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《医学免疫学》广州中医药大学免疫室董燕抗体（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蛋白质，能与相应抗原特异性地结合，具有免疫功能。主要存在于血清等体液中，是介导体液免疫的重要的免疫效应分子。概述图1正常血清中免疫球蛋白电泳示意图蛋白量白蛋白+－球蛋白IgAIgM•血清蛋白通过电泳方法分为：•白蛋白、α1、α2、β及γ球蛋白等组分。•抗体活性主要在γ球蛋白组分（即丙种球蛋白）•还存在于α、β球蛋白处。见图1。免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）：将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。免疫球蛋白抗体概念所有抗体均是免疫球蛋白，但并非所有免疫球蛋白都具有抗体活性•I分类：分泌型（secreted~，sIg）主要存在于体液中，具有抗体的各种功能；膜型（membrane~mIg）是B细胞膜上的抗原受体（BCR)，识别抗原并启动B细胞的活化免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的类型抗体的功能各类免疫球蛋白的特性和功能免疫球蛋白的基因结构及其表达单克隆抗体和基因工程抗体第一节免疫球蛋白的结构一、免疫球蛋白的基本结构：1.四肽链结构：2条重链(Heavychian,H链)2条轻链（Lightchian,L链）通过二硫键连接成“Y”形结构组成一个Ig的单体分子。Ig为糖蛋白，糖基存在于重链上。五种不同种类的重链：分别为μ链、δ链、γ链、α链和ε链，其氨基酸种类和排列顺序不同，抗原特异性不同。免疫球蛋白分为五类：IgM、IgD、IgG、IgA和IgE重链（H链）：分子量约50-75kD，由450～570个氨基酸残基组成轻链（L链）：分子量约25kD，由214个氨基酸残基构成根据L链的抗原特异性的差异:分为两种，即κ型和λ型。2.可变区和恒定区：•①可变区（variableregion，V区)：氨基酸的组成和顺序多变。靠近N端的轻链的1/2区段和重链的1/4或1/5区段，约110个氨基酸，分为VH、VL。•②恒定区（constantregion,C区）：氨基酸的组成和顺序相对稳定。抗原结合生物学活性可变区：超变区(hypervariableregion,HVR)：氨基酸组成和顺序变化大。又称为互补性决定区（complementaritydeterminingregion,CDR）。骨架区（frameworkregion,FR）氨基酸组成和顺序变化小。②恒定区（C区）：分为CH（CH1、CH2和CH3）、CL。图4抗体的互补性决定区与抗原表位结合示意图VLVH立体图图5Ig轻链V和C功能区结构示意图VLCL超变区N端C端4.铰链区:(hingeregion)位于Y形分子两臂和主干之间的区域，即CH1与CH2之间。富含脯氨酸，易伸展弯曲，且易被蛋白酶等水解。不同的Ig其铰链区不同，IgM和IgE无铰链区。CH1CH2CH3二、免疫球蛋白的功能区1.轻链有VL和CL两个功能区。2.IgG、IgA和IgD重链有VH、CH1、CH2和CH3四个功能区。IgM和IgE重链多一个功能区：CH4。功能区的作用：①VH和VL是结合抗原的部位。②CL和CH上具部分遗传标记(同种异型）。③补体结合位点（CH2或CH3）。④CH3或CH4与免疫细胞表面相应受体结合⑤CH2和CH3介导IgG通过胎盘。图3免疫球蛋白（IgG）基本结构图CH2CH3VHVL二硫键重链轻链补体结合部位Fc受体结合部位羧基端氨基端铰链区抗原结合部位生物学活性区2.胃蛋白酶:（铰链区近C端）可得两个片段：①一个F(ab’)2片段。②Fc段被裂解为若干小分子片段，即pFc’。三、免疫球蛋白的水解片段1.木瓜蛋白酶:（铰链区近N端处）可得三个片段①2个相同的Fab段，即抗原结合片段（fragmentofantigenbinding)②1个Fc段,可结晶片段（fragmentcrystallizable)四、其他成分（J链和分泌片）1.连接链（joingingchain,J链)：由浆细胞合成，一条富含半胱氨酸的多肽链。将IgM连接成五聚体将IgA连接成二聚体；2.分泌片（secretorypiece,SP):是一种含糖的肽链，由粘膜上皮细胞合成和分泌。结合到IgA二聚体上，是分泌型IgA分子上的一个辅助成分，有保护和转运作用。IgM和分泌型IgA结构示意图分泌型IgAIgMSP分泌型IgA的生成和分泌过程示意图浆细胞血清型IgA入血分泌型IgA分泌型IgA二聚体第二节免疫球蛋白的类型免疫球蛋白——可具有抗体活性，与相应抗原决定簇特异性结合。——抗原物质，本身作为大分子糖蛋白，对异种动物或同种异体，甚至体内其他B细胞来说又是一种抗原。根据其抗原特异性，Ig分为三类:1.同种型2.同种异型3.独特型1.同种型（isotype）：是指同一种属每个个体都具有的免疫球蛋白的抗原特异性。即同一物种内所有Ig共同具有的抗原性。其抗原决定簇主要位于C区。同种型分类：根据重链C区的不同，将抗体分为IgG、IgA、IgM、IgD、IgE五类。分型：型：根据免疫球蛋白轻链C区抗原特异性的不同，可分为κ型和λ型。亚类：同一类抗体，其重链C区抗原特异性仍有差异。•IgG可分为4个亚类：IgG1,IgG2,IgG3,IgG4。•IgA可分为2个亚类：IgA1，IgA2。•IgM可分为2个亚类：IgM1，IgM2。人L链的κ型：λ型约为2：1（小鼠则为20：1）亚型：λ链可分为λ1，λ2，λ3，λ4四个亚型。2.同种异型（allotype）：是指同一种属不同个体之间其免疫球蛋白分子所具有的不同抗原特异性。主要反映在Ig分子的CH和CL上的一个或数个氨基酸的差异。是由不同个体的遗传基因决定，又称同种异型遗传标志。同种异型3.独特型（idiotype）：是指在同一个体内，不同B细胞克隆所产生的免疫球蛋白分子V区以及T、B细胞表面抗原受体V区所具有的抗原特异性标志。独特型抗原决定簇由Ig超变区特有的氨基酸序列和构型决定。人体体内具有数目庞大的不同的独特型决定簇。在一定条件下，可刺激机体产生抗独特型抗体。独特型独特型网络学说：Jerne等抗原XAbtoX(D)IRtoD(E)IRtoE(F)IRtoF抑制抑制抑制增强增强IR:immuneresponse免疫应答部分地担负免疫应答的调节同种型同种异型独特型一、识别并特异性结合抗原——免疫球蛋白的V区的功能（尤其是HVR/CDR的空间构型）。Ig单体可结合2个抗原表位，为双价；分泌型IgA为4价；IgM为5-10价。第三节抗体的功能CH3CH2CH1VHVLCLIg通过V区与相应抗原特异性结合可从空间上阻止病原体对机体细胞的粘附和感染。中和效应，如抗毒素与毒素结合。产生的凝集和沉淀现象，有利于提高吞噬细胞的吞噬功能。二、激活补体（C区功能）抗原与抗体结合，通过经典途径激活凝聚的IgA、IgG4通过旁路途径激活补体系统。CH2CH3CH1VHVLCL三、结合Fc受体——介导免疫细胞活性通过结合细胞表面的Fc受体，介导调理和细胞毒作用,介导Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ型超敏反应。1.调理作用：是指抗体、补体促进巨噬细胞吞噬细菌等颗粒性抗原的作用。细菌巨噬细胞抗体Fc受体2.抗体依赖、细胞介导的细胞毒作用(antibody-dependentcell-mediatedcytotoxicity,ADCC））：是指表达Fc受体（FcR)的细胞通过识别抗体的Fc段直接杀伤抗体包被的靶细胞。NK细胞、巨噬细胞、中性粒细胞。靶细胞靶细胞靶细胞靶细胞死亡NK细胞活化的NK细胞IgG释放穿孔素、颗粒酶等Ⅰ型超敏反应IgE通过Fc段与肥大细胞相应的IgEFcR结合，使其处于致敏状态，致敏细胞通过表面IgE的Fab段与相应抗原特异性结合后，释放生物活性介质。3.介导超敏反应（由抗体介导Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型超敏反应）：超敏反应会对机体造成损害•Ⅱ型超敏反应IgG和IgM的Fab段与细胞膜上的相应抗原或半抗原结合，形成抗原—抗体复合物促进吞噬，ADCC作用杀伤靶细胞Ⅲ型超敏反应：IgG和IgM与可溶性抗原结合形成抗原-抗体复合物可在局部沉积激活补体，引起组织损伤。四、穿过胎盘和粘膜：IgG以主动转运方式通过胎盘IgA可通过呼吸道和消化道粘膜，粘膜局部免疫。第四节五类免疫球蛋白的特性和功能1.IgG：含量最多，占血清总Ig的75%～80%。半衰期最长（23天）主要由脾脏和淋巴结中的浆细胞合成。是唯一能通过胎盘的抗体。是机体主要抗菌、抗病毒和抗毒素抗体，是再次免疫应答的主要抗体。激活补体、调理作用、ADCC效应3.IgA：有血清型和分泌型二种。分泌型IgA是二聚体。(IgA)2-J＋SP粘膜表面粘膜局部免疫的主要抗体。阻止病原微生物对粘膜上皮细胞的粘附，有抗菌、抗病毒、中和毒素等作用。新生儿可从母乳中获得分泌型IgA。2.IgM：分子量最大，是个体发育过程中最早合成和分泌的抗体，在体液免疫应答中最先出现。激活补体能力强。不能通过胎盘，用于检测胎儿宫内感染。单体IgM也是B细胞膜表面的主要标志——抗原受体4.IgD：量少，易水解，半衰期很短（3天）。功能不清楚。作为B细胞表面抗原受体，是B细胞成熟的重要标志。5.IgE：含量最少，呼吸道和胃肠道等处的粘膜固有层的浆细胞产生。引起Ⅰ型超敏反应。是种系进化中最晚出现的Ig表3人类Ig主要理化特性和生物学活性IgGIgMIgA/SIgAIgDIgE开始合成时间3个月胚胎期4～6个月较晚较晚分子量（×103）149970160/389184189存在形式单体五聚体单体/双体单体单体抗原结合价25～102～422占Ig总量%75～805～105～1510.002血清含量mg/ml8～170.6～0.91.4～4.23×10-29×10-5半衰期（d）235633通过胎盘＋－－－－表4人类免疫球蛋白的主要生物学活性IgGIgMIgA/SIgAIgDIgE激活补体++-(+)--介导ADCC+----调理作用+----超敏反应++--+抗菌、抗病毒+++--免疫作用抗菌，抗病毒，抗毒素，自身抗体早期防御作用，溶菌，溶血，天然血型抗体，mIgM粘膜局部免疫mIgD介导I型超敏反应,抗寄生虫感染第五节免疫球蛋白的基因结构及其表达B细胞具有“一个细胞（克隆），一种受体（抗体）”的特点。人体内B细胞克隆总数在1011以上，可表达百亿种独具识别特性的抗体分子。B细胞内编码Ig的基因结构特点是产生抗体多样性的基础。一.免疫球蛋白的基因库：编码免疫球蛋白的三个基因库为：重链基因连锁群（H基因库），κ链基因连锁群（κ基因库）和λ链基因连锁群（λ基因库）。分别位于第14、2、22号染色体上。编码一条Ig多肽链的基因是由各个分隔开的DNA片段经剪接重排而形成。表2免疫球蛋白的基因库组成Ig基因库V基因D基因J基因C基因H链基因库VH1～VHnn≈95D1～Dnn≈27J1～Jnn≈6CH1～CHnn≈9Κ链基因库Vκ1～Vκnn≈100J1～Jnn≈5Cκ1λ链基因库Vλ1～Vλnn≈30J1～JnCλ1～CλnD—diversitygene多样性基因J—joininggene连接基因3.H链：人IgH链基因由V、D、J、C四种不同的基因片段组成。其中，约95个V基因片段、27个D基因片段、6个J基因片段和9个C基因片段。•二.免疫球蛋白的基因结构及其重排和表达1.κ链：编码人Igκ链的基因由Vκ、Jκ、Cκ三种不同的基因片段组成。包括约100个Vκ基因片段、5个Jκ基因片段和1个Cκ基因片段。2.λ链：编码人Igλ链的基因也由Vλ、Jλ、Cλ三种不同的基因片段组成。包括约30个Vλ基因片段和4个连接在一起的Jλ-Cλ基因对。Vk1Vk2Vk3VknJ1J2J3J4J5Ck胚系DNAV/J连接V/J3转录和RNA剪接重排的Κ基因mRNA：VJ3Ck翻译CkCOOHNH2L链图8Ig轻链κ的基因组成与重排示意图1.胚系Ig基因库中有数以百计的V基因、以及众多的D基因、J基