(人卫5版医学免疫学)第四章 免疫球蛋白

第四章免疫球蛋白抗体（antibody，Ab）是介导体液免疫的重要效应分子，是B细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生的糖蛋白，主要存在于血清等体液中，通过与相应抗原特异性结合，发挥体液免疫功能。具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白，称为免疫球蛋白。可分为分泌型（secretedIg，sIg）和膜型（membraneIg，mIg）。前者主要存在于血液及组织液中，具有抗体的各种功能；后者构成B细胞膜上的抗原受体。免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）第一节免疫球蛋白的结构一、免疫球蛋白的基本结构：•Y型结构•由两条相同的重链及两条相同的轻链以-S-S-相连的四肽链结构。50～75kDa，450-550个氨基酸残基组成。将Ig分为五类。H：Ig:IgAIgGIgMIgDIgE重链（heavychain，H链）同一类Ig，据其铰链区氨基酸组成和重链二硫键的数目、位置不同，将其分为不同的亚类。轻链（lightchain，L链）•25kDa，214个氨基酸残基组成。•分链和链两种，据此将Ig分为型和型。•型有1、2、3、4四个亚型。•每个Ig两条L链的型别总是相同的。•两型L链的功能无差异。•不同种属生物体内两型L链的比例不同（人：＝2：1）可变区和恒定区•Ig轻链和重链中靠近N端氨基酸序列变化较大的区域，称为可变区（variableregion，V区），分别占轻链的1/2和重链的1/4。分VL和VH。•靠近C端氨基酸序列相对稳定的区域，称为恒定区（constantregion，C区），分别占轻链的1/2和重链的3/4。分CL和CH。高变区（互补决定区）VH和VL各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序高度可变，称为高变区（hypervariableregion，HVR）或互补决定区（complementaritydeterminingregion，CDR），分别用HVR1（CDR1）、HVR2（CDR2）和HVR3（CDR3）表示，共同组成Ig的抗原结合部位，决定着抗体的特异性，负责识别及结合抗原，从而发挥免疫效应。结构域L:VLCLH:VHCH1CH2CH3CH4Ig折叠Ig的二级结构是由几股多肽链折叠形成的两个反向平行的片层，两个片层中心的两个半胱氨酸残基由一个链内二硫键垂直连接，可稳定结构域，形成一个“桶状”结构。这种折叠方式称为免疫球蛋白折叠。具有这类独特折叠结构的分子统称为免疫球蛋白超家族。位于CH1与CH2之间，含有丰富的脯氨酸，因此易伸展弯曲，有利于结合抗原，而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解，产生不同的水解片段。铰链区J链：由浆细胞合成的富含半胱氨酸的多肽链，主要功能是将单体Ig分子连接为二聚体或多聚体。分泌片：由粘膜上皮细胞合成和分泌的一种含糖的肽链，是分泌型IgA（SIgA）分子上的一个辅助成分，具有保护SIgA的铰链区免受蛋白水解酶降解的作用，并介导IgA的转运。二、免疫球蛋白的其他成分三、免疫球蛋白的水解片段木瓜蛋白酶水解片段胃蛋白酶水解片段木瓜蛋白酶水解片段水解部位在铰链区二硫键连接的两条H链的近N端裂解为两个完全相同的抗原结合片段（fragmentofantigenbinding，Fab）和一个可结晶片段（fragmentcrystallizable，Fc）Fab（L链+H链的VH和CH1）：可与Ag结合，为单价，但不发生凝集反应或沉淀反应。Fc（两条H链的CH2和CH3）：无抗原结合活性，是Ig与效应分子或细胞相互作用的部位。胃蛋白酶水解片段水解部位在铰链区二硫键连接的两条H链的近C端裂解为F(ab’)2和pFc’F(ab’)2（两个Fab和铰链区）：可与Ag结合，为双价，可发生凝集反应和沉淀反应。pFc’：无生物学作用。第二节免疫球蛋白的异质性•外源因素所致的异质性----Ig的多样性•内源因素所致的异质性----Ig的血清型Ig既可与相应的抗原发生特异性的结合，其本身又可激发机体产生特异性免疫应答。Ig分子上有三类不同的抗原表位，分别为同种型、同种异型和独特型。同种型存在于同种抗体分子中的抗原表位称为同种型，是同一种属所有个体Ig分子共有的抗原特异性标志，为种属型标志，存在于Ig的C区。同种异型同一种属不同个体间Ig分子所具有的不同抗原特异性标志，称为同种异型，为个体型标志，主要存在于Ig的C区。独特型同一种属、同一个体来源的抗体分子，其免疫原性也不尽相同，称为独特型，是每个Ig分子所特有的抗原特异性标志，存在于Ig的V区。第三节免疫球蛋白的功能一、IgV区的功能识别并特异性结合抗原分泌型Ig：与抗原结合后，在体内，具有中和毒素、阻断病原入侵、清除病原微生物等免疫防御功能；在体外，有利于抗原或抗体的检测和功能的判断。膜型Ig：BCR，特异性识别抗原分子。（一）激活补体（二）结合Fc段受体1、调理作用2、抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用3、介导Ⅰ型超敏反应（三）穿过胎盘和黏膜二、IgC区的功能激活补体IgG1、IgG2、IgG3和IgM与相应抗原结合后，可因构型改变而使其CH2和CH3结构域内的补体结合点暴露，从而通过经典途径激活补体系统，产生多种效应功能。IgG4、IgA和IgE形成聚合物后可通过旁路途径激活补体系统。指抗体如IgG的Fc段与中性粒细胞、巨噬细胞上的IgGFc受体结合，从而增强吞噬细胞的吞噬作用。调理作用指具有杀伤活性的细胞如NK细胞通过其表面表达的Fc受体识别包被于靶抗原（如细菌或肿瘤细胞）上抗体的Fc段，直接杀伤靶细胞。抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（antibody-dependentcell-mediatedcytotoxicity，ADCC）介导型超敏反应IgE为亲细胞抗体，可通过其Fc段与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的高亲和力IgEFc受体（FcεRⅠ）结合，并使其致敏，若相同变应原再次进入机体与致敏靶细胞表面特异性IgE结合，可促使这些细胞合成和释放生物活性物质，引起Ⅰ型超敏反应。穿过胎盘和黏膜IgG是唯一能通过胎盘的免疫球蛋白，借助胎盘母体一侧的滋养层细胞表达的一种IgG输送蛋白（称为新生Fc段受体）转移到滋养层细胞内，并主动进入胎儿血循环中，是一种重要的自然被动免疫机制，对于新生儿抗感染具有重要意义。SIgA可通过呼吸道和消化道的粘膜，是粘膜局部免疫的最主要因素。第四节各类免疫球蛋白的特性与功能是血清和胞外液中含量最高的Ig，约占血清总Ig的75%-80%；是再次免疫应答产生的主要抗体，其亲和力高，分布广泛，是机体抗感染的“主力军”；是唯一能通过胎盘的Ig，在新生儿抗感染免疫中起重要作用；可发挥激活补体、调理作用、ADCC作用等；可与葡萄球菌蛋白A结合，用于免疫诊断；某些自身抗体以及引起Ⅱ、Ⅲ型超敏反应的抗体也属于IgG。IgG•膜型：单体，是BCR的主要成分，只表达mIgM是未成熟B细胞的标志；分泌型：主要存在于血液中，五聚体，是分子量最大的Ig，称为巨球蛋白；具有很强的抗原结合能力，抗原结合价为5价；激活补体的能力强于IgG；•天然的血型抗体为IgM；•是个体发育过程中最早合成和分泌的抗体，脐带血IgM升高提示胎儿有宫内感染；•是初次免疫应答中最早出现的抗体，是机体抗感染的“先头部队”，可用于感染的早期诊断。IgM•血清型：单体；分泌型：二聚体，是外分泌液中的主要抗体类别，参与黏膜局部免疫，在局部抗感染中发挥重要作用，是机体抗感染的“边防军”；•婴儿可从母亲初乳中获得SIgA,为一重要的自然被动免疫。IgAIgD•分为血清型和膜结合型；•mIgD构成BCR，是B细胞分化发育成熟的标志，未成熟B细胞仅表达mIgM，成熟B细胞同时表达mIgM和mIgD，活化的B细胞或记忆B细胞mIgD逐渐消失。•血清中含量最少的Ig；•亲细胞抗体，可引起Ⅰ型超敏反应；•与机体抗寄生虫免疫有关。IgE第五节人工制备抗体一、多克隆抗体针对多种不同抗原表位，作用全面、来源广泛、制备容易，但特异性不高、易发生交叉反应，也不易大量制备。•概念：由一个识别一种抗原表位的B细胞克隆合成及分泌的抗单一抗原表位的特异性抗体，称为单克隆抗体。•特点：结构均一、纯度高、特异性强、效价高、少或无血清交叉反应、制备成本低，但具有鼠源性。二、单克隆抗体（monoclonalantibody，mAb）三、基因工程抗体既保持mAb均一性、特异性强的优点，又克服其为鼠源性的弊端，如人－鼠嵌合抗体、人源化抗体等。