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第四章 免疫球蛋白

第四章 免疫球蛋白. Ab 的发现：. 1890 年， Behring 和北里在德国 Koch 实验室从豚鼠体内发现了第一种抗体： 白喉抗毒素 ，从而挽救了成千上 万的白喉患儿。从 60% 死亡率降到 26% 。 获 1901 年的第一届诺贝尔奖. 抗体与免疫球蛋白的发现（ 1939Tiselius and Kabat ）. Immune sera. Normal sera. 抗体（ antibody, Ab ） :

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第四章 免疫球蛋白

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  1. 第四章 免疫球蛋白

  2. Ab 的发现： 1890年，Behring 和北里在德国Koch实验室从豚鼠体内发现了第一种抗体： 白喉抗毒素，从而挽救了成千上 万的白喉患儿。从60%死亡率降到 26%。 获1901年的第一届诺贝尔奖

  3. 抗体与免疫球蛋白的发现（1939Tiselius and Kabat） Immune sera Normal sera

  4. 抗体（antibody, Ab）: 机体免疫细胞被抗原激活后，由分化成熟的终末B细胞---浆细胞合成、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。 免疫球蛋白（immunoglobulin, Ig）: 具有抗体活性或化学结构与抗体分子相似的球蛋白。 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。

  5. 第一节 免疫球蛋白的结 一、基本结构：四肽链结构 经二硫键共价结合2条重链和2条轻链 N S-S L L S-S -S-S- （以 IgG 为例） H H C

  6. 轻链（Light chain）：分为2型 和型（Type） 重链（Heavy chain）：分为5类  —IgG —IgG 和 IgG   —IgM —IgM 和 IgM   —IgA —IgA 和 IgA   —IgE —IgE 和 IgE   —IgD —IgD 和 IgD  (一)重链（heavy chain，H） 轻链（light chain，L） N N L S-S S-S -S-S- L H H C

  7. (二)可变区（variable region, V区） 恒定区（constant region, C区） 可变区 VL，VH VH N N CH1 VL S-S L S-S -S-S- CL CH2 H CH3

  8. 决定簇互补区( Complementary determining region, CDR)： V区中的高变区（Hyperviableregion），直接与抗原接触结合的区域,其余为骨架区（Framework region） V区 FR1 CDR1 FR2 CDR2 FR3 CDR3 FR4

  9. 恒定区 （Constant region） 轻链恒定区CL， 重链恒定区CH1， CH2，CH3 VH N N CH1 S-S L S-S -S-S- CL CH2 H CH3 C

  10. (三)铰链区（Hinge region） 含有较大量的Pro， 具有柔韧性，可折叠，分别 形成T型和Y型 VH N N CH1 S-S L S-S -S-S- CH2 H CH3 C

  11. （四）结构域（domain） 轻链:VL，CL 重链:VH，CH1，CH2，CH3(IgG、IgA和IgD) 多一个CH4（IgM和IgE）

  12. 免疫球蛋白各结构域的主要功能： VH和VL --- 抗原结合部位； CH1～3和CL --- Ig遗传标志所在； CH2(IgG)、CH3(IgM) --- C1q结合部位； CH2～CH3(IgG) --- 结合并通过胎盘； CH3(IgG) --- FcγR结合部位； CH4(IgE) --- FcεR结合部位。

  13. 二、免疫球蛋白的其它成分 1.连接链（joining chain，J链) (1)化学本质：浆细胞分泌的多肽链 (2)存在：IgM（五聚体）, sIgA（双体）. 2.分泌片（secretory piece, SP） (1) 化学本质: 多肽链(70kD) (2)来源：粘膜上皮细胞 (3)作用： a.帮助IgA穿越黏膜 b.保护s IgA抵抗蛋白酶的水解作用

  14. 三、免疫球蛋白的水解片段 （一）木瓜蛋白酶（Papain）  IgG Fab段(fragment of antigen-binding,抗原结合片段) Fc段（fragment crystalizable,可结晶片段） （二）胃蛋白酶（Pepsin） IgG F( ab′)2 pFc ′ 意义：阐明Ig分子生物学作用； 构建基因工程抗体。

  15. 第二节 免疫球蛋白的血清型 双重特性： 抗体活性 免疫原性（抗原物质）

  16. 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。 1.类和亚类（根据H链的抗原性不同） 五类： IgG --- γ(gamma) IgA --- α(alpha) IgM --- μ(mu) IgD --- δ(delta) IgE ---ε(epsilon)

  17. 亚类： IgG：IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 IgA：IgA1, IgA2 2.型和亚型(根据轻链C区抗原特异性不同分型)： κ(kappa)型、λ(lambda)型 亚型(λ链)： OZ(+) (或λ1) ：第190位(亮氨酸) OZ(-) (或λ2) ：第190位(精氨酸) Kern(+)(或λ3) ：第154位(甘氨酸) Kern(-)(或λ4) ：第154位(丝氨酸)

  18. 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 (genetic markers---遗传标志) 。 Gm因子：Gm1～30 Am因子：A2m1，A2m2 Km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。

  19. 第三节 免疫球蛋白的功能 一、 V区的功能 ----- 识别并特异性结合抗原 抗体分子： 单体（IgG, IgE) --- 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

  20. 二、 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）：抗体IgG的Fc段与中性粒细胞上的IgG Fc受体结合，从而增强吞噬细胞的吞噬作用； (2)ADCC：具有杀伤活性的细胞如NK细胞通过其表面表达的Fc受体识别结合于靶抗原上的抗体Fc段，直接杀伤靶抗原； (3)介导超敏反应：Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型超敏反应。

  21. 动画演示调理吞噬作用

  22. 第四节 各类免疫球蛋白的特性和功能 一、IgG 一般特性： 单体分子； 四个亚类； 血清中含量最高(75%Ig)； 半衰期最长(21～23天)； 3～5岁达成人水平(8.0～17 mg/ml)； 可与SPA结合。

  23. 生物学活性： 通过胎盘（新生儿抗感染）； 激活补体（裂解细胞）； 调理作用（促进吞噬）； 介导ADCC（细胞毒作用）。 实际意义： a.抗感染； b.自身抗体  自身免疫病； c.介导变态反应( II、III型)； d.封闭抗体  肿瘤细胞逃逸； e.亲合层析法 --- IgG纯化； f.免疫学检测。

  24. 二、IgM 1.五聚体，分子量最大(900 kd)，又称巨球蛋白； 2.人类发育过程中最早合成的Ig； 3.体液免疫应答最先产生的 Ig --- 感染早期免疫； 4.占血清Ig含量的5～10%； 5.半衰期: 5天 --- 血清中特异性IgM 水平增高提示 有近期感染； 6.激活补体； 7.IgM 不能通过胎盘  脐带血或新生儿血清中IgM 水平升高表明胎儿有宫内感染； 8.B细胞膜IgM(mIgM)  体液免疫应答； 9.自身抗体  自身免疫病，如；类风湿因子。

  25. 三、IgA 1.两种类型： 血清型 --- IgA1(主要)，单体(主要)； 分泌型 --- IgA2(主要)，二聚体(主要), 粘膜局部浆细胞合成； 分泌片由粘膜上皮细胞合成； 2.半衰期: 6天； 3.占血清Ig含量的5～15%； 4.粘膜局部抗感染免疫； 5.聚合IgA激活补体替代途径。

  26. 四、IgD 1.单体分子； 2.存在形式： 分泌性 --- 血清中，功能不清； 膜结合性 --- B细胞表面, （1）是B细胞成熟的重要标志； （2）抗原受体； 3.占血清Ig含量的1%； 4.半衰期: 3天。

  27. 五、IgE 1.单体分子； 2.血清中含量最低(占Ig的0.002%)； 3.半衰期: 3天； 4.呼吸道和胃肠道浆细胞产生； 5.介导 I 型超敏反应； 6.过敏性疾病和某些寄生虫感染患者血清中 特异性IgE水平增高。

  28. 第五节 人工制备抗体 一、多克隆抗体（polyclonal antibody）： 指由不同B细胞克隆产生的针对抗原物质中多种抗原决定簇的多种抗体混合物。 如:免疫血清（含多种特异性抗体）。 实际意义： （1）预防、治疗感染性疾病， 如：破伤风抗毒素血清  抗破伤风，胎盘球蛋 白  抗病毒感染等，副作用：超敏反应 （2）临床诊断，如：肥达氏反应 --- 伤寒、副伤寒，缺点：特异性差。

  29. 二、单克隆抗体（monoclonal antibody, McAb） 由单一克隆B细胞杂交瘤细胞产生的，只识别抗原分子某一特定抗原决定簇的特异性抗体。 特点：具有高度均一性。 杂交瘤细胞： 骨髓瘤细胞 --- 无限增殖； 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)和胸腺嘧啶核苷(T)。

  30. 实际意义： （1）抗原的纯化和结构分析； （2）细胞发生、分化及功能的阐明； （3）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--- McAb抗癌药物(毒素或放射核素偶联)。

  31. 三、基因工程抗体(genetic engineering antibody) 在DNA水平对Ig基因进行切割、拼接或修饰，导入受体细胞表达的抗体。 如：人-鼠嵌合抗体(chimeric antibody) 改型抗体(reshaped humanized antibody) 小分子抗体：Fab片段 Fc片段 Fv片段 双特异性抗体(bispecific antibody)： 如：Ig-融合蛋白，抗体导向酶等。

  32. 第六节 免疫球蛋白的基因结 构及其表达 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 κ基因库（κ链基因连锁群）： --- 第2号染色体 λ基因库（λ链基因连锁群）： --- 第22号染色体

  33. 二. Ig的基因结构及其重排和表达 κ链： Vκ(100个) Jκ(5个) Cκ(1个)  C区 λ链： Vλ(30个) Jλ-Cλ(4个)  V区

  34. H链： V基因(约95个) D基因(27个) J基因(6个) C基因(9个)  C区  V区

  35. VDJ

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