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第三章 免疫球蛋白

第三章 免疫球蛋白. 第一节 免疫球蛋白与抗体. 免疫球蛋白（ Immunoglobulin,Ig ）：是指具有抗体活性，或化学结构与抗体相似的球蛋白。主要存在于血液和其它分泌液中，也可以 SmIg 的形式存在于 B 细胞表面。 抗体（ antibody.Ab) ：是机体免疫细胞被抗原激活后，由分化成熟的终末 B 细胞，即浆细胞所合成与分泌的一类能与相应抗原特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。 Ab 是重要的免疫分子，主要存在于血液、体液和粘膜分泌液中，介导体液免疫效应。 Ab=Ig,Ig ≠Ab ； Ab 是功能描述， Ig 是化学结构描述；.

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第三章 免疫球蛋白

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Presentation Transcript

  1. 第三章 免疫球蛋白

  2. 第一节 免疫球蛋白与抗体 • 免疫球蛋白（Immunoglobulin,Ig）：是指具有抗体活性，或化学结构与抗体相似的球蛋白。主要存在于血液和其它分泌液中，也可以SmIg的形式存在于B细胞表面。 • 抗体（antibody.Ab)：是机体免疫细胞被抗原激活后，由分化成熟的终末B细胞，即浆细胞所合成与分泌的一类能与相应抗原特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。Ab是重要的免疫分子，主要存在于血液、体液和粘膜分泌液中，介导体液免疫效应。 • Ab=Ig,Ig≠Ab；Ab是功能描述，Ig是化学结构描述；

  3. 第二节 免疫球蛋白的结构 一、基本结构 1、Ig是由两条相同的重链（H）和两条相同的轻链（L），借其中形成的二硫键而彼此连接在一起的四肽链结构分子。 2、重链分、、、、五类，对应的抗体分别为IgG、IgA、IgM、IgD和IgE；轻链分、两型，每个Ig的L链完全相同。 3、可变区：H链N端的1/4和L链N端的1/2区域内，氨基酸的种类、排列顺序与构型的变化很大，故称～。 4、超变区：可变区（V区）中部分区域的氨基酸组成、排列顺序和构型更易变化，其中VH有4个，VL有3个。

  4. 5、骨架区：可变区中除去超 变区部分的氨基酸变化相对较小，又称为～。 6、恒定区： H链C端的3/4和L链C端的1/2区域内，氨基酸的种类、排列顺序与构型相对恒定，故称～。

  5. 二、免疫球蛋白的功能区 定义：借助免疫球蛋白的两条H、L链内二硫键的相互作用，又将肽链折叠成几个具有特殊生物学功能的球形结构，这些结构又叫Ig的功能区。一般重链有4~5个、轻链有2个功能域。 1、互补簇决定区（Complementarity-determine region, CDR)：VL和VH中的超变区，具有与抗原决定簇互补的结构而得名。 2、绞链区：IgG/IgA的CH1/CH2之间和IgM/IgE的CH2/CH3之间的区域含有大量脯氨酸，极富弹性和伸展性，能使Ab与不同距离的抗原决定簇结合，也利于暴露补体结合位点。

  6. 各功能域的基本功能 VH和VL：抗原结合功能域 CH和CL：生物学活性功能域 绞链区：适应V区同抗原的结合 CH2/CH3：补体结合功能域 CH3/CH4：受体结合功能域

  7. 三、免疫球蛋白的其它成份 1、连接链： 由合成IgA/IgM的浆细胞产生，以二硫键的形式共价结合到Ig的H链上，可稳定Ig多聚体的成份。

  8. 2、分泌片： 由粘膜上皮细胞合成的一条多肽链，是上皮细胞膜上的多聚Ig受体的胞外区部分，为分泌型IgA产生所必需，可保护sIgA免受蛋白酶的水解破坏。

  9. 四、免疫球蛋白的酶解片段 Fab:抗原结合片段 Fc:可结晶片段 F(ab’)2:具双价抗体活性，可结合两个抗原决定簇。 pFc’:小分子肽片段，无任何生物学活性抗原结合片段

  10. 第三节 免疫球蛋白的血清型 将Ig作为抗原在异种、同种异体或自身体内进行免疫，均能诱导机体发生免疫应答，产生相应的抗体，这些抗体可用血清学方法进行检测，因此称为Ig的血清型。包括： 1、同种型(isotype) 指同一种属所有正常个体Ig分子所共有的抗原特异性标志，主要存在于Ig的C区中，据H链C区的不同又分为五个大类，每一类又分若干亚类；按L链的不同分为两型，每型又分为若干亚型。

  11. 2、同种异型（allotype) 同一种属中不同个体所产生的同一类型Ig,由于重链或轻链恒定区内一个或数个氨基酸（即遗传标志）不同而表现的抗原性差异 同种异型可以为同一物种的某些个体所共有，但绝不会为同一物种的所有个体所共有。

  12. 3、独特型（idiotype) 同一个体中不同B细胞克隆所产生的Ig可变区所具有的抗原特异性标志，由Ig超变区特有的氨基酸序列和构型所决定。 可变区、抗原结合部位、独特型抗原决定簇是同一物质在不同情况下的不同名字。

  13. 第四节 免疫球蛋白的生物学活性 1、特异性结合抗原 与Ag的结合具有高度特异性，必需是超变区与抗原的空间构象完全吻合。 与抗原结合后，可介导体内的多种生理和病理效应（中和病毒、毒素，介导炎症反应），体外可产生凝集、沉淀现象用于检测等

  14. 二者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。二者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。

  15. 2、激活补体 当IgG1~3和IgM类抗体与抗原特异性结合后，其构型发生改变，暴露IgG的CH2和IgM的CH3功能域的补体结合位点，通过补体经典途径激活补体。 3、结合Fc受体 主要通过IgG/IgE的CH3/CH4功能域与位于不同细胞上的FcR/FcR结合，介导不同的生物学效应： 1)与单核巨噬细胞和中性粒细胞上的FcR结合介导调理吞噬作用； 2)与肥大和嗜碱性粒细胞上的FcR结合介导I型超敏反应； 3)靶细胞上的抗原决定簇结合IgG的Fab段，而抗体的Fc段与NK细胞上的FcR结合，发挥抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（Ab dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC）。

  16. 4、穿过胎盘 IgG所独有，是婴儿获得天然被动免疫的主要原因，主要借助胎盘滋养层细胞表面的FcR进行的。 5、免疫调节 高浓度的抗体通过封闭抗原、低浓度IgG抗体与相应的抗原结合，以及高浓度抗独特型抗体都能对免疫应答产生负调节作用。也可通过独特型与抗独特型网络参与机体的正、负免疫调节作用。

  17. 第五节 各类免疫球蛋白的特性及功能 1、IgG • 浆细胞合成，单体形式存在于血清和其它体液中，婴儿出生后三个月开始合成； • 含量最高，占血清Ig总量的3/4，达6~16g/L； • 半衰期最长，达23天； • 是主要的抗感染抗体； • 是唯一能穿过胎盘的抗体。

  18. 2、IgM • 由5个单体借一个J链和若干二硫键连接形成的5聚体，分子量最大，又称巨球蛋白； • 主要分布于血液中，占血清总Ig的1/10； • 是个体发育中出现最早的抗体，胎儿晚期合成； • 感染后最早出现，半衰期短，一旦出现提示有近期感染； • 胎儿有无宫内感染的重要观察指标； • 杀菌、溶菌、调理吞噬、激活补体的能力最强。

  19. 3、IgA • 包括血清型和分泌型两种，前者由肠系膜淋巴组织中的浆细胞产生，多数以单体形式存在，含量2~5g/L，占血清总Ig的10%~15%； • 分泌型IgA由两个单体、一个J链和一个分泌片组成，主要分布于各种粘膜表面和唾液、泪液、初乳中，参与机体的粘膜局部抗感染反应； • 婴儿出生后4~6个月开始合成，但能从母乳中获得； • 血清型IgA具有中和毒素、调理吞噬的作用。

  20. 4、IgD • 以单体形式存在于血清中，含量低，仅占血清总Ig的1%； • 分子结构类似于IgG，但不能通过胎盘，也不能激活补体； • 表达在B细胞膜上的smIgD是成熟B细胞的重要标志，参与B细胞的活化、增殖和分化； • 血清中的IgD功能不清。

  21. 5、IgE • 是种系进化过程中最晚出现、含量最少的Ig； • 由粘膜固有层中的浆细胞合成分泌； • 血清IgE为单体，结构上重链区比IgG多一个CH4功能域； • 特异性IgE通过Fc段的CH3/CH4功能域同位于肥大和嗜碱性粒细胞表面的FcR结合，参与超敏反应的发生； • 可通过ADCC效应特异性杀伤寄生虫。

  22. 第六节 免疫球蛋白的基因及其表达 B细胞中有H、和 链3个编码Ig基因的连锁群，每个基因库中又有许多彼此连锁的(V、C）基因，以及若干连接（J）基因和多样性（D）基因，这些基因经过重排后进行表达，不同的基因重排和表达，决定了Ig的多样性和能针对多种进行反应的特异性。

  23. 小鼠轻链基因库的组成 小鼠轻链基因库的组成 小鼠重链基因库的组成

  24. 轻链基因的重排、RNA处理和蛋白质表达的过程

  25. 重链基因的重排、RNA处理和蛋白质表达的过程

  26. 第七节 多克隆和单克隆抗体 一、多克隆抗体（Poly-clonal abtibody,PcAb) 用抗原免疫动物后得到的动物血清（抗血清），是由体内分别针对抗原物质上的多个抗原决定簇的多个B细胞克隆发生应答后产生的，因此叫～。 问题：1.如果用单一抗原决定簇来免疫动物能得到单克隆抗体吗？为什么？ 2.多克隆抗体的详细机制是什么？

  27. 二、单克隆抗体（Mono-clonal antibody,McAb) 通常是指由一株B淋巴细胞杂交瘤增生而成的单一细胞克隆所产生的一种高度均一、高度专一性的抗体。 原理：小鼠免疫脾细胞可以产生抗体但不能在体外无限增殖和传代，小鼠骨髓瘤细胞能产生不具抗体功能的Ig且可在体外无限增殖和传代，借助化学手段将两种细胞融合后所形成的杂交瘤细胞，继承了两种细胞的特性，即既能产生抗体、又能无限增殖；进一步将杂交瘤细胞稀释分离成单个细胞后再使其培养增殖，即刻得到能针对一种抗原决定簇的单克隆杂交瘤细胞；最后将此细胞接种到小鼠的腹腔中，就可从培养上清液或腹水中大量得到单克隆抗体。

  28. 三、单克隆和多克隆抗体的比较和用途 PcAb McAb 1、用于免疫学检测，辅助临床诊断 特异性 低 高 敏感性 差 强 2、McAb用于亲和层析，分离微量可溶性抗原 均一性 无 有 3、标记的McAb用于基础研究，了解细胞分化等 4、制备生物导弹用于肿瘤、移植等的临床治疗。

  29. 四、基因工程抗体 目的：保留抗体的抗原结合能力、降低生产成本、易于大规模生产、减小鼠源性成份。 基本原理：借助基因工程手段，将编码Ab的基因重组到真核或原核表达载体上并进行表达。 基本种类：见下图

  30. 种类 原理

  31. 基因工程人源化抗体生产示意图 基因工程抗体种类

  32. 人源抗体的生产过程

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