長沙醫(yī)學院案

長沙醫(yī)學院教案課程名稱醫(yī)學免疫學授課題目（章節(jié)或主題）第四章抗體授課教師所屬系（部）基礎醫(yī)學院所屬教研室病原生物學與免疫學職稱講師授課時間年月日第周星期第節(jié)第次課授課時數(shù)3學時授課班級專業(yè)（本科□/ 專科口） 級班教學課型理論課/□ 實驗課口見習課口 習題課口 討論課口 其它口教材名稱、作者、出版社及出版時間《醫(yī)學免疫學》（第6版）,曹雪濤，人民衛(wèi)生出版社，2013年3月教學目的要求:掌握：抗體、免疫球蛋白、結構域、獨特型的定義;免疫球蛋白的基本結構、水解片段、血清型。調理作用、ADCC、單克隆抗體的定義；免疫球蛋白的功能以及其各類免疫球蛋白的特性與功能。熟悉免疫球蛋白的其他成分、類型、多樣性。了解單克隆抗體的制備過程及其優(yōu)、缺點重點與難點:重點:抗體、免疫球蛋白、結構域、獨特型的定義;免疫球蛋白的基本結構、水解片段；調理作用、ADCC、單克隆抗體的定義；免疫球蛋白的功能以及其各類免疫球蛋白的特性與功能難點：以免疫球蛋白的異質性。單克隆抗體教學方法（請打”選擇）：講授法"口討論法口啟發(fā)式口自學輔導法口練習法（習題或操作）口讀書指導法口 PBL教學法口CBL教學法口其他口教學手段（請打”選擇）：板書”口實物口標本口掛圖口模型口投影口幻燈口錄像口CAI（計算機輔助教學）”□教學過程設計和教學內容：教學方法和注意事項一、組織教時間分配5min第四章抗體學第一節(jié)、抗體的結構與類型二、講授本一、概述次課內容抗體：是抗原刺激B細胞增殖分化為漿細胞所產生的具有免疫功能的蛋白質。主要存在于血清等體液中。每一種漿細胞（多媒體教10min克隆可以產生一種特異性抗體分子，因此血清中的抗體是多種抗體分子的混合物。用電泳方法證明抗體是球蛋白，其活性部分存在于a、&、y球蛋白處。學）免疫球蛋白：將具有抗體活性及化學結構與抗體相似的球蛋重點

白統(tǒng)稱為免疫球蛋白。兩者的關系：免疫球蛋白包括正常和異常的Ig,是化學結構的概念，抗體則是生物學功能的概念。所有的抗體都是免疫球蛋白，但免疫球蛋白不一定都是抗體（即免疫球蛋白不一定多具有抗體活性）。但某些文獻稱兩者為同意詞，可互換。分型：分泌型（secretedIg,SIg）—存在于體液，大多具有抗體的功能。膜型（membrandIg,mIg）—存在于B細胞表面，是B細胞的抗原受體（BCR）。分類：五類，即IgG、IgM、IgE、IgA、IgD二、抗體的結構：所有的抗體都有相似結構。1基本結構（以IgG為例）單體：由兩條相同的分子量較大的重鏈（heavychain,H）和兩條相同的分子量較小的輕鏈（lightchain,L）通過鏈間二硫鍵連接而成的四肽鏈結構。每條輕鏈與一條重鏈結合，兩條重鏈相互聯(lián)結，位于上端的兩個臂由易彎曲的鉸鏈區(qū)連接到主干上形成“Y”形分子。單體結構是構成免疫球蛋白分子的基本單位。以下詳細介紹各組成部分的結構和功能特點：1.1重鏈和輕鏈（1）輕鏈：由214個氨基酸殘基組成，每條輕鏈有兩個由鏈內二硫鍵所構成的環(huán)肽（功能區(qū)）。分型：K和入型?，F(xiàn)在還不了解分別具有兩種不同輕鏈的抗體在功能上有何不同。入鏈根據C區(qū)個別氨基酸的差異，分為入1?入4四個亞型。種屬特異性：*一個天然Ig分子上的兩條輕鏈的型別總是相同的。30min難點*每類Ig的輕鏈都可以有K和入鏈。30min難點*不同種屬動物體內，兩型輕鏈的比例不同：正常人血清免疫球蛋白K:入約為2：1，小鼠約為20：1。輕鏈比例異常可反應免疫功能異常。（2）重鏈：大小約為輕鏈的兩倍。每條重鏈有4~5個由鏈內二硫鍵所組成的環(huán)肽。Ig分類：根據H鏈恒定區(qū)結構的差異（氨基酸的組成和排列順序不同、二硫鍵的數(shù)目和位置、含糖的種類和數(shù)量不同），可將重鏈分為p、0、Y、a、￡鏈，重鏈的類別決定免疫球蛋白的類型，哺乳動物的免疫球蛋白因而分為IgM、IgD、IgG、IgA、IgE五大類。Ig亞類：同一類Ig根據鉸鏈區(qū)氨基酸組成、重鏈二硫鍵的數(shù)目和位置不同，可分為不同類。IgG1?IgG4,IgA1?IgA2。1.2可變區(qū)和恒定區(qū)（1）可變區(qū)：位置：指重鏈和輕鏈靠近N（氨基）端的約110個氨基酸的序列變化很大，稱variableregion,V區(qū)，約占輕鏈的1/2和重鏈的1/5?1/4。重鏈和輕鏈的V區(qū)分別叫VH和VL。高變區(qū)：VH和VL各有3個區(qū)域的氨基酸組成和排列順序特別易變化，稱為hypervariableregion,HVR，分別用HVR1、HVR2、HVR3表示?；パa性決定區(qū)：VH和VL的6個高變區(qū)共同組成Ig的抗原結合部位，該部位形成一個與抗原決定基互補的表面，因此，高變區(qū)也叫complementarity-determiningregion,CDR，分別用CDR1、CDR2、CDR3表示。CDR決定抗體對抗原結合的特異性。見P25圖3-3。骨架區(qū)：高變區(qū)以外的可變區(qū)區(qū)域，其氨基酸組成和排列順序相對不易變化，叫frameworkregion,FR。（2）恒定區(qū)：位置：重鏈和輕鏈V區(qū)以外的氨基酸序列相對穩(wěn)定，包括L鏈近C（羧基）端的1/2,H鏈近C端的3/4或4/5，叫costentregion,C區(qū)。重鏈和輕鏈的C區(qū)分別稱為CH和CL。不同類的Ig其重鏈長度不一，分別有3~4個恒定區(qū)不等，即CH1~CH3或CH4。特異性：同一種屬動物中，同一類或同一型Ig分子其C區(qū)氨基酸的組成和排列順序比較恒定。針對不同抗原刺激產生

的人IgG抗體，它們的V區(qū)特異性不同，但其C區(qū)的抗原性是相同的，因此，制備抗人IgG抗體，均能與不同人的IgG結合。補充圖示。1.3鉸鏈區(qū)：10min10min位于CH1和CH2之間。富含脯氨酸，易伸展彎曲和被一些酶類水解，其作用是使抗體的兩臂易于移動和彎曲，從而與不同距離的抗原表位結合，可利用多個抗原結合位點，多位點的結合將增強捕捉抗原的強度。各類或各亞類Ig鉸鏈區(qū)所含氨基酸數(shù)目不盡相同。10min10min1.4免疫球蛋白的功能區(qū)（補充圖示）（1） 含義：Ig分子的每條肽鏈均可折疊為幾個球形的環(huán)肽區(qū)域，叫功能區(qū)或結構域。每個功能區(qū)約由110個氨基酸組成，每個功能區(qū)形成免疫球蛋白折疊（2個P折疊小片）。（2） 數(shù)目：輕鏈：VL和CL，2個。重鏈：IgG、IgA、IgD有4個，即VH、CH1、CH2、CH3；IgM和IgE有五個功能區(qū)，即VH、CH1~CH4。（3） 作用：*抗原結合部位：VH和VL，尤其是HVR（CDR），乃Ig與抗原表位互補結合的部位。*遺傳標志：CH和CL具有部分同種異型的遺傳標志。*補體C1q結合位點：IgG的CH2和IgM的CH3可結合補體C1q，從而激活補體活化的經典途徑。*通過胎盤：母體的IgG借CH2部分可通過胎盤。*與Fc受體結合：IgG的CH3可與單核巨噬細胞、中性粒細胞、B細胞、NK細胞表面的IgGFc受體（FcyR）結合，產生調理作用或ADCC作用。IgE的CH2和CH3可與肥大細胞和嗜堿性粒細胞的IgEFc受體（Fc￡R）結合，介導速發(fā)型超敏反應?？贵w的其他成分2.1J鏈：joiningchain。多肽鏈，連接Ig單體形成二、五或多聚體。IgA可形成二聚體，IgM可形成五聚體。J鏈在多聚體免疫球蛋白的體內轉運中起一定作用。

2.2分泌片：分泌成分。是分泌型IgA分子上的一個輔助成分。其作用是保護分泌型IgA的鉸鏈區(qū)免受蛋白水解酶降解，并介導IgA從粘膜下轉移到粘膜表面，發(fā)揮局部免疫作用?？贵w的水解片段3.1木瓜蛋白酶（papain）水解片段10minPorter等最早用木瓜蛋白酶水解兔IgG而獲知Ig的四肽鏈結構和功能。作用部位：鉸鏈區(qū)二硫鍵連接的2條H鏈近N端的部位。10min產物：三個片段。2個Fab和1個Fc。*Fab:抗原結合片段（fragmentantigenbinding,Fab）。每個片段由一條完整L鏈和部分H鏈（VH和CH1功能區(qū)）構成。意義：一個完整的Fab片段可與抗原結合，但此片段表現(xiàn)為單價（既只能與一個抗原決定基結合），與抗原結合后不能形成肉眼可見的凝集反應和沉淀反應。補充圖示。*Fc：可結晶片段（fragmentcrystallizable,Fc），此片段易于形成結晶。相當于CH2和CH3功能區(qū)。意義：*是抗體與效應分子和效應細胞相互作用的部位，如包含CH2和CH3可與補體結合，與巨噬細胞等上的Fc受體結合；*是Ig的同種型抗原決定基（異種間免疫具有的抗原性）存在部位。用一種動物體內產生的抗體被動免疫，即注射入另一種動物體內時，可能因此抗體Fc段的存在而誘發(fā)超敏反應。3.2胃蛋白酶（pepsin）水解片段Nisonoff等最早用胃蛋白酶裂解免疫球蛋白。作用部位：鉸鏈區(qū)H鏈的二硫鍵近C端部位。產物：*F（ab"）2：1個，包括2條L鏈和由鏈間二硫鍵相連的小段H鏈，包括鉸鏈區(qū)。表現(xiàn)為中國衛(wèi)生人才網雙價，與抗原結合的親和力大于單價的Fab，與抗原結合后能形成凝集反應和沉淀反應。補充圖示。*pFc〃：若干。無生物學活性。意義：胃蛋白酶水解后的F(ab")2保留了抗體結合抗原的生物學活性，減少或避免了由Fc段所具有的抗原性所致的超敏反應，因而作為生物制品有較大的實用價值。但此類片段不具備固定補體以及與細胞膜表面Fc段受體結合的功能。三、抗體的異質性抗體的類型30min1.1Ig分類：根據H鏈恒定區(qū)結構的差異(氨基酸的組成和排列順序不同、二硫鍵的數(shù)目和位置、含糖的種類和數(shù)量不同)，可將重鏈分為p、0、Y、a、￡鏈，重鏈的類別決定免疫球蛋白的類型，哺乳動物的免疫球蛋白因而分為IgM、IgD、IgG、IgA、IgE五大類。30min1.2Ig亞類：同一類Ig根據鉸鏈區(qū)氨基酸組成、重鏈二硫鍵的數(shù)目和位置不同，可分為不同類。IgG1~IgG4,IgA1~IgA2。1.3Ig型：根據輕鏈C區(qū)所含抗原表位不同，可分為K和入兩型。1.4Ig亞型：根據輕鏈C區(qū)N端氨基酸排列的差異可分為亞型。抗體的血清型免疫球蛋白既可能是抗體，其本身具有抗原性。將其作為抗原免疫異種動物、同種異體或在自身體內可引起不同程度的免疫反應。根據免疫球蛋白不同抗原決定基存在的部位不同以及在異種、同種異體和自體中產生免疫反應的差別，可把免疫球蛋白的抗原性分為：2.1同種型決定基含義：指決定同一種屬內所有個體共有的免疫球蛋白抗原特異性的標記，在異種體內可誘導產生相應抗體，即同種型的抗原特異性因種屬而異。是重鏈類和亞類以及輕鏈型的同義詞。分布：CH和CL2.2同種異型決定基

含義：決定同一種屬不同個體間的免疫球蛋白的抗原特異性不同，在同種異體間可誘導產生相應抗體?？勺鳛橐环N遺傳標記。分布：CH和CL2.3獨特型（idiotype）抗原決定基含義：決定某一特定抗體的抗原結合部位（VH、VL）的抗原特異性標記。因為每一種特異性抗體，其V區(qū)上的氨基酸序列不同，從而表現(xiàn)特有的抗原決定基的作用。這種特有的V區(qū)氨基酸序列就成為一種獨特的抗原決定基的標記。不同抗體形成細胞克隆所產生Ig，其V區(qū)具有與其它抗體V區(qū)不同的抗原性。可以在異種、同種異體以及自身體內誘導相應抗體的產生，稱為抗獨特型抗體（antiidiotypicantibody,aId）。分布：V區(qū)，尤其是HVR（CDR）。意義：抗獨特型抗體在免疫調節(jié)中的作用見免疫調節(jié)章節(jié)。第二節(jié)、抗體的功能免疫球蛋白是體液免疫應答中發(fā)揮免疫功能的最主要的免疫分子，它具有2個重要功能。即首先與抗原結合，然后誘發(fā)效應機制。這兩種功能分別和免疫球蛋白的2個不同區(qū)域有關，重鏈和輕鏈的可變區(qū)共同組成與抗原結合的部位，而恒定區(qū)則與效應功能有關。一、特異性結合抗原Ig最顯著的生物學特點是特異性地與相應抗原結合。物質基礎：由VH和VL區(qū)，特別是HVR（CDR）的空間構型所決定的。30min結合強度：免疫球蛋白有單體、二聚體、五聚體。每一個Ig分子結合抗原表位的數(shù)目（結合價）不同。Fab為單價，F(xiàn)（ab'）2和單體IgG、IgD、IgE為雙價；二聚體（分泌型IgA）為4價；五聚體IgM理論上為10價，因空間位阻，一般只能結合5個抗原表位，為5價。30min意義：清除病原微生物或導致免疫病理作用。如抗毒素中和外毒素的毒性等。體外與抗原結合產生各種抗原抗體反應，是免疫學診斷方法的基礎。識別并結合抗原，誘導免疫應答。如B細胞膜上的抗原識別受體就是膜型免疫球蛋白。二、效應功能激活補體主要由IgG（IgG1~IgG3）和IgM抗體與抗原結合，激活補體經典途徑，產生多種生物學效應；IgA、IgG4、IgE可通過替代途徑活化補體，詳細機制見補體章節(jié)。Fc段結合細胞表面的Fc受體（FcR）不同細胞表面有不同類別Ig的Fc段受體，常見有IgG、IgE、IgA的Fc受體，分別用FcyR、FcsR、FcaR表示。2.1調理作用概念：指抗體、補體等調理素促進吞噬細胞吞噬細菌等顆粒性抗原的作用，包括抗體和補體的調理作用兩方面?？贵w的調理作用：與抗原結合的IgG1和IgG3抗體Fc段與中性粒細胞、單核巨噬細胞上的FcyRI、FcyRII結合，從而增強吞噬細胞的吞噬功能，IgA也具有此作用。機理見P29圖3-7A。Fc此處作為連接抗原和吞噬細胞間的“橋梁”，將抗原拉攏吞噬細胞。2.2ADCC（抗體依賴的細胞介導的細胞毒作用，antibodydependentcell-mediatedcytotoxicity）含義：表達Fc受體的細胞（如NK細胞）通過識別抗體的Fc段直接殺傷抗體包被的靶細胞（即抗體與細胞膜上的抗原已結合的細胞）。參與成分：IgG型抗體，NK細胞及單核巨噬細胞、中性粒細胞。以NK細胞為主。與調理作用的區(qū)別：吞噬和殺傷的區(qū)別；作用對象是細菌和組織細胞的區(qū)別。2.3介導I型超敏反應:

15min由抗原刺激產生的IgE型抗體，其Fc段與肥大細胞和嗜堿性粒細胞表面的高親和力IgEFc受體（FceRI）結合。當相同的抗原再次進入機體，回引起超敏反應，見超敏反應章節(jié)。IgE在游離情況下可與具有相應Fc段受體的細胞（肥大細胞和嗜堿性粒細胞）結合，稱為親細胞抗體。15min.穿過胎盤和粘膜穿過胎盤：人類IgG是唯一能穿過胎盤的免疫球蛋白，是一種重要的自然被動免疫機制。即母體可將此類免疫球蛋白傳至胎兒血循環(huán)，對于新生兒抗感染具有重要意義，如可以保護新生兒在6個月內減少病原體感染機會。與IgG的Fc段結構有關，若切除Fc段后，剩余的Fab段不能通過胎盤。通過粘膜：分泌型IgA從粘膜下轉移至呼吸道和消化道粘膜，是粘膜局部免疫的重要因素。.免疫調節(jié)：見免疫調節(jié)章節(jié)。第三節(jié)、抗體的特性與功能一、 IgG血清中含量最高的免疫球蛋白：占血清總免疫球蛋白的75~80%。出生后3個月開始合成，3~5歲接近成年人水平。單體、半衰期較長，親和力高，是再次應答的主要抗體?？垢腥镜闹饕贵w：大多數(shù)抗細菌、病毒的抗體、抗毒素和某些自身抗體是IgG。發(fā)揮調理作用、ADCC、激活補體。通過胎盤。與SPA結合：SPA是金黃色葡萄球菌的A蛋白。SPA可模擬Fc受體與IgG的CH1和CH3結合，起到防御細菌感染的作用。因為金黃色葡萄球菌通過SPA與抗體的Fc段結合，就不能再與抗體的Fab段結合。補充圖示二、 IgM分子量最大，巨球蛋白，多數(shù)血漿中存在的游離IgM為五聚體。是在生物進化和個體發(fā)育中最早合成和分泌的Ig,也是在抗原刺激的體液免疫應答中最先產生的抗體：不能通過胎盤，在胚胎后期開始合成，若臍帶血中IgM增高，提示胎兒宮內感染（某些病毒）；感染過程中血清IgM增高，說明近期感染。半衰期較短、親和力低。類型：天然血型抗體、類風濕因子、BCR的主要成分（mIg）、抗菌抗體。免疫效應：激活補體能力比IgG強15倍，原因見補體章節(jié)。因此主要發(fā)揮溶菌、溶血、早期防御作用。三、IgA分型：血清型和分泌型。以后者為主。分泌型IgA為二聚體。分布：是分泌液中主要的免疫球蛋白，存在于胃腸道、支氣管分泌液、初乳、唾液、淚液。免疫效應：對蛋白酶水解有一定抵抗力，能在局部消滅微生物，阻止病原體入血，是粘膜局部免疫的主要抗體。新生兒可從初乳中獲得，是自然被動免疫的重要方式。四、IgD血清濃度