第3章 免疫球蛋白

第三章免疫球蛋白（immunoglobulin,Ig）

2/5/20231——什么是抗體？

2/5/20232

抗體（antibody，Ab）——

由B淋巴細胞識別抗原后增殖分化為漿細胞所產(chǎn)生的一類能與相應抗原特異性結合，具有免疫功能的球蛋白?？贵w

抗血清（免疫血清

）丙種球蛋白（γ

球蛋白）免疫球蛋白

——四個近義詞

1890年，德國學者培林和日本學者北里用白喉桿菌外毒素免疫馬匹，制備抗毒素。這是在血清中發(fā)現(xiàn)的第一種抗體。這種含有抗體的血清稱之為免疫血清。

為了準確描述抗體蛋白的性質(zhì)，在60年代初提出免疫球蛋白概念——化學結構的概念。多發(fā)性骨髓瘤是由漿細胞無限增殖形成的細胞克隆，由于所有瘤細胞的遺傳特性相同，因此它們合成和分泌的蛋白質(zhì)分子在化學結構上是均一的。這種蛋白分子存在于血液中的稱為骨髓瘤蛋白（meylomaprotein，M）或M蛋白，亦可在尿液中發(fā)現(xiàn)稱為本周蛋白(BenceJones，BJ)。

免疫球蛋白（Immunoglobulin,Ig)

具有抗體活性或化學結構與抗體相似的球蛋白。

分泌型：存在于體液中，具有抗體的各種功能。

膜型：B細胞膜上的抗原受體(BCR)?！贵w理化性質(zhì)

第一節(jié)

免疫球蛋白的分子結構

2/5/202310Ig的結構一、免疫球蛋白的分子結構1、單體的結構（重鏈和輕鏈）2xH鏈：VH、CH2xL鏈：VL、CL鏈間二硫鍵標明N、C端

2、單體的結構（可變區(qū)和恒定區(qū)）V區(qū)（variableregion）位置、特征、組成（超變區(qū)和骨架區(qū)（FR））、作用C區(qū)（constantregion）

位置、特征

*三個概念：超變區(qū)（HVR）互補性決定區(qū)（CDR）獨特型（Id）

FR1FR2FR3FR4HVR1HVR2HVR3VariabilityIndex257550100氨基酸殘基150100500

3、其他結構J鏈分泌片（SP）

二、免疫球蛋白的功能區(qū)概念功能區(qū)及其作用(主要以IgG為例)

H鏈——VH、CH1、CH2、CH3/CH4（IgM、IgE）/絞鏈區(qū)

L鏈——VL、CL

VH/VL特異性識別和結合抗原CH1/CL同種異型的遺傳標記所在部位CH2激活補體，通過胎盤（IgG），主動運輸和分泌（SIgA）CH3Ig與多種細胞表面受體（FcR）結合的部位絞鏈區(qū)含大量脯氨酸，富有彈性和伸展性，能使Ab與不同距離的抗原決定簇結合，也利于暴露補體結合位點。

三、免疫球蛋白的水解片斷1、水解作用

IgIg

木瓜蛋白酶胃蛋白酶

2Fab＋FcF(ab′)2+pFc′

2、水解意義

闡明Ig的結構和生物活性，指導生物制品的生產(chǎn)和臨床應用

第二節(jié)五類免疫球蛋白

的特點和功能

2/5/202332

一、Ig分類

1、類：根據(jù)同種系所有個體的Ig重鏈C區(qū)的抗原性分為五類

IgM()、IgG()、IgA()、IgD()、IgE()

2、亞類：同一類Ig內(nèi)的aa序列及二硫鍵的數(shù)目和位置

IgG—IgG1、IgG2、IgG3和IgG4

；

IgA—IgA1和IgA2；

IgM—IgM1和IgM2。

3、型：根據(jù)Ig輕鏈C區(qū)的抗原性分為鏈和鏈。

：約2：1.4、亞型：

鏈有多種亞型。（輕鏈抗原決定簇在CL區(qū)，分κ和λ。1個Ig分子輕鏈只有一個型，不是κ型就是λ型。）

1、IgG是血清Ig的重要成分，約占總量的75％。全身的IgG有40－50％分布于血清中，其余存在于組織中。IgG是主要的抗感染抗體，具有三種免疫活性。（1）激活補體；（2）

促進吞噬；（3）

ADCC。IgG是唯一能通過胎盤的抗體，在新生兒抗感染過程中發(fā)揮重要作用。臨床使用的丙球主要為IgG，作為人工被動免疫，一般2－3周注射一次為宜

2、IgMIgM是分子量最大的Ig

。殺菌作用比大IgG100倍在種族進化和個體發(fā)育過程中，最早合成IgM，臨床診斷意義：胎兒或新生兒血液內(nèi)出現(xiàn)IgM抗體，提示可能有子宮內(nèi)感染的可能性；因IgM半衰期較短，若血清中出現(xiàn)IgM特異性抗體，表示有近期感染。IgM也是人體天然血型抗體和B細胞表面的重要表面標志。證明試驗：二巰基乙醇(2-ME)可選擇性使IgM解離成單體，原有活性大為降低。這是一個簡單區(qū)分IgM和IgG生物學活性的方法。

3、IgE

正常人血清中含量極低，具高度親細胞性。參與Ⅰ型變態(tài)反應，結合嗜酸性粒細胞，有效殺傷寄生蟲

4、IgA

IgA占血清總含量的13%。血清中IgA以單體存在稱血清IgA。分泌型以二聚體形式存在，稱為分泌型IgA。

局部抗感染、新生兒抗感染中發(fā)揮作用。同時可參與補體激活和III型超敏反應。

5、IgDIgD為單體。IgD含量最低，易被蛋白所降解。IgD功能尚不清，IgD對防止免疫耐受性的發(fā)生有一定關系。第三節(jié)免疫球蛋白的生物學活性

2/5/202343一、特異性結合抗原二者的結合主要依靠靜電引力、氫鍵、范德華力等，需要合適的溫度、pH、離子強度以及完整的抗體，這種結合是可逆的。二、激活補體三、通過與細胞的FcR結合

發(fā)揮生物效應1、抗體的調(diào)理作用

2、ADCC

3、介導I型超敏反應4、SPA與人的IgG的Fc段結合

四、選擇性傳遞

（主要借助胎盤滋養(yǎng)層細胞表面的FcR進行的。）

五、具有免疫原性

1、同種型（isotype）

2、同種異型（allotype）

3、獨特型（idiotype）

將Ig作為抗原在異種、同種異體或自身體內(nèi)進行免疫，均能誘導機體發(fā)生免疫應答，產(chǎn)生相應的抗體，這些抗體可用血清學方法進行檢測，因此稱為Ig的血清型

IgG鏈的同種異型標志是Gm因子，已發(fā)現(xiàn)Gm1-Gm30.

IgA鏈的同種異型標志是Am因子，有A2M1和A2M2兩種。鏈的同種異型標志稱為km因子，有km1、km2、km3、

第四節(jié)免疫球蛋白的基因結構與抗體多樣性2/5/202358Burnet克隆選擇學說

體內(nèi)存在無數(shù)抗原特異性淋巴細胞克隆每一克隆只表達同一特異性的抗原受體胚胎期與自身成分反應的淋巴細胞被“禁忌”形成耐受出生后淋巴細胞遇到相應抗原發(fā)生特異應答，并形成記憶禁忌細胞突變可導致自身免疫

一、抗體基因結構

二、Ig基因的重排及類別轉換（一）Ig基因的重排

(發(fā)生在胚系B淋巴細胞)

在未分化的胚系B淋巴細胞或其他有核體細胞的染色體中，編碼IgV區(qū)和C區(qū)各個部分的基因節(jié)段是分離的。在B細胞發(fā)育過程中，一部分基因節(jié)段互相接近、重新排列，形成功能性的Ig基本單位，這一過程稱為基因重排（generearrangement）

V(D)JrecombinationisinitiatedbytheRecombinaseActivatorGeneProducts,RAG1andRAG2(foundonlyindevelopinglymphocytes)DuringBcellmaturation,immunoglobulingenesundergorearrangement.DuringBcellmaturation,immunoglobulingenesundergorearrangement.

1、H鏈重排和等位基因排斥：（1）D-J重排——V-DJ重排（2）等位基因排斥2、L鏈重排和同種型排除：（1）κ鏈重排（V-J重排）（2）λ鏈重排（V-JC重排）（3）同種型排除

（二）重鏈類型轉換

（成熟B細胞，抗原刺激后）即classswitch，又稱S-S轉換。

*僅發(fā)生類或亞類的變化，結合的抗原特異性不變。

IgM——IgM、IgD——各種類別IgInheavychains,theV,DandJsegmentsencodethevariabledomainwhiletheCsegmentencodestheconstantdomain.Inlightchains,theVandJsegmentsencodethevariabledomainwhiletheCsegmentencodestheconstantdomain.（三）各基因編碼的相應Ig區(qū)域H鏈V——CDR1、CDR2

V-D、D——大部分CDR3（多樣性）

D-J、J——其余CDR3部分及骨架區(qū)L鏈V——CDR1、CDR2V-J、J——CDR3及骨架區(qū)C——C區(qū)三、抗體多樣性的機理及意義多基因控制Ig的類型轉換和H、L鏈的隨機組合連接的多樣性體細胞的高頻突變抗體的分泌型和膜結合型Combinations40X530X465X27X6200+12010,53032010,530X=3,369,600V(D)J:H/L:Numberofgenesegmentsk40+5=45l30+4=34H65+27+6=98totalgenesegments177ThepotentialdiversitygeneratedbyV(D)Jrecombinationisvirtuallyinfinite.>Totallymphocytesinahuman~1012>Genomesize~3X109bp第五節(jié)人工制備的抗體

2/5/202378已在歐美得到批準上市的治療用抗體（一）多克隆抗體(PcAb)

用抗原免疫動物后獲得的免疫血清（抗血清）。具有高度異質(zhì)性（由不同克隆的B細胞針對不同抗原決定簇所產(chǎn)生）。應用：免疫學檢測、被動免疫治療和緊急預防存在問題：特異性差,用于免疫學檢測容易出現(xiàn)交叉反應二、單克隆抗體(McAb)指一個B細胞針對一個抗原決定簇所產(chǎn)生的一種特異性抗體，稱為單克隆抗體特高特異性、高均一性、大量產(chǎn)生及穩(wěn)定性

單克隆抗體的應用：1.診斷(檢測)試劑：病原體、腫瘤標志物、細胞表面標志等2.治療：A移植物受者使用T細胞的McAb，可預防急性排斥反應。B供體骨髓在體外經(jīng)T細胞的McAb處理，可減輕或消除移植物抗宿主反應。CAIDS治療D腫瘤介入治療：細胞毒劑(藥物)與抗腫瘤抗原的McAb結合后，利用McAb的導向作用，將細胞毒劑(藥物)定位于腫瘤細胞，到達直接殺死腫瘤細胞的目的。3.研究：純化抗原、分析和探查抗原結構、分析抗原決定簇分子的功能。

問題異源蛋白導致產(chǎn)生抗抗體，影響靶向性和效果靶部位攝取的量太低效應功能弱在體內(nèi)被清除速度快

對策抗體人源化改變抗體大小連接毒素、放射性同位素、藥物(GeAb)

根據(jù)研究者的意圖，采用基因工程方法，在基因水平，對免疫球蛋白基因進行切割、拼接或修飾后導入受體細胞進行表達，產(chǎn)生新型抗體。主要包括嵌合抗體、人源化抗體、小分子抗體等。（三）基因工程抗體鼠