免疫球蛋白

内容提要概述免疫球蛋白的结构抗体的异质性五类免疫球蛋白的生物学特性免疫球蛋白基因及抗体的多样性人工制备抗体EmilvonBehring(1845-1917)antibody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。一、概述概念具有抗体活性或化学结构与抗体类似的球蛋白。类型分泌型（secretedIg,sIg）膜型（membraneIg,mIg）理化性质属球蛋白，在电泳图谱上大部分抗体活性在球蛋白，具有异质性。二、Ig的结构(IgG为例)重链与轻链可变区和恒定区铰链区功能区其它成分水解片段免疫球蛋白的基本结构CH1CH3CH2重链：γμαδεIg类型IgGIgMIgAIgDIgE免疫球蛋白的基本结构HypervariableandFrameworkRegionsinL-&H-ChainsIg的基本结构*由两条相同的重链和两条相同的轻链通过二硫键连接而成的四肽链分子。Ig的重链与轻链*重链（heavychain,H链）约450-550氨基酸1）根据重链恒定区抗原特异性不同，可将重链分为5种：、、、、。其相应Ig为IgG、IgM、IgA、IgD、IgE，*轻链（lightchain,L链）约210个氨基酸1）根据轻链恒定区抗原特异性不同，分为和两种。2）在不同种属的动物与链的比例不同：人：2：1小鼠：20：1Ig的可变区和恒定区1.可变区（variableregion，V区）：位于Ig分子N端，占轻链1/2和重链1/4或1/5；不同抗体其IgV区氨基酸组成和排列有较大差异，并决定抗体与抗原结合的特异性；*超变区（hypervariableregion,HVR）：在VL和VH中，某些特定位置的氨基酸残基的排列顺序高度可变，此为HVR。轻、重链各有3个HVR。*互补决定区（complementarity-determiningregion,CDR）：超变区乃抗体与抗原（表位）特异性结合的位置，此为CDR。*骨架区（frameworkregion,FR）：V区中非HVR部位的氨基酸组成和排列相对保守，此为FR。VH和VL各有4个FR。2.恒定区（constantregion,C区)：位于Ig分子的C端，占轻链1/2和重链3/4（IgA、IgD）或4/5（IgM、IgE）。在同一种属中，同一类重链和同一类轻链C区氨基酸的组成或排列比较恒定。介导Ig多种生物学功能。Ig的铰链区位于CH1和CH2之间可转动的区，含丰富的脯氨酸，易伸展弯曲，有利于IgV区与抗原互补性结合；有利于暴露补体结合位点；对蛋白酶敏感。Ig的水解片段Ig的其它成分J链（joiningchain）分泌片（secretorypiece,sp）Ig的功能区Flexibilityofimmunoglobulins免疫球蛋白的J链和分泌片段免疫球蛋白的J链和分泌片段免疫球蛋白的功能区Ig的多肽链分子可折叠成若干个由链内二硫键连接的球形结构。每个球形结构约由110个氨基酸组成，具有一定的生理功能，故称为功能区（domain）。VH和VL：与抗原特异性结合的部位；CL和CH1：某些同种异型（allotype）遗传标记；IgG的CH2、IgM的CH3：补体C1q结合点激活补体经典途径；IgG的CH3：结合单核/巨噬细胞表面FcR不同生物学效应与抗原特异性结合的部位某些同种异型遗传标记结合补体结合FcR免疫球蛋白的功能区免疫球蛋白超家族（IgSF）二、抗体的异质性不同抗原表位刺激所产生不同的抗体分子，其识别抗原的特异性不同即V区不同；同一抗原表位诱生的不同类型的抗体，虽然V区相同，但C区不同；免疫球蛋白同时可作为抗原，其具有不同的抗原特异性。免疫球蛋白具有异质性Ig的类型类（class）：根据CH抗原特异性的不同分为五大类γμαδεIgGIgMIgAIgDIgE亚类：IgG1-G4；IgA1-A2；IgM1-M2。型（type）：根据CL免疫原性不同分为两个型：κ型和λ型亚型：κ型有亚型Ig的血清型指同一种属所有个体的Ig分子共有的抗原特异性标志，位于IgC区。指同一种属不同个体间Ig分子所具有的不同的抗原特异性标志。指每个Ig分子所特有的抗原特异性标志，其表位又称为独特位三、免疫球蛋白的功能1.特异性识别、结合抗原抗体结合相应抗原分子，中和作用，发挥免疫效应（生理与病理）；BCR特异性识别并结合抗原分子，介导体液免疫应答。NeutralizationByAntitoxinAntibodiesNeutralizationByAntiviralAntibodiesBacterial‘Neutralization’ByAb2.激活补体IgM、IgG1-3激活补体经典途径凝聚的IgA或IgG4激活补体旁路途径3.结合靶细胞1）调理作用（opsonization)；IgFc段与吞噬细胞表面FcR结合促吞噬；2）抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（Ab-dependentcell-mediatedcytotoxicity,ADCC)3)介导I型超敏反应4.穿过胎盘和粘膜IgG通过胎盘；sIgA穿过粘膜的功能FcRandComplementReceptorsCooperateToInduceGreaterPhagocytosisIgG类抗体与靶细胞表面抗原特异性结合，效应细胞（NK细胞、巨噬细胞、中性粒细胞）借助所表达的IgGFcR与靶细胞表面IgG的Fc段结合，从而直接杀伤靶细胞FcRIIICD16AntibodyMarksTargetCellsForNKCellAttack(ADCC)五类Ig的特性和功能IgGIgMIgAIgDIgEImmunoglobulinIsotypesAreDistributedToDifferentPartsOfTheBodyIgM–BloodIgG–TissuesIgA–MucosaIgE-SurfacesIgG的特性和功能血清中的主要抗体成分（75-80%），半寿期长（20-23天）；出生后3个月开始合成，3-5岁接近成人水平；多数抗菌、抗病毒、抗毒素抗体均属IgG类是唯一能通过胎盘的Ig，发挥自然被动免疫功能；具有活化补体经典途径的能力（IgG3IgG1IgG2）；具有调理作用、ADCC作用和结合SPA等；参与Ⅱ型、Ⅲ型超敏反应，某些自身免疫病的抗体也属IgGIgM的特性和功能五聚体，分子量最大，称为巨球蛋白（macroglobulin）；个体发育中最先出现的Ig，胚胎晚期即能产生，脐带血IgM增高提示胎内感染（如风疹病毒、巨细胞病毒感染等）；抗原初次刺激机体时，是体内最先产生的Ig；血清IgM升高说明有近期感染；有强大激活补体能力和调理作用，在机体早期免疫防御中具有重要作用；天然血型抗体是IgM；未成熟B细胞仅表达mIgM，记忆B细胞mIgM消失。SecretedIgMandmembraneIgMIgA的特性和功能分为单体的血清型和二聚体的分泌型IgA；分泌型IgA主要由黏膜相关淋巴组织产生，存在于唾液、泪液、乳汁及呼吸道、消化道、泌尿道的分泌液中和黏膜表面，是机体黏膜局部抗感染免疫的重要因素。初乳中的sIgA可对婴幼儿发挥自然被动免疫作用调理吞噬、中和毒素IgD的特性和功能血清中含量低（1%），其生物学作用尚不清楚mIgD可作为B细胞分化成熟标记，成熟B细胞同时表达mIgM和mIgDmIgMmIgD成熟B细胞活化B细胞未成熟B细胞IgE的特性和功能是血清中含量最低的Ig；主要由呼吸道、胃肠道粘膜固有层的浆细胞产生属嗜细胞抗体，可与肥大细胞、嗜碱粒细胞表面FcεR结合，介导I型超敏反应。FcRIIgEAntibodyBindsToMastCells&BasophilsToArmThemForMediatorRelease四、人工制备抗体多克隆抗体单克隆抗体基因工程抗体带有多个表位抗原针对不同表位的B细胞克隆增殖多种抗体的混合物（多克隆抗体）刺激小鼠多克隆抗体（polyclonalantibody）用含多种抗原决定簇的抗原物质免疫动物，刺激多个B细胞克隆所获得的免疫血清（含多种抗体的混合物），此为多克隆抗体。来源广泛，制备容易；特异性不高。单克隆抗体monoclonalantibody,mAb借助小鼠B细胞杂交瘤（hybridoma）技术，所制备的高度均一（属同一类、亚类、型别）、单一特异性（仅针对特定抗定抗原表位）的抗体。纯度高、特异性强、可大量生产。基因工程抗体又称重组抗体借助DNA重组技术和蛋白质工程技术，按人们的意愿在基因水平上对Ig进行切割、拼接或修筛，重新组装成为新型抗体分子Animation:Antibody-drugconjugates单克隆抗体名称靶向应用疾病Muromonab-CD3TCR/CD3移植排斥Abciximab糖蛋白IIb/IIIa心血管疾病DaclizumabIL-2受体α链(CD25)移植排斥RituximabCD20非霍奇金淋巴瘤BasiliximabIL-2受体α链(CD25)移植排斥InfliximabTNF-α信号自身免疫病PalivizumabRSVF蛋白呼吸道合胞病毒TrastuzumabErbB2乳腺癌GemtuzumabCD33急性髓系白血病AlemtuzumabCD52慢性淋巴性白血病AdalimumabTNF-α信号自身免疫病EfalizumabCD11a银屑病IbritumomabtiuxetanCD20非霍奇金淋巴瘤TositumomabCD20非霍奇金淋巴瘤Bevacizumab血管内皮生长因子(VEGF)直肠结肠癌Cetuximab表皮生长因子直肠结肠癌OmalizumabIgE变态原相关的哮喘Natalizumabα4整合素多样性硬化、克罗恩病Panitumumab表皮生长因子受体直肠结肠癌Ranibizumab血管内皮生长因子-A(VEGF-A)黄斑变性Eculizumab补体C5阵发性睡眠性血红蛋白尿CertolizumabpegolTNF-α信号克罗恩病CanakinumabIL-1βCryopyrin蛋白相关综合征GolimumabTNF-α类风湿性关节炎、强直性脊柱炎OfatumumabCD20慢性淋巴性白血病DenosumabRANK配体绝经后骨质疏松症TocilizumabIL-6R类风湿性关节炎BelimumabB细胞活化因子SLEBrentuximabvedotinCD30未分化大细胞淋巴瘤(ALCL)和霍奇金淋巴瘤Ipilimumab(MDX-101)CTLA-4黑色素瘤UstekinumabIL-12和IL-23的p40亚单位中重度鳞屑病表.已获美国FDA批准临床应用的单克隆抗体药物