3-免疫球蛋白-2章

nullnull16页null免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）：具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。 抗体（antibody，Ab）：是B细胞接受Ag刺激后增殖分化为浆细胞所产生的，主要存在于血清等体液中，能与相应Ag发生特异性结合，显示免疫功能的球蛋白。 Ig类型 分泌型（secreted Ig, sIg）：主要存在于血液、组织液和外分 泌液中，发挥各种免疫功能，即Ab。 膜 型（membrane Ig, mIg）：是B细胞膜上的Ag受体BCR。null所有的抗体都是免疫球蛋白 但并非所有的免疫球蛋白都是抗体第1节 Ig分子结构第1节 Ig分子结构一、Ig的基本结构 是一个“Y”字型的四肽链结构，由两条相同的 H 链和两条相同 L 链经二硫键连接而成。Ig的基本结构又叫Ig的单体。heavy chainlight chain（一）重链和轻链（一）重链和轻链1、H链：分子量约为50～75kD，由450～550个氨基酸残基构成。 （1）有5种氨基酸组成和排列顺序，抗原性不同：γ、α、μ、δ、ε。 Ig重链的类别决定了Ig的类别，据此将Ig分为5类：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE。nullnull2、L链：分子量约为25kD，由211-217个氨基酸残基构成。 有两种：κ链和λ链。据此将Ig分为两型：κ型和λ型。 各类Ig都有两条相同的κ链或λ链 两型Ig功能上并无差异 在不同种属的动物与链的比例不同：正常人Igκ型∶λ型约为2∶1，小鼠则为20∶1。 null基本结构 * 由两条相同的重链和两条相同的轻链通过二硫键连接而成的四肽链分子。 重链与轻链 根据重链恒定区抗原性不同，可将抗体分为5类： 、、、、 IgG、IgM、IgA、IgD、IgE。 根据轻链恒定区抗原性不同，可将抗体分为和两型 不同种属的动物中与链的比例不同： 人： 2：1 小鼠：20：1null（二）可变区和恒定区 1. 可变区（variable region，V区）：免疫球蛋白轻链和重链中靠近N端氨基酸序列变化较大的区域称为可变区。 由110个左右氨基酸残基组成 分别占重链和轻链的1/4和1/2 H链和L链的V区分别称为VH和VLγnull不同Ig的V区序列不同，决定抗体与抗原结合的特异性nullVH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),因其与抗原位呈互补结合，又称互补决定区(CDR)。 一般CDR3变化程度更高。 VH、VL的3个CDR共同组成Ig的 抗原结合部位，负责识别和结合 抗原，决定着抗体的特异性V区中CDR之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） VH、VL各有四个骨架区nullnull2、恒定区（constant region, C区） 在同一种属中，同一类重链和同一类轻链C区氨基酸数量、种类、排列顺序及含糖量都比较稳定，故名 位于Ig 分子的C端，占轻链的1/2和重链的3/4或4/5 L链的C区用CL表示H链的C区用CH表示，且分为CH1、CH2、CH3、CH4 与Ag结合无关 介导Ig多种生物学功能null： 针对不同抗原的IgG，V区不同，C区相同； 针对同一抗原的抗体，有不同类别，如 IgG、IgM、IgA，它们V区相同，H链C区不同。 null（三）Ig的结构域（功能区） Ig分子的两条重链和两条轻链都可折叠为数个由链内二硫键连接的球形结构域，轻链有两个结构域（VL, CL），而重链有四-五个结构域（VH, CH1, CH2, CH3，CH4） 每个结构域约由110个氨基酸组成，具有一定的生理功能，故又称为功能区 每个结构域都是二硫键连接的两个反向平行的β片层（β桶），称为Ig折叠（Ig folding）。有该结构的分子，被称为“Ig超家族”（IgSF 其结构相似但功能不同null免疫球蛋白超家族（IgSF）null与抗原特异性结合的部位某些同种异型遗传标记结合补体结合FcRnull（四）铰链区（hinge region） 位于H链CH1和CH2之间，由2-5个链内二硫键、CH1尾部和CH2头部的小段肽链构成，约含30个氨基酸残基（209-240） 脯氨酸残基含量较多，不易构成氢键；富含半胱氨酸，参与形成重链间的二硫键，重链间二硫键多集中在铰链区；这些均妨碍螺旋结构的形成，肽链比较舒展，容易弯曲 有利于Ab的两个Ag结合部位能与不同距离的Ag表位结合 有利于Ig分子变构，暴露补体结合位点 是各种蛋白酶的敏感部位无铰链区的Ig：IgM、IgEnull二、Ig的其他成分：除轻链和重链组成的基本结构外，某些类别的Ig还含有其他辅助成分，分别是连接链和分泌片。 1、连接链（joining chain,J链） 由浆细胞合成的20kD的多肽链 起连接并稳定IgM五聚体和SIgA双体的作用。null2、分泌片（secretory piece，SP or secretory component） 是粘膜上皮细胞合成的60～70kD的多肽链（含糖6％） 是多聚免疫球蛋白受体（pIgR）的胞外段 可辅助SIgA经由粘膜上皮细胞转运，并保护SIgA铰链区免遭蛋白酶水解 三、免疫球蛋白的水解片段三、免疫球蛋白的水解片段 一个Fab片段为单价，可与抗原结合但不发生凝集反应或沉淀反应 一个F(ab’）2片段为双价，与抗原结合可发生凝集反应或沉淀反应nullIg分子结合抗原表位的个数称为抗原结合价。 IgG、IgE、IgD为双价； SIgA为4价； IgM为5价。 Ig的结构Ig的结构重链与轻链 可变区和恒定区 铰链区 功能区 其它成分 水解片段第2节 抗体的异质性第2节 抗体的异质性免疫球蛋白具有异质性不同抗原表位刺激所产生不同的Ig分子，其识别抗原的特异性不同（V区不同） 同一抗原表位诱生的不同类型的抗体，其识别抗原的特异性相同（CH、CL不同）null一、抗体可变区的异质性：即抗原因素所致的异质性，不同表位的抗原可刺激产生不同抗原特异性的抗体。null二、抗体恒定区的异质性：根据Ig恒定区免疫原性的不同，可将Ig分为不同类、亚类、型和亚型。 （一）类（class）:按重链免疫原性不同可分为γ、α、μ、δ、ε5类，由它们组成的Ig分别称为IgG、IgA、IgM、IgD、IgE。不同类别Ig免疫原性的差异是由重链恒定区的氨基酸组成、排列顺序不同决定的。 （二）亚类（subclass）：同一类Ig，根据其重链恒定区氨基酸组成的较小差异以及二硫键位置、数目的不同，又可分为亚类。IgG1-G4；IgA1-A2；IgM1-M2。nullnullnull（三）型（type）：根据各类Ig轻链恒定区结构（氨基酸组成和排列顺序）与免疫原性差异，可分为κ、λ两型。 （四）亚型（subtype） ：根据轻链C区个别氨基酸的差异把λ链分为4个亚型，如：λ链190氨基酸为亮氨酸时，称OZ(+) ；为精氨酸时，称OZ(-)。第3节 免疫球蛋白的生物学功能与特性第3节 免疫球蛋白的生物学功能与特性一、免疫球蛋白的主要生物学功能 （一）Ig V区的功能 1、特异性识别、结合抗原：V区与抗原结合后，其Fc段变构，从而发挥其他生物学作用。 （1）Ab与Ag在体外结合，用于抗原或抗体的检测和功能判断。 （2）在体内 ①中和毒素、中和病毒（IgG和IgA）； ②阻断病原入侵。中和毒素作用中和毒素作用毒素作用方式Neutralization By Antitoxin AntibodiesNeutralization By Antitoxin Antibodies中和病毒作用病毒作用方式中和病毒作用Neutralization By Antiviral AntibodiesNeutralization By Antiviral Antibodiesnull胞内细菌作用方式对胞内细菌中和null（二）Ig C区的功能 1、激活补体 IgM、IgG1-3  激活补体经典途径 凝聚的IgA、IgE或IgG4  激活补体旁路途径 IgD不能激活补体null2、与细胞表面FcR结合 （1）IgE的Fc段：IgE为亲细胞抗体。其Fc段与肥大细胞和嗜碱性粒细胞IgE Fc受体( FcεR)结合后,如与相应Ag结合，即可促进这些细胞释放生物活性物质，引起Ⅰ型超敏反应 。 （2）IgG的Fc段： 1）调理作用（opsonization)：是指Ab、补体促进吞噬细胞吞噬细菌等Ag的作用。Ab的调理作用是指IgG （特别是IgG1和 IgG3）、IgA抗体的Fc段与中性粒细胞、巨噬细胞上的相应Fc受体结合，从而促进吞噬细胞的吞噬作用。 2）抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（Ab-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC)：指具有杀伤活性的表达Fc受体的NK细胞、巨噬细胞、嗜中性粒细胞等通过识别Ab的Fc段直接杀伤被Ab包被的靶细胞。NK细胞是介导ADCC的主要细胞。 3)与B细胞表面的Fc受体结合，介导B细胞胞饮抗原。null动画演示调理吞噬作用动画演示调理吞噬作用null IgG类抗体与靶细胞表面抗原特异性结合，效应细胞（NK细胞、巨噬细胞、中性粒细胞）借助所表达的IgG FcR与靶细胞表面IgG的Fc段结合，分泌细胞毒性物质，直接杀伤靶细胞。ADCC作用ADCC作用null3、通过胎盘 IgG的Fc段可与胎盘母体一侧滋养层细胞吞饮泡内的FcγR结合，进而通过细胞外排作用，分泌至胎盘的胎儿一侧，进入胎儿循环。这种自然被动免疫对新生儿很重要。 null二、各类Ig的特性和作用二、各类Ig的特性和作用（一）IgG（一）IgG血清中的主要抗体成分（75-80%，最多）；半寿期最长（20-23天）；是再次应答的主要Ab。 出生后3个月开始合成，3-5岁接近成人水平； 多数抗菌、抗病毒、抗毒素抗体均属IgG类，是血液和胞外液的主要Ab（分布广泛），有多种重要免疫学效应，是抗感染的“主力军”。 是唯一能通过胎盘的Ig，发挥自然被动免疫功能； 具有活化补体经典途径的能力； 具有调理作用、ADCC作用； 参与Ⅱ型、Ⅲ型超敏反应，某些自身免疫病的抗体也属IgGnullnullnullnullnull（二）IgM（二）IgM为五聚体，分子量最大，称为巨球蛋白（macroglobulin）；主要存在于血液中。 在个体发育和免疫应答过程中产生最早（“先头部队”），脐带血IgM增高提示胎内感染（如风疹病毒、巨细胞病毒感染等）；血清IgM升高说明有近期感染，可用于早期诊断。 有强大激活补体能力（比IgG强）和调理作用，在机体早期免疫防御中具有重要作用； 天然血型抗体是IgM； 未成熟B细胞仅表达mIgM，记忆B细胞mIgM消失。null（三）IgA（三）IgA分为单体的血清型和二聚体的分泌型IgA； 分泌型IgA 主要由黏膜相关淋巴组织产生，存在于唾液、泪液、乳汁（婴儿的自然被动免疫）及呼吸道、消化道、泌尿道的分泌液中和黏膜表面，是机体黏膜局部抗感染免疫的重要因素（边防军） 。新生儿易患呼吸道、胃肠道感染可能与sIgA合成不足有关。 调理吞噬、中和毒素nullnull（四）IgD 1、血清含量很低（0.03mg/ml，血清Ig总量的0.2%）。半寿期仅3天（与铰链区长有关）。 2、血清型IgD生物学功能不清楚。 3、膜型IgD见于成熟B细胞（为其发育成熟的标志）。 未成熟B细胞仅表达mIgM， 成熟B细胞同时表达mIgM和mIgD，称为初始B细胞（naive B cell）； 活化B细胞或记忆B细胞mIgD逐渐消失。 nullmIgMmIgD成熟B细胞未成熟B细胞（五）IgE（五）IgE是血清中含量最低的Ig； 主要由呼吸道、胃肠道粘膜固有层的浆细胞产生 是亲细胞抗体，可与肥大细胞、嗜碱粒细胞表面FcεR结合，介导Ⅰ型超敏反应。null特应性体质血清呈高IgE水平nullnullnull第5节 人工制备抗体第5节 人工制备抗体抗体在疾病诊断和免疫防治中发挥重要作用，人工制备抗体是大量获得抗体的重要途径。 多克隆抗体 单克隆抗体 基因工程抗体一、多克隆抗体（polyclonal antibody ,pAb ）一、多克隆抗体（polyclonal antibody ,pAb ） 一般是用Ag（含有多种epitopes）免疫动物后，从其血清中提取的Ab。为多种Ab的混合物，故名。 特点：来源广泛，制备容易；特异性不高。null带有多个表位针对不同表位的B细胞克隆增殖多种抗体的混合物 （多克隆抗体）刺激小鼠二、单克隆抗体（monoclonal antibody, mAb）二、单克隆抗体（monoclonal antibody, mAb）借助小鼠B细胞杂交瘤（hybridoma）技术，所制备的高度均一（属同一类、亚类、型别）、单一特异性（仅针对特定抗定抗 原表位）的抗体。 是由识别一种Ag表位的B细胞杂交瘤克隆合成和分泌的抗单一抗原表位的特异性Ab。 纯度高、特异性强、可大量生产。nullnullmAb结构高度均一，其Ag结合部位和同种型都相同。因此具有以下特点： ①结构均一、纯度高； ②特异性强； ③交叉反应少； ④效价高； ⑤制备成本低，可大量生产。 在疾病的预防、诊断和治疗上有广泛的用途。 缺点是①对人具有较强的免疫原性；②体外抗原抗体结合试验不易出现可见反应。null单抗用于肿瘤治疗的不同模式131I标记抗CEA单抗闪烁成像示结肠癌肺肝转（右） （左：胸X光片）131I标记抗CEA单抗闪烁成像示结肠癌肺肝转（右） （左：胸X光片）三、基因工程抗体三、基因工程抗体 又称重组抗体，借助DNA重组技术和蛋白质工程技术，按人们的意愿在基因水平上对Ig进行切割、拼接或修筛，重新组装成为新型抗体分子。 保留了天然抗体的特异性和主要生物学活性，去除或减少了无关结构，并可赋予抗体分子以新的生物学活性。null治疗用抗体的人源化治疗用抗体的人源化66-75% Human90-95% Human100% Humannull双特异性抗体对肿瘤细胞的杀伤小 结小 结抗体、Ig概念 抗体结构 抗体的分类、分型 Ig功能 五类Ig特点