第二章-免疫球蛋白与抗体

第二章抗体和免疫球蛋白1.抗体（antibody，Ab）①概念：B细胞在抗原的刺激下分化为浆细胞，产生具有与相应抗原发生特异性结合反应的免疫球蛋白，称为抗体。②存在部位：血清、其他体液或外分泌液中。将抗体介导的免疫称为体液免疫。将含有抗体的血清称为抗血清或免疫血清。③电泳区带：大部分在γ区带，故曾有γ球蛋白（或丙种球蛋白）之称。2.免疫球蛋白具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统称为免疫球蛋白。Ig=Ab+化学结构类似物Ab=IgIg≠Ab免疫球蛋白的存在形式BCR（B细胞受体)－膜型mIg抗体－分泌型第一节：免疫球蛋白的结构由二硫键相连的四条对称的多肽链构成的单体。形成一“Y”字形结构。一、免疫球蛋白的基本结构免疫球蛋白的基本结构免疫球蛋白的其它结构结构重链轻链（一）重链与轻链1.重链（heavychain，H链）450～550个氨基酸残基，分子量约50～75kD。2.轻链（lihgtchain,L链）轻链为重链的1/2，约由214个氨基酸残基组成。根据轻链的不同，分为：κ（kappa卡帕）λ（lambda兰布达）两型。正常人血清Ig的κ:λ=2:1天然的Ig单体结构中，两条重链同类，两条轻链同型。氨基酸端N羧基端C根据Ig重链抗原性的差异，Ig可分为五类即：分四个亚类分两个亚类（二）可变区和恒定区1.可变区（variableregion，V区）近N端的1/2L链和1/4（或1/5）H链，氨基酸的组成及序列变化较大，而得名。⑴超变区（hypervariableregion，HVR）V区内变化最为剧烈的特定部位。L链3个，H链3个。因其在空间结构上可与抗原决定簇形成精密的互补，故又称互补性决定区（complementaritydetermingregion，CDR）或称CDR骨架区FR不同Ig分子在超变区结构上各自具有独特的氨基酸排序和构型特点，也称为Ig分子的独特型或独特型决定簇。超变区、互补性决定区和独特型决定簇指的是Ig分子中的同一结构部位，只是从不同的角度阐述而已。⑵骨架区（frameworkregion，FR）Ig分子V区超变区之外的部位，其氨基酸组成及排列相对保守。作用：主要是稳定CDR的空间构型，以利IgCDR与抗原表位精细的特异性结合。2.恒定区（constantregion，C区）近C端的1/2L链及3/4（或4/5）H链。氨基酸组成在同一物种的同一类Ig中相对稳定。二、免疫球蛋白的功能区（结构域）约由110个氨基酸组成。由链内二硫键连接Ig分子可经β片层折叠形成的若干个具有特定功能的球形结构域，称为Ig的功能区或结构域。（1）功能区的名称L链：VL、CLH链：VH、CH1、CH2、CH3、CH4（IgM和IgE）超变区互补区骨架可变区恒定区补体结合点Fc段受体结合点（2）功能区的功能1.VL和VH是抗原结合的部位（FV区）。2.CL和CH1上具有同种异型的遗传标记。3.IgG的CH2和IgM的CH3补体结合单位，具有补体固有成分C1q的结合点，参与激活补体系统。4.CH3/CH4具有结合包括单核细胞、巨噬细胞、粒细胞、B细胞、NK细胞等细胞的Fc段受体的功能。5.IgG的CH2+CH3具有介导IgG通过胎盘的特性。6.IgE的CH2和CH3可与肥大细胞和嗜硷性粒细胞结合绞链区（hingeregion）位于CH1～CH2之间。富含脯氨酸，对蛋白酶敏感，易伸展弯曲。作用：1.弯曲利于V区与不同距离的抗原表位结合。2.使Ig分子发生“T”“Y”的构型改变，暴露补体结合位点。“T”“Y”三、免疫球蛋白的其他结构1.J链（jioningchain，J链）由浆细胞合成的多肽链。主要作用：在H链的羧基端将Ig单体连接成双体或多聚体，起稳定多聚体结构及参与体内运转的作用。2.分泌片（secretorypiece，SP）由粘膜上皮细胞合成的多肽链。是分泌型IgA（sIgA）的结构成分。作用：保护sIgA抵抗外分泌液中蛋白酶的降解作用和介导多聚IgA向粘膜上皮外主动输送的作用。四、免疫球蛋白的水解片段（一）木瓜蛋白酶的水解作用二个相同的单价抗原结合片段（Fab段）一个可结晶片段（Fc段）木瓜蛋白酶水解IgGFab段保留了特异性结合抗原的功能。Fc段保留了同种型抗原性和Ig相应功能区的生物学活性。在绞链区近N端切断重链在绞链区近C端切断重链1.有利于阐明Ig的结构及生物活性2.有利于生物制品的生产和纯化，避免超敏反应的发生。（二）胃蛋白酶的水解作用胃蛋白酶水解一个与抗原双价结合的F（ab’）2段小分子多肽碎片（pFc’）（无生物学活性）IgG第二节抗体的生物学作用一、IgV区的功能——特异性结合抗原Ig可特异性识别、结合抗原。V区的CDR在识别和结合特异性抗原中起决定性作用。Ig的V区与抗原结合后，可通过其C区发挥作用，V区本身也可中和毒素或阻断病原入侵。二、C区的功能激活补体IgM、IgG1、IgG2和IgG3可通过经典途径激活补体，凝聚的IgA、IgG4和IgE可通过替代途径激活补体。与细胞表面Fc受体结合1.调理呑噬作用：促进吞噬细胞的吞噬作用。2.发挥抗体依赖的细胞介导的的细胞毒作用（ADCC）3.介导Ⅰ型超敏反应穿过胎盘和黏膜人IgG穿过胎盘；IgA经粘膜上皮细胞进入消化道及呼吸道。免疫调节作用抗体对免疫应答有正、负调节作用。第三节各类免疫球蛋白的特性一、IgG1.单体。血清中含量最高。可分为四个亚类，各亚类的生物学活性有差异。2.主要的抗感染抗体。具有抗菌、抗病毒、中和毒素、免疫调理及ADCC作用。3.唯一通过胎盘的抗体，在新生儿被动免疫中着重要的作用。4.半衰期约20～23天。治疗用的丙球的主要成分为IgG（有人工被动免疫作用）。5.可结合SPA，以纯化抗体，用于免疫诊断。6.某些自身抗体可引起Ⅱ、Ⅲ型超敏反应的抗体属此类。二、IgM1.IgM在细胞上为单体形式（膜型mIgM）、在血清中为五聚体形式。又称巨球蛋白。因不能通过血管壁，故主要在血液中2.个体发育中合成最早的Ig。胎儿发育晚期即可合成，母体的IgM不能通过胎盘，所以脐带血中检出IgM提示宫内感染。3.IgM是免疫应答过程中最早出现的抗体，半衰期较短，有助于感染性疾病的早期诊断。4.天然的血型抗体。5.激活补体和免疫调理作用较IgG强,中和毒素和抗病毒的能力低于IgG。J链IgM抗体结构分泌型IgM膜型IgMmIgMIgaIgbIgaIgbsIgM三、IgA1.有血清型(IgA)和分泌型（sIgA）（分两型）2.血清型IgA主要存在于血清中，多为单体分子占血清免疫球蛋白的10%--20%3.分泌型IgA（sIgA）存在于外分泌液中，初乳中含量较高。4.sIgA的分子结构中有J链链接而成的二聚体和分泌片组成。5.sIgA是人分泌和黏膜免疫中的主要抗体，是肠道、呼吸道、尿道、乳汁及眼泪中最丰富的免疫球蛋白，其抵御呼吸道和消化道感染起到了很重要的作用。四、IgE1.血清中含量最低。2.对肥大细胞及嗜碱性粒细胞有高度的亲和力。与Ⅰ型超敏反应的发生有关。3.可能与机体抗寄生虫免疫有关。五、IgD1.血清含量极低。2.对蛋白酶敏感，极易降解。IgGIgMIgA/SIgAIgDIgE存在形式单体五聚体单体/二聚体单体单体相对分子质量(×1000)146970160/385184188血清中总Ig百分含量70~755~1015~20＜10.002半衰期235633出现时间出生后三个月出生前出生后3--6个月晚晚五大类免疫球蛋白特性比较（1）IgGIgMIgAIgDIgE与补体结合能力√√中和作用√√√调理作用√ADCC√参与粘膜防御√能穿透胎盘√与细胞结合√√与SPA结合√参与超敏反应√√√五大类免疫球蛋白特性比较（2）第四节抗体的制备一、多克隆抗体(PcAb—pAb)由多个克隆细胞产生的多种抗体的混合物即多克隆抗体，也称第一代人工抗体产生多种针对不同表位的相应抗体（多克隆抗体）诱发多个B细胞克隆活化机体天然抗原（多个抗原表位）二、单克隆抗体(McAb或mAb)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称为克隆。由一个克隆B细胞产生的、只作用于单一抗原表位的高度特异性抗体称为单克隆抗体。又称第二代人工抗体。优点：特异性强；效价高；具有高度的均一性。单克隆抗体是用杂交瘤技术制备的。原理：免疫小鼠的脾细胞（含大量B细胞）与同系小鼠骨髓瘤细胞融合，形成具有亲本细胞共同特点的杂交瘤细胞。杂交瘤细胞既有脾细胞产生特异性抗体的功能，又有瘤细胞可长期在体外传代培养的特点。骨髓瘤细胞—无限增殖；免疫B细胞—合成、分泌特异性抗体。杂交瘤细胞：三、基因工程抗体由基因重组技术制备的抗体称为基因工程抗体，也称第三代抗体。原理：借助DNA重组和蛋白质工程技术，在基因水平上对编码免疫球蛋白分子的基因进行切割、拼接或修饰，构成新的抗体分子。人-鼠嵌合抗体人源性抗体完全人源化抗体单链抗体双特异性抗体复习：1、免疫球蛋白的结构(基本结构、水解片断)2、免疫球蛋白的功能（V、C区功能）3、各类免疫球蛋白的特点和功能关键词：Ig、Ab、HVR、McAb、基因工程抗体熟悉人工制备抗体的主要方法。