2第二章免疫球蛋白

1、第二章,免 疫 球 蛋 白,基 本 概 念,抗体（antibody , Ab） 是免疫系统受抗原刺激后，由B淋巴细胞合成分泌的、并能与该抗原特异性结合的球蛋白。存在于血液和组织液中。,免疫球蛋白（ immunoglobulin , Ig ） 凡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 Ig 包括 1. 抗体 天然抗体 如血型抗体 受抗原刺激后产生的抗体 2. 无抗体活性Ig 如骨髓瘤患者血清M蛋白,第一节,免疫球蛋白的结构,一. Ig 的基本结构 1、重链和轻链,(1)重链 ( heavy chain, H ) 长 度 450550 aa 血清型 , , , , Ig 的类

2、( class ) 根据H链的抗原特异性Ig分为五类 IgG(), IgA(), IgM(), IgD(), IgE() 不同类重链的氨基酸残基序列差异很大 例 人Ig 1链和链同源性为32%,(2) 轻链( light chain, L ) 长 度 214220 aa 分子量 2325 Kd 血清型(抗原特异性) :无亚型; :1 4亚型 人: 和同源性39%,2、可变区和恒定区,Ig 功能区 由肽链内二硫键折叠构成的、具有一定功能的球状结构 L链 2个功能区 H链 4 / 5个功能区 功能区大小 约110aa,可变区 ( Variable Regions,V ),高变区 Hypervari

3、able (HVR) or CDR complimentarity determining regions,骨架区 Framework regions(FR),例 针对不同抗原表位 IgG-V区氨基酸序列比较,HVR经折叠形成抗原结合部位,其空间构像与抗原表位形状高度精确互补, 称为互补决定区(CDR),互补决定区(CDR),3、铰链区 ( hinge region ),1. 富含脯氨酸，结构松散有弹性 2. Ig 重链连接与分亚类,3. Ig 变构 使抗原结合腔与抗原表位尽量吻合,J链是一条多肽链，富含半胱氨酸，由浆细胞合成，主要功能是将单体Ig连接为多聚体。 （5 IgM,2 IgA） 分

4、泌片：由黏膜上皮细胞合成和分泌，以非共价形式结合到二聚体上，保护IgA，使之不受环境中酶的破坏，并介导IgA的转运,二、J链和分泌片,三、水解片段,在一定条件下，免疫球蛋白分子肽链的某些部分易被蛋白酶水解为不同片段。木瓜蛋白酶（papain）和胃蛋白酶（pepsin）是最常用的两种Ig蛋白水解酶，并可藉此研究Ig的结构和功能，分离和纯化特定的Ig多肽片断,水解片段,1 木瓜蛋白酶(papain)水解IgG：得到两个相同的Fab（抗原结合片段）段和一个Fc（可结晶片段）段。,2 胃蛋白酶水解片段,胃蛋白酶(pepsin)裂解IgG：得到一个具有双价活性的F（ab）2段和若干个小分子多肽碎片（pF

5、c）,第二节,免疫球蛋白的异质性,一、免疫球蛋白的类型,1. 类：IgG、IgM、IgD、IgA、IgE 2.亚类： 3.型： 4.亚型：,双重特性： 抗体活性 免疫原性（抗原物质） 根据Ig不同抗原决定基存在的部位以及在异种、同种异体或自体中产生免疫的差别，可将Ig的抗原性分为同种型、同种异性和独特性抗原决定基,二、免疫球蛋白的血清型,同种型 ( isotype ) 免疫原性因物种而异, 由C区表位决定 同一物种所有个体均带有相同C区基因 可刺激异种个体产生抗Ig-Fc抗体,同种异型(allotype ) 抗原性因个体而异，个体型标志： IgG (链 约30个Gm), IgA2 (2 链2个

6、Am) IgE (链1个Em), 链 ( 3个Km ) 可刺激同种或异种个体产生相应抗体,独特型( idiotype ) 抗原性因Ig分子而异 由V区表位决定 可刺激异种或同种个体、及自体产生抗独特型抗体,第三节,免疫球蛋白的功能,免疫球蛋白的主要功能 与相应抗原特异性结合 激活补体 与细胞表面Fc受体结合 通过胎盘和黏膜,1. Ig V 区的功能,V区与抗原决定基特异性结合 1) 结合腔凹槽与抗原 决定基空间构像特 异性精确互补,2)结合腔内的氨基酸与抗原决定基的化学基团 之间的氢键等分子间的吸引力,结果 形成Ag-Ab复合物, 使抗原不能发挥原有的生物学效应,2. Ig C区的功能 (1)

7、激活补体经典途径 ( IgG 和 IgM ) IgG与Ag结合后暴露CH2的补体结合位点并激活补体系统,No activation,Activation,(2) 结合细胞(细胞亲嗜性) 1. 免疫调理作用 结合巨噬细胞,2）抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用( ADCC ) 结合自然杀伤细胞(natural killer cells ,NK),3） 介导型超敏反应( IgE, IgG4 ) 结合肥大细胞与嗜碱性粒细胞,3 通过胎盘 ( IgG ) IgG-C2与胎盘的FcRn结合后进入子宫 4 参与免疫调节,第四节 五类免疫球蛋白的特征,IgG多为单体，是唯一能通过胎盘的抗体 据重链（链）免疫原性

8、，IgG分4个亚型,一、IgG,IgG1、IgG2和IgG3能通过经典途径激活补体 血清含量最高(75%80%),也是丙种球蛋白的主要成分 半衰期较长（2023d） 主要的抗感染抗体(具有抗菌、抗病毒、中和毒素和免疫调理作用)，抗感染主力军 参与II、III型超敏反应,IgG的特点,g1，g2，g3 和 g4 等Igg 链分别参与组成IgG1、IgG2、IgG3和IgG4等分子。IgG3的铰链区最长，IgG2铰链区较短。四种亚类的IgG分子在血清中的浓度不同，所发挥的生物学特性亦不相同。,占血清免疫球蛋白总量5%-10%,血清浓度约为1mg/ml 单体以膜结合型表达于B细胞表面，构成B细胞抗原

9、受体（BCR）,（二）IgM,为五聚体，是分子量最大的Ig，称巨球蛋白。 IgM激活补体、结合抗原、免疫调理作用比IgG强 天然血型抗体是IgM,IgM是个体发育中最早产生的抗体，胚胎晚期已能合成，新生儿脐带血中若IgM水平升高，提示胎儿曾有宫内感染 IgM是抗原刺激后出现最早的抗体，半衰期短，故检测IgM水平可用于传染病的早期诊断。 mIgM是B细胞抗原受体（BCR）的主要成分 也可参与II、III型超敏反应,IgM的特点,分为血清型和分泌型两种。 血清型IgA主要由肠系膜淋巴组织中的浆细胞产生，为单体。而分泌型IgA（sIgA）是由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等处的固有层中浆细胞产生，为双体

10、、三体或多体。 sIgA主要存在于唾液、泪液、以及呼吸道、消化道和泌尿生殖道黏膜表面的分泌液中。,(三)IgA,J 链,分泌链,IgA dimer,IgA的特点,参与皮肤粘膜的局部抗感染作用 初乳中含有高浓度的sIgA-母乳喂养 通过替代途径激活补体 参与型超敏反应,sIgA的合成和主要作用部位在黏膜,血清IgD浓度很低，仅占血清免疫球蛋白总量的0.2% 绞链区较长，易被蛋白酶水解，故半寿期很短（3d） 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，mIgD的出现标志着B细胞成熟 对防止免疫耐受有一定作用,(四)IgD,血清中含量最低 可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上的高亲和力

11、Fc受体（FcR）结合，引起型超敏反应 FcR分布于巨噬细胞、B细胞、嗜酸粒细胞,(五)IgE,第五节,抗体的制备,多克隆抗体 单克隆抗体 基因工程抗体 蛋黄抗体,C区相同 V区不同,血清中Ig多样性原因,Ag,IgGa,IgMa,IgAa,IgEa,IgGb,IgMb,IgAb,IgEb,IgEc,IgAc,IgMc,IgGc,V 区 相 同 ， C 区 不 同,Ea,Eb,Ec,多克隆抗体( pAb：polyclonal antibody ) 例 甲型副伤寒杆菌(PA)O-Ag 免疫家兔 激活多个B细胞克隆 O1 抗-O1 - IgG / IgM / IgA O2 抗-O2 - IgG /

12、 IgM / IgA O12 抗-O12-IgG / IgM / IgA,单克隆抗体 ( McAb：monoclonal antibody ) 是由1个B细胞克隆合成的、只能与一种 抗原决定基特异结合的完全均一的Ig,单克隆和多克隆抗体的比较和用途,特异性,敏感性,均一性,McAb,PcAb,低,差,无,高,强,有,1、用于免疫学检测，辅助临床诊断,2、McAb用于亲和层析，分离微量可溶性抗原,3、标记的McAb用于基础研究，了解细胞分化等,4、制备生物导弹用于肿瘤、移植等的临床治疗。,单克隆抗体制备（简介）,主要材料 免疫小鼠脾细胞 ( HGPRT + Ig + ) HGPRT (次黄嘌呤-

13、鸟嘌呤磷酸核苷转移酶) 可利用次黄嘌呤等通过旁路途径合成DNA 骨髓瘤细胞 ( HGPRT - Ig - ) HAT (次黄嘌呤-氨基碟呤-胸腺嘧啶培养液) 在此培养液中，氨基碟呤可阻断DNA合成主要途径， 因此HGPRT - 细胞不能生长 PEG(聚乙二醇) 融合细胞,单克隆抗体应用举例,单克隆抗体在肿瘤方面的应用 肿瘤诊断 抗肿瘤-McAb检测肿瘤相关抗原 肿瘤定位 注射同位素标记抗肿瘤-McAb 后, 用X光片确定肿瘤位置 导向疗法 抗肿瘤-McAb -生物毒素/化疗药物, 精确杀伤肿瘤细胞 免疫功能监测 CDn-McAb 监测患者白细胞数 变化(如CD4+T / CD8+T) 用药监测

14、 药物-McAb测定患者血药浓度,应用：临床检测、抑制器官移植排斥、治疗自身免疫疾病、生物导弹等,三. 基因工程抗体,基因工程抗体种类,人源抗体的生产过程,四. 蛋黄抗体,存在于蛋黄（Yolk）中，IgY,1. 分子结构 与IgG相似，1个可变区，5个恒定区,1. 应用优势 纯度高，产量高，采集方便：收集免疫母鸡产下的鸡蛋即可，使用少量的抗原免疫禽类既可获得大量的质量均一的特异性IgY(兔血清生成抗体量的18倍）; 稳定性好：耐酸，巴氏灭菌温度下也不会失活并且在pH值小于3时仍能保持稳定活性 食用安全：比从哺乳类动物提取的抗体更加安全卫生。 特异性高：不激活哺乳动物的补体系统，不与类风湿因子或Fc受体相结合，避免在免疫检测过程中产生假阴性或价阳性结果;,抗体的作用,思考题,1. 体内主要的抗感染抗体是( ) 2. 能激活补体经典途径的Ig是( )和( ) 3. 能主动通过胎盘的Ig是 ( ) 4. 分子量最大的Ig 是( ) 5. 正常人血清中含量最少的Ig是( ) 6. 在黏膜局部发挥免疫防御作用的Ig是( ) 7. 传染病早期诊断的诊断依据是( ) 8. 宫内感染的诊断依据是( )