[免疫学]免疫球蛋白

第四章免疫球蛋白2020/1/921.掌握：•抗体（Ab）、免疫球蛋白（Ig）、单克隆抗体（mAb）的概念；•Ig的基本结构、功能；•五类Ig的特征与功能；2.熟悉：Ig的血清型，Ig的其他成分及酶解片段。3.了解：抗体的制备、基因工程抗体。学习要求2020/1/93第一节第二节第三节第四节Ig的结构Ig的异质性Ig的功能=各类Ig的特性与功能主要内容提纲第五节=人工制备抗体2020/1/94抗体（antibody,Ab）B细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生的糖蛋白，是介导体液免疫的重要效应分子。2020/1/95抗体的发现2020/1/96具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。分泌型Ig(sIg)：抗体等，具有抗体的各种功能;膜型Ig(mIg)：BCR等，B细胞膜上的抗原受体;抗体是免疫球蛋白，但Ig抗体。抗原膜型BCRB细胞浆细胞抗体免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）分泌型2020/1/97一、Ig的基本结构四肽链结构，二硫键连接两条相同的重链（H链）两条相同的轻链（L链）氨基端（N端）和羧基端（C端）“Y”形第一节免疫球蛋白（Ig）的结构2020/1/98一、Ig的基本结构㈠重链和轻链㈡Ig的可变区和恒定区㈢绞链区（hingeregion）㈣结构域（domain）2020/1/99⑴根据重链恒定区氨基酸组成和排列顺序的不同分为五类（class）或5个同种型（isotype）。Ig类别：IgGIgDIgEIgAIgM重链：γ链δ链ε链α链μ链1、重链（heavychain，H链）㈠重链和轻链2020/1/910⑵同一类Ig分亚类（subclass）的依据：铰链区氨基酸组成的差异；重链二硫键的数目和位置的差异。1、重链（heavychain，H链）㈠重链和轻链2020/1/9112、轻链（lightchain，L链）⑴分2型（type）：、，功能无差异；比例异常与免疫系统疾病有关；⑵链根据个别氨基酸的差异可分四个亚型（subtype）：1、2、3、4；⑶同一个天然Ig分子两条轻链总是同型两条重链总是同类。㈠重链和轻链2020/1/912㈡Ig的可变区和恒定区可变区（variableregion，V区）VHVLCHCL恒定区（constantregion，C区）一、Ig的基本结构氨基酸序列变化较大靠近C端的氨基酸序列相对稳定2020/1/9131、可变区（variableregion，V区）•高变区(hyperveriableregion,HVR):VH和VL各有３个区域的氨基酸组成和排列顺序高度可变，与抗原表位互补，又称互补决定区（complementaritydeterminingregion,CDR）。CDR1,2,3共同构成Ig的抗原结合部位(antigen-bindingsite)。骨架区高变区2020/1/914Ig的互补决定区与抗原表位结合示意图2020/1/915骨架区（frameworkregion,FR）V区内CDR以外氨基酸组成和排列顺序相对不易变化的区域。VH和VL各有四个骨架区，维持CDR的空间构型。骨架区高变区1、可变区（V区）2020/1/9162、恒定区（constantregion，C区）CH、CL不同类Ig的CH长度不一IgG、IgA、IgD：CH1、CH2和CH3IgM、IgE：CH1、CH2、CH3和CH4CH4CH42020/1/917位于CH1、CH2之间，含丰富脯氨酸易伸展弯曲---同时结合2个抗原表位易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解㈢绞链区（hingeregion）IgM,IgE无铰链区一、Ig的基本结构2020/1/918㈢绞链区（hingeregion）作用：1.弯曲利于V区与不同距离的抗原表位结合。2020/1/919“T”“Y”补体结合位点作用：2.使Ig分子发生构型改变，暴露补体结合位点。㈢绞链区（hingeregion）2020/1/920㈣结构域（domain）domain借助Ig两条H、L链内二硫键的相互作用，将肽链折叠成几个具有特殊生物学功能的球形结构，又叫Ig的功能区。一、Ig的基本结构2020/1/921每个结构域约110个AA，二级结构折叠形成两个反向平行的片层，其中心的两个半胱氨酸残基由一个链内二硫键垂直连接，构成桶状结构，称Ig折叠（Igfold）。具有桶状结构的分子称为Ig超家族（Igsuperfamily，IgSF）㈣结构域（domain）2020/1/922二、Ig的其他成分㈠J链（joiningchain）富含半胱氨酸，由浆细胞合成，将单体Ig分子连接成为多聚体。2020/1/923J链分泌片㈡分泌片（secretorypiece，SP）分泌成分（SC），sIgA的辅助成分由粘膜上皮细胞合成和分泌保护sIgA的铰链区免受蛋白酶的水解破坏介导IgA二聚体的跨膜转运sIgA二、Ig的其他成分2020/1/925分泌片的作用肠腔固有层2020/1/926研究Ig的结构与功能分离和纯化特定的Ig片段木瓜蛋白酶（papain）胃蛋白酶（pepsin）三、Ig的水解片段2020/1/927Fab段（fragmentofantigenbinding）：单价抗体活性Fc段（fragmentofcrystallizable）：能够与Fc受体结合F(ab’)2：双价抗体活性可结合两个表位pFc：小分子肽片段，无生物活性。三、Ig的水解片段2020/1/929第二节免疫球蛋白的异质性异质性：Ig在特异性及类型方面的差异性，可由内源性或外源性因素引起。2020/1/930一、免疫球蛋白的类型㈠类（class）同一种属的所有个体内，根据Ig重链C区所含抗原表位的不同，将重链分为五类。据同一类Ig重链的抗原性及二硫键数目和位置不同而分。㈡亚类（subclass）2020/1/931㈢型（type）同一种属所有个体Ig轻链C区所含抗原表位的不同，分为、。㈣亚型（subtype）同一型Ig轻链C区N端氨基酸排列顺序的不同，又可分为亚型，如1，2，3，4。一、免疫球蛋白的类型2020/1/932--免疫球蛋白的多样性二、外源性因素所致的异质性外源性因素----Ag数目繁多；每一Ag有不同表位；不同表位诱生的不同类Ig，特异性不同;不同表位诱生的同一类Ig(如IgG)，识别Ag的特异性不同;同一表位诱生的不同类型Ig，识别的Ag特异性相同，但轻、重链的类型不同。--免疫球蛋白的多样性2020/1/933--免疫球蛋白的血清型三、内源性因素所致的异质性•将Ig作为抗原在异种、同种异体或自身体内进行免疫，均能诱导机体产生相应抗体，可用血清学方法进行检测，故称Ig的血清型。•Ig分子上有三类不同的抗原表位，分别为同种型、同种异型、独特型抗原表位。2020/1/934HumanIgGAnti-humanIgG三、内源性因素所致的异质性㈠同种型（isotype）同一种属所有个体的Ig分子共有的抗原标志。种属型标志。位于IgC区。2020/1/935Anti-IgG三、内源性因素所致的异质性㈡同种异型（allotype）同一种属但不同个体的Ig分子所具有的不同抗原表位个体型标志。位于IgC区。IgG2020/1/936三、内源性因素所致的异质性㈢独特型（idiotype，Id）同一个体来源的Ig分子，CDR区氨基酸排列顺序不同，显示不同的免疫原性。其表位又称独特位（idiotope）。在不同甚至同一个体中刺激产生的抗体，称为抗独特型抗体（anti-idiotypeantibody，AId）。2020/1/937同种型同种异型独特型免疫球蛋白的血清型种属性标志个体性标志每个Ig的标志2020/1/938一、IgV区的功能二、IgC区的功能㈠激活补体㈡结合Fc段受体1、调理作用2、抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用3、介导I型超敏反应㈢穿过胎盘和黏膜三、免疫调节第三节免疫球蛋白的功能2020/1/939一、IgV区的功能识别并特异性结合抗原•体内：介导多种生理、病理效应–中和病毒、毒素•体外：检测、功能判断•抗体结合价：–IgG：2价–IgA：4价–IgM：5价2020/1/9401、中和毒素（ToxinNeutralization）一、IgV区的功能2、中和病毒（Virusneutralization）2020/1/941一、IgV区的功能3、阻止细菌粘附（PreventingBacterialAdherence）2020/1/942二、IgC区的功能㈠激活补体IgG1、3和IgM类抗体与抗原特异性结合后，其构型发生改变，暴露IgG的CH2和IgM的CH3功能区的补体结合位点，通过补体激活的经典途径激活补体。2020/1/943㈡结合Fc受体--IgG,IgA,IgE1、调理作用（oponization）：抗体如IgG的Fc段与中性粒细胞、巨噬细胞上的IgGFc受体结合，从而增强吞噬细胞的吞噬作用。二、IgC区的功能2020/1/9442、抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用(Antibody-dependentcell-mediatedcytotoxicity,ADCC）:具有杀伤活性的细胞（如NK）通过其表面的Fc受体识别结合于靶抗原（病毒感染或肿瘤细胞）上的抗体的Fc段，直接杀伤靶细胞。㈡结合Fc受体二、IgC区的功能2020/1/945ADCC作用2020/1/9463、介导I型超敏反应----IgE㈡结合Fc受体二、IgC区的功能详见第17章超敏反应2020/1/947㈢穿过胎盘和黏膜•IgG+FcRn，穿越胎盘（滋养层细胞表达IgG输送蛋白），天然被动免疫。二、IgC区的功能2020/1/948㈢穿过胎盘和黏膜二、IgC区的功能•sIgA参与粘膜局部免疫2020/1/949（详见第16章）三、免疫调节作用2020/1/951第四节各种Ig的特性与功能五类免疫球蛋白的基本结构2020/1/952一、IgG1.含量最高;2.调理作用；ADCC作用；激活补体；3.再次免疫应答的主要抗体，抗感染免疫的“主力部队”--迟来迟去；4.唯一能通过胎盘的抗体；5.与葡萄球菌蛋白A（SPA）结合；6.参与II、III型超敏反应。2020/1/9531.分子量最大；2.激活补体能力最强；天然血型抗体；3.产生最早；4.抗感染免疫的“先锋部队”----早来早去；5.也参与II、III型超敏反应；6.mIgM是BCR的主要成分；仅表达mIgM是未成熟B细胞的标志。二、IgM2020/1/954分血清型、分泌型1.血清型：单体；2.分泌型IgA（SIgA）：主要存于初乳、唾液、泪液，及呼吸道消化道和泌尿生殖道黏膜表面的分泌液中；3.sIgA是外分泌液中的主要抗体，参与局部黏膜免疫，抗感染免疫的“地方部队”三、IgA2020/1/9551.含量低；2.铰链区较长易被水解，半衰期短；3.单体形式存在血清中，功能不清；4.膜型IgD，构成BCR，B细胞成熟的标志。四、IgD2020/1/9561.含量最少；2.介导I型超敏反应；3.参与抗寄生虫免疫。五、IgE2020/1/957免疫球蛋白之最•血清中含量最高•血清中含量最少•分子量最大•个体发育过程中最早出现•受抗原刺激后最早出现IgGIgEIgMIgMIgM2020/1/958第五节人工制备抗体人工制备抗体的三部曲1.多克隆抗体2.单克隆抗体3.基因工程抗体2020/1/959一、多克隆抗体（polyclonalantibody）由不同B细胞克隆产生的针对抗原物质中多种抗原表位的多种抗体的混合物。如:免疫血清，恢复期病人血清。抗原应用：（1）预防、治疗感染性疾病，如：破伤风抗毒素血清抗破伤风，（2）临床诊断，如：肥达氏反应--伤寒、副伤寒2020/1/960一、多克隆抗体（polyclonalantibody）免疫血清是多克隆抗体2020/1/961优点：作用全面、来源广泛、容易制备一、多克隆抗体（polyclonalantibody）缺点：特异性低