1、第三章免疫球蛋白(immunoglobulin) 主要内容: 一、抗体的发现及理化性质 二、抗体与免疫球蛋白的概念 三、免疫球蛋白的结构 四、免疫球蛋白的生物学活性 五、各类免疫球蛋白的特点 六、人工制备抗体的类型 一、抗体的发现及理化性质 1. 发现 1890 年德国学者Behring 和日本学者 Kitasato 用白喉杆菌外毒素免疫动物，在其血清中发现一种能中和这种外毒素的组分，称为抗毒素，随后引入抗体一词泛指抗毒素类物质。 1891 年 12 月Behring 首次成功将白喉抗毒素血清应用于临床人工被动免疫。 一、抗体的发现及理化性质 1937 年 Tiselius 和 Kabat 用
2、电泳的方法发现抗体活性主要在 球蛋白区，故抗体又称 球蛋白。 1968 年和 1972 年，WHO 和国际免疫学会联合会的专门委员会先后决定，将具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统一命名为免疫球蛋白。 2. 抗体的理化性质 通过电泳证明抗体是两种球蛋白 经超速离心分析和分子量测定等方法，发现大部分抗体是 球蛋白，小部分是 球蛋白。 二、抗体与免疫球蛋白的概念 抗体（antibody，Ab）： B 细胞识别 Ag 后增殖分化为浆细胞所产生的能与相应 Ag 发生特异性结合的具有免疫活性的球蛋白。 免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig ）：具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。
3、免疫球蛋白的存在形式： 膜型（membrane immunoglobulin, mIg） B 细胞膜上的抗原受体； 分泌型(secreted immunoglobulin, sIg) 分泌进入体液, 介导体液免疫应答。 含有抗体的血清称为免疫血清 三、免疫球蛋白的结构 （一）免疫球蛋白的基本结构 （二）免疫球蛋白的结构域 （三）免疫球蛋白多聚体 （四）免疫球蛋白的水解片段 （一）免疫球蛋白的基本结构 1. 重链（heavy chain，H ） 2 条 轻链（light chain，L） 2 条 2. 可变区（variable region, V 区） 恒定区（constant region,
4、C 区） 3. 超变区（ hyper-variable region, HVR),又称 互补决定区(complementary determining region, CDR） 骨架区（framework region, FR） 4. 铰链区（hinge region） 免疫球蛋白的基本结构 1、重链和轻链 （1）重链（heavy chain， H 链） 免疫球蛋白的类型：类、亚类、型、亚型（2）轻链（light chain，L 链） L 链有 Kappa（）与 lambda（）2 个种。 据此将 Ig分为 型 和 型。 正常人血清中免疫球蛋白 : 约为 2:1 2. 可变区和恒定区 2. 可
5、变区和恒定区 高变区（HVR） （超变区，互补决定区，CDR） 互补决定区和抗原表位 2. 可变区和恒定区 （2）恒定区（constant region，C 区） CH 和 CL 2. 可变区和恒定区 （2 ）恒定区（constant region，C 区） 不同类 Ig CH 的长度不一 IgG、IgA 和IgD：CH1 、CH2 和 CH3 IgM 和 IgE：CH1 、CH2、CH3 和 CH4 3.铰链区（hinge region） 位于CH1 与 CH2 之间 富含脯氨酸，能自由 伸展、弯曲和转动 利于抗体分子超变区与抗原表位吻合 对蛋白酶敏感 Ag 和 Ab 结合后，铰链区发生构型
6、变化，使存在于 CH2 区补体结合位点暴露，使补体得以结合。 免疫球蛋白的伸缩性 （二）免疫球蛋白的结构域 1. VL 和 VH： 是抗原结合的部位 2. CL 和 CH1 上具有同种异型的遗传标记 3. CH2 具有补体结合点 4. CH3 具有结合单核细胞，巨噬细胞，粒细胞，B 细胞，NK 细胞 Fc 段受体的功能。 （三）免疫球蛋白多聚体 （三）免疫球蛋白多聚体 1. J 链（joining chain）： 存在于 IgA，IgM 中 将单体 Ig 连接为多聚体，稳定多聚体的作用。 2分泌片（secretory piece，SP）： 分泌片是 SIgA 上的一个辅助成分； 对抵抗外分泌液
7、中的蛋白水解酶的降解具有重要作用。 （四） 免疫球蛋白的水解片段 铰链区有蛋白水解酶的酶切位点 1.木瓜蛋白酶（Papain） ? IgG 2 个 Fab 段(fragment of antigen- binding，抗原结合片段) 1 个 Fc 段（fragment crystalizable，可结晶片段） 2. 胃蛋白酶（Pepsin ）? IgG 1 个 F( ab)2 1 个 pFc 四、免疫球蛋白的生物学活性 1. Fab 段的功能 特异性结合 Ag（首要功能） CDR（互补决定区）部位 抗体分子及酶解片段： Fab 1 价 单体（IgG, IgE, F(ab ) 2） 2 价 二聚
8、体 (SIgA) 4 价 五聚体(IgM) 5 价 实际意义: 中和效应 （中和细菌毒素和病毒） 抗体中和毒素 四、免疫球蛋白的生物学功能 1. Fab 段的功能特异性结合 Ag（首要功能） 四、免疫球蛋白的生物学功能 1. Fab 段的功能特异性结合Ag（首要功能） 2. Fc 段的功能 （1 ）固定补体成分 调理作用 指抗体如 IgG 的 Fc 段与中性粒细胞、巨噬细胞上的 IgG Fc 受体结合，从而增强吞噬细胞的吞噬作用。 调理作用 ADCC 抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（ ADCC）： 指具有杀伤活性的细胞如NK 细胞，通过与已结合在病毒感染细胞和肿瘤细胞等靶细胞表面的 IgGFc
9、 段结合，从而直接杀伤靶细胞。 五、各类免疫球蛋白的特点 1. IgG机体抗感染免疫的“主力军” （1 ）来源：脾和淋巴结中浆细胞合成 IgG 机体抗感染免疫的“主力军” （4）合成时间：出生后 3 个月开始合成， 35 岁接近 成人水平 （5）含量及分布：占血清总 Ig 的 7580 ，几乎 遍及任何组织和体液 （6 ）半衰期：约 20 23 天 （7 ）通过 Fc 段与许多细胞 Fc 受体结合发挥不同的 免疫功能：激活补体，调理吞噬，ADCC （8）唯一能通过胎盘的 Ig(IgG1、 IgG2 和 IgG3） 2.IgM 机体抗感染免疫的“先头部队” （1）产生部位：脾和淋巴结中的浆细胞
10、（2）分布与含量：血液中，占血清 Ig 含量的 510% （3）是最大的免疫球蛋白，五聚体，又称巨球蛋白 IgM机体抗感染免疫的“先头部队” （4）早期抗体 （5 ）高效抗体(杀菌、溶菌、调理吞噬、激活补 体的能力最强) （6）半衰期: 5 天 血清中特异性 IgM 水平增 高提示有近期感染 （7 ）B 细胞表面的重要标志 （8）天然血型抗体均为 IgM 3. IgA (1) 分型： 血清型 单体 (主要) 分泌型（SIgA) 二聚体(主要) （2）合成： SIgA 由粘膜局部浆细胞合成 （3 ）半衰期: 6 天 （4）局部抗体（SIgA)“边防军” 参与粘膜局部抗感染 免疫 4. IgD （
11、1）半衰期: 3 天，极不稳定， 可自发降解 （2）是成熟 B 细胞的重要表面标志 （3）占血清 Ig 含量的 0.2% 5. IgE 耐热性差 正常人血清中含量极微，超 敏反应性疾病者血清 IgE 含量波动很大 由呼吸道、消化道黏膜固有 层中的浆细胞产生 又称亲细胞抗体 介导 I 型超敏反应 与抗寄生虫感染有关 六、人工制备抗体的类型 1. 单克隆抗体（monoclonal antibody, McAb） （1）概念与特点 由识别同一抗原表位的 B 淋巴细胞克 隆所产生的同源抗体，称为单克隆抗体。 特点：结构高度均一、纯度高、特异性强、亲 合性高、少或无血清交叉反应等特点。 （2）单克隆抗体
12、的制备 （3 ）实际意义 抗原的纯化和结构分析； 细胞发生、分化及功能的阐明； 临床疾病的诊断和治疗， 如：免疫分子检测； 免疫导向药物治疗恶性肿瘤 mAb 抗癌药物 (毒素或放射核素偶联)。 本章学习要点： 抗体、免疫球蛋白、ADCC、调理作用、单克隆抗体的概念 Ig 的基本结构 Ig 的功能区 Ig 生物学活性有哪些？ 五种 Ig 各自的特性与功能 抗原抗体的结合主要依靠静电引力、氢键、范德华力等，需要合适的温度、pH、离子强度以及完整的抗体，这种结合是可逆的。 抗体抑制病毒的吸附 中和作用 2. Fc 段的功能 （1）固定补体成分 （2）结合细胞 A.调理作用(opsonization)
13、 B.抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（ADCC） C.介导 I 型超敏反应： IgE D.穿过胎盘和黏膜 3.参与免疫应答的调节 NK 细胞、M、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞均有 ADCC 作用 （2 ）存在形式：多以单体的形式存在 （3）四个亚类： IgG1、 IgG2、 IgG3 和 IgG4 SIgA Different antibody isotypes are found in different parts of the body 杂交瘤细胞： 骨髓瘤细胞 大量扩增和永生的特性； 免疫 B 细胞 合成、分泌特异性抗体。杂交瘤技术 HAT 培养基：次黄嘌(H), 氨基蝶呤(A)和胸腺嘧啶
14、核苷(T)。 骨髓瘤细胞 致敏的 B 淋巴细胞 杂交瘤 * * 1. 发现 1890 年德国学者 Behring 和日本学者 Kitasato 用白喉杆菌外毒素免疫动物，在其血清中发现一种能中和这种外毒素的组分称为抗毒素，随后引入抗体一词泛指抗毒素类物质。 1891 年 12 月 Behring 首次成功将白喉抗毒素血清应用于临床人工被动免疫。 白蛋白 ?球蛋白 ?球蛋白 ?球蛋白 正常血清 免疫血清 白蛋白 ?球蛋白 ?球蛋白 ?球蛋白 抗原 H 链 链 链 链 链 链 IgM IgG IgA IgD IgE IgM1 和 IgM2 IgG1、IgG2 、IgG3、IgG4 IgA1 和 IgA2 类 亚类 重链 C 区分类 轻链 C 区分型 铰链区氨基酸组成和重链二硫键分亚类 C C V V 链 C 区个别氨基酸的差异分亚型 （1）可变区（Variable region，V 区） VH 和 VL （1 ）可变区（V 区） VH 和 VL 高变区（HVR ） （超变区，互补决定区， CDR） V 区有 3 个互补决定区 重链和轻链的互补决定区构成了抗原结合部位 CDR1(L) CDR2(L) CDR3(L) CDR2(H) CDR3(H) CDR1(H) 表位 IgM IgD *
