免疫球蛋白

医学免疫学目的要求1、掌握：Ig、Ab、HVR的概念；Ig的基本结构；五类Ig的主要特性。2、熟悉：抗体的生物学活性。3、了解：单克隆抗体的概念。教学难点免疫球蛋白HVR（CDR）的理解；ADCC与调理作用。教学重点掌握中所有内容。内容提要一、概述二、免疫球蛋白的结构三、抗体的生物学活性四、五类免疫球蛋白的特性五、人工抗体的制备一、概述抗体（antibody,Ab）：BC识别抗原后活化、增殖、分化为浆细胞所产生的能与相应抗原特异性结合的球蛋白。免疫球蛋白（immunoglobulin,Ig）：具有Ab活性或结构与Ab相似的球蛋白。二、免疫球蛋白的结构（一）基本结构（以IgG为例）（二）功能区（三）水解片段（一）基本结构（以IgG为例）1、四肽链结构由两条相同的长链和两条相同的短链通过二硫键连接而成的四肽链。两种链：H、L每种链：两端每种链：两区（可变区与恒定区）25KD214aa50-75KD450-550aa可变区（variableregion，V区）：Ig分子N端，在轻链1/2和重链1/4处，氨基酸组成和排列有较大差异；恒定区（constantregion,C区)：Ig分子的C端，在轻链1/2和重链3/4处，氨基酸的组成和排列比较恒定。超变区（hypervariableregion,HVR）：在VL和VH中各自有3个区域氨基酸组成和排列顺序变化更为明显，此为HVR。因HVR与抗原表位互补结合，故又称为CDR。骨架区互补性决定区(complementaritydeterminingregion,CDR):抗体与抗原表位特异性结合的部位，该部位因在空间结构上可与抗原表位形成精密的互补，故称为CDR。轻、重链各有3个。可变区和恒定区：1.可变区（variableregion，V区）：Ig分子N端，在轻链1/2和重链1/4处，氨基酸组成和排列有较大差异；1）超变区（hypervariableregion,HVR）：在VL和VH中，各自有3个区域氨基酸组成和排列顺序变化更为明显，此为HVR。轻、重链各有3个HVR。2）互补性决定区（complementarity-determiningregion,CDR）：超变区乃抗体与抗原（表位）特异性结合的部位，该部位因在空间结构上可与抗原决定簇形成精密的互补，故HVR又称为CDR。3）骨架区VH和VL各有4个FR。2.恒定区（constantregion,C区)：Ig分子的C端，在轻链1/2和重链3/4处，氨基酸的组成和排列比较恒定。Ig的类别1）类：根据CH氨基酸组成排列不同分为五大类γμαδεIgGIgMIgAIgDIgE亚类：IgG1~4；IgM1~2;IgA1~22）型：根据CL氨基酸组成排列不同分为两型κ型和λ型特点：位于CH1和CH2之间，富含脯氨酸，极富弹性。功能：1.有利于Ab与Ag的结合；2.有利于Ig补体功能区的暴露。2、铰链区（Hingeregion）3、连接链（J链）和分泌片段J链：由浆细胞合成的富含半胱氨酸的多肽链。起连接及稳定多聚体结构的作用。分泌片（SP）：由黏膜上皮细胞合成和分泌的含糖肽链。起保护sIgA及介导其主动运输的作用。二、免疫球蛋白的结构（一）基本结构（以IgG为例）（二）功能区（三）水解片段（二）免疫球蛋白的功能区1、定义：Ig的多肽链分子可折叠成若干个链内由二硫键连接的球形结构。每个球形结构约由110个氨基酸组成，具有一定的功能，故称功能区。2、Ig的功能区L链：VL、CLH链：VH、CH1、CH2、CH3CH4(IgM、IgE)3、功能区功能（以IgG为例）1)VH和VL：与抗原特异性结合的部位；2)CL和CH1：（allotype）遗传标记；3)IgG的CH2、IgM的CH3：补体结合点(激活补体经典途径）；4)IgG的CH3：结合单核/巨噬细胞表面FcR(不同生物学效应）；与抗原特异性结合的部位某些同种异型遗传标记结合补体结合FcR二、免疫球蛋白的结构（一）基本结构（以IgG为例）（二）功能区（三）水解片段三、抗体的生物学活性(一)识别并特异性结合抗原体内结合相应抗原分子发挥免疫效应。如：中和毒素。（二）激活补体IgM、IgG1~3激活补体经典途径；（三）通过Fc段结合具有FcR的细胞1）调理作用（opsonization)；IgFc段与吞噬细胞表面FcR结合促进吞噬细胞的吞噬；调理作用抗体单独或与补体联合可发挥调理作用，即促进吞噬细胞对某些病原体的吞噬。动画演示调理吞噬作用2）抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（Ab-dependentcell-mediatedcytotoxicity,ADCC)3)介导I型超敏反应（四）通过胎盘和粘膜IgG通过胎盘；sIgA穿过粘膜C区的功能。抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（antibody-dependentcell-mediatedcytotoxicity,ADCC）IgG与有相应抗原的靶细胞特异性结合后，其Fc段可与NK细胞表面相应的IgGFcR结合，从而激活NK细胞对靶细胞的杀伤作用。此称为ADCC。IgG与有相应抗原的靶细胞特异性结合后，其Fc段可与NK细胞表面相应的IgGFcR结合，从而激活NK细胞对靶细胞的杀伤作用。ADCC作用抗体的生物学活性(一)识别并特异性结合抗原（二）激活补体（三）通过Fc段结合具有FcR的细胞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（四）穿过胎盘和粘膜屏障四、五类Ig的特性IgGIgMIgAIgDIgEImmunoglobulinIsotypesAreDistributedToDifferentPartsOfTheBodyIgM–BloodIgG–TissuesIgA–MucosaIgE-SurfacesIgG的特征和功能1、特征产生—部位：脾、淋巴结中浆细胞；时间：出生后3月始合成，3～5岁接近成人水平；存在—形式：单体部位：Sera和胞外液（各50%）时间：即半衰期，20-23天浓度：血清中Ig含量最高（75%-80%）；2、功能多数具有抗菌、抗病毒、抗毒素作用（通过中和作用、调理作用、ADCC作用、激活补体）。3、意义1）唯一通过胎盘Ig，发挥自然被动免疫功能；2）临床注射丙球预防相应传染（甲肝）病；3）参与Ⅱ型/Ⅲ型超敏反应，某些自身免疫病；IgM的特征和功能1、特征产生—部位：脾、淋巴结中浆细胞；时间：胚胎晚期存在—形式：五聚体MW最大，称为巨球蛋白；部位：主要在血液中；时间：半衰期较短，5天左右；浓度：SeraIg中含量5%-10%2、功能溶菌/溶病毒/溶血（激活补体）3、意义1）生物进化与个体发育中最早出现的Ig，胚胎期20周即能产生，脐带血IgM增高提示胎内感染（如风疹病毒、巨细胞病毒感染等）；2）抗原初次刺激机体时，是体内最先的Ig；又因半寿期较短，故血清IgM升高说明有近期感染；3）天然血型抗体是IgM；4）参与Ⅱ型、Ⅲ型超敏反应。IgA的特征和功能1、特征产生—部位：MALT；时间：出生后3-6月始合成；存在—形式：单体血清型和二聚体分泌型；部位：唾液、泪液、乳汁及呼吸道、消化道、泌尿道的分泌液中和粘膜表面；时间：半衰期，6天左右；浓度：血清中Ig含量10%-20%2、功能1）血清型：同IgG，但不重要2）分泌型：粘膜局部抗感染免疫的重要因素（又称局部免疫抗体）。3、意义1）机体初乳中的sIgA可对婴幼儿发挥自然被动免疫作用；2）缺乏或合成障碍，易患呼吸道、胃肠道感染。IgD的特征和功能血清中含量低，其生物学作用尚不清楚。半衰期，2.5天左右IgE的特征和功能血清中含量最低的Ig；最不稳定（T1/2为2天）；属亲细胞抗体，可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞表面FcεR结合，介导I型超敏反应。抗寄生虫感染。五、人工抗体的制备多克隆抗体单克隆抗体基因工程抗体多克隆抗体polyclonalantibody用含多种抗原决定基的抗原物质免疫动物，刺激多个B细胞克隆所获得的免疫血清（含多种抗体的混合物），此为多克隆抗体。带有多个表位抗原针对不同表位的B细胞克隆增殖多种抗体的混合物（多克隆抗体）刺激小鼠单克隆抗体（monoclonalantibody,mAb）由单个杂交瘤细胞增殖而成的细胞克隆产生的、针对某一种Ag决定基的、均一的、单一特异性抗体。mAb的优点：高特异（仅针对特定抗原表位）、高纯度（属同一类、亚类、型别）高效价、可大量生产。mAb的应用：1）检测各种Ag；2）用于疾病治疗。