第三章免疫球蛋白教學(xué)目的和要求：

1．掌握抗體和免疫球蛋白的概念、結(jié)構(gòu)、類(lèi)型和功能。各類(lèi)免疫球蛋白的特性和功能。

2．熟悉免疫球蛋白的類(lèi)別轉(zhuǎn)換機(jī)制；單克隆抗體的制備和應(yīng)用。

3．了解免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu)和基因重排；基因工程抗體。第一節(jié)：概念1.抗體（antibody,Ab）功能性概念

是機(jī)體接受抗原刺激后，B細(xì)胞活化、增值、分化為漿細(xì)胞，由漿細(xì)胞產(chǎn)生的一類(lèi)能與相應(yīng)抗原特異性結(jié)合的球蛋白。主要存在血清中，也存在于如呼吸道粘膜液、小腸粘膜液、唾液以及乳汁等其它體液中。

2.免疫球蛋白（immunoglobulin,Ig）存在于人和動(dòng)物血液（血清）、組織液及其它外分泌液中的一類(lèi)具有抗體活性或化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體分子相似的球蛋白。存在形式

BCR（B細(xì)胞受體)

－膜型（membraneimmunoglobulin,mIg）：存在于B細(xì)胞膜上

抗體－分泌型（secretedimmunoglobulin,sIg）：存在血清和組織液中

一、免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu)

由兩條相同的重鏈和兩條相同的輕鏈通過(guò)二硫鍵連接而成的四肽鏈分子?！癥”型，重鏈（5種:、、、、）

輕鏈（2種:、）可變區(qū)

（V區(qū)）

超變區(qū)（HVR，3個(gè)，又稱(chēng)CDR互補(bǔ)決定區(qū)）

骨架區(qū):FR（4個(gè)）恒定區(qū)（C區(qū)）鉸鏈區(qū)（一）重鏈與輕鏈

1、重鏈（heavychain,H鏈）

重鏈大小約為輕鏈的2倍，含450～550個(gè)氨基酸殘基，分子量約為55或75kD。根據(jù)H鏈抗原性的差異可將其分為5類(lèi)：μ鏈、γ鏈、α鏈、δ鏈和ε鏈，不同H鏈與L鏈（κ或λ鏈）組成完整Ig的分子分別稱(chēng)之為IgM、IgG、IgA、IgD和IgE。γ、α和δ鏈上含有4個(gè)肽，μ和ε鏈含有5個(gè)環(huán)肽。

2、輕鏈（lightchain,L鏈）：約210個(gè)氨基酸，分為和兩種，據(jù)此Ig分為和兩型；（二）、可變區(qū)和恒定區(qū)

可變區(qū)（variableregion，V區(qū)）：位于Ig分子的N端、輕鏈1/2和重鏈1/4或1/5處；其氨基酸序列隨Ig針對(duì)的抗原特異性變化而變化，是抗體與抗原特異性結(jié)合的部位。V區(qū)可進(jìn)一步分為超變區(qū)（或者互補(bǔ)決定區(qū)）和骨架區(qū)。

超變區(qū)（hypervariableregion,HVR）：在VL和VH中，某些特定位置的氨基酸殘基的排列順序高度可變，此為HVR。輕、重鏈各有3個(gè)HVR。超變區(qū)乃抗體與抗原表位（AD）特異性（互補(bǔ)）結(jié)合的位置，又稱(chēng)為互補(bǔ)決定區(qū)（complementarity-determiningregion,CDR）。

骨架區(qū)（frameworkregion,FR）：V區(qū)中非HVR部位的氨基酸組成和排列相對(duì)保守，此為FR。VH和VL各有4個(gè)FR。恒定區(qū)（constantregion,C區(qū)）：位于Ig

分子的C端、輕鏈1/2和重鏈3/4或4/5處。其氨基酸的組成或排列順序不隨Ig針對(duì)的抗原特異性的改變而改變。是Ig介導(dǎo)多種生物學(xué)功能的部位。（一）、L鏈功能區(qū)

分為L(zhǎng)鏈可變區(qū)（VL）和L鏈恒定區(qū)（CL）兩功能區(qū)。

（二）

、H鏈功能區(qū)

IgG、IgA和IgD的H鏈各有一個(gè)可變區(qū)（VH）和三個(gè)恒定區(qū)（CH1、CH2和CH3）共四個(gè)功能區(qū)。IgM和IgE的H鏈各有一個(gè)可變區(qū)（VH）和四個(gè)恒定區(qū)（CH1、CH2、CH3和CH4）共五個(gè)功能區(qū)。如要表示某一類(lèi)免疫蛋白H鏈恒定區(qū)，可在C（表示恒定區(qū)）后加上相應(yīng)重鏈名稱(chēng)（希臘字母）和恒定區(qū)的位置（阿拉伯?dāng)?shù)字），例如IgG重鏈CH1、CH2和CH3可分別用Cγ1、Cγ2和Cγ3來(lái)表示。

（三）、主要功能1.VL和VH是抗原結(jié)合的部位（FV區(qū)）。2.CL和CH上具有同種異型的遺傳標(biāo)記。3.IgG的CH2和IgM的CH3具有補(bǔ)體固有成分C1q的結(jié)合點(diǎn)，參與激活補(bǔ)體系統(tǒng)。4.IgG的CH3/IgGE的CH4具有結(jié)合包括單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、粒細(xì)胞、B細(xì)胞、NK細(xì)胞等細(xì)胞的Fc段受體的功能。5.IgG的CH2+CH3具有介導(dǎo)IgG通過(guò)胎盤(pán)的特性。三、免疫球蛋白的水解片段

②一個(gè)Fc段（可結(jié)晶段，fragmentcrystallizable）,由連接H鏈二硫鍵和近羧基端兩條約1/2的H鏈所組成，分子量約50kD。Ig在異種間免疫所具有的抗原性主要存在于Fc段。生物學(xué)活性：該片段無(wú)結(jié)合抗原活性，但與抗體分子的生物學(xué)活性有密切關(guān)系：選擇性地通過(guò)胎盤(pán)；與補(bǔ)體結(jié)合活化補(bǔ)體；決定Ig分子的親細(xì)胞性(即與帶Fc受體細(xì)胞的結(jié)合)；Ig通過(guò)粘膜進(jìn)入外分泌液等都是Fc片段的功能。Fc段是免疫球蛋白分子中的重鏈穩(wěn)定區(qū)，因此它是決定各類(lèi)免疫球蛋白抗原特異性的部位。2.

胃蛋白酶（Pepsin）（將重鏈于近羧基端切斷）（1）裂解部位：鉸鏈區(qū)H鏈鏈間二硫鍵近C端切斷。（2）裂解片段：1）F（ab‘）2：包括一對(duì)完整的L鏈和由鏈間二硫鍵相連一對(duì)略大于Fab中Fd的H鏈，稱(chēng)為Fd’，約含235個(gè)氨基酸殘基，包括VH、VH1和鉸鏈區(qū)。F（ab‘）2生物學(xué)活性：具有雙價(jià)抗體活性，與抗原結(jié)合可發(fā)生凝集和沉淀反應(yīng)。雙價(jià)的F（ab‘）2與抗原結(jié)合的親合力要大于單價(jià)的Fab。由于應(yīng)用F（ab‘）2時(shí)保持了結(jié)合相應(yīng)抗原的生物學(xué)活性，又減少或避免了Fc段抗原性可能引起的副作用，因而在生物制品中有較大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。2.

胃蛋白酶（Pepsin）（將重鏈于近羧基端切斷）不具備固定補(bǔ)體以及與細(xì)胞膜表面Fc受體結(jié)合的功能。F（ab'）2經(jīng)還原等處理后，H鏈間的二硫可發(fā)生斷裂而形成兩個(gè)相同的Fab'片段。2）Fc'可繼續(xù)被胃蛋白酶水解成更小的片段，失去其生物學(xué)活性。

（一）類(lèi)和亞類(lèi)1、類(lèi)：

決定Ig不同類(lèi)的抗原性差異存在于H鏈的恒定區(qū)（CH）。根據(jù)CH抗原性的差異（即氨基酸組成、排列、構(gòu)型、二硫鍵等不同）H鏈可分為μ、γ、α、δ和ε五類(lèi)，不同H鏈與L鏈組成完整Ig的分子別為IgM、IgA、IgD和IgE。在基因水平上，不同類(lèi)的H鏈恒定區(qū)是由不同的恒定區(qū)基因片段所編碼。不同類(lèi)Ig在理化性質(zhì)及生物學(xué)功能上可有較大差異。

（一）類(lèi)和亞類(lèi)2、亞類(lèi)：同一類(lèi)Ig中由于鉸鏈區(qū)氨基酸組成和二硫鍵數(shù)目的差異，可分為不同的亞類(lèi)，亞類(lèi)間抗原性的差異要小于不同類(lèi)之間的差異。

目前已發(fā)現(xiàn)人的α重鏈有α1和α2兩個(gè)亞類(lèi)，分別與L鏈組成IgA1和IgA2。γ重鏈有4個(gè)亞類(lèi)，但命名為IgG1、IgG2a、IgG2b和IgG3。IgM有IgM1和IgM2；IgD未發(fā)現(xiàn)亞類(lèi)。其他動(dòng)物的IgG也有不同的亞類(lèi)，Ig不同亞類(lèi)也是由不同的恒定區(qū)基因片段編碼。

（二）型和亞型

(2)亞型(λ鏈)：根據(jù)λ輕鏈恒定區(qū)（C2）個(gè)別氨基酸的差異又可分λ1、λ2、λ3和λ4四個(gè)亞型。

OZ(+)(或λ1)：第190位(亮氨酸)OZ(-)(或λ2)：第190位(精氨酸)

Kern(+)(或λ3)：第154位(甘氨酸)Kern(-)(或λ4)：第154位(絲氨酸)（二）同種異型（allotype）指同一種屬不同個(gè)體間Ig分子所具有的不同的抗原表位，能夠刺激同種異體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生應(yīng)答。主要反映在分子的CH和CL上的一個(gè)或數(shù)個(gè)氨基酸的差異(geneticmarkers—遺傳標(biāo)志)。

Gm因子：Gm1-30Am因子：A2m1，A2m2Km因子：Km1，Km2，Km3（三）獨(dú)特型（idiotype）在同一個(gè)體內(nèi)，不同B細(xì)胞克隆所產(chǎn)生的免疫球蛋白分子V區(qū)以及T、B細(xì)胞表面抗原受體V區(qū)所具有的抗原特異性不同。由免疫球蛋白的超變區(qū)特有的氨基酸序列和構(gòu)型決定。二、C區(qū)的功能C區(qū)的功能是介導(dǎo)抗體的各種生物學(xué)效應(yīng)1．激活補(bǔ)體*IgM、IgG1-3與抗原結(jié)合成復(fù)合物，激活經(jīng)典途徑。*凝聚的IgA或IgG4可激活補(bǔ)體旁路途徑。

2．與細(xì)胞表面FcR結(jié)合（1）調(diào)理作用（opsonization）：促進(jìn)吞噬細(xì)胞吞噬被抗體結(jié)合的細(xì)菌等顆粒性抗原。IgFc段與吞噬細(xì)胞表面FcR結(jié)合，促進(jìn)吞噬。

二、C區(qū)的功能

（2）抗體依賴(lài)的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用（Ab-dependentcell-mediatedcytotoxicity,ADCC）：IgG與靶細(xì)胞表面抗原特異性結(jié)合，效應(yīng)細(xì)胞（NK細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞）表面FcγR與靶細(xì)胞表面IgG的Fc段結(jié)合，殺傷靶細(xì)胞。（3）介導(dǎo)I型超敏反應(yīng)：IgEFc段與肥大細(xì)胞、嗜酸粒細(xì)胞表面FcεR結(jié)合，促進(jìn)靶細(xì)胞合成、釋放生物活性物質(zhì)，導(dǎo)致I型超敏反應(yīng)。3．穿過(guò)胎盤(pán)和粘膜

*IgG可通過(guò)胎盤(pán)；sIgA可穿過(guò)呼吸道和消化道粘膜，均與其Fc段相關(guān)。

三、抗體的Fc受體(一)IgG的FcR分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型，均屬免疫球蛋白超家族成員FcγRⅠ：?jiǎn)魏思?xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞，

IgG(IgG1和IgG3)的高親合力受體；FcγRⅡ：分布廣泛，以低親和力結(jié)合免疫復(fù)合物和多聚形式的IgG；FcγRⅢ：IgG1、IgG3為低親和力受體。巨噬細(xì)胞、

NK細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞和中性粒細(xì)胞，與單體或免疫復(fù)合物形式的IgG結(jié)合，介導(dǎo)NK細(xì)胞的ADCC效應(yīng)及巨噬細(xì)胞的捕獲或清除等。(二)IgE的Fc受體FcεRⅠ：結(jié)構(gòu)：跨膜糖蛋白，屬I(mǎi)g超家族,IgE的高親和力受體。分布和功能：嗜堿性粒細(xì)胞和肥大細(xì)胞，介導(dǎo)Ⅰ型速發(fā)型超敏反應(yīng)。FcεRⅡ(CD23)：結(jié)構(gòu)：穿膜糖蛋白，低親和力受體,屬C型凝集素家族成員。分布：成熟B細(xì)胞、活化巨噬細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞等。(三)IgA的Fc受體

FcαR(CD89)為跨膜糖蛋白，屬I(mǎi)g超家族成員。為中等親和力受體，主要表達(dá)于單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等，介導(dǎo)吞噬、ADCC以及炎癥介質(zhì)的釋放。(四)IgM受體、IgD前者主要表達(dá)于B細(xì)胞，二者共同表達(dá)于成熟B細(xì)胞。四、免疫球蛋白超家族（一）概念許多細(xì)胞膜表面和機(jī)體的某些蛋白分子，其多肽鏈折疊方式與Ig折疊相似，在DNA水平上和氨基酸序列上與IgV區(qū)或IgC區(qū)有較高的同源性。編碼這些多肽鏈的基因被稱(chēng)為免疫球蛋白基因超家族，基因表達(dá)產(chǎn)物稱(chēng)為免疫球蛋白超家族(Immunoglobulinsuperfamily,IGSF)。（二）組成

1.T細(xì)胞、B細(xì)胞抗原識(shí)別受體和信號(hào)傳導(dǎo)分子

2.MHC及相關(guān)分子

3.Ig受體

4.某些細(xì)胞因子受體

5.神經(jīng)系統(tǒng)功能相關(guān)分子

6.部分白細(xì)胞分化抗原（CD）第五節(jié)各類(lèi)免疫球蛋白的特點(diǎn)

一、IgG

1.一般特性

(1)單體分子；

(2)四個(gè)亞類(lèi)；

(3)血清中含量最高(75%Ig)；

(4)半衰期最長(zhǎng)(21-23天)；

(5)出生后3個(gè)月開(kāi)始合成，3-5歲達(dá)成人水平(8.0-17mg/ml)；

(6)IgG

1、IgG

2和IgG

4可通過(guò)Fc段與葡萄球菌A蛋白（SPA）結(jié)合。2.生物學(xué)活性(1)通過(guò)胎盤(pán)（新生兒抗感染）；(2)激活補(bǔ)體（裂解細(xì)胞）；(3)調(diào)理作用（促進(jìn)吞噬）；(4)介導(dǎo)ADCC（細(xì)胞毒作用）。3.實(shí)際意義(1)抗感染；(2)自身抗體→自身免疫?。?3)介導(dǎo)變態(tài)反應(yīng)(Ⅱ、Ⅲ型)；(4)封閉抗體→腫瘤細(xì)胞逃逸；(5)親合層析法—IgG純化；(6)免疫學(xué)檢測(cè)。

二、IgM1.五聚體，分子量最大(900kd)，又稱(chēng)巨球蛋白；

2.人類(lèi)發(fā)育過(guò)程中最早合成的Ig；

3.體液免疫應(yīng)答最先產(chǎn)生的Ig—感染早期免疫；

4.占血清Ig含量的5—10%；

5.半衰期5天—血清中特異性IgM水平增高提示有近期感染；

6.激活補(bǔ)體；

7.IgM不能通過(guò)胎盤(pán)→臍帶血或新生兒血清中IgM

水平升高表明胎兒有宮內(nèi)感染；

8.B細(xì)胞膜IgM（mIgM）→體液免疫應(yīng)答；

9.自身抗體→自身免疫病。三、IgA

1.兩種類(lèi)型血清型：IgA1，單體；分泌型：IgA2，二聚體,

粘膜局部漿細(xì)胞合成；分泌片由粘膜上皮細(xì)胞合成；

三、IgA

2.半衰期6天；

3.占血清Ig含量的5-15%；

4.粘膜局部抗感染免疫，阻止病原微生物黏附；

5.聚合IgA激活補(bǔ)體替代途徑。

四、IgD1.單體分子

2.存在形式：分泌性—血清中，功能不清；膜結(jié)合性—B細(xì)胞表面,

3.意義（1）是B細(xì)胞成熟的重要標(biāo)志；（2）抗原受體，對(duì)B細(xì)胞活化、增殖和分化起調(diào)節(jié)作用；

4.占血清Ig含量的1%；

5.半衰期3天。五、IgE1.單體分子；

2.血清中含量最低(占Ig的0.002%)；

3.種系進(jìn)化中出現(xiàn)最晚；

4.呼吸道和胃腸道漿細(xì)胞產(chǎn)生；

5.介導(dǎo)Ⅰ型超敏反應(yīng)；

6.過(guò)敏性疾病和某些寄生蟲(chóng)感染患者血清中特異性IgE水平增高。IgGIgMIgA/SIgAIgDIgE存在形式單體五聚體單體/二聚體單體單體相對(duì)分子質(zhì)量(×1000)146970160/385184188血清中總Ig百分含量70-755-1015-20＜10.002半衰期235633出現(xiàn)時(shí)間出生后三個(gè)月出生前出生后四個(gè)月晚晚五大類(lèi)免疫球蛋白特性比較（1）IgGIgMIgAIgDIgE與補(bǔ)體結(jié)合能力√√中和作用√√√調(diào)理作用√ADCC√參與粘膜防御√能穿透胎盤(pán)√與細(xì)胞結(jié)合√√與SPA結(jié)合√參與超敏反應(yīng)√√√五大類(lèi)免疫球蛋白特性比較（2）各類(lèi)免疫球蛋白比較第六節(jié)單克隆抗體和基因工程抗體一、多克隆抗體（polyclonalantibody）

1.定義：抗原