1、 湖南中医药大学讲稿课程名称：免疫学基础与病原生物学第三章 免疫分子第一节 免疫球蛋白一、免疫球蛋白的概念、结构与生物学功能1.免疫球蛋白的概念抗体（antibody，Ab）:是B细胞受抗原刺激后增殖分化为浆细胞，由浆细胞产生的球蛋白，通过与相应抗原发生特异性结合而介导体液免疫效应。 免疫球蛋白(immunoglobulin，Ig)：是具有抗体活性或没有抗体活性，但化学结构与抗体相似的球蛋白。抗体是侧重生物学功能的概念，Ig是侧重化学结构的概念。 Ab=Ig Ig Ab免疫球蛋白有两种存在形式：分泌型Ig ：主要存在于血液和组织液中，有抗体的功能；膜型Ig ：构成B细胞的抗原受体。 2.免疫球
2、蛋白的结构免疫球蛋白单体是由两条完全相同的长肽链和两条完全相同的短肽链通过链间二硫键连接而形成的“Y”字形四肽链结构。（1）重链和轻链 免疫球蛋白的四肽链结构中，两条完全相同的长肽链称重链（heavy chain，H链），两条完全相同的短肽链称轻链（light chain，L链）。1）重链：免疫球蛋白重链分子量比较大，由450550个氨基酸残基组成。根据重链类型不同可将Ig分为五类，即IgM、IgG、IgA、IgD和IgE；2） 轻链：免疫球蛋白轻链分子量比较小，由214个氨基酸残基组成。在Ig分子的肽链中存在一些有特定功能的球形结构域，称之为功能区。（2）可变区、恒定区和铰链区 1）可变区：
3、 在Ig的H链和L链近N端约110个氨基酸残基的区域内，其氨基酸序列变化较大，称可变区（variable region，V区）。重链和轻链的V区分别以VH、VL表示。可变区内的重链和轻链各含三个氨基酸序列变化非常大的区域，称为高变区（hypervariable region，HVR）。该区即为与抗原表位互补结合的部位，又称互补决定区（complementarity determining region，CDR）。2）恒定区： Ig近C端L链的1/2及H链的3/4或4/5区域内，氨基酸序列相对稳定，称恒定区（constant region，C区）。重链和轻链的C区分别以CH和CL表示。不同类Ig
4、重链CH区长度不一，其中IgG、IgA、IgD有CH1、CH2、CH3三个功能区，而IgM、IgE还有CH4功能区。CH2功能区是Ig结合补体的部位；CH3或CH4功能区（包括CH3或CH4功能区的Ig 恒定区的部位，Fc段）是Ig与具有Ig 恒定区末端受体（Fc受体）细胞结合的部位。3） 铰链区 一些Ig的CH1与CH2功能区之间的区域富含脯氨酸，具有良好的延展性，称为铰链区（hinge region） 。铰链区存在的意义是：使Ig容易发生变构，有利于其V区与抗原表位的结合；通过Ig的变构可暴露/隐蔽结合补体的位点从而控制补体激活；铰链区也多种蛋白酶水解Ig的敏感区。3.免疫球蛋白的生物学功
5、能 免疫球蛋白的功能与其分子结构密切相关。（1）可变区的功能：中和作用 免疫球蛋白可变区最主要的功能是特异性识别、结合抗抗原。IgV区与抗原结合后，介导多种生物学效应。比如：中和细菌外毒素，阻止病毒吸附和穿入易感细胞，抑制细菌黏附宿主细胞等。（2）恒定区的功能1）激活补体 免疫球蛋白可变区与相应抗原特异性结合后，分子构型发生变化，导致恒定区CH2功能区中的补体结合位点暴露，进一步活化 补体，使补体发挥溶菌、溶细胞等生物学作用。2）结合具有Fc受体（FcR）细胞介导的生物学效应免疫球蛋白通过Fc段与细胞膜上相应受体（Fc受体）结合，可以介导以下5个方面的免疫效应。1）调理作用：IgG的可变区与细
6、菌等颗粒性抗原结合，其Ig Fc段与吞噬细胞表面的相应受体（FcR）结合，促进吞噬细胞对细菌等颗粒性抗原的吞噬功能，此即抗体的调理作用。2）ADCC：即抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用。当IgG的可变区与具有相应抗原的靶细胞（比如：肿瘤细胞）结合后，当IgG Fc段可与效应细胞（如NK细胞）的FcR结合，促进效应细胞释放细胞毒物质，导致靶细胞死亡。3）介导型超敏反应：IgE的 Fc段可与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的相应受体结合，进一步介导型超敏反应。4）穿过胎盘和黏膜 IgG的 Fc段和胎盘母体一侧滋养层细胞膜表面的Fc受体结合，促使IgG转移到滋养层细胞内，进入胎儿血循环，形成自然被动免疫。通
7、过胎盘获得的IgG在胎儿及新生儿期抗感染免疫中发挥重要的作用。5） 免疫调节作用 游离抗体还可以通过其Fc段，结合至T、B细胞表面的Fc受体，反馈性调节T、B细胞的活化。第一节 免疫球蛋白二、5类免疫球蛋白的特性及医学意义1IgG（1）合成与分布特点 IgG于新生儿出生后3个月开始合成，35岁接近成人水平。IgG几乎分布于全身各组织及体液(包括脑脊液)中。血清中含量最高的Ig。 占血清总Ig的7580。IgG半寿期长。约2023天。 丙种球蛋白预防麻疹时，一次注射预防效果通常为24周。为再次免疫应答的主要抗体。（2）生物学作用1）抗感染作用：IgG是抗感染的主要抗体，大多数抗菌、抗病毒抗体和抗
8、毒素都为IgG类。丙种球蛋白、胎盘球蛋白的主要组分是IgG。2）可以通过胎盘：IgG是唯一能通过胎盘的Ig，对新生儿抗感染起重要作用。3）调理作用及ADCC效应 IgG Fc段与细胞表面的相应受体结合，从而发挥调理作用及ADCC效应。4）激活补体：IgG CH2功能区结合补体，可以介导补体的活化。5）参与某些自身免疫性疾病与超敏反应：某些自身抗体，比如：系统性红斑狼疮患者的抗核抗体属1gG。2IgM（1）合成与分布特点 合成早 IgM是个体发育过程中最早合成和分泌的抗体。 在胚胎发育晚期的胎儿即能产生IgM，故脐带血IgM增高提示胎儿有宫内感染(如风疹病毒或巨细胞病毒等感染)。 特异性体液免疫
9、应答中，IgM也是最先产生的抗体。 血清IgM水平检测可以辅助感染疾病的早期诊断。比如： 检测抗HAVIgM，辅助HAV感染的早期诊断。 分布：分泌型IgM：主要分布于血液中。占血清Ig总量的5 %-10 %。分泌型IgM是五聚体，在五类Ig中分子量最大，又称巨球蛋白。膜型IgM（mIgM）：以单体形式存在，作为BCR的一种类型表达于B细胞表面。（3）生物学作用1）抗感染作用：IgM是初次体液免疫应答早期阶段产生的主要Ig，在早期免疫防御中具有重要作用。IgM是高效能的抗微生物抗体，其杀菌、溶菌、溶血、促吞噬以及凝集作用比IgG高5001000倍。是血管内抗感染的主要抗体。IgM的抗原结合能力
10、很强，IgM多为五聚体，具有10个抗原结合位点，理论抗原结合价为10价，但实际上空间位阻导致其变形能力下降，表现为5价。2）激活补体：IgM CH2功能区结合补体，可以介导补体的活化。IgM五聚体因其带有5个Fc段，能高效激活补体。3）参与某些自身免疫性疾病与超敏反应：如：引起类风湿关节炎的风湿因子属于IgM3IgA（1）血清型IgA：分布于血清中，大多(85)为单体。血清型IgA具有抗菌、抗毒素、抗病毒作用。（2）分泌型IgA（SIgA）： SIgA是由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等黏膜固有层中的浆细胞合成。SIgA是二聚体。SIgA主要存在于唾液、泪液、初乳、胃肠液和支气管的分泌液中，可发挥
11、黏膜局部免疫作用，局部抗体： 对呼吸道、消化道等黏膜有重要的保护作用。 新生儿可从母乳中获得SIgA，能防止胃肠道感染。SIgA合成功能低下的机体易患呼吸道或消化道感染。4IgD IgD主要分布于正常人血清和B细胞表面。正常人血清IgD浓度很低。血清IgD的功能尚不清楚B细胞表面的mIgD可作为B细胞分化发育成熟的标志，成熟B细胞可同时表达mIgM和mIgD。未成熟B细胞仅表达mIgM。5IgE（1）分布：IgE主要由呼吸道和消化道黏膜固有层中的浆细胞产生。正常人IgE血清中含量极微（仅占血清总Ig的0.002%），且含量较稳定。超敏反应性疾病患者血清IgE含量波动很大。例如，花粉过敏患者在花粉季节血清IgE含量升高，花粉季节过后下降。（2） 生物学作用1）诱发I型超敏反应： IgE为亲细胞抗体，易与肥大细胞、嗜碱粒细胞结合,引发I型超敏反应。IgE是引发I型超敏反应的主要抗体。2）抗寄生虫作用： IgE可使嗜酸粒细胞向局部游走，而且能介导ADCC作用，杀死蠕虫。4 年 月 日
