第二十九章免疫球蛋白與抗體第二十九章免疫球蛋白與抗體抗體（antibody，Ab）是B細胞識別抗原后活化、增殖分化為漿細胞，由漿細胞合成和分泌的能與相應(yīng)抗原發(fā)生特異性結(jié)合的球蛋白?？贵w主要存在于血清中，也見于其他體液及分泌液中，因此將以抗體為主要分子的免疫效應(yīng)稱為體液免疫。第二十九章免疫球蛋白與抗體免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）泛指具有抗體活性或化學結(jié)構(gòu)與抗體相似的球蛋白，分為分泌型和膜型。前者主要存在于血清等體液中，發(fā)揮免疫功能；后者存在于B細胞膜上，即B細胞表面的抗原受體（BCR）。免疫球蛋白是化學的概念，而抗體是功能性的定義，抗體均為免疫球蛋白，但并非所有的免疫球蛋白都具有抗體的生物學活性。第一節(jié)免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)第一節(jié)

免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)一、免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu)免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu)是由兩條相同的重鏈（heavychain，H鏈）和兩條相同的輕鏈（lightchain，L鏈）通過鏈間二硫鍵連接而成，構(gòu)成一個呈“Y”形的單體分子。第一節(jié)

免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)一、免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu).根據(jù)免疫球蛋白重鏈恒定區(qū)氨基酸組成上的差異將重鏈分為μ、δ、γ、α和ε五種類型，并據(jù)此將免疫球蛋白分為IgM、IgD、IgG、IgA和IgE五類。輕鏈可分為κ型和λ型。正常人免疫球蛋白中κ鏈∶λ鏈約為2∶1。第一節(jié)

免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)一、免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu)免疫球蛋白分子的多肽鏈兩端分別稱為氨基端（N端）和羧基端（C端）。在重鏈靠N端的1/4或1/5區(qū)域及輕鏈靠N端的1/2區(qū)域，氨基酸的組成和排列變化很大，隨抗原不同而變化，稱為可變區(qū)（variableregion，V區(qū)），其他區(qū)域稱為恒定區(qū)（constantregion，C區(qū)）。第一節(jié)

免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)一、免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu).V區(qū)某些區(qū)域的氨基酸組成和排列順序顯示更大的變化，稱此區(qū)域為超變區(qū)（hypervariableregion，HVR），此區(qū)是抗體和抗原表位互補結(jié)合的區(qū)域，故又稱互補決定區(qū)（complementarydeterminingregion，CDR）。V區(qū)其他部分相對比較保守，稱為骨架區(qū)，對維持CDR的空間構(gòu)型起著很重要的作用。第一節(jié)

免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)二、免疫球蛋白的功能區(qū)免疫球蛋白分子的H鏈和L鏈可通過折疊并由鏈內(nèi)二硫鍵連接，形成若干個球形功能區(qū)，或稱為結(jié)構(gòu)域。每個結(jié)構(gòu)域約由110個氨基酸組成，各具有一定的功能，稱為免疫球蛋白功能區(qū)。L鏈分為可變區(qū)（VL）和恒定區(qū)（CL）兩個區(qū)。第一節(jié)

免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)二、免疫球蛋白的功能區(qū)IgG、IgA和IgD的H鏈各有VH、CH1、CH2和CH3四個功能區(qū)；IgM和IgE的H鏈各有VH、CH1、CH2、CH3和CH4五個功能區(qū)。第一節(jié)

免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)二、免疫球蛋白的功能區(qū)各功能區(qū)具有相應(yīng)的生物學功能：①VH和VL是與抗原結(jié)合的部位。②CH1和CL帶有同種異型的遺傳標記。③CH2是補體結(jié)合點，參與補體激活；母體的IgG可借助CH2區(qū)通過胎盤主動傳遞到胎兒體內(nèi)。④CH3具有與細胞表面的Fc受體結(jié)合的功能。⑤CH4可與肥大細胞結(jié)合，參與Ⅰ型超敏反應(yīng)。第一節(jié)

免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)二、免疫球蛋白的功能區(qū)鉸鏈區(qū)位于CH1和CH2之間，由十幾個氨基酸殘基組成，富含脯氨酸，具有彈性，易于伸展、彎曲，也易被酶解。當免疫球蛋白與抗原結(jié)合時，此區(qū)便發(fā)生轉(zhuǎn)動，使抗體分子上的兩個抗原結(jié)合位點更好地與抗原決定簇結(jié)合；另外，抗體與抗原結(jié)合使免疫球蛋白變構(gòu)，暴露補體結(jié)合位點，為補體活化創(chuàng)造了條件。第一節(jié)

免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)三、免疫球蛋白的水解片段.免疫球蛋白可被多種蛋白酶水解，產(chǎn)生不同的片段，常用的酶有木瓜蛋白酶和胃蛋白酶。第一節(jié)

免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)三、免疫球蛋白的水解片段木瓜蛋白酶能夠在鉸鏈區(qū)二硫鍵的近N端切斷H鏈，將Ig分子裂解為三個片段。其中，兩個片段完全相同，具有單價結(jié)合抗原的能力，被稱為抗原結(jié)合片段（fragmentofantigenbinding，F(xiàn)ab），它含有一條完整的L鏈和H鏈N端的1/2部分，能與一個抗原表位發(fā)生特異性結(jié)合，為單價。另外一個片段不能結(jié)合抗原，是抗體分子與效應(yīng)分子及細胞相互作用的部位，由于在低溫下可結(jié)晶，故名可結(jié)晶片段（crystallizablefragment，F(xiàn)c）。第一節(jié)

免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)三、免疫球蛋白的水解片段胃蛋白酶在鉸鏈區(qū)二硫鍵近C端切斷H鏈，得到一個具有雙價抗體活性的F（ab＇）2段和若干無生物學活性的pFc＇小片段（見圖29-2）。F（ab＇）2段是由二硫鍵相連接的兩個Fab段，pFc＇小片段不具有免疫學活性。第二節(jié)各類免疫球蛋白的特性與功能第二節(jié)各類免疫球蛋白的特性與功能一、IgGIgG主要由脾臟和淋巴結(jié)中的漿細胞合成和分泌，是血清中的主要抗體成分，占血清免疫球蛋白總量的75%～80%。IgG多以單體形式存在，人體IgG有IgG1、IgG2、IgG3和IgG4四個亞型。IgG半衰期約23天，是所有Ig中半衰期最長的。嬰兒出生后3個月開始合成IgG，5歲左右達到成人水平。第二節(jié)各類免疫球蛋白的特性與功能一、IgG.IgG是抗感染的主要抗體，大多數(shù)抗菌、抗病毒抗體和抗毒素都為IgG類。IgG是五類免疫球蛋白中唯一能夠通過胎盤的抗體，在新生兒被動免疫中起著重要的作用。某些自身抗體，如系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE）患者的抗核抗體、抗甲狀腺球蛋白抗體也屬于IgG。IgG還參與Ⅱ、Ⅲ型超敏反應(yīng)。第二節(jié)各類免疫球蛋白的特性與功能一、IgG.兩個或兩個以上的IgG分子同時結(jié)合于微生物表面時能夠活化補體，裂解靶細胞。IgG以其Fc段與吞噬細胞和NK細胞表面的相應(yīng)受體結(jié)合，發(fā)揮調(diào)理吞噬和ADCC作用。在免疫學檢驗中，還能利用IgG的FC段與金黃色葡萄球菌表面A蛋白（SPA）結(jié)合，進行協(xié)同凝集試驗。第二節(jié)各類免疫球蛋白的特性與功能二、IgMIgM是分子量最大的免疫球蛋白，又稱為巨球蛋白。IgM的產(chǎn)生部位主要在脾臟和淋巴結(jié)中，在血清中為五聚體形式，由于不易通過血管壁，故主要分布在血液中，占血清免疫球蛋白總量的10%。第二節(jié)各類免疫球蛋白的特性與功能二、IgM.IgM是個體發(fā)育過程中出現(xiàn)最早的Ig，在胚胎發(fā)育晚期，胎兒就開始具有產(chǎn)生IgM的能力。IgM不能通過胎盤，若新生兒臍血中出現(xiàn)針對某種病原微生物的IgM，表明胚胎期有相應(yīng)的病原微生物感染，即宮內(nèi)感染。第二節(jié)各類免疫球蛋白的特性與功能二、IgMIgMIgM是免疫應(yīng)答過程中最早出現(xiàn)的抗體分子，在機體的早期免疫防御中占有重要的地位。又由于IgM的半衰期短，僅為5.1天，所以檢測個體IgM可用于感染的早期診斷。天然的血型抗體為IgM，所以輸入血型不合的血液將引起嚴重的血管內(nèi)溶血反應(yīng)。IgM也參與Ⅱ、Ⅲ型超敏反應(yīng)。第二節(jié)各類免疫球蛋白的特性與功能二、IgM.IgM是高效能抗體，理論上抗原結(jié)合價為10，但與大分子抗原結(jié)合時，由于空間位阻的原因，只表現(xiàn)為5價。其激活補體的能力和聚集能力很強，所以在促進溶菌、殺菌及凝集能力方面比IgG大，但中和毒素和抗病毒的能力低于IgG。第二節(jié)各類免疫球蛋白的特性與功能三、IgAIgA分血清型和分泌型兩種。血清型IgA主要由腸系膜淋巴組織中的漿細胞產(chǎn)生，多為單體分子，占血清免疫球蛋白總量的10%～20%。分泌型IgA（SIgA）是由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等處黏膜固有層中的漿細胞產(chǎn)生的，在漿細胞內(nèi)由J鏈連接成雙聚體后分泌出細胞，當雙聚體的IgA通過黏膜上皮細胞向外分泌時，與上皮細胞合成的分泌片結(jié)合形成完整的SIgA，分布于黏膜表面。第二節(jié)各類免疫球蛋白的特性與功能三、IgA.SIgA主要存在于唾液、淚液、初乳、胃腸液、尿液、汗液和支氣管分泌液中，不易被蛋白酶破壞，通過阻抑微生物和抗原物質(zhì)黏附、裂解細菌及免疫排除作用，在黏膜局部發(fā)揮重要的抗感染和抗過敏作用。若SIgA合成低下或障礙，易發(fā)生呼吸道、胃腸道、泌尿道感染及過敏反應(yīng)。第二節(jié)各類免疫球蛋白的特性與功能三、IgAIgAIgA不能通過胎盤，新生兒可從母親分泌的初乳中獲得SIgA，對防止呼吸道和消化道感染有重要的作用。嬰兒出生后4～6個月開始合成IgA。第二節(jié)各類免疫球蛋白的特性與功能四、IgDIgD在血清中含量很低，僅占免疫球蛋白總量的1%。IgD以單體形式存在，鉸鏈區(qū)較長，對蛋白水解酶和高溫十分敏感，所以半衰期短，僅為2.8天。血清中IgD的功能尚不清楚。IgD是B細胞成熟的重要標志。未成熟B細胞表達mIgM，成熟B細胞同時表達mIgM和mIgD，當受抗原或其他物質(zhì)刺激活化后或分化成為記憶B細胞時，mIgM和mIgD逐漸消失。第二節(jié)各類免疫球蛋白的特性與功能五、IgEIgE是正常人血清中含量最少的免疫球蛋白，僅占免疫球蛋白總量的0.002%。在個體發(fā)育過程中合成較晚，以單體形式存在。IgE主要由鼻咽部、扁桃體、支氣管、胃腸道等黏膜固有層的漿細胞產(chǎn)生，這些部位是變應(yīng)原進入機體的主要門戶，也是許多超敏反應(yīng)的好發(fā)場所。IgE通過CH2、CH3結(jié)構(gòu)域與肥大細胞及嗜堿性粒細胞表達的高親和力受體結(jié)合，引起Ⅰ型超敏反應(yīng)。IgE還與寄生蟲感染免疫密切相關(guān)。第三節(jié)免疫球蛋白的生物學活性第三節(jié)免疫球蛋白的生物學活性概述免疫球蛋白的生物學活性取決于其不同功能區(qū)的特點。與抗原特異性結(jié)合主要由可變區(qū)完成，與抗原結(jié)合后激發(fā)的效應(yīng)功能及其他一些功能則由恒定區(qū)完成。第三節(jié)免疫球蛋白的生物學活性一、特異性結(jié)合抗原.識別和結(jié)合特異性抗原是抗體分子的主要功能，并由此發(fā)揮免疫效應(yīng)。抗體分子可有單體、雙體和五聚體。一個抗原結(jié)合位點只能與一個抗原決定簇結(jié)合。完整的IgG、IgD、IgE及血清型IgA分子為單體，有兩個抗原結(jié)合點；分泌型IgA為二聚體，有四個抗原結(jié)合點；IgM為五聚體，有十個抗原結(jié)合點?？贵w與抗原結(jié)合后，Ig的Fc段發(fā)生變構(gòu)，發(fā)揮相應(yīng)的生物學效應(yīng)。第三節(jié)免疫球蛋白的生物學活性二、激活補體激活補體當抗體（IgM、IgG1、IgG2和IgG3）與相應(yīng)抗原特異性結(jié)合后，分子構(gòu)型發(fā)生變化，暴露出H鏈C區(qū)上的補體結(jié)合位點，從而啟動經(jīng)典途徑激活補體系統(tǒng)。凝聚的IgA、IgG4和IgE可通過旁路途徑激活補體系統(tǒng)，IgD不能激活補體。第三節(jié)免疫球蛋白的生物學活性三、結(jié)合Fc受體①免疫調(diào)理作用：IgM、IgG的Fc段可與巨噬細胞、中性粒細胞的Fc受體結(jié)合，這些抗體分子若已經(jīng)與細菌等顆粒性抗原結(jié)合，則可加強吞噬細胞的吞噬作用，此為免疫調(diào)理作用。②ADCC：IgM、IgG與靶細胞結(jié)合后，其Fc段可與NK細胞、巨噬細胞、中性粒細胞等效應(yīng)細胞結(jié)合，發(fā)揮抗體依賴細胞介導的細胞毒效應(yīng)（antibody-dependentcell-mediatedcytotoxicity，ADCC）。Ig能通過Fc段與多種細胞（肥大細胞、嗜堿性粒細胞、巨噬細胞、中性粒細胞、NK細胞等）表面的Fc受體結(jié)合，產(chǎn)生不同的免疫效應(yīng)：第三節(jié)免疫球蛋白的生物學活性三、結(jié)合Fc受體③介導Ⅰ型超敏反應(yīng)：由于IgEFc段的結(jié)構(gòu)特異性，和細胞結(jié)合的親和性更強，可在游離條件下與有相應(yīng)受體的肥大細胞、嗜堿性粒細胞、血小板等的Fc受體結(jié)合，故IgE又稱為親細胞抗體。結(jié)合了IgE分子的肥大細胞、嗜堿性粒細胞再與相應(yīng)抗原結(jié)合時，可引起Ⅰ型超敏反應(yīng)。Ig能通過Fc段與多種細胞（肥大細胞、嗜堿性粒細胞、巨噬細胞、中性粒細胞、NK細胞等）表面的Fc受體結(jié)合，產(chǎn)生不同的免疫效應(yīng)：第三節(jié)免疫球蛋白的生物學活性四、通過胎盤和黏膜①IgG是人類唯一能夠從母體通過胎盤轉(zhuǎn)移到胎兒體內(nèi)的免疫球蛋白。IgG的Fc段和胎盤滋養(yǎng)層細胞膜表面的IgGFc受體能產(chǎn)生可逆性的結(jié)合，進而被分泌進入胎兒體液中，形成自然被動免疫，在胎兒期抗感染免疫中發(fā)揮重要的作用。②IgA可通過消化道、呼吸道和乳腺等上皮細胞，形成分泌性IgA，分泌至黏膜表面發(fā)揮局部免疫作用。第四節(jié)人工制備的抗體

類型第四節(jié)人工制備的抗體類型一、多克隆抗體天然抗原是由多種抗原分子組成的，每種抗原分子又含有許多抗原決定簇，每一種抗原決定簇可激活相應(yīng)的B細胞克隆，進而分化、成熟并合成相應(yīng)的抗體。多克隆抗體（polyclonalantibody，PcAb）是利用純化的抗原免疫動物后，誘導動物多個B細胞克隆產(chǎn)生針對該抗原多種抗原決定簇的抗體混合物。第四節(jié)人工制備的抗體類型一、多克隆抗體.恢復(fù)期患者或免疫接種人群的血清也可獲得多克隆抗體，這是人工制備抗體最早采用的方法。這種制備抗體方法的優(yōu)點是來源廣泛、制備容易，免疫作用全面。缺點是特異性差，易出現(xiàn)交叉反應(yīng)。第四節(jié)人工制備的抗體類型二、單克隆抗體單克隆抗體單克隆抗體（monoclonalantibody，McAb）是由單一B細胞雜交瘤細胞產(chǎn)生的只識別一種抗原決定簇的具有高度特異性的抗體。1975年，Kohler和Milstein采用細胞融合技術(shù)將小鼠脾細胞與小鼠骨髓瘤細胞融合，形成雜交瘤細胞。這種雜交瘤細胞既保存了骨髓瘤細胞無限繁殖的特性，又具有免疫B細胞合成和分泌特異性抗體的能力。第四節(jié)人工制備的抗體類型二、單克隆抗體融合后的細胞經(jīng)特殊的選擇培養(yǎng)基培養(yǎng)，將融合成功的雜交瘤細胞選擇出來進行單個培養(yǎng)，再經(jīng)特異性抗原檢測后尋找到針對某種抗原的雜交瘤細胞，可通過體外培養(yǎng)或接種于小鼠內(nèi)大量增殖，即克隆化，從培養(yǎng)上清液或腹腔積液中可獲得單克隆抗體。第四節(jié)人工制備的抗體類型二、單克隆抗體①單克隆抗體被廣泛用作診斷檢測試劑，提高了常規(guī)免疫學檢測技術(shù)在疾病診斷和分析研究中的敏感性、特異性、準確性和檢測速度。②可與抗癌藥物、毒素、放射性物質(zhì)偶聯(lián)，用于腫瘤患者的體內(nèi)定位診斷和治療。③可用于防治器官移植排斥反應(yīng)等。但是目前絕大多數(shù)單克隆抗體是鼠源性的，由于是異種抗原，重復(fù)使用鼠源性抗體將促使機體產(chǎn)生抗鼠Ig的抗體，不僅降低臨床療效，還可能引起嚴重的超敏反應(yīng)，因而限制了其臨床應(yīng)用。單克隆抗體具有純度高、特異性強、效價高、可以大量生產(chǎn)等許多優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學各領(lǐng)域：第四節(jié)人工制備的抗體類型三、基因工程抗體基因工程抗體借助DNA重組和蛋白質(zhì)工程技術(shù)，在基