第四章 免疫球蛋白（医药免疫学）

nullnull 第一 节 免疫球蛋白的结构 第二节 免疫球蛋白的异质性 第三节 免疫球蛋白的功能 第四节 各类免疫球蛋白的特性和功能 第五节 人工制备抗体 第四章 免疫球蛋白前 言前 言null 1890 年Von Behring、北里柴三郎（抗毒素） 母细胞化 分泌 白喉外毒素 机体 B淋巴细胞 浆细胞 抗毒素 特异性结合 （抗体 Antibody，Ab ）1901年共同获得诺贝尔生理和医学奖1938年 Tiselius 电泳抗体活性在γ球蛋白部分 40年代抗体＝丙种球蛋白1938年 Tiselius 电泳证明抗体活性在γ球蛋白部分 40年代抗体＝丙种球蛋白null一、抗体的概念 抗体(antibody，Ab)是介导体液免疫的重要效应分子，是B细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生的糖蛋白。 二、免疫球蛋白的概念及分类 1968年和1972年世界卫生组织和国际免疫学会联合会的专门委员会先后决定，将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（immunoglobulin, Ig）。概 述（掌握）null免疫球蛋白的分类： （1）分泌型(secreted Ig, SIg)：主要存在于血液及组织液中，发挥各种免疫功能 （2）膜型(membrane Ig, mIg) ：构成B细胞面的抗原受体 B Cellnull第一节 免疫球蛋白的结构（掌握）null免疫球蛋白分子的基本结构是一”Y”字型的四肽链结构，由两条完全相同的重链(heavy chain, H)和两条完全相同的轻链(light chain, L)以二硫键连接而成。 一、免疫球蛋白的基本结构null（一）重链和轻链 重链可分为、 、 、和链，据此可将免疫球蛋白分为5类（class），即IgM、IgD、IgG、IgA和IgE。 免疫球蛋白轻链含约210个氨基酸残基，分子量约25 kD。 轻链分为和链两种，据此可将Ig分为和两型 (type)。nullnull（二）可变区和恒定区 免疫球蛋白轻链和重链中氨基酸序列变化较大的区域称为可变区（variable region, V） 免疫球蛋白轻链和重链中氨基酸序列较保守的区域称为恒定区（constant region, C）null重链和轻链V区（分别称为VH和VL）各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序高度可变，称为高变区（hypervariable region, HVR）或互补决定区（complementarity determining region, CDR），分别为CDR1、CDR2和CDR3。 CDR以外区域的氨基酸组成和排列顺序相对不易变化，称为骨架区（framework region, FR）。nullnullnull绞链区位于CH1与CH2之间，含有丰富的脯氨酸，因此易伸展弯曲，而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解。 绞链区能改变两个Y形臂之间的距离，有利于两臂同时结合两个不同的抗原表位。IgD、IgG、IgA有绞链区，IgM和IgE则无。（三）绞链区null（四）结构域（domain)null功能区Ig分子每条多肽链折叠形成几个球形的结构域，具有不同的生物学功能，称为Ig功能区。轻链包括VL和CL两个结构域，重链含有1个VH和3-4个CH结构域。null 二、免疫球蛋白的其他成分 （一）J链 J链是一富含半胱氨酸的多肽链，由浆细胞合成，主要功能是将单体Ig分子连接为多聚体。 IgA二聚体和IgM五聚体均含J链；IgG、IgD和IgE常为单体，无J链。nullnull （二）分泌片（SP） 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，并一起被分泌到黏膜表面。 1. 使IgA分泌到黏膜表面，发挥黏膜免疫作用； 2. 保护SIgA绞链区，使其免遭蛋白水解酶降解。 nullJ链和分泌片null木瓜蛋白酶作用于IgG分子重链间二硫键的N端侧，将其裂解为Fab段和Fc段。 胃蛋白酶则切在该二硫键之C端侧，产生F(ab’)2和pFc段。（fragment antigen binding，Fab） （fragment crystaline，Fc) 三、免疫球蛋白的水解片段null第二节 免疫球蛋白的异质性二、外源因素所致抗体异质性―免疫球蛋白的多样性null三、内源因素所致抗体异质性―免疫球蛋白的血清型免疫球蛋白的血清型示意图null（一）同种型：同种型（isotype）是指同一种属所有个体的Ig分子共有的抗原特异性标志，为种属型标志。同种型抗原决定基存在于Ig C区，表现在全部Ig的类、亚类、型、亚型分子上。nullIgM (kappa)IgG1 (kappa)Human IgHuman Igantiserum(Anti-Human Ig antibody)Rabbit同一个种属，同类免疫球蛋白分子具有相同的免疫原性null（二）同种异型（allotype)：同一个种属，不同个体同类免疫球蛋白分子CH或CL一个或几个氨基酸不同而表现出具有不相同的免疫原性。Allotype同种异型null（三）独特型（idiotype，Id） ：是指每个免疫球蛋白分子所特有的抗原特异性标志，其决定基又称为独特位(idiotope)。nullIdiotype独特型IgG1 Person 1 anti-AIgG1 Person 1 anti-BIgG1 Person 1 anti-Cnull免疫球蛋白的独特型示意图第三节 免疫球蛋白的功能 第三节 免疫球蛋白的功能 一、免疫球蛋白V区的功能：免疫球蛋白V区的功能主要是特异性识别、结合抗原。 null二、Ig C区的功能 （一） 激活补体 IgG1-3和IgM与相应抗原结合后，可因构型改变而使其CH2/CH3功能区内的补体结合点暴露，从而激活补体经典途径。IgG4、IgA和IgE的凝聚物可激活补体旁路途径。 （二） 结合Fc受体 1.调理作用 IgG与细菌等颗粒性抗原结合后，可通过其Fc段与巨噬细胞和中性粒细胞表面相应IgG Fc受体结合，促进吞噬细胞对细菌等颗粒抗原的吞噬，此即抗体的调理吞噬作用。图：调理作用null 2.抗体依赖细胞介导的细胞毒作用（antibody dependent cell-mediated cytotoxicity，ADCC） IgG与肿瘤或病毒感染的靶细胞结合后，可通过其Fc段与NK细胞、巨噬细胞和中性粒细胞表面相应IgG Fc受体结合，增强NK细胞和触发吞噬细胞对靶细胞的杀伤作用，此即ADCC效应。 3.介导I型超敏反应 IgE引起I型超敏反应 （三） 通过黏膜和胎盘 图：ADCC作用 幻灯片 30 图：介导I型超敏反应 幻灯片 30免疫球蛋白的主要功能 35免疫球蛋白的主要功能 35图：调理作用 幻灯片 30图：调理作用 幻灯片 30图：ADCC作用 幻灯片 30图：ADCC作用 幻灯片 30图：介导I型超敏反应 幻灯片 30BACK图：介导I型超敏反应 幻灯片 30第四节 各类免疫球蛋白的特性与功能第四节 各类免疫球蛋白的特性与功能一、IgG 于出生后3个月开始合成 IgG多为单体，半衰期约为23天，占血清免疫球蛋白总量的75%～80% IgG1、IgG2和IgG3的CH2能通过经典途径激活补体 null二、IgM 为五聚体，是分子量最大的Ig，称巨球蛋白。 IgM激活补体能力比IgG强 天然血型抗体是IgM IgM是个体发育过程最早能产生的抗体，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 null三、IgA三、IgA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。 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。主要作用部位在黏膜。 主要存在于初乳、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。四、IgD四、IgDIgD是B细胞的重要表面标志 B细胞的分化过程中首先出现SmIgM，后来出现SmIgD，他的出现标志着B细胞成熟了。五、IgE五、IgE又称亲细胞抗体 CH2和CH3功能区可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上的高亲和力Fcε受体结合，引起I型超敏反应 第五节 人工制备抗体 一、多克隆抗体 在含多种抗原表位的抗原物质刺激下，体内多个B细胞克隆被激活并产生针对多种不同抗原表位的抗体，其混合物即为多克隆抗体。 多克隆抗体 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） 只针对某一特定的抗原决定簇，纯度高的抗体。第五节 人工制备抗体 多克隆抗体产生示意图 多克隆抗体产生示意图 图：单克隆抗体的制备图：单克隆抗体的制备图：杂交瘤技术及 单克隆抗体的制备图：杂交瘤技术及 单克隆抗体的制备单克隆抗体应用单克隆抗体应用单克隆抗体应用： 1、作为诊断用试剂： 广泛应用 传染病、 肿瘤、 淋巴鉴定分群等。 2、疾病的防治： 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 （一）人-鼠嵌合抗体 （二）改型抗体或称CDR移植抗体 （三）双特异性抗体 （四）Fab抗体 （五）FV抗体 （六）单链抗体（ScFV） （七）单域抗体 (single domain antibody) （八）最小识别单位 (minimal recognition units, MRU) 三、基因工程抗体本章小结本章小结