免疫球蛋白醫(yī)學知識講座專家講座

醫(yī)學免疫學第三章免疫球蛋白本科關文達1031714guanwenda@163.com呼吸疾病國家重點試驗室-9-22免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第1頁內(nèi)容提要概述免疫球蛋白結構抗體異質(zhì)性五類免疫球蛋白生物學特征免疫球蛋白基因及抗體多樣性人工制備抗體免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第2頁一、概述

抗體antibodyAb是B細胞識別抗原后增殖分化為漿細胞所產(chǎn)生一個蛋白質(zhì)，主要存在于血清等體液中，能與對應抗原發(fā)生特異性結合免疫球蛋白，含有免疫功效免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第3頁

概念

含有抗體活性或化學結構與抗體類似球蛋白抗體和免疫球蛋白關系:抗體都是免疫球蛋白，并非全部免疫球蛋白都含有抗體活性類型

分泌型（secretedIg,sIg）膜型（membraneIg,mIg）理化性質(zhì)

屬球蛋白，在電泳圖譜上大部分抗體活性在

球蛋白，含有異質(zhì)性免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第4頁免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第5頁二、Ig結構(IgG為例)重鏈與輕鏈可變區(qū)和恒定區(qū)鉸鏈區(qū)功效區(qū)其它成份水解片段免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第6頁基本結構*由兩條相同重鏈和兩條相同輕鏈經(jīng)過二硫鍵連接而成四肽鏈分子重鏈與輕鏈*重鏈（heavychain,H鏈）約450-550氨基酸

1）依據(jù)重鏈恒定區(qū)抗原特異性不一樣，可將重鏈分為5種：、、、、。其對應Ig為IgG、IgM、IgA、IgD、IgE

*輕鏈（lightchain,L鏈）約214個氨基酸

1）依據(jù)輕鏈恒定區(qū)抗原性不一樣，分為和兩種。一個天然Ig分子上輕鏈類型是相同

2）在不一樣種屬動物與鏈百分比不一樣：人：2：1

小鼠：20：1免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第7頁免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第8頁

免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第9頁可變區(qū)和恒定區(qū)

1.可變區(qū)（variableregion，V區(qū)）：位于Ig分子N端，占輕鏈1/2和重鏈1/4或1/5；不一樣抗體其IgV區(qū)氨基酸組成和排列有較大差異，并決定抗體與抗原結合特異性*超變區(qū)（hypervariableregion,HVR）：在VL和VH中，一些特定位置氨基酸殘基排列次序高度可變，此為HVR。輕、重鏈各有3個HVR*互補決定區(qū)（complementarity-determiningregion,CDR）：超變區(qū)乃抗體與抗原（表位）特異性結合位置，此為CDR*骨架區(qū)（frameworkregion,FR）：V區(qū)中非HVR部位氨基酸組成和排列相對保守，此為FR。VH和VL各有4個FR2.恒定區(qū)（constantregion,C區(qū))：位于Ig分子C端，占輕鏈1/2和重鏈3/4（IgA、IgD）或4/5（IgM、IgE）。在同一個屬中，同一類重鏈和同一類輕鏈C區(qū)氨基酸組成或排列比較恒定。介導Ig各種生物學功效免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第10頁免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第11頁免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第12頁免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第13頁鉸鏈區(qū)位于CH1和CH2之間可轉動區(qū)，含豐富脯氨酸，易伸展彎曲，有利于IgV區(qū)與抗原互補性結合；有利于暴露補體結合位點；對蛋白酶敏感其它成份

J鏈（joiningchain）分泌片（secretorypiece,sp）水解片段功效區(qū)免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第14頁免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第15頁免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第16頁免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第17頁

Ｊ鏈和分泌片免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第18頁SIgA免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第19頁Ｊ鏈joiningchain由漿細胞合成富含半胱氨酸酸性糖蛋白，主要作用是在羧基端連接Ｉg單體為雙聚體或五聚體，起穩(wěn)定多聚體結構及參加體內(nèi)轉運作用免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第20頁分泌片secretorypiece,SP分泌片是由粘膜上皮細胞合成，并在IgA二聚體形成后經(jīng)過二硫鍵以共價鍵方式連接在C區(qū)C端上。普通認為SIgA可能以膜結合蛋白形式存在于粘膜表面，分泌片選擇性地介導IgA二聚體裝配和轉運，并有穩(wěn)定SIgA結構，防止蛋白酶消化水解免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第21頁免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第22頁

免疫球蛋白水解片段免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第23頁免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第24頁

胃蛋白酶(pepsin)裂解IgG：得到一個含有雙價活性F（ab’）2段和若干個小分子多肽碎片（pFc’）免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第25頁免疫球蛋白功效區(qū)Ig多肽鏈分子可折疊成若干個由鏈內(nèi)二硫鍵連接球形結構。每個球形結構約由110個氨基酸組成，含有一定生理功效，故稱為功效區(qū)（domain）VH和VL：與抗原特異性結合部位CL和CH1：一些同種異型（allotype）遺傳標識IgGCH2、IgMCH3：補體C1q結合點激活補體經(jīng)典路徑IgGCH3：結合單核/巨噬細胞表面FcR不一樣生物學效應免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第26頁免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第27頁免疫球蛋白結構域免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第28頁

Ig輕、重鏈每隔110個氨基酸殘基即由鏈內(nèi)二硫鍵連接成一個能行使特定功效球形結構----結構域，其二級結構是由幾股多肽鏈折疊形成兩個反向平行β片層。兩個反向平行β片層中心兩個半胱氨酸殘基由一個鏈內(nèi)二硫鍵垂直連接，有穩(wěn)定功效區(qū)作用，形成一個β桶狀結構免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第29頁免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第30頁三、免疫球蛋白異質(zhì)性不一樣抗原表位刺激所產(chǎn)生不一樣抗體分子，其識別抗原特異性不一樣（V區(qū)不一樣）同一抗原表位誘生不一樣類型抗體，其識別抗原特異性相同（C區(qū)不一樣）免疫球蛋白有不一樣種類免疫球蛋白同時可作為抗原，其含有不一樣抗原特異性免疫球蛋白含有異質(zhì)性免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第31頁Ig類型類（class）：依據(jù)CH抗原特異性不一樣分為五大類

γμαδεIgGIgMIgAIgDIgE

亞類：IgG1-G4；IgA1-A2；IgM1-M2型（type）：依據(jù)CL抗原性不一樣分為兩個型：κ型和λ型亞型：κ型有亞型免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第32頁Ig血清型同種型（isotype）指同一個屬全部個體Ig分子共有抗原特異性標志，位于IgC區(qū)同種異型（allotype）指同一個屬不一樣個體間Ig分子所含有不一樣抗原特異性標志獨特型（idiotype）指同一個體不一樣B細胞克隆產(chǎn)生Ig分子所特有抗原特異性標志，獨特型由若干個抗原決定簇組成，又稱為獨特位（idiotope），主要存在于V區(qū)免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第33頁免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第34頁同種型(isotype):

同一物種內(nèi)全部個體共同含有Ig抗原特異性結構同種型Ig抗原決定簇存在于CH、CL據(jù)CH不一樣，Ig分類、亞類據(jù)CL不一樣，Ig分型、亞型免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第35頁免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第36頁免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第37頁同種異型（allotype)：

同一物種內(nèi)不一樣個體間Ig免疫原性差異免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第38頁獨特型（idotype)：同一個體內(nèi)不一樣B細胞克隆產(chǎn)生Ig其超變區(qū)各自具備獨特抗原決定簇結構免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第39頁四、免疫球蛋白功效V區(qū)功效特異性結合抗原

抗體結合對應抗原分子，中和作用，發(fā)揮免疫效應（生理與病理）

BCR特異性識別并結合抗原分子，介導體液免疫應答免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第40頁C區(qū)功效

激活補體

IgM、IgG1~3

激活補體經(jīng)典路徑凝聚IgA或IgG4

激活補體旁路路徑與細胞表面FcR結合

1）調(diào)理作用（opsonization)；

IgFc段與吞噬細胞表面FcR結合促吞噬

2）抗體依賴細胞介導細胞毒作用（Ab-dependentcell-mediatedcytotoxicity,ADCC)3)介導I型超敏反應

穿過胎盤和粘膜

IgG經(jīng)過胎盤；sIgA穿過粘膜C區(qū)功效免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第41頁VH和VL:識別和結合抗原CH和CL:同種異型遺傳標志CH2:補體C1q結合位點，IgG可經(jīng)過胎盤CH3/CH4:與各種細胞表面FcR結合(免疫調(diào)理,I型超敏反應)各功效區(qū)作用免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第42頁免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第43頁免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第44頁免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第45頁免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第46頁抗體中和作用免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第47頁免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第48頁ADCC效應antibody—dependent

cell—mediatedcytotoxicity：表示受體細胞經(jīng)過識別抗體Fc段直接殺傷被抗體包被靶細胞免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第49頁免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第50頁五、五類Ig特征和功效

免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第51頁免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第52頁ImmunoglobulinIsotypesAreDistributedToDifferentPartsOfTheBody

IgM–Blood

IgG–Tissues

IgA–Mucosa

IgE-Surfaces免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第53頁性質(zhì)IgGIgAIgMIgDIgE沉降系數(shù)（S）76.6---1418--1978Mr(Χ104)1.51.6—4.4791.852電泳位置γα-α1γα-βαγ1β1γ1γ1含糖量%38121312輕鏈κ：λ2：15：43：11：61：1重鏈γαμδε輕鏈Χ1052．32．32．32．32．3重鏈Χ1055.0556.36.577.5抗原結合價221022血清含量（mg/ml）8---161.4—140.4--20.03—0.47—45ng/ml占血清免疫球蛋白%8013610.002占血清蛋白%185.51.6微量微量合成速度天天mg/kg26275.70.40.002半衰期（d）235.85.12.82.3產(chǎn)生次序23145免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第54頁IgG特征和功效血清中主要抗體成份（75-80%）；半壽期長（20-23天）出生后3個月開始合成，3-5歲靠近成人水平多數(shù)抗菌、抗病毒、抗毒素抗體均屬IgG類是唯一能經(jīng)過胎盤Ig，發(fā)揮自然被動免疫功效含有活化補體經(jīng)典路徑能力（IgG3>IgG1>IgG2）含有調(diào)理作用、ADCC作用和結合SPA等參加Ⅱ型、Ⅲ型超敏反應，一些本身免疫病抗體也屬IgG免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第55頁IgM特征和功效五聚體，分子量最大，稱為巨球蛋白（macroglobulin）個體發(fā)育中最先出現(xiàn)Ig，胚胎晚期即能產(chǎn)生，臍帶血IgM增高提醒胎內(nèi)感染（如風疹病毒、巨細胞病毒感染等）抗原首次刺激機體時，是體內(nèi)最先產(chǎn)生Ig；血清IgM升高說明有近期感染有強大激活補體能力和調(diào)理作用，在機體早期免疫防御中含有主要作用天然血型抗體是IgM未成熟B細胞僅表示mIgM，記憶B細胞mIgM消失免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第56頁免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第57頁IgA特征和功效分為單體血清型和二聚體分泌型IgA分泌型IgA主要由黏膜相關淋巴組織產(chǎn)生，存在于唾液、淚液、乳汁及呼吸道、消化道、泌尿道分泌液中和黏膜表面，是機體黏膜局部抗感染免疫主要原因初乳中sIgA可對嬰幼兒發(fā)揮自然被動免疫作用調(diào)理吞噬、中和毒素免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第58頁免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第59頁sIgA合成和主要作用部位在黏膜免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第60頁IgD特征和功效血清中含量低（1%），其生物學作用尚不清楚mIgD可作為B細胞分化成熟標識，成熟B細胞同時表示mIgM和mIgDmIgMmIgD成熟B細胞活化B細胞未成熟B細胞免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第61頁IgE特征和功效是血清中含量最低Ig主要由呼吸道、胃腸道粘膜固有層漿細胞產(chǎn)生屬嗜細胞抗體，可與肥大細胞、嗜堿粒細胞表面FcεR結合，介導I型超敏反應免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第62頁六、人工制備抗體多克隆抗體單克隆抗體基因工程抗體免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第63頁

克隆：由一個始祖細胞分化、增殖所產(chǎn)生遺傳性狀完全相同細胞群多克隆抗體（polyclonalantibody,PcAb）單克隆抗體（monoclonalantibody,McAb）免疫球蛋白醫(yī)學知識講座第64頁多克隆抗體

（polyclonalantibody）

用含各種抗原決定簇抗原物質(zhì)免疫動物，刺激多個B細胞克隆所取得免疫血清（含各種抗體混合物），此為多克隆抗體

起源廣泛，制備輕易；特異