免疫學(xué) 第四章 免疫球蛋白課件

第四章免疫球蛋白Immunoglobulin1教學(xué)目的及要求：1、掌握免疫球蛋白與抗體的概念；免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu)、功能區(qū)及其主要功能；免疫球蛋白的生物學(xué)活性；2、熟悉免疫球蛋白的的水解片段,各類免疫球蛋白的特性及功能;3、了解免疫球蛋白的血清型，單克隆抗體的概念、特點及其應(yīng)用。2教學(xué)內(nèi)容免疫球蛋白與抗體的概念；免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu)、功能區(qū)及其主要功能；免疫球蛋白的生物學(xué)活性；各類免疫球蛋白的特性及功能;免疫球蛋白的血清型等。3抗毒素血清抗體免疫血清療法白喉類毒素接種者白喉患者5

概念抗體（antibody，Ab):B細(xì)胞識別抗原后增殖分化為漿細(xì)胞所產(chǎn)生的一類球蛋白，存在于體液中，能與相應(yīng)抗原特異性結(jié)合，具有免疫功能。6抗體是機(jī)體免疫應(yīng)答過程中產(chǎn)生的重要效應(yīng)分子，且主要存在于體液中，故將抗體介導(dǎo)的免疫效應(yīng)稱為體液免疫(humoralimmunity)。7免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）：具有抗體活性或化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體相似的球蛋白。8Ig的存在形式分泌型（體液中）：如Ab,主要存在于血液及組織液中。膜型（細(xì)胞膜表面）：mIg即B細(xì)胞膜表面的抗原受體（BCR），包括mIgM和mIgD，構(gòu)成B細(xì)胞膜上的抗原受體。1012一、免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu)四肽鏈結(jié)構(gòu)（一）重鏈和輕鏈（二）可變區(qū)和恒定區(qū)14四肽鏈結(jié)構(gòu)由兩條完全相同的重（長）鏈，兩條完全相同的輕（短）鏈，通過鏈間二硫鍵連接形成對稱形式：單體，分子式H2L2。IgG分子由3個長度大致相同的片段組成——“Y”形分子151、輕鏈（lightchain，L鏈）含214個氨基酸殘基，25kD，不含糖；根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)和C區(qū)抗原性分型：κ、λ型正常人血清中κ、λ比約為2:1免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu)（一）重鏈和輕鏈162、重鏈（heavychain，H鏈）含450-550個氨基酸殘基，50-75kD，含糖；根據(jù)H鏈結(jié)構(gòu)和抗原性不同，進(jìn)行分類：H鏈抗原性:μ、γ、α、δ、εIg類別:IgMIgGIgAIgDIgE一個天然Ig的兩條H鏈的類，和兩條L鏈的型是完全相同的

免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu)1718

超變區(qū)

位置：

VH

29~31、49~58、95~102

VL

28~35、49~56、91~98

分子結(jié)構(gòu)：

Ag接觸面（Ig的裂隙）在結(jié)構(gòu)上與抗原決定簇互補(bǔ)——互補(bǔ)決定區(qū)（complementarity-determiningregion，CDR）

VH或VL各有3個，分別稱CDR1、CDR2、CDR3

特點：具更大變異性，隨Ab特異性不同而發(fā)生變化

（Ab特異性不同，CDR序列也不同）

功能：Ab與Ag特異性結(jié)合的關(guān)鍵部位；Ig獨特型所在部位

202123高變區(qū)高變區(qū)（hypervariableregion，HVR）骨架區(qū)（frameworkregion，F(xiàn)R）可變區(qū)氨基酸殘基位置變異指數(shù)24在同一種屬動物中，所產(chǎn)生針對不同抗原的同一類別Ig，其C區(qū)氨基酸組成和排列順序比較恒定。其免疫原性相同，它是Ig分類和分型的依據(jù)，也是制備第二抗體的抗原基礎(chǔ)。但V區(qū)各異。26可變區(qū)（variableregion，V區(qū)）恒定區(qū)（constantregion，C區(qū)）傷寒抗體（IgG）痢疾抗體（IgG）乙肝抗體（IgG）27二、免疫球蛋白的功能區(qū)及其主要功能

1、結(jié)構(gòu)域（功能區(qū)，domain）Ig分子內(nèi)部由約110個氨基酸通過鏈內(nèi)二硫鍵連接形成一個球形亞單位結(jié)構(gòu)，是Ab發(fā)揮生物學(xué)功能的單位。

Ig的多肽鏈分子可折疊成由鏈內(nèi)二硫鍵連接的若干球形結(jié)構(gòu)域(domain)，每個結(jié)構(gòu)域一般具有其獨特的功能。282、功能區(qū)功能

VH

VL：Ig與Ag表位結(jié)合的部位CHCL：具有部分同種異型遺傳標(biāo)志CH2:IgG：補(bǔ)體結(jié)合點；通過胎盤CH3:IgG：結(jié)合細(xì)胞（FcR）IgM：補(bǔ)體結(jié)合點IgE：結(jié)合細(xì)胞（FcR）30三、鉸鏈區(qū)（hingeregion）位于CH1和CH2之間，即H鏈鏈間-SS-連接處附近。IgM、IgE無鉸鏈區(qū)；特點：

◎含脯胺酸殘基多——富彈性，易伸展；

功能：

◎改變Ig構(gòu)型

彈性和調(diào)節(jié)作用使HVR能與不同距離2個表位結(jié)合

介導(dǎo)生物學(xué)功能

暴露補(bǔ)體結(jié)合位點，顯示結(jié)合補(bǔ)體活性

◎?qū)Φ鞍酌该舾斜幻柑幚淼腎g，多在此區(qū)被切斷3132四、免疫球蛋白的水解片段

木瓜蛋白酶水解片段

2Fab+Fc胃蛋白酶水解片段F(ab′)2段+pFc′3334木瓜蛋白酶的水解片段

裂解部位：IgG鉸鏈區(qū)H鏈鏈間二硫鍵近N端側(cè)切斷。裂解片段：①兩個Fab段（抗原結(jié)合段，fragmentofantigenbinding）,一個完整的Fab段可與抗原結(jié)合，表現(xiàn)為單價，但不能形成凝集或沉淀反應(yīng)。②一個Fc段（可結(jié)晶段，fragmentcrystallizable），是Ig與效應(yīng)分子或細(xì)胞相互作用的部位。3536胃蛋白酶的水解片段

裂解部位：鉸鏈區(qū)H鏈鏈間二硫鍵近C端切斷。裂解片段：①F(ab`)2片段為雙價，可同時結(jié)合兩個抗原表位．故與抗原結(jié)合可發(fā)生凝集反應(yīng)和沉淀反應(yīng)，F(xiàn)(ab’)2段保留了結(jié)合相應(yīng)抗原的生物學(xué)活性，又避免了Fc段免疫原性可能引起的副作用，因而被廣泛用作生物制品。②胃蛋白酶水解Ig后所產(chǎn)生的pFc’最終被降解．無生物學(xué)作用。37水解片段意義有利于研究Ig的基本結(jié)構(gòu)和功能；分離、純化特定Ig的多肽片段，可被廣泛用作生物制品。如白喉抗毒素、破傷風(fēng)抗毒素經(jīng)胃蛋白酶消化后精制提純的制品．因去掉IgFc段而降低發(fā)生超敏反應(yīng)。38五、J鏈和分泌片（一）結(jié)合鏈（joiningchain，J鏈）漿細(xì)胞合成，是一富含半胱氨酸的多肽鏈。將單體Ig分子連接為二聚體或多聚體如SIgA。（二）分泌片（secretorypiece，SP）黏膜上皮細(xì)胞合成和分泌，一種含糖的肽鏈。與IgA非共價連接，保護(hù)其不被環(huán)境中蛋白水解酶破壞。介導(dǎo)IgA的轉(zhuǎn)運。394041第二節(jié)免疫球蛋白的生物學(xué)活性免疫球蛋白的主要功能

42（一）V區(qū)的功能：特異性識別結(jié)合抗原

特異性結(jié)合分子基礎(chǔ)：

Ig的HVR（CDR）空間構(gòu)型Ag表位的空間構(gòu)型結(jié)構(gòu)互補(bǔ)其他分子間力結(jié)合價：單價——Fab段雙價——IgG、IgD、IgE、IgA、F（ab）′2四價——SIgA五價——IgM免疫球蛋白的主要功能43其空間構(gòu)型（尤其HVR）決定了Ig與抗原結(jié)合的特異性。主要表現(xiàn)為：①中和毒素：如IgG、IgA；②抑制病毒；③阻止細(xì)菌吸附易感細(xì)胞：如SIgA；④B細(xì)胞膜表面的IgM和lgD

：構(gòu)成BCR，特異性識別并結(jié)合抗原分子，介導(dǎo)體液免疫應(yīng)答；⑤參與抗體對免疫應(yīng)答的正、負(fù)調(diào)節(jié)作用。44（二）C區(qū)的功能

Ag-Ab結(jié)合后，Ig的Fc段變構(gòu)，產(chǎn)生其他Ig的生物學(xué)活性1、激活補(bǔ)體2、結(jié)合Fc受體調(diào)理作用（opsonization）ADCC作用（antibodydependentcell-mediatedcytotoxicity）

介導(dǎo)I型超敏反應(yīng)

3、穿過胎盤和粘膜45

1、激活補(bǔ)體

激活經(jīng)典途徑：IgG1~3、IgM

激活旁路途徑：凝聚的Ig如聚合的IgA

46補(bǔ)體活化作用4748輸血反應(yīng)血液492、結(jié)合細(xì)胞表面的Fc受體（FcR）

Fc段/FcR

Ag-Ab組織細(xì)胞生物學(xué)效應(yīng)

不同不同不同

（IgE游離狀態(tài)下可與FcR結(jié)合：親細(xì)胞抗體）

（1）調(diào)理作用（2）抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用（3）介導(dǎo)Ⅰ型超敏反應(yīng)5051（1）調(diào)理作用Fc段/FcR

Ag-Ab吞噬細(xì)胞吞噬作用

IgG中性粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞

抗體的Fc段與吞噬細(xì)胞上的Fc受體結(jié)合，從而促進(jìn)吞噬細(xì)胞的吞噬作用。——稱調(diào)理作用具有調(diào)理作用的物質(zhì)——調(diào)理素52（2）抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用（antibody-dependentcell-mediatedcytotoxicity，ADCC）——表達(dá)FcR的細(xì)胞通過識別抗體的Fc段直接殺傷被抗體包被的靶細(xì)胞。Fc段/FcRAg-Ab殺傷細(xì)胞殺傷靶細(xì)胞IgGNK細(xì)胞中性粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞53

IgG類抗體與靶細(xì)胞表面抗原特異性結(jié)合，效應(yīng)細(xì)胞（NK細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞）借助所表達(dá)的IgGFcR與靶細(xì)胞表面IgG的Fc段結(jié)合，從而直接殺傷靶細(xì)胞54（3）介導(dǎo)Ⅰ型超敏反應(yīng)Fc段/FcRIgE肥大細(xì)胞致敏細(xì)胞嗜堿性粒細(xì)胞55介導(dǎo)Ⅰ型超敏反應(yīng)示意圖563、穿過胎盤屏障和粘膜

（1）通過胎盤：

介導(dǎo)胎兒自然被動免疫Fc段穿過胎盤IgG胎盤滋養(yǎng)層細(xì)胞進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)胎兒血液

FcRn（母體側(cè)）進(jìn)入

（2）通過粘膜SIgA可通過粘膜細(xì)胞

——消化道、呼吸道、泌尿生殖道：局部粘膜免疫——初乳：介導(dǎo)新生兒自然被動免疫4.結(jié)合A蛋白和G蛋白如IgG。57分泌型IgA穿過粘膜5859第三節(jié)

各類免疫球蛋白的主要特性與功能6061（一）IgG

1、血清中含量最高，占血清中Ig總量75~80%多為單體，有4個亞類，出生3個月開始合成，半壽期長。2、機(jī)體血液和組織液中的主要抗體分布廣，易彌散到組織。

3、機(jī)體抗感染的主要抗體抗毒素、抗菌、抗病毒的主要抗體再次免疫應(yīng)答的主要抗體通常為高親和力抗體

4、具有重要的免疫學(xué)效應(yīng)激活補(bǔ)體(IgG1,2,3)結(jié)合FcR調(diào)理作用、ADCC結(jié)合SPA(IgG1、2、4)5、唯一能通過胎盤的Ig新生兒抗感染62（二）IgM（μ2κ2）5-J/（μ2λ2）5-J1、分子量最大。五聚體巨球蛋白占血清Ig總量5-10%。2、抗原結(jié)合部位多，作用強(qiáng)。比IgG：激活補(bǔ)體、溶菌、殺菌作用強(qiáng)3、血液中抗感染的重要Ig。分子量大一般不能透過血管壁，主要分布在血流中。缺乏：致死性敗血癥4、最早出現(xiàn)的Ig。個體發(fā)育，免疫應(yīng)答中均最早出現(xiàn)。在早期免疫防御中起重要作用。

5、天然血型抗體及某些自身抗體為IgM。6、B細(xì)胞的抗原識別受體（BCR組分）。未成熟B細(xì)胞——mIgM。6364（三）IgA分血清型和分泌型，有兩個亞類。

1、血清型IgA

多為單體，IgA1居多；占血清Ig總量的10-15%?？咕?、抗病毒、抗毒素。

2、分泌型IgA為雙體，IgA2居多。結(jié)構(gòu)：J鏈連接的IgA雙體和分泌片。產(chǎn)生：由呼吸道、消化道、泌尿生殖道粘膜固有層漿細(xì)胞產(chǎn)生。存在：主要存在于粘膜表面和初乳、唾液等中。作用：粘膜局部免疫的重要因素——

（1）阻抑粘附（2）免疫排除（3）中和病毒（4）中和毒素

意義：（1）局部SIgA缺乏：反復(fù)感染。（2）指導(dǎo)預(yù)防接種。（3）母乳喂養(yǎng)：新生兒重要的自然被動免疫。6566（四）IgD

1、血清中含量低（約30ug/ml），占血清Ig總量<1%。對蛋白酶敏感（鉸鏈區(qū)較長），不穩(wěn)定，半壽期短（3天）血清IgD功能不清——可能與超敏反應(yīng)、自身抗體有關(guān)。

2、mIgD:B細(xì)胞抗原識別受體（BCR組分）mIgD可作為B細(xì)胞分化成熟標(biāo)志成熟B細(xì)胞（初始B細(xì)胞，naiveBcell）

同時表達(dá)mIgM和mlgD

活化B細(xì)胞（或記憶B細(xì)胞）——mIgD逐漸消失。67（五）IgE反應(yīng)素/親細(xì)胞抗體

1、血清中含量極微單體，粘膜固有層漿細(xì)胞產(chǎn)生。

2、親細(xì)胞性

3、介導(dǎo)Ⅰ型超敏反應(yīng)4、參與抗寄生蟲的免疫。6869第四節(jié)免疫球蛋白的血清型外源因素所致的異質(zhì)性（Ig多樣性）

針對各種表位的許多不同抗原特異性的抗體；針對同一表位的不同類型抗體天然抗原（含多種表位）—刺激產(chǎn)生針對多種表位的特異性Ab。內(nèi)源因素所致的異質(zhì)性（免疫球蛋白的血清型）

Ig自身含不同表位（結(jié)構(gòu)不同）—具有不同的類、型，具抗原性，分別為同種型（isotype）、同種異型（allotype）、獨特型（idiotype）表位。

70一、同種型（isotype）同一種屬所有個體的Ig分子共有的抗原特異性標(biāo)志?！蚍N而異。存在于C區(qū)。在異種體內(nèi)可誘導(dǎo)免疫應(yīng)答。包括Ig的類和亞類、型和亞型。71同種型不同種屬之間的每一類Ig在重鏈恒定區(qū)氨基酸組成,序列上具有差異.人重鏈恒定區(qū)甲IgG乙IgG甲IgA重鏈恒定區(qū)小鼠IgG兔IgG72同一種屬但不同個體間Ig分子所具有的不同的抗原特異性標(biāo)志。個體型標(biāo)志，主要存在于IgC區(qū)。（遺傳標(biāo)志）在異種體內(nèi)、同種異體內(nèi)可誘導(dǎo)免疫應(yīng)答。二、同種異型（allotype）7374同一個體內(nèi)不同B細(xì)胞克隆產(chǎn)生的Ig分子V區(qū)肽鏈所具有的不同抗原特異性標(biāo)志。決定因素：CDR的氨基酸組成、排列、構(gòu)型不同——Ab特異性的分子基礎(chǔ)在異種、同種異體和自身體內(nèi)均可誘導(dǎo)免疫應(yīng)答。Id:極多，存在于