医学免疫学第五单元免疫球蛋白讲义

本章根据考试大纲我们需要重点掌握
　　免疫球蛋白的
　　基本概念，
　　结构，
　　类型，
　　生物学功能，
　　各类别免疫球蛋白的特性，
　　抗体的制备。
　　一、抗体和免疫球蛋白基本概念：
　　1.抗体（Ab）：
　　2 免疫球蛋白（Ig）：
　　两者的区别联系： 
　　可见抗体都是免疫球蛋白，但免疫球蛋白不都是抗体。免疫球蛋白涵盖的范围大
　　如 骨髓瘤患者中的本周氏蛋白（凝溶蛋白）不是抗体；本质是免疫球蛋白轻链。　　
　　二、免疫球蛋白的结构
　　（一）基本结构：
　　Ig单体由四条多肽链通过二硫键（-S-S-）连接而成，Y字形结构。各种单体分子的共同特征是：具有两个完全相同的抗原结合部位。
　　四条多肽链包括2条相同的重链和2条相同的轻链，他们构成了免疫球蛋白的基本结构
　　四条多肽链两端游离的氨基或羧基方向一致，分别命名为氨基端（N端）和羧基端（C端）
　　轻链（L链）和重链（H链）：
　　L链轻链：
　　根据轻链恒定区抗原特异性：即CL抗原性的不同，可以将免疫球蛋白分为κ型和λ型，正常人血中清中的κ：λ约为2:1
　　同一个免疫球蛋白分子上的L链的型别总是相同的
　　亚型：根据λ链恒定区个别氨基酸的差异，oz（+）,oz（-）。
　　H链重链：
　　根据重链恒定区抗原性：即CH抗原性不同，重链分为五类分别用希腊字母表示：γ,α,δ,μ,ε，和其相应的免疫球蛋白依次分为IgG（γ）A（α）D（δ）M（μ）E（ε） 。因此决定Ig类别的抗原决定簇存在于免疫球蛋白分子的重链恒定区
　　同一类Ig 根据铰链区氨基酸的组成，重链二硫键数目和位置的差别，同一类Ig可分为亚类（IgG1-G4;IgA1-A2）所以，具有亚类的两类免疫球蛋白是：IgG和IgA.分别为：IgG1-4亚类； IgA1-2两个亚类。
　　1.免疫球蛋白分：恒定区（C区）和可变区（V区），可变区V区又包括超变区（HVR/互补决定区CDR）和骨架区（FR），（字母代表的为其英文字母的第一个缩写。）
　　先看
　　恒定区：免疫球蛋白近C端轻链的1/2区段和重链的3/4或4/5区段则比较恒定，成为恒定区
　　铰链区：
　　免疫球蛋白单体分子两臂和主干之间的区域，是CH1和CH2之间（含二硫键）的区域。
　　结构特点： 含有大量的脯氨酸和二硫键，富有弹性，可伸展180度。
　　但不易形成α螺旋。
　　对木瓜酶和胃蛋白酶敏感的部位是：是铰链区，这里千万不要错选CH1和CH2
　　记住IgM，E无铰链区
　　功能：有利于和不同距离的抗原决定簇结合。
　　可变区（V区）：免疫球蛋白近N端轻链的1/2区段和重链的1/4或1/5区段的氨基酸组成和排列顺序多变，称为可变区（V区）。包括超变区（高变区）和骨架区。
　　可变区又包括超变区和骨架区
　　超变区（高变区）：又称为互补决定区（CDR），是指重链和轻链的可变区中各有三个区域的氨基酸组成和排列存在着更大的变异性。可变区（尤其是高变区）是免疫球蛋白和抗原特异性结合的关键部位（具体部位），决定了特定B细胞对抗原的特异性。此区也常常是生物技术制备基因工程抗体需要保留的区段。（如：老鼠单克隆抗体加工转化为基因工程抗体时，需要保留的区段是超变区）
　　骨架区：免疫球蛋白可变区中除了超变区的部位。该区域不和抗原分子直接结合，但对维持超变区的空间构型起着重要的作用，其结构也比较稳定。
　　重链和轻链的可变区各有四个骨架区。）
　　（二）功能区（球形结构）
　　定义：多肽链分子通过反复折叠可形成若干球形结构，这些球形结构具有不同的生物学作用，称为免疫球蛋白的功能区。实际上指的就是可变区和恒定区。
　　免疫球蛋白折叠：免疫球蛋白功能区的二级结构是由几股多肽链折叠一起形成的两个反向平行的β片层，两个β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，形成一个β-桶状结构，具有稳定功能区的作用。免疫球蛋白的这种折叠方式为免疫球蛋白折叠
　　轻重链的功能区：即可变区和恒定区
　　轻链有两个功能区：分别为VL,CL
　　重链的功能区有：分别来看看
　　IgG,A,D：重链有一个VH和三个CH（CH1,2,3）
　　IgM,E：有一个VH和四个CH（CH1,2,3,4）
　　各功能区的功能即免疫球蛋白功能：
　　1.V区的功能
　　VH和VL功能：刚才已经说过，可变区就是抗原特异性结合部位。其中HVR高变区/CDR互补决定区是抗原特异性结合的关键/具体部位。表现为免疫球蛋白的功能即
　　（1）和毒素结合，中和毒性
　　（2）和病原体结合，阻止对机体细胞的粘附感染。
　　2.C区的功能
　　CH和CL：具有部分同种异型遗传标志所在。
　　（1） IgG的CH2和IgM的CH3具有补体C1q的结合位点
　　IgM,G（G1-G3可激活经典途径）IgG4,E,A旁路途径
　　表现为免疫球蛋白的功能即激活补体系统：
　　（2）母体IgG可以借助CH2（有些参考书认为CH2）+CH3（单选择题选择CH2，多选选两个）通过胎盘。（唯一通过胎盘的抗体）。注意分泌型的IgA合成和主要作用部位在黏膜，是黏膜局部抗感染的重要免疫分子。注意这两种分子是胎儿或新生儿可以通过自然被动免疫获得的免疫球蛋白。
　　（3）IgG（尤其是G3,G1）的CH3，和具有相应受体FCγR的组织细胞（ADCC细胞，中，单，酸，K）结合，产生调理作用，ADCC作用。（是介导ADCC的主要抗体，IgA也具有，但稍弱）
　　展开一下什么是调理作用
　　调理作用：通过吞噬细胞表面存在的FCγR和C3b,4b受体等，促进吞噬细胞吞噬的作用。具有免疫调理作用的物质有抗体和补体。具体为IgG类抗体一端和细菌等抗原物质结合形成免疫复合物后，另一端Fc端和FCγR结合，有利于吞噬。同样，补体的C3b,4b的一端可把靶细胞或免疫复合物结合，另一端可结合吞噬细胞的C3b，4b受体，从而促进吞噬作用。
　　注意，调理作用中抗体起的作用只是锦上添花的作用，本身并不能发挥（吞噬，杀伤等）效用，它只是协助效应细胞更好的发挥吞噬杀伤作用。
　　（4） Ig E的CH4有亲细胞活性，和肥大细胞或嗜碱性粒细胞表面的FCεRI结合，介导I超敏反应。（IgG，M参与II,III型超敏反应）
　　（三）水解片段
　　1.木瓜蛋白酶：
　　用木瓜蛋白酶水解IgG分子，将IgG分子于铰链区H链链间二硫键近N端侧切断。可以将其裂解三个片段：即两个完全相同的抗原结合片段（Fab）和一个可结晶片段（Fc）
　　水解IgG=2Fab段+1Fc
　　Fab段：抗原结合片段，
　　包括完整的轻链（VL）
　　和部分重链（CH1）
　　具有单价抗体活性（只能和一个相应的抗原决定簇特异结合）
　　Fc段：可结晶片段，是抗体分子和效应分子或细胞相互作用部位，如金黄色葡萄球菌A蛋白SPA和IgG结合的部位就在此部位。
　　有生物学活性：是介导调理作用的片段。
　　只包括重链的CH2,CH3功能区。
　　2.胃蛋白酶：
　　从图中我们可以直观的看到胃蛋白酶将IgG从铰链区二硫键C端切断，得到一个具有两个Fab段的大片段F（ab’）2段和多个小分子多肽碎片即p Fc’段
　　胃蛋白酶水解IgG=F（ab’）2段+p（Fc’） 
　　F（ab’）2： 含完整的轻链（VL）和略大于Fab端的H链。含铰链区
　　双价抗体活性（即能结合两个抗原决定簇的片段），和抗原结合发生凝集或沉淀反应。
　　p（Fc’）： 为若干裂解的小分子片段
　　（四）其他成分
　　1.连接链（J链jion：）
　　浆（jiang-J链，形象记忆）细胞合成
　　富含半胱氨酸
　　功能：
　　J链通过共价键连接2个IgA单体（抗原价为二价），成为二聚体，sIgA（抗原价：为四价）
　　J链通过二硫键连接5个IgM单体，成为五聚体。（抗原价：理论上为十价，但由于空间位阻碍，为五价）
　　2.分泌片（SP）/分泌成分（SC）：
　　黏膜上皮细胞合成，分泌
　　含糖肽链（糖有粘性，所以黏膜上皮分泌合成，）
　　非共价键结合至IgA，注意和J链不同，它同IgA的形成无密切关系 
　　功能：保护IgA免受蛋白酶水解，
　　介导IgA二聚体向黏膜表面转运。　
　　三、免疫球蛋白的类型
　　1.根据抗原特异性，可将免疫球蛋白分为
　　同种型（C区），同种异型（C区），独特型（V区）：
　　（1）同种型：
　　是指同一种属内所有个体共有的免疫球蛋白抗原特异性，可在异种体内诱导产生相应抗体。同种型抗原特异性主要位于免疫球蛋白的C区，包括类和亚类，型和亚型。
　　注意是Ig的C区：
　　重链的C不同，将其分五类，轻链的C不同，将其分两型。
　　这在讲免疫球蛋白结构的时候讲的很清楚了，不再重复。
　　（2）同种异型（又称为遗传标志）：是指同一种属不同个体间的免疫球蛋白分子抗原性的不同，主要反应在免疫球蛋白分子上的IgC区+V区的差异，这种差异由不同个体遗传基因决定的，故又称为遗传标志。
　　记住是据IgC区+V区的不同。如：
　　（3）独特型:（Id）
　　指的是同一个体内，不同B细胞克隆所产生的免疫球蛋白分子V区（包括重
　　链和轻链的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标志。由免疫球蛋白超变区特有的氨基酸序列和构型决定。其诱导产生相应的抗体，称为抗独特型抗体，在机体的免疫调节中占有重要地位。
　　2.按照免疫球蛋白的分布位置可将其分为：
　　（1）膜型免疫球蛋白（mIg）-如细胞膜上的抗原受体
　　（2）分泌型: 分泌型sIgA分泌入体液，介导体液免疫应答。
　　四、各类免疫球蛋白的特性和生物学功能。
　　1.IgG:
　　◇合成部位：
　　合成时间：
　　3-6个婴儿容易患呼吸道感染主要是因为sIgA不足。
　　◇半衰期： 
　　◇存在形式：
　　◇血清含量：
　　◇生物学功能：
　　2.IgM
　　◇合成时间：
　　◇半衰期：
　　◇存在形式：
　　生物学功能：
　　天然抗体：凡是没有经过抗原刺激就在体内的血清中出现的抗体。通常是IgM免疫球蛋白（为最佳选择答案）。但有些“天然抗体”是IgG免疫球蛋白。如：如：抗M，抗N，抗lea等抗体
　　3.IgA:
　　◇存在形式：两型：
　　（还记得将J链时的：共2A,5M硫吗？）
　　由黏膜相关淋巴组织产生。黏膜表面和外分泌液中（如唾液，泪液，支气管分泌液，初乳等分泌液中记住汗液，CSF脑脊液中没有。其中初乳含量最高）。
　　◇结构：
　　◇生物学功能：中和毒素，病毒，阻止微生物对黏膜的吸附，婴儿通过母乳获取SIgA,获得自然被动免疫。（别忘了，IgG也可以通过此方式获得。）
　　4.IgD:
　　存在形式：
　　◇半衰期：只有三天
　　5.IgE:
　　血清中含量最低，种系发育过程出现最晚的。
　　由（呼吸道，胃肠道）黏膜固有层浆细胞产生（同IgG, M）
　　和肥大细胞或嗜性碱性细胞高亲和的FcεRI结合，为嗜/亲细胞作用的抗体。介导I型超敏反应（先要有致敏阶段，然后再次接触相同的变应原时即引发I型反应。）
　　过敏性疾病或寄生虫感染时，含量增高。
　　大家还可以结合下表进行加强记忆：
　　各类免疫球蛋白的生物学特性比较

　　七、人工制备的抗体：
　　1.单克隆抗体：
　　1975年Kohler和Milstein首次发明由单一克隆的B细胞杂交骨髓瘤细胞产生，结构均一（即具有高度均一性），只识别一种抗原表位的抗体。一种单抗，其独特型相同。
　　优点是： 纯度高，特异性高，效价高，易大量制备。
　　缺点是：鼠源性对人有较强的免疫原性。
　　2.多克隆抗体：用纯化的抗原免疫动物后诱导动物多个B细胞克隆产生针对多种抗原决定簇的抗体混和物。PcAb特异性差，容易出现交叉反应。
　　3.基因工程抗体：
　　通过基因工程技术改建鼠源性抗体所产生的新抗体。包括：人-鼠嵌合抗体，人改型抗体，小分子抗体，双特异性抗体。