免疫球蛋白医学宣教专家讲座

1890年Behring和北里用白喉外毒素免疫动物时发觉了抗白喉外毒素抗毒素即发觉了抗体，于1901年获诺贝尔奖。1938年，用电泳方法将血清蛋白分为白蛋白、α1、α2、β及γ球蛋白等组分，抗体活性主要存在于γ区，也可延伸到β区和α2球蛋白区。

概述：抗体与免疫球蛋白免疫球蛋白医学宣教专家讲座第1页Porter（英）和Edelman（美）用酶解法和化学断链法，说明Ab是四肽链结构。１９７２年获奖1957年FMacfarlaneBurnet(澳,1899～1986)PeterBMedawar(英,1915～)二人合作,提出抗体形成选择学说,取得性免疫耐受于1960年获诺贝尔奖。1972年NKJerne(丹,1912～)

免疫网络学说,提出一个B细胞系产生一个抗体于1984年获诺贝尔奖。免疫球蛋白医学宣教专家讲座第2页1975年GKoehler(德,1946～19)CMilstein(英,阿根廷,1927～)此二人制备了单克隆抗体于1984年获诺贝尔奖。1978年STonegawa(日,利根川进,1939～)

发觉免疫球蛋白基因结构,抗体多样性遗传原理说明了B细胞Ag识别受体（BCR）多样性产生机制，于1987年获诺贝尔奖。免疫球蛋白医学宣教专家讲座第3页

抗体（antibody,Ab）：B细胞在抗原刺激下增殖分化为浆细胞，产生能与对应抗原发生特异性结合、含有免疫功效球蛋白。

免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig):含有抗体活性或化学结构与抗体相同球蛋白。一、抗体与免疫球蛋白概念免疫球蛋白医学宣教专家讲座第4页概念不一样Ab都是Ig,Ig不一定是Ab（Ig包含Ab）Ab是生物学功效上概念,Ig是化学结构上概念分泌型（secretedIg,sIg)：分泌进入体液,发挥各种免疫功效。膜型（membraneIg,mIg）:即B细胞表面抗原受体（BCR），包含mIgM和mIgD。二、Ab与Ig区分与联络三、Ig存在形式免疫球蛋白医学宣教专家讲座第5页第一节免疫球蛋白的结构免疫球蛋白医学宣教专家讲座第6页一、免疫球蛋白基本结构四肽链结构:两条相同重链（Heavychain,H链）和两条相同轻链（Lightchain,L链）以二硫键连接而成“Y”字型。其基本结构称单体。免疫球蛋白医学宣教专家讲座第7页免疫球蛋白医学宣教专家讲座第8页（一）重链和轻链IgG----γIgA----αIgM----μIgE----εIgD----δ分类(class)：同一个属Ig，依据重链恒定区氨基酸组成和排列次序不一样，将Ig分为五类或五个同种型：

1、重链（H链，450-550aa，50-75kDa）免疫球蛋白医学宣教专家讲座第9页免疫球蛋白医学宣教专家讲座第10页亚类(subclass):每类Ig依据其铰链区氨基酸残基组成和H链二硫键数目、位置不一样，又可分为不一样亚类。如：

IgG：IgG1～IgG4IgA：IgA1、IgA2

IgM：IgM1、IgM2免疫球蛋白医学宣教专家讲座第11页分型（type)：同一个属全部个体内，依据各类IgL链恒定区（C区）氨基酸组成和排列不一样分为两型：κ型、λ型（2：1）亚型（subtype)：依据λ链C区个别氨基酸差异,将λ型分为λ1、λ2、λ3、λ4四个亚型。2、轻链（L链，214aa，25kDa）免疫球蛋白医学宣教专家讲座第12页可变区（variableregion,V区）：H链(1/4)和L链(1/2)靠近N端约110个氨基酸序列改变很大，称为可变区。（二）可变区和恒定区V区(VL、VH)HVR（CDR）HVR1(CDR1)HVR2(CDR2)HVR3(CDR3)FRFR1FR2FR3FR4免疫球蛋白医学宣教专家讲座第13页Ig结构域Complementaritydeterminingregion,CDRFrameworkregion,FR免疫球蛋白医学宣教专家讲座第14页免疫球蛋白医学宣教专家讲座第15页

VH和VL3个CDR共同组成IgAg结合部位，决定着Ab特异性，负责识别及结合Ag。免疫球蛋白医学宣教专家讲座第16页恒定区（constantregion,C区）:H链和L链靠近C端其余氨基酸数量、种类、排列次序相对稳定，称为恒定区。免疫球蛋白医学宣教专家讲座第17页免疫球蛋白基本结构示意图免疫球蛋白医学宣教专家讲座第18页*不一样类IgCH长度不一：IgG、IgA、IgD：CH1、CH2、CH3IgM、IgE：CH1、CH2、CH3、CH4*

同一个属个体，所产生针对不一样Ag同一类别Ig，其C区氨基酸组成和排列顺序比较恒定，即免疫原性相同，但V区各异。免疫球蛋白医学宣教专家讲座第19页

易伸展弯曲，有利于Fab段同时结合两个不同抗原表位；

易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解；有利于Ig分子变构，暴露Ig补体结合位点；五类Ig或亚类铰链区不尽相同*IgG、IgA、IgD有铰链区*IgM和IgE无铰链区（三）铰链区：位于CH1与CH2间，富含脯氨酸

免疫球蛋白医学宣教专家讲座第20页免疫球蛋白医学宣教专家讲座第21页1、Ig分子两条重链和两条轻链都可折叠为数个球形结构域(由链内S-S键)，每个结构域普通含有其对应功效。

L链:VL，CL

H链:

IgG、IgA、IgD:VH，CH1，CH2，CH3

IgM和IgE:VH，CH1，CH2，CH3，

CH42、这些结构域功效虽不一样，但其结构相同:β桶状或β三明治（四）结构域（功效区）免疫球蛋白医学宣教专家讲座第22页功效区作用有：①VH和VL是结合抗原部位；②CH和CL上含有部分同种异型遗传标志；③IgGCH2和IgMCH3含有补体C1q结合位点，可开启补体活化经典路径；④IgG可经过胎盘；⑤IgGCH3可结合细胞表面FcR，介导调理作用及ADCC作用。IgECH2和CH3可与肥大细胞和嗜碱性粒细胞IgEFc受体结合,介导I型超敏反应。免疫球蛋白医学宣教专家讲座第23页免疫球蛋白医学宣教专家讲座第24页二、免疫球蛋白其它成份（一）J链（joiningchain）富含半胱氨酸多肽链由浆细胞合成主要功效：将单体Ig分子连接成多聚体。如：IgA二聚体、IgM五聚体

IgG、IgD、IgE常为单体，无J链。免疫球蛋白医学宣教专家讲座第25页（二）分泌片（secretorypiece,SP）

含糖肽链合成、分泌细胞：黏膜上皮细胞以非共价键形式结合于IgA二聚体上，使其成为sIgA

功效*保护sIgA铰链区免受蛋白水解酶降解；*介导IgA二聚体从黏膜下到黏膜表面转运。免疫球蛋白医学宣教专家讲座第26页免疫球蛋白医学宣教专家讲座第27页

三、免疫球蛋白水解片段

木瓜蛋白酶（papain）水解

IgG2个Fab段(fragmentantigenbinding,抗原结合片段)1个Fc段（fragmentcrystallizable,可结晶片段）

胃蛋白酶（pepsin）水解IgGF(ab′)2可结合两个抗原表位形成凝集反应。pFc′免疫球蛋白医学宣教专家讲座第28页免疫球蛋白医学宣教专家讲座第29页IgG

二硫键近N端

木瓜蛋白酶二硫键近C端胃蛋白酶单价,与抗原结合但无凝集或沉淀反应2Fab1Fc固定补体、结合FcR；同种型抗原性F(ab’)2双价,与抗原结合，有凝集或沉淀反应pFc’无生物学活性免疫球蛋白医学宣教专家讲座第30页水解片段意义：*说明Ig分子生物学作用；*用作生物制品：去掉Fc段，降低超敏反应发生；*构建基因工程抗体。免疫球蛋白医学宣教专家讲座第31页第二节免疫球蛋白异质性含义：尽管全部免疫球蛋白分子在结构上均由V区和C区组成，但不一样抗原甚至同一抗原刺激B细胞产生免疫球蛋白，在其特异性以及类型等很多方面均不尽相同，展现出显著异质性。免疫球蛋白医学宣教专家讲座第32页Ig异质性表现在1、不一样抗原表位诱导同一类型Ig，其结合抗原特异性不一样（可变区差异）。2、同一抗原表位刺激所产生抗体分子，其结合抗原特异性相同，但恒定区可不一样（其H链类别和L链型别也有差异）。免疫球蛋白医学宣教专家讲座第33页1、类：在同一个属全部个体内，Ig重链C区所含抗原表位不一样，据此可将Ig分为五类，即同种型。2、亚类：同一类Ig其重链抗原性及二硫键数目和位置不一样，据此能够将Ig又能够分为亚类。一、免疫球蛋白类型免疫球蛋白医学宣教专家讲座第34页3、型：同一个属全部个体内，依据Ig轻链C区抗原性不一样，将Ig轻链分为2种：κ和λ，与此对应Ig分为κ和λ两型（2：1）。4、亚型：同一型Ig中，依据其轻链C区N端氨基酸排列差异，又可分为亚型。λ型有λ1～λ4四个亚型。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(丝氨酸)免疫球蛋白医学宣教专家讲座第35页多样性抗原：自然界存在抗原数目繁多，每一个抗原分子结构又十分复杂，含有各种不一样抗原表位。理论上，每一个抗原表位可诱导产生一个特异性抗体，以及针对同一抗原表位可产生不一样类型抗体。二、外源原因所致异质性-免疫球蛋白多样性免疫球蛋白医学宣教专家讲座第36页三、内源性原因所致异质性-免疫球蛋白血清型

Ig含有两重性，即能够是抗体，也能够成为抗原，表现为三类不一样抗原表位：(一）同种型：存在于同种抗体分子中抗原表位，是同一个属全部个体Ig分子共有抗原特异性标志，为种属型标志，存在于IgC区。鼠---人，兔---人，Ig在种之间抗原性(强)免疫球蛋白医学宣教专家讲座第37页（二）同种异型：同一个属不一样个体间Ig分子所含有不一样抗原特异性标志，为个体型标志。存在于IgC区，由同一基因座不一样等位基因所编码，均为共显性。当前已判定人类Ig分子上同种异型抗原决定基有：Gm、Am、Km

Ig在同种不一样个体间抗原性（弱）,人—人免疫球蛋白医学宣教专家讲座第38页（三）独特型（idiotype,Id)：每一B细胞克隆产生Ig所含有特有抗原特异性标志。即使是同一个属、同一个体起源抗体分子，主要因为其CDR区氨基酸序列不一样，可显示不一样免疫原性，是每个Ig分子所特有抗原特异性标志，其表位又称为独特位（idiotope)。存在于V区。（Ig分子间抗原性）

独特型可刺激异种、同种异体以及自体产生对应Ab,即抗独特型抗体（AId或Ab2)免疫球蛋白医学宣教专家讲座第39页Id(idiotype)和AId（anti-idiotypeantibody）Id：个体独特型，特异性抗体分子所特有Id；公有独特型，功效上相关联Ig所共有Id。AId:称为Ab2分为Ab2α、Ab2β、Ab2γ、Ab2εAb2α：识别并结合Ig（Ab1）骨架区附近独特型，不影响Ab1与抗原结合，属于半抗原非抑制性Ab2α。免疫球蛋白医学宣教专家讲座第40页Ab2β：识别Ab1上与抗原互补表位，完全抑制抗原与Ab结合。含有类似抗原结构，可模拟Ag产生IR，称“内影像”作用。Ab2γ：结合Ab1上与互补位相关及邻近独特位，抑制或部分抑制Ab1与抗原结合，属于半抗原抑制性Ab2γ。Ab2ε：既识别Ab1骨架区附近独特位，又识别抗原上抗原表位，为双特异性抗体，与本身免疫病发生相关。免疫球蛋白医学宣教专家讲座第41页免疫球蛋白医学宣教专家讲座第42页

第三节Ig基因结构及其重排和表示一、胚系基因结构（一）V区基因和C区基因每种肽链编码基因可分为编码V区V区基因和编码C区C区基因两大部分。重链V区基因:是由三种胚系基因片段：V、D、J片段拼接而成轻链V区基因:是由V、J两个基因片段拼接成免疫球蛋白医学宣教专家讲座第43页BCR/Ig各个V基因片断之前还有前导序列（L序列），编码前导肽;V区基因下游是编码C区C区基因BCR/Ig各条肽链基因定位于不一样染色体上

H链:14号染色体

κ链:2号染色体

λ链:22号染色体免疫球蛋白医学宣教专家讲座第44页免疫球蛋白医学宣教专家讲座第45页免疫球蛋白医学宣教专家讲座第46页（二）Ig胚系基因结构免疫球蛋白医学宣教专家讲座第47页VDJ或VJ基因重排连接V区基因转录首次RNA转录体剪切加工成mRNAL序列和V、C基因连接入胞质翻译肽链内质网重链、轻链组装完整BCR/Ig高尔基体运输细胞膜分泌型Ig或膜型Ig二、Ig基因重排和表示免疫球蛋白医学宣教专家讲座第48页免疫球蛋白医学宣教专家讲座第49页

三、Ig类别转换（classswitching）

一个B细胞克隆在分化过程中V-D-J功效性基因片段保持不变，而发生C基因重排，使其表示抗体分子发生H链类改变，称为类别转换。

B细胞克隆

IgM

IgGIFN-γ

IL-4IgE免疫球蛋白医学宣教专家讲座第50页S序列：CH基因5‘一段内部重复序列，使任一C区均可与VDJ单位连接免疫球蛋白医学宣教专家讲座第51页四、膜型Ig和分泌型Ig1、Ig(IgM、IgD)现有膜型又有分泌型；2、膜型Ig均为单体；3、膜型和分泌型Ig是在转录加工过程中造成。免疫球蛋白医学宣教专家讲座第52页A、编码Ig羧基端有两种外显子SC：编码分泌型Ig羧基端MC：编码膜型Ig羧基端B、基因结构：V-D-J-C-SC-MC-MCa.转录到SC止编码分泌型Igb.转录到MC止编码膜型Ig免疫球蛋白医学宣教专家讲座第53页免疫球蛋白医学宣教专家讲座第54页一、识别并特异性结合抗原二、激活补体三、结合细胞表面Fc受体（一）调理作用（二）ADCC（三）介导Ⅰ型超敏反应四、穿过胎盘和黏膜

第四节免疫球蛋白功效免疫球蛋白医学宣教专家讲座第55页

一、IgV区功效:1、特异性识别、结合抗原

V区CDR在识别和结合特异性抗原中起决定性作用抗原结合价：Ig结合抗原表位个数

实际意义:*中和效应：中和毒素、病毒，阻止细菌吸附*开启体液免疫应答:BCR（mIgM、mIgD）特异性识别Ag分子*病理损伤

:参加Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型超敏反应免疫球蛋白医学宣教专家讲座第56页2、免疫调整：独特型网络调整3、超抗体活性：Ig除与特异性抗原结合外，还可与核苷酸及超抗原结合，从而发挥各种功效。可能与本身免疫病和抗感染免疫相关。免疫球蛋白医学宣教专家讲座第57页二、IgC区功效(一）激活补体Ab(IgM、IgG1-3)与

Ag结合

构型改变

位于CH2/CH3功效区补体结合位点暴露

激活补体经典路径IgG4、IgA和IgE凝聚物

激活补体旁路路径免疫球蛋白医学宣教专家讲座第58页1、调理作用：IgG与细菌等颗粒性抗原结合后，可经过其Fc段与巨噬细胞和中性粒细胞表面对应FcγR结合，从而促进吞噬细胞吞噬作用。（二）结合Fc受体免疫球蛋白医学宣教专家讲座第59页2、抗体依赖细胞介导细胞毒作用(antibody-dependentcell-mediatedcytotoxicity，ADCC):IgG与肿瘤或病毒感染靶细胞结合后，可经过其Fc段与NK细胞、巨噬细胞和中性粒细胞表面对应FcγR结合，直接杀伤靶细胞。免疫球蛋白医学宣教专家讲座第60页

IgEFc段可与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面高亲和力IgEFc受体（FcεRⅠ)结合，并使其致敏。若相同变应原再次进入机体与致敏靶细胞表面特异性IgE结合，即可使之脱颗粒，释放组胺等生物活性介质，引发Ⅰ型超敏反应。3、介导Ⅰ型超敏反应免疫球蛋白医学宣教专家讲座第61页(三）穿过胎盘和黏膜

穿过胎盘：IgG意义：新生儿抗感染穿过黏膜：sIgA意义：黏膜局部抗感染免疫球蛋白医学宣教专家讲座第62页免疫球蛋白医学宣教专家讲座第63页一、IgG单体分子，少许IgG以多聚体存在；四个亚类；血清中含量最高,约占血清总Ig75%;半衰期最长(20～23天），是再次应答主要抗体；抗感染主要抗体；是唯一能经过胎盘抗体；第五节五类免疫球蛋白特征与功效免疫球蛋白医学宣教专家讲座第64页激活补体；中和毒素。与细胞表面FcR结合

调理作用、ADCC作用能结合SPA纯化抗体、免疫诊疗参加II、III型超敏反应一些本身抗体、封闭抗体也属于IgG免疫球蛋白医学宣教专家讲座第65页二、IgM

1.占血清Ig含量5～10%；2.单体：以膜结合型（mIgM）表示于B细胞表面，组成BCR分泌型：五聚体，分子量最大；(凝集作用强)3.个体发育中最早合成和分泌Ab；4.IgM不能经过胎盘

脐带血IgM升高示胎儿有宫内感染；免疫球蛋白医学宣教专家讲座第66页5.首次体液免疫应答中最早出现Ab----早期抗感染;6.半衰期:5天---血清中特异性IgM增高提醒有近期感染；7.激活补体能力强，中和毒素与病毒，促吞噬8.本身抗体（如：类风湿因子）、天然血型Ab为IgM；9.参加II、III型超敏反应。免疫球蛋白医学宣教专家讲座第67页免疫球蛋白医学宣教专家讲座第68页1.两种类型：血清型---单体，血清中；与组织Ag有特殊亲和力,可预防其诱导本身免疫应答。分泌型---二聚体，由J链连接，含上皮细胞合成SP,经分泌性上皮细胞分泌至外分泌液中；有阻抑病原粘附、溶解细菌、介导ADCC作用、中和毒素与病毒及免疫排除等作用。2.占血清Ig含量10～15%；三、IgA免疫球蛋白医学宣教专家讲座第69页3.黏膜局部抗感染免疫主要Ab：抗感染：阻止病原体黏附到细胞表面中和毒素4.婴幼儿从母体初乳中取得sIgA,属主要自然被动免疫。免疫球蛋白医学宣教专家讲座第70页

四、IgD1.单体分子;2.存在形式：

分泌型:血清中，不稳定，功效不清;

膜结合型:组成BCR,是B细胞发育成熟主要标志。未成熟B细胞:mIgM成熟B细胞:mIgM+mIgD3.占血清Ig含量0.2%；4.半衰期:3天。免疫球蛋白医学宣教专家讲座第71页五、IgE1.单体分子；

2.血清中含量最低(占Ig0.002%)；3.半衰期:2天；4.黏膜下淋巴组织中浆细胞分泌；5.亲细胞抗体，介导I型超敏反应；6.过敏性疾病和一些寄生虫感染患者血清中特异性IgE水平增高。免疫球蛋白医学宣教专家讲座第72页第六节免疫球蛋白超家族概念与组成

与Ig结构相同、遗传基基同源一类蛋白分子，它们主要以膜蛋白形式存在于细胞表面，有识别及传递信号功效，将这类蛋白称为免疫球蛋白超家族。Ig、抗原受体（TCR与BCR）、提呈抗原分子（MHC与CD1）、粘附分子、IgFcR、CKR及其它组员结构特点跨膜蛋白；胞外区、跨膜区、胞内区生物学功效激发IR、调整免疫、介导细胞间相互粘附、参加Ig转运与分泌。免疫球蛋白医学宣教专家讲座第73页第七节人工制备抗体1、制备抗血清----多克隆抗体2、单克隆抗体技术3、基因工程抗体免疫球蛋白医学宣教专家讲座第74页1、含义：指由多个B细胞克隆产生针反抗原物质中各种抗原表位各种抗体混合物。如:免疫血清（含各种特异性抗体）优点：作用全方面,起源广泛，制备轻易。缺点：特异性不高，易发生交叉反应。一、多克隆抗体（polyclonalantibody)免疫球蛋白医学宣教专家讲座第75页

多克隆抗体天然Ag免疫动物多克隆抗体免疫球蛋白医学宣教专家讲座第76页二、单克隆抗体（monoclonalantibody,McAb）由单一克隆B细胞杂交瘤产生，只识别抗原分子某一特定抗原表位特异性抗体。

杂交瘤细胞：骨髓瘤细胞---无限增殖；免疫B细胞---合成、分泌特异性抗体。

杂交瘤技术---HAT培养基：次黄嘌呤(H),氨基蝶呤(A)和胸腺嘧啶核苷(T)。

免疫球蛋白医学宣教专家讲座第77页杂交瘤细胞含有无限增殖和分泌特异性抗体能力未融合脾细胞（HGPRT+）:不能在体外长期存活而死亡(次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转化酶）未融合骨髓瘤细胞（HGPRT-）:合成DNA被氨基蝶呤(A)阻断，又缺乏HGPRT，不能利用次黄嘌呤(H)合成DNA而死亡融合杂交瘤细胞（HGPRT+）:从脾细胞取得HGPRT而能在HAT培养基中存活和增殖杂交瘤技术原理免疫球蛋白医学宣教专家讲座第78页单克隆抗体制备过程

抗原(多表位)免疫小鼠骨髓瘤细胞培养

免疫脾细胞骨髓瘤细胞

细胞融合HAT培养基杂交瘤细胞筛选与克隆化

mAb大量制备PEG免疫球蛋白医学宣教专家讲座第79页免疫球蛋白医学宣教专家讲座第80页

优点：结构均一、纯度高、特异性强、效价高、血清交叉反应少或无

缺点：鼠源性对人含有较强免疫原性，重复人体使用