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(xì)胞識別抗原后增殖分化為漿細(xì)胞所產(chǎn)生的一類能與相應(yīng)抗原特異性結(jié)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(xué)者培林和日本學(xué)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(zhǔn)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(xué)結(jié)構(gòu)的概念。多發(fā)性骨髓瘤是由漿細(xì)胞無限增殖形成的細(xì)胞克隆，由于所有瘤細(xì)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(xué)結(jié)構(gòu)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(xué)結(jié)構(gòu)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(xì)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(jié)構(gòu)

2/5/202310Ig的結(jié)構(gòu)一、免疫球蛋白的分子結(jié)構(gòu)1、單體的結(jié)構(gòu)（重鏈和輕鏈）2xH鏈：VH、CH2xL鏈：VL、CL鏈間二硫鍵標(biāo)明N、C端

2、單體的結(jié)構(gòu)（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(bǔ)性決定區(qū)（CDR）獨特型（Id）

FR1FR2FR3FR4HVR1HVR2HVR3VariabilityIndex257550100氨基酸殘基150100500

3、其他結(jié)構(gòu)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(jié)合抗原CH1/CL同種異型的遺傳標(biāo)記所在部位CH2激活補(bǔ)體，通過胎盤（IgG），主動運(yùn)輸和分泌（SIgA）CH3Ig與多種細(xì)胞表面受體（FcR）結(jié)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(jié)合，也利于暴露補(bǔ)體結(jié)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(jié)構(gòu)和生物活性，指導(dǎo)生物制品的生產(chǎn)和臨床應(yīng)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(bǔ)體；（2）

促進(jìn)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(jìn)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(xì)胞表面的重要表面標(biāo)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(xué)活性的方法。

3、IgE

正常人血清中含量極低，具高度親細(xì)胞性。參與Ⅰ型變態(tài)反應(yīng)，結(jié)合嗜酸性粒細(xì)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(bǔ)體激活和III型超敏反應(yīng)。

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(guān)系。第三節(jié)免疫球蛋白的生物學(xué)活性

2/5/202343一、特異性結(jié)合抗原二者的結(jié)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(qiáng)度以及完整的抗體，這種結(jié)合是可逆的。二、激活補(bǔ)體三、通過與細(xì)胞的FcR結(jié)合

發(fā)揮生物效應(yīng)1、抗體的調(diào)理作用

2、ADCC

3、介導(dǎo)I型超敏反應(yīng)4、SPA與人的IgG的Fc段結(jié)合

四、選擇性傳遞

（主要借助胎盤滋養(yǎng)層細(xì)胞表面的FcR進(jìn)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(jìn)行免疫，均能誘導(dǎo)機(jī)體發(fā)生免疫應(yīng)答，產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，這些抗體可用血清學(xué)方法進(jìn)行檢測，因此稱為Ig的血清型

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

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

第四節(jié)免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu)與抗體多樣性2/5/202358Burnet克隆選擇學(xué)說

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

一、抗體基因結(jié)構(gòu)

二、Ig基因的重排及類別轉(zhuǎn)換（一）Ig基因的重排

(發(fā)生在胚系B淋巴細(xì)胞)

在未分化的胚系B淋巴細(xì)胞或其他有核體細(xì)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(xì)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(zhuǎn)換

（成熟B細(xì)胞，抗原刺激后）即classswitch，又稱S-S轉(zhuǎn)換。

*僅發(fā)生類或亞類的變化，結(jié)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(yīng)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(jī)理及意義多基因控制Ig的類型轉(zhuǎn)換和H、L鏈的隨機(jī)組合連接的多樣性體細(xì)胞的高頻突變抗體的分泌型和膜結(jié)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(zhǔn)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(xì)胞針對不同抗原決定簇所產(chǎn)生）。應(yīng)用：免疫學(xué)檢測、被動免疫治療和緊急預(yù)防存在問題：特異性差,用于免疫學(xué)檢測容易出現(xiàn)交叉反應(yīng)二、單克隆抗體(McAb)指一個B細(xì)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(yīng)用：1.診斷(檢測)試劑：病原體、腫瘤標(biāo)志物、細(xì)胞表面標(biāo)志等2.治療：A移植物受者使用T細(xì)胞的McAb，可預(yù)防急性排斥反應(yīng)。B供體骨髓在體外經(jīng)T細(xì)胞的McAb處理，可減輕或消除移植物抗宿主反應(yīng)。CAIDS治療D腫瘤介入治療：細(xì)胞毒劑(藥物)與抗腫瘤抗原的McAb結(jié)合后，利用McAb的導(dǎo)向作用，將細(xì)胞毒劑(藥物)定位于腫瘤細(xì)胞，到達(dá)直接殺死腫瘤細(xì)胞的目的。3.研究：純化抗原、分析和探查抗原結(jié)構(gòu)、分析抗原決定簇分子的功能。

問題異源蛋白導(dǎo)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(yīng)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(jìn)行切割、拼接或修飾后導(dǎo)入受體細(xì)胞進(jìn)行表達(dá)，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