ig测定及临床意义

3.M蛋白的检测及意义

4.冷球蛋白测定

第一节免疫球蛋白的概述

一、概念

1.免疫球蛋白（Ig）：是一组具有抗体活性和（或）抗体样结构的球蛋白。Ig由浆细胞产生，存在于血液和体液（包括组织液和外分泌液）中，也可作为抗原受体表达于B细胞表面，称为膜表面免疫球蛋白。多数Ig具有抗体活性，可以特异性识别和结合抗原，并引发一系列生物学效应。

2.抗体：是机体在抗原刺激下，由浆细胞合成分泌产生的具有与相应抗原发生特异性结合的球蛋白，即具有免疫功能的球蛋白。

抗体是生物学功能上的概念，免疫球蛋白是化学结构上的概念。所有的抗体均是免疫球蛋白，但并非所有免疫球蛋白都是抗体。

二、免疫球蛋白的化学结构

1.Ig的基本结构：Ig分子由4条肽链借链间二硫键连接组成，即2条相同的重链（H）和2条相同的轻链（L）和几对二硫键连接成一个基本单位。称为单体。IgG、IgE、IgD及多数血清型IgA皆为单体，分泌型IgA为双体，IgM为五聚体。

免疫球蛋白分子H链的N端1／4处氨基酸的种类和顺序随抗体特异性不同而各不相同，称为可变区（VH 区）；H链C端其余部分的氨基酸，在种类和顺序上彼此间差别不大，称为稳定区或恒定区（CH区）。L链N端的一半为可变区（VL区），其余一半为恒定区（CL区）。

2.功能区：Ig分子的H链与L链各区段可通过链内二硫键折叠成彼此相似球状结构，担负特定免疫学功能，称为功能区。L链有两个功能区，称为VL、CL。IgG、IgA的重链有一个VH和三个CH（CH1、CH2、CH4）功能区。IgM、IgD、IgE的重链有一个VH和四个CH（CH1、CH2、CH3、CH3）功能区。各功能区的功能各异，

VH和VL是抗原结合部位；CL、CH是遗传标记所在；CH2有补体结合点；CH3能固定组织细胞；CH3和CH4还参加Ⅰ型变态反应。

3.Ig的水解片段：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和胃蛋白酶。用木瓜蛋白酶水解IgG分子，可将其裂解为三个片段，即两个完全相同的抗原结合片段Fab 和一个可结晶片段Fc。用胃蛋白酶水解IgG分子，可将其裂解为一个大分子F（ab’）2片段和若干无活性小分子多肽片段pFc’。

三、免疫球蛋白的血清型

1.同种型：同种系间所有正常个体都具有的Ig抗原特异性，称同种型。Ig同种型抗原特异性具有种属特异性。同种型抗原决定簇存在于Ig恒定区。根据Ig重链或轻链恒定区同种型抗原决定簇的不同，可将Ig分为若干类、亚类型和亚型：

（1）类和亚类：根据Ig重链恒定区的结构不同和抗原特异性的不同，可将Ig分为IgG、IgA、IgM、IgD、IgE五类。同一类免疫球蛋白分子重链恒定区抗原特异性又有差异又可分成亚类，如IgG可分为IgGl、IgG2、IgG3、IgG4；IgM可分为IgMl、IgM2；IgA可分为IgAl、IgA2。

（2）型和亚型：根据轻链恒定区肽链抗原特异性的不同，各类Ig可分为κ和λ两型。

2.同种异型：同种不同个体间Ig结构和抗原性的差异称同种异型。主要反映在免疫球蛋白分子上重链和轻链恒定区上一个或数个氨基酸的行不同。与同种型的区别在于，同种异型的特异性只存在于同种的某些个体中，而同种型的特异性则普遍存在同一物种的所有个体。

3.独特型：同一个体内，不同B细胞克隆所产生的免疫球蛋白分子V区具有不同的抗原特异性，由此而区分的型别称为独特型。独特型的抗原决定簇可在异种、同种异体以及自体内诱导产生相对应的抗体，称为抗独特型抗体。独特型和抗独特型抗体将整个抗体组成一个网络，称独特型网络。独特性网络在免疫应答的调控中起重要调控作用。

四、免疫球蛋白的生物学活性

抗体是具有双功能的分子，它既可特异性结合抗原，又可独立诱发或执行一系列生物学效应，由抗体分子不同部位分别执行。

1.与抗原结合作用：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，且两者所带电荷也应相互对应。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，使它们能紧密接近，形成一双层排布的凹型或袋状包围抗原的活性部位，双层间存在许多疏水氨基酸侧链。抗体分子与抗原的相互作用靠各种非共价力，如氢键、静电引力和范德华力等，是一种可逆性反应。抗体与抗原结合后抗体Fc段变构产生其他生物效应。天然Ig分子不能起这种作用。但在无抗原作用时，某些物理处理（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。

2.补体活化作用：补体Clq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）或凝聚Ig（替代途径）结合则很强。Clq与IgG Fc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Clq具同样的亲和性；但完整蛋白则主要是IgG1和IgG3才能结合Clq而激活补体的经典途径；IgG2激活补体能力较差；IgG4、IgA不能通过经典途径激活补体。这可能与它们的铰链区结构对Clq结合的影响有关；IgM激活补体能力最强；IgG最少需两个紧密并列的分子才能有效地激活Clq；而IgM单个分子在结合抗原后即可激活补体。

3.亲细胞作用：IgG分子能与细胞表面的Fc受体结合。不同类别的免疫球蛋白可与不同的细胞结合产生不同免疫效应。IgG Fc段与单核细胞、巨噬细胞或中性粒细胞表面Fc受体结合产生调理作用；与NK细胞Fc受体结合发挥ADCC效应；与胎盘膜细胞Fc受体结合能使IgG穿过胎盘合胞体滋养层。IgA Fc段与

单核细胞或中性粒细胞表面Fc受体结合，也可发挥调理作用。IgE Fc段与嗜碱性粒细胞、肥大细胞、血小板等表面受体结合，当再遇相应抗原时，可引起Ⅰ型超敏反应。

4.调理作用：（1）通过C3受体进行；（2）通过激活的C3和吞噬细胞的C3受体相结合促进吞噬；（3）经补体旁路非特异激活C3后进行。

5.膜传递作用

五、免疫球蛋白的特点

五类免疫球蛋白虽都有结合抗原的共性，但它们在分子结构、体内分布、血清水平及生物活性等方面也各具特点。

1.IgG：IgG为标准的单体分子，含1个或更多的低聚糖基团，电泳速度最慢，是再次免疫应答的主要抗体，具有吞噬调理作用、中和毒素作用、中和病毒作用、介导ADCC、激活补体经典途径，并可透过胎盘传输给胎儿。

IgG合成速度快，分解慢，半衰期长，在血中含量最高，约占整个Ig的75%；各亚类所占的比例大约为：IgG1 60%～70%，IgG2 15%～20%，IgG3 5%～l0%，IgG41%～7%，各亚类的比例随着年龄及遗传背景而变化，同时各亚类的生物学和免疫学性质也不尽相同。

2.IgM：IgM为五聚体，是Ig中分子量最大者。分子结构呈环形，含一个J链，各单体通过μ链倒数第二位的二硫键与J链互相连接。IgM凝集抗原能力比IgG大得多，激活补体的能力超过IgGl000倍，当有补体存在时，具有吞噬调理作用。血型中天然凝集素和冷凝集素的抗体类型是IgM；不能通过胎盘，新生儿脐血中若IgM增高，提示有宫内感染。在感染或疫苗接种以后，最先出现的抗体是IgM；在抗原的反复刺激下，可通过Ig基因的类转换而转向IgG合成。当分泌物中IgA缺陷时，IgM也和IgA一样可结合分泌片而替代IgA，IgM也是B细胞上的主要表面膜Ig，作为抗原受体而引发抗体应答。

其血中含量约占血清Ig总量6%～l0%。半衰期短，出现早，消失快，组织穿透力弱。0.1M2-巯基乙醇能破坏IgM，但不破坏IgG，是分别测定IgM、IgG的简单方法。

3.IgA：IgA可分为血清型和分泌型。大部分血清IgA为单体，其他为双聚体或多聚体。占血清中免疫球蛋白总量的10%～20%。血清型IgA主要为单体，以无炎症形式清除大量的抗原，这是对维持机体内环境稳定的非常有益的免疫效应。分泌型IgA（SIgA）为双聚体，每一SIgA分子含一个J链和一个分泌片。SIgA 性能稳定，在局部浓度大，能抑制病原体和有害抗原粘附在黏膜上，阻挡其进入体内，同时也因其具有调理吞噬和溶解作用，构成了黏膜第一线防御机制；母乳中的分泌型IgA提高了婴儿出生后4～6个月内的局部免疫屏障，常称为局部抗体。

4.IgD：IgD分子结构与IgG非常相似，有明显的铰链区，其蛋白质高度糖基化。IgD性能不稳定，血清中含量很低，占全部免疫球蛋白的0.2%左右，可作为B细胞表面的抗原受体。

5.IgE：IgE为单体结构，分子量大于IgG和单体IgA，含糖量较高，ε链有6个低聚糖侧链。正常人血清中IgE水平在5类Ig中最低，仅为0.1～0.9mg／L。IgE水平与个体遗传性和抗原质量密切相关，因而其血清含量在人群中波动很大。在特应性过敏症和寄生虫感染者血清中IgE水平升高；IgE不能激活补体及穿过胎盘，但它的Fc段能与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的受体结合，介导Ⅰ型变态反应的发生，因此又称亲细胞抗体。

第二节免疫球蛋白的测定及临床意义

一、IgG、IgA、IgM的测定

1.方法：有单向琼脂扩散法、速率散射比浊法等。

2.临床意义

（1）Ig降低：一种或多种Ig水平减少，分为原发性和继发性。见于各种先天性或获得性免疫缺陷病。