第四章免疫球蛋白王华民教授检验医学系微生物学与免疫学教研室Office:www.book118.com.409 Phone: 6689-3746 Email:hmwang58@ywww.book118.com http:/www.book118.com.13 内容与要求1、免疫球蛋白的结构（掌握）2 、抗体的异质性（熟悉）3 、免疫球蛋白的生物学特性（掌握）4 、人工制备抗体（熟悉）Ab & Ig 的发现与命名1890 ，Behring & Kitasato: 血清中具有防御作用的保护成分统称为抗体(Ab) 。第一节免疫球蛋白的结构（一）重链和轻链轻链（L链）：214aa （25kDa ）κ链λ链轻链决定型别κ型λ型正常人κ：λ≈2 ：1 （二）可变区和恒定区（Variable region and Constant region ）V区：VH 、VL 高变区（hypervariable region ，HVR ）VH 、VL 各有3个区域的氨基酸组成及排列顺序高度可变，称为高变区或互补决定区(complementarity-determinant region, CDR) ：CDR1 、CDR2 、CDR3 。共同组成Ig 的抗原结合部位。（三）铰链区（hinge region ）位于CH1 和CH2 之间，富含脯氨酸，易发生伸展和一定程度的移动，便于抗体更好地与抗原结合。结构域（功能区）Ig 分子的H2L2 通过链内二键折叠成若干个环形结构（110aa ），每个结构域一般具有独特的功能，又称为功能区。功能区的作用V 区 J 链由浆细胞合成IgG 水解片段木瓜蛋白酶 胃蛋白酶裂解部位 铰链区近N端铰链区近C端裂解片段2Fab+Fc F(ab)2’+pFc’Fab 结合价单价二价同种型抗原决定簇存在消失免疫动物 产生抗IgG 不产生抗IgG 超敏反应的可能性 大小第二节Ig 的异质性Ig 的类型抗体的多样性----- 外源性因素Ig 的血清型----- 内源性因素（一）免疫球蛋白的类型1、类：按CH 抗原性的差异，人类Ig 分为5类即IgG 、IgA 、IgM 、IgD 及IgE 。2 、亚类：有的同一类Ig CH 氨基酸数目或顺序仍有一定的差异，借此可分为若干亚类，如IgG1~IgG 4 ；IgA1 和IgA2 。3 、型：按轻链C区抗原性的差异分为、两型。4 、亚型：λ1 、λ2 、λ3 （二）外源性因素所致的异质性--Ig 的多样性外源性抗原可含有多种不同表位。故所诱生的抗体类型和特异性各异。体内所产生的抗体乃异质性抗体的总和，包含针对各种抗原表位的不同特异性抗体以及对同一表位的不同类型抗体。（三）内源性因素所致的异质性--- Ig 血清型1、同种型：同种内所有正常个体2 、同种异型：同种内不同个体3 、独特型：单细胞克隆产生的Ig （VH 、VL 抗原结合部位的高变区）（三）内源性因素所致的异质性--- Ig 血清型（一）同种型（isotype ）同一种属共有的Ig 特异性标志。存在于Ig C 区。（二）同种异型（allotype ）同一种属不同个体Ig 的特异性遗传标志（genetic marker ）。存在于Ig C 区和V区IgG ：Gm, IgG marker IgA ：Am A2m1, A2m2 IgE ：Em1 　κ：Km （三）独特型（idiotype ）一个淋巴细胞克隆独有的Ig 特异性标志，存在于Ig V 区。每一V区均存在5-6 个独特位。分为独有和交叉独特型两种：private and cross idiotype Ab2 （抗独特型抗体）依其性质与功能分为α、、、四种类型。Ab2 α识别和结合Ab1 骨架上的独特型，不影响Ab1 与相应抗原的结合；Ab2 （抗原内影像）识别并结合Ab1 上抗原表位结合的补位，抑制Ab1 与抗原的结合；Ab2 识别并结合Ab1 上与补位相关及临近的独特位可抑制Ab1 与抗原的结合；Ab2 α与Ab2 都有调节相应Ab1 克隆增殖的作用；Ab2 识别Ab1 骨架附近的独特位，又识别抗原表位，与自身免疫病的发病机制有关。这样，Ig 的可变区、抗原结合部位、独特型决定基是在同一结构基础上。免疫球蛋白血清型第三节免疫球蛋白的功能V区的功能识别并特异性结合抗原：中和病毒或毒素，借助C区功能清除病原微生物或造成免疫损伤；B 细胞表面的IgM 、IgD 是B细胞的BCR ，可特异性识别并结合抗原。C区的功能1. 激活补体（IgG: CH2, IgM: CH3 ）经典途径，利用补体的溶细胞（细胞毒）效应溶解抗原靶细胞2. 结合细胞的Fc 受体（IgGFc 、IgEFc 与细胞表面的相应受体结合）①调理吞噬作用(opsonization) （IgGFc 段与吞噬细胞表面的IgGFc 受体结合，调理吞噬）②（IgG ）抗体依赖细胞介导的细胞毒作用（ADCC 效应）antibody—dependent cell—mediated cytotoxicity ：表达IgGFc 受体的细胞通过识别抗体的Fc 段直接杀伤被抗体包被的靶细胞3. 穿过胎盘和黏膜穿过胎盘（IgG 的CH2 ）：胎盘母体一侧的滋养层细胞表达特异性IgG 输送蛋白（FcRn ），进行选择性传递穿过黏膜（SIgA ）：发挥局部抗感染作用第三节五类Ig 的特性与功能 IgG 出生后3月开始合成，3-5 岁近成人水平，血清中含量最高，占总Ig 的75% ～80% 抗感染的主要抗体，再次应答的主要抗体具有多种功能：经典途径激活补体、调理作用、ADCC 高亲和力抗体与SPA 结合，用于免疫快速诊断能通过胎盘，对新生儿抗感染起重要作用IgM 五聚体，具有很强的抗原结合能力和补体结合能力，但亲和力低。占总Ig 的5% ～10% 分子量最大,不能通过血管进入组织。在系统发育和个体发育过程中最早出现的Ig （胚胎发育晚期即可出现），脐带血IgM 升高——胎儿宫内感染。初次应答的主要抗体在疾病中最早出现的抗体——近期感染的指标mIgM 是B细胞抗原受体，为单体结构IgA IgA 有两型：血清IgA （单体）占总Ig 的10% ～15% SIgA （二聚体）SIgA 是人体外分泌液中的主要抗体(存在于黏膜分泌液、初乳、唾液、泪液中) 。SIgA 对防御病原微生物从黏膜入侵机体以及在黏膜局部免疫中发挥重要作用，又称为局部防御性抗体或局部抗感染抗体。IgD 血清型IgD 含量很低。膜型IgD 存在于成熟B 细胞表面，是B细胞成熟的标志，是BCR 的组成部分。IgE 血清IgE 的含量最低，只有IgG 的4万分之一。为亲细胞性受体，IgE 的CH2 、CH3 能够与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的IgE-Fc 受体结合，介导Ⅰ型超敏反应。与抗寄生虫感染有关。第四节人工制备抗体克隆：由一个始祖细胞分化、增殖所产生的遗传性状完全相同的细胞群。多克隆抗体（polyclonal antibody ，PcAb ）单克隆抗体（monoclonal antibody ，McAb ）基因工程抗体（gene engineering antibody ，GeAb ）多克隆抗体(polyclonal antibody, pAb) 用天然抗原免疫动物制备的抗体（免疫血清）。缺点：特异性不高，易出现交叉反应。且不易大量制备。单克隆抗体(monoclonal antibody, mAb) 由一个克隆细胞产生、只作用于某一抗原决定基的均一抗体。优点：高度特异性和均一性，纯度高、效价高、无交叉反应，易于大量制备，成本低。应用杂交瘤技术将免疫的小鼠脾细胞与恶性浆细胞瘤细胞融合成为杂交瘤细胞，获得单个浆细胞克隆制备的抗体pAb 与mAb 的主要区别基因工程抗体（Gene engineering antibody, GeAb ）应用基因工程方法制备的抗体称为基因工程抗体思路：人源Ab 基因克隆到真（原）核表达系统中，体外表达人-鼠嵌合Ab 转基因至剔除自身Ab 基因又敲入人Ig 基因的小鼠体内，杂交瘤产生完全人Ab 基因工程抗体人-鼠嵌合抗体：鼠源V区（Fab ）-人源C区（Fc ）改型抗体：鼠源CDR 双特异性抗体：异源性H2/L2 Fab 抗体：完整L- 部分H Fv 抗体：VH-VL 单链抗体：VH 连接肽VL 单域抗体：VH 最小识别抗体：单一CDR 小结复习题名词解释：Ig 、Ab 、HVR （高变区）、CDR 、Ig 的同种型、ADCC 、FcγRⅠ、IGSF 、pAb 、mAb 试述免疫球蛋白的结构与功能。试述免疫球蛋白的酶解片段及其活性。试述免疫球蛋白的异质型及其决定因素。Ig 的血清型有哪些？各有何意义？试比较5类Ig 的异同点。何谓抗体的调理作用？简述人工制备抗体的方法。小分子抗体鼠单抗人源化基因工程改造的抗体人源抗体的生产过程1. 免疫球蛋白的基本结构、功能区及其功能2. 免疫球蛋白的酶解片段及各片段的功能。3. 免疫球蛋白的生物学功能4. 各类免疫球蛋白的生物学特性及功能5. 免疫球蛋白的血清型。6. 多克隆抗体、单克隆抗体、基因工程抗体血清型分布类别变异部位同种型同种内所有正常个体类（IgG 、IgA 、IgM 、IgD 、IgE ）CH 亚类IgG1-4 、IgA1-2 ）CH 型和亚型CL 同种异型同种内不同个体Gm1-Gm30 、A2m1-A2m2 、CH 、CL 独特型单细胞克隆产生的Ig 极多，＞108 VH 、VL 抗原结合部位的高变区补体介导的调理吞噬，抗体也参与作用。Antibody-dependent Cell-mediated Cytotoxicity (ADCC) NK 细胞的ADCC 作用M Φ的ADCC 作用肥大细胞I型超敏反应③介导I型超敏反应：IgE 通过FcR 与肥大细胞、嗜碱性粒细胞表面的IgEFcR 结合而介导各类免疫球蛋白的主要区别+ + B细胞膜抗原受体（SmIg ）+ + 介导Ⅱ、Ⅲ型超敏反应+ 介导Ⅰ型超敏反应+ 早期性防御抗体+ 局部性防御抗体- - - ± + + 全身性防御抗体IgE IgD SIgA IgA IgM IgG C1r C1s C1q C1r C1s C1q No activation Activation 补体结合能力强每一种浆细胞克隆产生一种特异性抗体分子即杂交瘤技术，系将产生抗体的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行杂交，产生的杂交瘤细胞，既可在体外大量无限生产繁殖又能合成和分泌抗体。单克隆抗体技术单克隆抗体在医学中的应用1、临床检测各种病原体、肿瘤抗原等2 、检测淋巴细胞的表面标志3 、机体微量成分的测定4 、抑制器官移植排斥5 、治疗自身免疫疾病6 、生物导弹7 、亲和层析中重要的配体pAb	 mAb	 产生细胞 多种浆细胞克隆一种浆细胞克隆抗体 非均一性 均一性 纯度不高高 特异性不强 强 * 1939 ，Tiseling & Kabat: 抗体主要存在于血清- 球蛋白组分中。1968,WHO: 统称为免疫球蛋白（Ig ）。抗体(Antibody,Ab ）是B细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一种糖蛋白。能与相应抗原特异性地结合，发挥免疫功能。主要存在于血清等体液中。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。Ab ≈Ig 免疫球蛋白包括：血清型抗体（分泌型(secreted Ig, SIg) 存在于血液及组织液中，具有抗体的各种免疫功能；膜型Ig(membrane Ig, mIg) ，是B细胞表面的分子即抗原受体(BCR) 。骨髓瘤蛋白与抗体有关的诺贝尔奖获得者Ig 基因结构Tonegawa 1987 单克隆抗体Koler,Milstein & Jerne 1984 放射免疫测定Yalow 1977 抗体分子结构Edelman & Poter 1972 抗体生成、吞噬Ehrlich & Metchnikoff 1908 血清治疗Von Bering 1901 一、Ig 基本结构：四肽链结构由两条相同的重链（Heavy Chain ）和两条相同的轻链（Light chain ）通过链间二硫键连结形成。分子式为：H2L2 四条肽链两端游