4第四章 免疫球蛋白

第三章免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）
1.免疫球蛋白Ig：具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统称为免疫球蛋白。

分为分泌型免疫球蛋白sIg、膜型免疫球蛋白mIg
2.抗体（antibody，Ab）
①概念：B细胞在抗原的刺激下分化为浆细胞，产生具有与相应抗原发生特异性结合反应的免疫球蛋白，称为抗体。

②存在部位：血清、其他体液或外分泌液中。

将抗体介导的免疫称为体液免疫。

将含有抗体的血清称为抗血清或免疫血清。

③电泳区带：抗体活性大部分在γ区带，故抗体曾有γ球蛋白（或丙种球蛋白）之称。

第一节免疫球蛋白的分子结构
一、免疫球蛋白的基本结构：由二硫键相连的四条对称的多肽链构成的单体。

形成一“Y”字形结构。

重链、轻链
四肽链结构：所有Ig的基本单位都是四条肽链的对称结构。

两条重链（H）和两条轻链（L）。

每条重链和轻链分为氨基端和羧基端。

（一）重链与轻链（天然的Ig单体结构中，两条重链同类，两条轻链同型。

）
1.重链（heavy chain，H链）450～550个氨基酸残基，分子量约55～75kD。

根据Ig重链恒定区的分子结构和抗原特异性的不同，Ig可分为五类：即IgG、IgM、IgA、IgD、IgE，相应H链为γ、μ、α、δ及ε链。

2. 轻链
轻链为重链的1/2，约由214个氨基酸组成。

根据轻链的不同，分为κ、λ两型。

正常人血清Ig的κ:λ=2 :1
（二）可变区和恒定区
1.可变区（variable region，V区）
近N端的1/2 L链和1/4（或1/5）H链，氨基酸的组成及序列变化较大，而得名。

⑴超变区（hypervariable region，HVR）：V区内变化最为剧烈的特定部位。

L链3个，H链3个。

因其在空间结构上可与抗原决定簇形成精密的互补，故又称互补性决定区（complementarity determing region，CDR）。

不同Ig分子在超变区结构上各自具有独特的氨基酸排序和构型特点，也称为Ig分子的独特型或独特型决定簇。

超变区、互补性决定区和独特型决定簇指的是Ig分子中的同一结构部位，只是从不同的角度阐述而已。

（IgV区的结构特点、功能、该区的抗原性）
⑵骨架区（framework region，FR）
Ig分子V区超变区之外的部位，其氨基酸组成及排列相对保守。

作用：主要是稳定CDR的空间构型，以利Ig的CDR与抗原表位精细的特异性结合。

2.恒定区（constant region，C区）
近C端的1/2 L链及3/4（或4/5）H链。

氨基酸组成在同一物种的同一类Ig中相对稳定。

（三）其他结构
1.J链（jioning chain，J链）由浆细胞合成。

主要作用：在H链的羧基端将Ig单体连接成双体或多聚体，起稳定多聚体结构及参与体内运转的作用。

2.分泌片（secretory piece，SP）由粘膜上皮细胞合成，以非共价形式结合IgA二聚体，使其成为分泌型IgA（SIgA）。

作用：保护SIgA抵抗外分泌液中蛋白酶的降解作用,介导SIgA向粘膜上皮外主动转运，发挥粘膜免疫效应。

二、免疫球蛋白的功能区（结构域）
约由110个氨基酸组成。

由链内二硫键连接并经β-片层折叠形成的具有特定功能的球形结构域，称为Ig的功能区或结构域。

（一）功能区的名称
（二）L链：VL、CL ；H链：VH、CH1、CH2、CH3、CH4（IgM和IgE有）
功能区IgG、IgA、IgD的重链有4个球形结构，分别为VH、CH1、CH2和CH3；IgM和IgE有5个球形结构，即多一个CH4。

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

（二）功能区的作用
1.VL 、VH 特异性识别和结合抗原
2.CH 、CL 具有同种异型遗传标记
3.IgG 的CH2和IgM 的CH3 具有补体C1q 的结合位点；与IgG 通过胎盘有关。

4.CH3/CH4 具有多种细胞Fc 受体结合的功能，不同的Ig 在结合不同的细胞时可产生不同的免疫效应。

（三）绞链区（hinge region ） 位于CH1～CH2之间。

富含脯氨酸，对蛋白酶敏感，易伸展弯曲。

作用：1.弯曲利于V 区与不同距离的抗原表位结合。

2.使Ig 分子发生“T” “Y”的构型改变，暴露补体结合位点。

（四）
三、免疫球蛋白的水解片段
（一）木瓜蛋白酶的水解作用
三、免疫球蛋白的水解片段
（一）木瓜蛋白酶的水解作用
二个相同的单价抗原结合片
段 （fragment of antigen-binding ，Fab 段）
一个可结晶片段
（crystalizable fragment ，Fc 段）
木瓜蛋白酶水解
IgG Fab 段保留了特异性结合抗原的功能；Fc 段保留
了重链的抗原性和Ig 相应功能区的生物学活性。

（二）胃蛋白酶的水解作用
（三）意义
有利于阐明Ig 的结构及生物活性。

（二）胃蛋白酶的水解作用胃蛋白酶水解一个与抗原双价结
合的F （ab ’）2段
小分子多肽碎片（pFc ’）
（无生物学活性）
IgG
第二节 免疫球蛋白的异质性
抗体异质性：指抗体在结构和功能上差异的总和。

1.多样性的抗原是导致抗体异质性的外源因素。

2.不同抗体分子的V 区和C 区、重链类别和轻链型别存在差异，是抗体异质性的内源因素。

3.不同抗原表位诱导的同一类型的免疫球蛋白（如IgG ），其识别抗原的特异性不同。

一、免疫球蛋白的类型
1 类 ：在同一种属所有个体内，根Ig 重链C 区所含抗原表位不同，可将重链分为γ、 μ、 α、 δ及 ε链。

2 亚类 ：同一类免疫球蛋白其重链的抗原性及二硫键数目和位置不同。

如IgG 有4个亚类。

3 型：在同一种属所有个体内，根据Ig 轻链C 区所含抗原表位不同，可将轻链分为两种： κ、λ两型。

4 亚型：根据轻链C 区N 端氨基酸排列的差异分型。

免疫球蛋白的免疫原性：
免疫球蛋白分子上有三类不同的抗原表位：
1.同种型（isotype）同一种属所有个体的Ig共有的抗原特异性标志。

为种属型标志，存在于IgC区。

2.同种异型（alltype）同一种属内不同个体间的Ig所具有的不同抗原特异性标志，为个体性标志，存在于Ig的C区。

3.独特型（idiotype）同一个体内不同B细胞克隆产生的IgV区的抗原特异性各不相同，其VH/VL超变区各自具备的独特型抗原决定簇结构，称为抗体的独特型。

Ig的独特型表位可在异种、同种异体及自身体内诱导产生相应的抗体称为抗独特型抗体。

第三节免疫球蛋白的功能
一、IgV区的功能——特异性结合抗原
Ig可特异性识别、结合抗原。

V区的CDR在识别和结合特异性抗原中起决定性作用。

Ig的V区与抗原结合后，可通过其C区发挥作用，V区本身也可中和毒素或阻断病原入侵。

二、IgC区的功能
（一）激活补体
IgM、IgG1、IgG2和IgG3可通过经典途径激活补体，聚合的IgA、IgG4和IgE可通过替代途径激活补体。

（二）结合Fc受体
1.调理作用促进吞噬细胞的吞噬作用。

2.发挥抗体依赖的细胞介导的的细胞毒作用（ADCC）。

3.介导Ⅰ型超敏反应。

4.人IgG的Fc段能非特异地与SPA结合，阻断IgG对吞噬细胞的调理作用。

在体外已用于IgG的纯化及临床检测
{当IgG抗体与带有相应抗原的靶细胞结合后，可与有FcγR的中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞、NK细胞等效应细胞结合，发挥抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（ADCC）}
免疫球蛋白的功能
（三）穿过胎盘和黏膜：人IgG穿过胎盘；SIgA经粘膜上皮细胞进入消化道及呼吸道。

（四）具有免疫原性
第四节五类免疫球蛋白的特点与功能
一、IgG
1.单体。

血清中含量最高。

可分为四个亚类，各亚类的生物学活性有差异。

2.主要的抗感染抗体。

具有抗菌、抗病毒、中和毒素、免疫调理及ADCC作用。

3.唯一通过胎盘的抗体（有自然被动免疫作用）。

4.半衰期约20～23天，故临床应用以2～3次重复为宜。

治疗用的丙球的主要成分为IgG（有人工被动免疫作用）。

5.可结合SPA，以纯化抗体，用于免疫诊断。

6.某些自身抗体和引起Ⅱ、Ⅲ型超敏反应的抗体属此类。

二、IgM
1.为五聚体，又称巨球蛋白,是分子量最大的Ig。

激活补体和免疫调理作用较IgG强。

2. IgM是个体发育过程最早产生的抗体，胚胎晚期已能合成，新生儿脐带血中若IgM水平升高，表示该儿曾有宫内感染。

3.半衰期较短，有助于感染性疾病的早期诊断。

4.天然的血型抗体。

5.单体的IgM是细胞膜表面免疫球蛋白（SmIg）。

SmIgM是B细胞最早出现的重要表面标志，也是B细胞抗原受体的主要组成部分。

三、IgA
1. 有血清型和分泌型。

2. 分泌型IgA（SIgA）存在于外分泌液中，初乳中含量较高。

3. SIgA的分子结构中有J链和SP，后者是粘膜上皮细胞的多聚Ig受体的胞外区。

4. SIgA的合成和主要作用部位在黏膜，是皮肤和粘膜表面局部抗感染的重要因素（如免疫屏障、中和病毒及抑制病毒复制的作用）。

四、IgE
又称亲细胞抗体。

1. 血清中含量极低。

2. CH2和CH3功能区可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上的高亲和力FcεR结合，引起I型超敏反应。

五、IgD
1. 血清含量很低。

2. 对蛋白酶敏感，极易降解。

IgD是B细胞的重要表面标志，B细胞的分化过程中首先出现mIgM，后来出现mIgD，它的出现标志着B细胞的成熟。

第五节人工制备的抗体
一、多克隆抗体
由多个克隆细胞产生的多种抗体的混合物即多克隆抗体，也称第一代人工抗体。

多个抗原决定基——机体——多种抗体的混合物。

二、单克隆抗体(monoclonal antibody, McAb)
由一个始祖细胞分化、增殖所产生的遗传性状完全相同的细胞群称为克隆（clone）。

由一个克隆B细胞产生的、只作用于单一抗原表位的高度特异性抗体称为单克隆抗体。

又称第二代人工抗体。

单克隆抗体只针对某一特定的抗原决定基，纯度高的抗体。

优点：一是结构均一，特异性强；二是效价高，具有高效性。

单克隆抗体是用杂交瘤技术制备的。

原理：免疫小鼠的脾细胞（含大量B细胞）与同系小鼠骨髓瘤细胞融合，形成具有亲本细胞共同特点的杂交瘤细胞。

杂交瘤细胞既有脾细胞产生特异性抗体的功能，又有瘤细胞可长期在体外传代培养的特点。

三、基因工程抗体
由基因重组技术制备的抗体称为基因工程抗体，也称第三代抗体。

原理：通过B细胞获得编码抗体的基因，或以多聚酶链反应扩增技术扩增抗体基因片段，经体外DNA重组后，转化受体细胞，使其表达特定抗体。

如人-鼠嵌合抗体、改型抗体、双特异性抗体、小分子抗体等。

要求
1、免疫球蛋白的结构(基本结构、水解片断)
2、免疫球蛋白的功能（V、C区功能）
3、各类免疫球蛋白的特点和功能
关键词：Ig、Ab、HVR、McAb、基因工程抗体
熟悉人工制备抗体的主要方法。

了解Ig的异质性。