1、第三章 免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）,第一节 免疫球蛋白的结构与类别,1.抗体（antibody，Ab）,2.免疫球蛋白Ig,一、免疫球蛋白的基本结构 二、免疫球蛋白的功能区（结构域）,3.抗原的异质性及其抗原决定族,.免疫球蛋白的功能区（结构域）,1.抗体（antibody，Ab）,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。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=Ig Ig Ab,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
2、抗体的血清称为抗血清或免疫血清。 电泳区带：大部分在区带，故曾有球蛋白（或丙种球蛋白）之称。,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=Ig Ig Ab,2.免疫球蛋白Ig,免疫球蛋白的水解片段,（一）木瓜蛋白酶的水解作用,二个相同的单价抗原结合片段 （fragment of antigen-binding，Fab段）,一个可结晶片段（crystalizable fragment，Fc段）,木瓜蛋白酶,水解,IgG,Fab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
3、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,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（heavy chain，H链） 450550个氨基酸残基，分子量约5575kD。 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、 、 、 及 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
4、为、两型。 正常人血清Ig的:=2 :1天然的Ig单体结构中，两条重链同类，两条轻链同型。,（二）可变区和恒定区,1.可变区（variable region，V区）近N端的1/2 L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。 高变区（hypervariable region，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（complementarity determing region，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
5、。 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。,骨架区（framework region，FR） 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（constant region，C区） 近C端的1/2 L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。,（三）其他结构 1.J链（jioning chain，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
6、。,2.分泌片（secretory piece，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。,3.抗体的异质性,概念 抗体的异质性指抗体中的免疫球蛋白的不均一性 不同抗原不同抗体 g本身也是抗原,一.同种型（isotype）同一种属每个个体都具有的免疫球蛋白的抗原特异性，其抗原决定簇主要存在于Ig的C区。,特异性类型： 同种型 同种异型 独特型,二.同种异型（allotype）同一种属不同个体之间免疫球蛋白也具有的差异性，主要反映在分子的CH和CL上的一个或数个氨基酸的差异 (
7、genetic markers-遗传标志) 。Gm因子：Gm130Am因子：A2m1，A2m2Km因子：Km1，Km2，Km3三.独特型（idiotype）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不同。,.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-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、CLH链：CH1、CH2、CH3、CH4（IgM和IgE有）,桶状结构或三明治结构,（二） V区的功能 - 识别并特异性结合抗原抗体分子：单体（IgG, IgE
8、) - 2价二聚体(分泌型IgA) - 4价五聚体(IgM) - 10价（5价）实际意义:a.中和效应 - 中和毒素和病毒b.与Ag结合 - 促吞噬细胞吞噬,（三） C区的功能1.激活补体系统Ab(IgM、IgG) + Ag C1q 补体经典途径 IgG4、IgA和 IgE的凝聚物 补体旁路途径 2.介导免疫细胞活性(1).调理作用（opsonization）：IgG + 抗原(颗粒性) FcR（单核、巨噬细胞及中性粒细胞） 促吞噬细胞吞噬；(2).抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（ADCC）：IgG + 抗原(靶细胞) Fc R（NK 细胞） 杀伤靶细胞；(3).介导超敏反应：型、型和型超敏反
9、应。,（四）铰链区（hinge region）位于CH1CH2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”,免疫球蛋白类别（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）。,4.半衰期约1624天，故临床应用以23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，
10、以纯化抗体，用于免疫诊断。 6.某些自身抗体和引起型超敏反应的抗体属此类。,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。,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）。,
11、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。与型超敏反应的发生有关。 3.可能与机体抗寄生虫免疫有关。 五、IgD1. 血清含量极低。2. 对蛋白酶敏感，极易降解。,第二节 免疫球蛋白基因一.免疫球蛋白的基因库H基因库（重链基因连锁群）： - 第14号染色体基因库（链基因连锁群）： - 第2号染色体基因库（链基因连锁群）： - 第22号染色体,二.Ig的基因结构及其重排和表达链：V(约100个)、 J(5个)、 C(1个)链：V(约30个)、 J-C(4个) H链：V基因(约95个)D基因(27个)J基因(6个)C基因(9个), V区,三.Ig的类别转换（
12、class switching）一个B细胞克隆在分化过程中V-D-J功能性基因片段保持不变，而发生C基因重排，使其表达的抗体分子发生H链类的改变，称为类别转换。B细胞克隆 IgM ,IgG,IFN-,IL-4,IgE,一体液免疫应答与抗体的产生初次应答（primary response）-抗原初次进入机体所产生的应答。特点：潜伏期(诱导期)长(约710天)；抗体的种类以IgM为主；抗体亲和力低；维持时间短；总抗体水平低。,第三节免疫球蛋白的合成与分泌,再次应答(secondary response) - 抗原再次进入机体所产生的应答。特点：潜伏期短（约23天）；抗体的种类以IgG为主；抗体亲和
13、力比初次应答明显增强；维持时间长；总抗体水平高。实际意义：死疫苗预防接种，常需二次以上。,二免疫记忆B细胞免疫记忆：指B细胞再次遇到相同抗原时，快速产生高效价、高亲和力抗体的现象。记忆B细胞库（二种类型）：长寿记忆B细胞- 不能分泌抗体（存在数月至数年) ； 长寿浆细胞 - 能分泌抗体。,（一）B细胞记忆的诱导：1.B细胞记忆的诱导Ag 成熟B细胞（生发中心） 增殖分裂成中心母细胞（centroblast） BCR改变 与FDC（滤泡性树突状细胞）上的抗原结合；BCR(低亲和力) B细胞阴性选择，发生凋亡；再次抗原 记忆B细胞克隆快速大量扩增 抗体分泌细胞增多（较初次应答多810倍以上）。,（
14、二）记忆B细胞库的维持可能维持机制：a.抗原(反复刺激) - 交叉反应、独特型网络：病原微生物反复暴露、长期慢性炎症、自身或环境中共同抗原的存在。记忆B细胞不断更新；b.抗原特异性长寿浆细胞的存在- 维持特异性高亲和力抗体水平；c.FDC上抗原抗体复合物的持续存在(数月至数年)。,三.Td-Ag 和Ti-Ag应答 (一). B细胞对Ti-Ag和Td-Ag应答的区别对Td-Ag应答的特点：（1）需Th细胞辅助；（2）可发生Ig类转换，产生各类抗体（IgM, IgG，IgA, IgE）；（3）具有免疫记忆。对Ti-Ag应答的特点：（1）不需Th细胞辅助；（2）激发产生IgM抗体，无Ig类型转换（缺
15、乏CD40）；（3）不产生免疫记忆。,(二).Ig类转换Td-Ag B细胞,Th细胞辅助,IgM,IgE,IL-4,IFN-r,IgG,IgA,IL-5,TGF-,记忆细胞,浆细胞,四影响体液应答的细胞因子的作用活化的Th细胞分泌多种细胞因子，调节B细胞的增 殖、活化和分化。1.Th1细胞产生的细胞因子：IL-2和IFN-；2.Th2细胞产生的细胞因子：IL-4、IL-5、IL-6、IL-10和IL-13； 3.调控免疫应答类型的细胞因子：IL-4和IL-12。,主要细胞因子的作用：1.IL-2：促进T和B细胞增殖；2.IFN-：刺激B细胞产生IgG2；3.IL-4：B细胞的激活和分化因子，导
16、致IgG1和IgE产生；T细胞生长因子，促进Th2分化，增强抗体应答；参与I型超敏反应； 4.IL-5：嗜酸性粒细胞的生长因子；5.IL-6：B细胞的分化因子；6.IL-10：抑制Th1细胞因子产生；促进Th2细胞因子产生和B细胞激活； 7.IL-12：与IL-10作用相反。,本章提要免疫球蛋白或抗体的基本结构是由2条相同的重链借链间二硫键连接构成。每条肽链都具有可变区和恒定区，并且以典型的折叠成球状的功能区呈现。可变区特别是其中的超变区与识别抗原、特异性结合抗原的中和效应相关；恒定区进一步介导其它免疫细胞或免疫分子的各种生物学效应。免疫球蛋白分子可被木瓜蛋白酶解离为2个Fab片段和1个Fc片段，被胃蛋白酶解离为F(ab)2片段和pFc片段。,免疫球蛋白具有抗原特异性（同种型、同种异型和独特型）。根据C区肽段及其氨基酸构成的不同，又分为若干类和亚类，型和亚型。五大类免疫球蛋白具有不同的理化特性和生物学功能。抗体的多样性源于免疫球蛋白基因组在B细胞发生时的重排组合以及B细胞抗原刺激后诱发的高频突变。初次应答;再次应答;免疫记忆B细胞对Ti-Ag和Td-Ag应答的区别,
