3第3章免疫球蛋白3(华农白底).

第三章免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）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第一节免疫球蛋白的分子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。重链轻链一、免疫球蛋白的基本结构（一）重链与轻链1.重链（heavychain，H链）450～550个氨基酸残基，分子量约55～75kD。根据Ig重链抗原性的差异，Ig可分为五类即IgG、IgM、IgA、IgD、IgE，相应H链为γ、μ、α、δ及ε链。2.轻链轻链为重链的1/2，约由214个氨基酸组成。根据轻链的不同，分为κ、λ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。Ig的类和亚类（classesandsubclasses）（1）类，决定Ig不同类的抗原性差异存在于H链的恒定区（CH）。（2）亚类，同一类Ig中，存在于铰链区氨基酸组成和二硫键数目的差异。2．免疫球蛋白的型和亚型（typesandsubtypes）（1）型，决定Ig型的抗原性差异存在于L链的恒定区（CL）。（2）亚型，按λ轻链恒定区（C2）个别氨基酸的差异又可分为λ1，2，3，4，四个亚型。免疫球蛋白的类型（一）类五类（二）亚类（三）型两型（四）亚型1、（1）类决定Ig不同类的抗原性差异存在于H链的恒定区即CH上。根据CH抗原性的差异，即氨基酸组成、排列、空间构型、二硫键数目等的不同，将H链分为μ、γ、α、δ和ε链五类，与L链组成完整的Ig分子，分别为IgM、IgG、IgA、IgD和IgE。（2）亚类在同一类Ig中，H链结构并非完全相同，其氨基酸的组成和序列的差异也必然反映出其抗原性的不同，据此可用血清学方法再进一步分成亚类。人类IgG有4个亚类：IgG1、IgG2、IgG3和IgG4；IgM有2个亚类：IgM1和IgM2；IgA也有2个亚类：IgA1和IgA2。类和亚类（根据H链的抗原性不同）IgG—γ(gamma)IgA—α(alpha)IgM—μ(mu)IgD—δ(delta)IgE—ε(epsilon)(1)类(2)亚类IgG：IgG1,IgG2,IgG3,IgG4IgA：IgA1,IgA2IgM:IgM1,IgM2Ig的型和亚型（typesandsubtypes）（1）型各类Ig根据L链恒定区（CL）抗原性差异（氨基酸的组成、排列和空间构型的不同）分为κ和λ两型。（2）亚型按λ轻链恒定区（C2）个别氨基酸的差异又可分为λ1，2，3，4，四个亚型。型和亚型(根据轻链C区抗原特异性不同分型)(1)型κ(kappa)型λ(lambda)型(2)亚型(λ链)：OZ(+)(或λ1)：第190位(亮氨酸)OZ(-)(或λ2)：第190位(精氨酸)Kern(+)(或λ3)：第154位(甘氨酸)Kern(-)(或λ4)：第154位(丝氨酸)IgM(kappa)IgG1(kappa)IgM(kappa)IgG1(kappa)（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高变区（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）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）可变区可分为高变区（hypervariableregion,HVR）和骨架区（frameworkregion,FR），即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。位于CH1与CH2之间，含有丰富的脯氨酸，因此易伸展弯曲，而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解。3.铰链区（三）其他结构1.J链（jioningchain，J链）由浆细胞合成。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。SP2.分泌片（secretorypiece，SP）由粘膜上皮细胞合成。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。二、免疫球蛋白的功能区（结构域）约由110个氨基酸组成。由链内二硫键连接并经β-片层折叠形成的具有特定功能的球形结构域，称为Ig的功能区或结构域。（一）功能区的名称L链：VL、CLH链：CH1、CH2、CH3(IgG、IgA和IgD)、CH4（IgM和IgE有）Β桶状结构或β三明治结构（二）功能区的功能(1)VH和VL—抗原结合部位；(2)CH1～3和CL—Ig遗传标志所在；(3)CH2(IgG)、CH3(IgM)—C1q结合部位；(4)CH2～CH3(IgG)—结合并通过胎盘；(5)CH3(IgG)—FcγR结合部位；(6)CH4(IgE)—FcεR结合部位。ImmunoglobulinFragments:Structure/FunctionRelationshipsAgBindingComplementBindingSitePlacentalTransferBindingtoFcReceptors（三）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、免疫球蛋白的水解片段P88（一）木瓜蛋白酶的水解作用二个相同的单价抗原结合片段（fragmentofantigen-binding，Fab段）一个可结晶片段（crystalizablefragment，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段保留了重链的抗原性和Ig相应功能区的生物学活性。（三）意义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第二节五类免疫球蛋白的特点与功能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（有自然自动免疫作用）。IgG1,IgG2andIgG4IgG3IgG1,IgG2andIgG4IgG1,IgG2andIgG4IgG3IgG34.半衰期约16～24天，故临床应用以2～3重复为宜。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(葡萄球菌A蛋白），以纯化抗体，用于免疫诊断。6.某些自身抗体和引起ⅡⅢ型超敏反应的抗体属此类。7.IgG通过经典途径活化补体，其固定补体的能力依次是IgGIgG1IgG2IgG4。二、IgM1.为五聚体。又称巨球蛋白。激活补体和免疫调理作用较IgG强。2.个体发育中合成最早的Ig。3.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.单体的IgM是细胞膜表面型免疫球蛋白。C4JChainC4JChainIgMJ链IgM抗体结构分泌型IgM膜型IgMsIgMIgaIgbIgaIgb三、IgA1.有血清型和分泌型。血清型有两个亚类。2.分泌型IgA（SIgA）存在于外分泌液中，初乳中含量较高。3.SIgA的分子结构中有J链和SP。后者是粘膜上皮细胞的多聚Ig受体的胞外区。4.SIgA是皮肤和粘膜表面局部抗感染的重要因素（如免疫屏障、中和病毒及抑制病毒复制的作用）。JChainSecretoryPieceJChainSecretoryPiece四、IgE1.血清中含量极低。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。C4C4正常人血清中IgE含量极低，约为0.1～0.4μg/ml，仅占Ig总量的0.002％以下，含量较稳定。IgE半衰期也较短，仅为2.5天，所以一直到1966年才被Ishizaka首先发现。IgE水平与个体遗传性和抗原性质密切相关，血清IgE含量在人群中波动很大，在特应性过敏症和寄生虫感染者中，血清IgE浓度相对较高。IgE在个体发育中合成较晚，主要由鼻咽部、扁桃体、支气管和胃肠道等粘膜固有层的浆细胞产生。这些部位常是变应原入侵和超敏反应发生的场所。IgE也是单体结构，相对分子量约为188kD，IgEε链的分子量为72kD。IgE在防御寄生虫的感染中的作用是很重要的。在人和动物感染蠕虫（如血吸虫）后，产生相当高的IgE。巨噬细胞和嗜碱性粒细胞具有FcεRⅡ受体，IgE与巨噬细胞结合后，使巨噬细胞激活，释放溶酶体酶，对原虫进行攻击。IgE和嗜酸性粒细胞结合介导ADCC的细胞毒效应。IgE不能通过胎盘，不能激活补体的经典途径，但可激活补体的旁路途径。五、IgD1.血清含量极低。2.对蛋白酶敏感，极易降解。TailPieceTailPieceIgD在正常人血清中含量很低，约有20～50μg/ml，占血清总Ig的1％以下，半衰期为3天。IgD为单体结构，分子量为175kD，主要由扁桃体、脾脏等处的浆细胞合成和分泌。SmIgD可能在B细胞对抗原处理中具有特殊作用，可能通过IgD和抗原结合后被细胞内吞，由于IgD的长绞链区极易被水解，从而释放出抗原，使其接受进一步处理。另外也有实验表明，SmIgD在调节B细胞向抗体形成细胞增殖分化方面发挥作用。在B细胞分化过程中，成熟B细胞同时表达SmlgM和SmIgD，对抗原的刺激出现正应答；不成熟的B细胞只表达SmIgM，抗原刺激后表现为免疫耐受。成熟B细胞活化后，或者变成记忆B细胞时，SmIgD逐渐消失。所以，IgD是成熟B细胞的标志。第三节免疫球蛋白的生物学活性免疫球蛋白是血清中最主要的特异性的免疫分子，Ig的重要生物学活性由Fab段和Fc段分别执行，Fab段能特异地结合抗原，Fc段可介导一系列生物效应，包括激活补体、亲细胞而导致吞噬、介导Ⅰ型超敏反应、通过胎盘等。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、IgC区的功能（一）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。（二）结合Fc受体1.调理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4.人IgG的Fc段与SPA结合阻断IgG对吞噬细胞的调理作用。在体外已用于IgG的纯化及临床检测。（