第四章 免疫球蛋白

1、第四章 免疫球蛋白本章教學(xué)大綱本章教學(xué)大綱 【目的要求】【目的要求】 1 1掌握掌握 抗體和免疫球蛋白的概念、結(jié)構(gòu)、抗體和免疫球蛋白的概念、結(jié)構(gòu)、類(lèi)型和功能。各類(lèi)免疫球蛋白的特性和功能。類(lèi)型和功能。各類(lèi)免疫球蛋白的特性和功能。 2 2熟悉熟悉 免疫球蛋白的類(lèi)別轉(zhuǎn)換機(jī)制；單克免疫球蛋白的類(lèi)別轉(zhuǎn)換機(jī)制；單克隆抗體的制備和應(yīng)用。隆抗體的制備和應(yīng)用。 3 3了解了解 免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu)和基因重排；免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu)和基因重排；基因工程抗體?；蚬こ炭贵w。 第一節(jié)第一節(jié) 免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)免疫球蛋白的結(jié)構(gòu) 第二節(jié)第二節(jié) 抗體的類(lèi)型和生物學(xué)活性抗體的類(lèi)型和生物學(xué)活性 第三節(jié)第三節(jié) 各類(lèi)免疫球蛋白的特性和

2、功能各類(lèi)免疫球蛋白的特性和功能 第四節(jié)第四節(jié) 免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu)及其表達(dá)免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu)及其表達(dá) 第五節(jié)第五節(jié) 單克隆抗體和基因工程抗體單克隆抗體和基因工程抗體概念概念1. 抗體（抗體（antibody, Ab）功能性概念功能性概念 是介導(dǎo)體液免疫的重要效應(yīng)分子，是是介導(dǎo)體液免疫的重要效應(yīng)分子，是B細(xì)細(xì)胞接受抗原刺激后增殖分化為漿細(xì)胞所產(chǎn)胞接受抗原刺激后增殖分化為漿細(xì)胞所產(chǎn)生的糖蛋白，主要存在于血清等體液中，生的糖蛋白，主要存在于血清等體液中，通過(guò)與相應(yīng)抗原特異性結(jié)合，發(fā)揮體液免通過(guò)與相應(yīng)抗原特異性結(jié)合，發(fā)揮體液免疫功能。疫功能。2. 免疫球蛋白（免疫球蛋白（immunoglobulin

3、, Ig）結(jié)構(gòu)性結(jié)構(gòu)性概念概念 具有抗體活性或化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體分具有抗體活性或化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體分子相似子相似的的球球蛋白蛋白。(Ab, BCR,其他分子其他分子)存在形式存在形式 膜型膜型 (membrane immunoglobulin, mIg) B細(xì)胞膜上的抗原受體細(xì)胞膜上的抗原受體BCR； 分泌型分泌型 (secreted immunoglobulin, sIg) 分泌進(jìn)入體液分泌進(jìn)入體液, , 介導(dǎo)體液免疫應(yīng)答。介導(dǎo)體液免疫應(yīng)答。 V 區(qū)區(qū) 3個(gè)超變區(qū)（個(gè)超變區(qū)（HVR） 互補(bǔ)決定區(qū)（互補(bǔ)決定區(qū)（CDR1 CDR2 CDR3） 抗原結(jié)合部位（抗原結(jié)合部位（ABS） 輕鏈輕鏈:VL，CL

4、重鏈重鏈:VH，CH1，CH2，CH3(IgG、IgA 和和IgD)，CH4(IgM和和IgE)主要功能主要功能1. VL和和VH是抗原結(jié)合的部位（是抗原結(jié)合的部位（FV區(qū)）。區(qū)）。2. CL和和CH上具有同種異型的遺傳標(biāo)記。上具有同種異型的遺傳標(biāo)記。3. IgG的的CH2和和IgM的的CH3具有補(bǔ)體固有成分具有補(bǔ)體固有成分C1q的結(jié)合的結(jié)合點(diǎn)，參與激活補(bǔ)體系統(tǒng)。點(diǎn)，參與激活補(bǔ)體系統(tǒng)。4. CH3/CH4具有結(jié)合包括單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、粒細(xì)胞、具有結(jié)合包括單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、粒細(xì)胞、B細(xì)胞、細(xì)胞、NK細(xì)胞等細(xì)胞的細(xì)胞等細(xì)胞的Fc段受體的功能。段受體的功能。5. IgG的的CH2+CH3 具有介

5、導(dǎo)具有介導(dǎo)IgG通過(guò)胎盤(pán)的特性。通過(guò)胎盤(pán)的特性。免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu)“Y”型，四肽鏈型，四肽鏈重鏈重鏈 （5種種: 、 、 、 、 ） 輕鏈輕鏈 （2種種: 、 ）可變區(qū)可變區(qū) （V區(qū)）區(qū)） 超變區(qū)超變區(qū)（HVR，3個(gè)，個(gè)， 又稱(chēng)又稱(chēng)CDR 互補(bǔ)決定互補(bǔ)決定區(qū)）區(qū)） 骨架區(qū)骨架區(qū): FR（4個(gè)）個(gè)）恒定區(qū)恒定區(qū) （C區(qū)）區(qū)）鉸鏈區(qū)鉸鏈區(qū) 四、其它成分四、其它成分 1. 連接鏈（連接鏈（joining chain，J鏈）：鏈）：IgM五聚體，五聚體，IgA雙聚體雙聚體 2. 分泌片（分泌片（secretory piece, SP）：SIgA 第二節(jié) 抗體的類(lèi)型和生物學(xué)活性一、抗體的類(lèi)型一、抗體的

6、類(lèi)型（一）（一）同種型（同種型（isotype） 同一種屬每個(gè)個(gè)體都具有的免疫球蛋白同一種屬每個(gè)個(gè)體都具有的免疫球蛋白的抗原特異性，其抗原決定簇主要存在的抗原特異性，其抗原決定簇主要存在于于Ig的的C區(qū)。區(qū)。 1. 1.類(lèi)和亞類(lèi)類(lèi)和亞類(lèi)( (根據(jù)根據(jù)H H鏈的抗原性不同鏈的抗原性不同) ) IgG (gamma) IgA (alpha) IgM (mu) IgD (delta) IgE (epsilon) (1)(1)類(lèi)類(lèi)2.2.型和亞型型和亞型( (根據(jù)輕鏈根據(jù)輕鏈C區(qū)抗原特異性不同分型區(qū)抗原特異性不同分型) ) (1)(1)型型 (kappa) 型型 (lambda)型型(2)(2)亞型亞

7、型(鏈鏈) )： OZ(+ +) ( (或或1) 1) ：第：第190190位位( (亮氨酸亮氨酸) ) OZ(- -) ( (或或2) 2) ：第：第190190位位( (精氨酸精氨酸) ) Kern(+ +) ( (或或3) 3) ：第第154154位位( (甘氨酸甘氨酸) ) Kern(- -) ( (或或4) 4) ：第第154154位位( (絲氨酸絲氨酸) )（二二）同種異型（同種異型（allotype） 同一種屬不同個(gè)體之間免疫球蛋白也具有的差同一種屬不同個(gè)體之間免疫球蛋白也具有的差異性，主要反映在分子的異性，主要反映在分子的CH和和CL上的一個(gè)或數(shù)個(gè)上的一個(gè)或數(shù)個(gè)氨基酸的差異氨基

8、酸的差異 ( (genetic markers 遺傳標(biāo)志遺傳標(biāo)志) )。 Gm因子：因子：Gm130 Am因子：因子：A2m1，A2m2 Km因子：因子：Km1，Km2，Km3（三）獨(dú)特型（三）獨(dú)特型（idiotype） 在同一個(gè)體內(nèi)，不同在同一個(gè)體內(nèi)，不同B細(xì)胞克隆所產(chǎn)生的免疫球細(xì)胞克隆所產(chǎn)生的免疫球蛋白分子蛋白分子V區(qū)以及區(qū)以及T、B細(xì)胞表面抗原受體細(xì)胞表面抗原受體V區(qū)所具有區(qū)所具有的抗原特異性不同。由免疫球蛋白的超變區(qū)特有的的抗原特異性不同。由免疫球蛋白的超變區(qū)特有的氨基酸序列和構(gòu)型決定。氨基酸序列和構(gòu)型決定。二、二、抗體的生物學(xué)活性抗體的生物學(xué)活性（一）一） 特異性結(jié)合抗原（特異性結(jié)合

9、抗原（V區(qū)功能）區(qū)功能） 超變區(qū)表位超變區(qū)表位 靜電力、氫鍵、范德華力靜電力、氫鍵、范德華力 可逆可逆 影響因素：影響因素：PHPH、溫度、電解質(zhì)、溫度、電解質(zhì) 中和效應(yīng)中和效應(yīng) 中和毒素和病毒中和毒素和病毒 與與Ag結(jié)合結(jié)合 促吞噬細(xì)胞吞噬促吞噬細(xì)胞吞噬（二）（二）激活補(bǔ)體系統(tǒng)激活補(bǔ)體系統(tǒng) Ab（IgM、IgG）+ Ag C1q 補(bǔ)體經(jīng)典途徑補(bǔ)體經(jīng)典途徑 IgG4、IgA和和 IgE的凝聚物的凝聚物 補(bǔ)體旁路途徑補(bǔ)體旁路途徑 （三）結(jié)合細(xì)胞（三）結(jié)合細(xì)胞（FcFc受體）受體） (1) (1)調(diào)理作用（調(diào)理作用（opsonization）：IgG + + 抗原抗原( (顆粒性顆粒性) ) Fc

10、R（單核、巨噬細(xì)胞及中性粒細(xì)胞）（單核、巨噬細(xì)胞及中性粒細(xì)胞） 促促 吞噬細(xì)胞吞噬細(xì)胞吞噬吞噬； (2) (2) ADCC：IgG + + 抗原抗原( (靶細(xì)胞靶細(xì)胞) ) Fc R（NK 細(xì)細(xì)胞）胞） 殺傷殺傷靶細(xì)胞。靶細(xì)胞。 (3) (3)介導(dǎo)超敏反應(yīng)介導(dǎo)超敏反應(yīng)：型型超敏反應(yīng)；超敏反應(yīng)；（四）通過(guò)胎盤(pán)和粘膜（四）通過(guò)胎盤(pán)和粘膜三、免疫球蛋白超家族三、免疫球蛋白超家族（一）概念（一）概念 許多細(xì)胞膜表面和機(jī)體的某些蛋白分子，其許多細(xì)胞膜表面和機(jī)體的某些蛋白分子，其多肽鏈折疊方式與多肽鏈折疊方式與Ig折疊相似，在折疊相似，在DNA水平上和水平上和氨基酸序列上與氨基酸序列上與IgV區(qū)或區(qū)或Ig

11、 C區(qū)有較高的同源性。區(qū)有較高的同源性。編碼這些多肽鏈的基因被稱(chēng)為免疫球蛋白基因超編碼這些多肽鏈的基因被稱(chēng)為免疫球蛋白基因超家族，基因表達(dá)產(chǎn)物稱(chēng)為免疫球蛋白超家族家族，基因表達(dá)產(chǎn)物稱(chēng)為免疫球蛋白超家族(Immunoglobulin superfamily, IGSF)。免疫免疫球蛋球蛋白超白超家族家族分子分子的結(jié)的結(jié)構(gòu)示構(gòu)示意圖意圖 第三節(jié)第三節(jié) 各類(lèi)免疫球蛋白的特性和功能各類(lèi)免疫球蛋白的特性和功能 一一、IgG 1. 1.一般特性一般特性 (1) (1)單體分子；單體分子； (2) (2)四個(gè)亞類(lèi)；四個(gè)亞類(lèi)； (3) (3)血清中含量最高血清中含量最高(75%(75%Ig) )； (4) (

12、4)半衰期最長(zhǎng)半衰期最長(zhǎng)(21(212323天天) )； (5)3 (5)35 5歲達(dá)成人水平歲達(dá)成人水平(8.0(8.01717mg/ml) )； (6) (6)可與可與SPA結(jié)合。結(jié)合。2.2.生物學(xué)活性生物學(xué)活性(1)(1)通過(guò)胎盤(pán)（新生兒抗感染）；通過(guò)胎盤(pán)（新生兒抗感染）；(2)(2)激活補(bǔ)體（裂解細(xì)胞）；激活補(bǔ)體（裂解細(xì)胞）；(3)(3)調(diào)理作用調(diào)理作用（促進(jìn)吞噬促進(jìn)吞噬）；）；(4)(4)介導(dǎo)介導(dǎo)ADCC（細(xì)胞毒作用）。（細(xì)胞毒作用）。3.3.實(shí)際意義實(shí)際意義(1)(1)抗感染；抗感染；(2)(2)自身抗體自身抗體 自身免疫病；自身免疫?。?3)(3)介導(dǎo)變態(tài)反應(yīng)介導(dǎo)變態(tài)反應(yīng)(、型

13、型) )；(4)(4)封閉抗體封閉抗體 腫瘤細(xì)胞逃逸；腫瘤細(xì)胞逃逸；(5)(5)親合層析法親合層析法 IgG純化；純化； (6)(6)免疫學(xué)檢測(cè)。免疫學(xué)檢測(cè)。 二二、IgM 1. 1.五聚體，分子量最大五聚體，分子量最大(900(900kd) )，又稱(chēng)巨球蛋白；，又稱(chēng)巨球蛋白； 2. 2.人類(lèi)發(fā)育過(guò)程中最早合成的人類(lèi)發(fā)育過(guò)程中最早合成的Ig； 3. 3.體液免疫應(yīng)答最先產(chǎn)生的體液免疫應(yīng)答最先產(chǎn)生的 Ig 感染早期免疫；感染早期免疫； 4. 4.占血清占血清Ig含量的含量的5 510%10%； 5. 5.半衰期半衰期5 5天天 血清中特異性血清中特異性IgM 水平增高提示水平增高提示 有近期感染

14、；有近期感染； 6. 6.激活補(bǔ)體；激活補(bǔ)體； 7. 7.IgM不能通過(guò)胎盤(pán)不能通過(guò)胎盤(pán) 臍帶血或新生兒血清中臍帶血或新生兒血清中IgM 水平升高表明胎兒有宮內(nèi)感染；水平升高表明胎兒有宮內(nèi)感染； 8. 8.B細(xì)胞膜細(xì)胞膜IgM（mIgM） 體液免疫應(yīng)答；體液免疫應(yīng)答； 9. 9.自身抗體自身抗體 自身免疫病。自身免疫病。 三、三、IgA 1.1.兩種類(lèi)型兩種類(lèi)型 2. 2.半衰期半衰期6 6天；天； 3. 3.占血清占血清Ig含量的含量的5 515%15%； 4. 4.粘膜局部抗感染免疫，阻止病原微生物黏附；粘膜局部抗感染免疫，阻止病原微生物黏附； 5. 5.聚合聚合IgA激活補(bǔ)體替代途徑。激

15、活補(bǔ)體替代途徑。 Origin of Secretory Component of sIgA 四、四、IgD 1. 1.單體分子單體分子 2. 2.存在形式：分泌性存在形式：分泌性 血清中，功能不清；血清中，功能不清； 膜結(jié)合性膜結(jié)合性 B細(xì)胞表面細(xì)胞表面, , 3. 3.意義意義 （1 1）是）是B細(xì)胞成熟的重要標(biāo)志；細(xì)胞成熟的重要標(biāo)志； （2 2）抗原受體，對(duì)）抗原受體，對(duì)B B細(xì)胞活化、增殖和分化起調(diào)節(jié)細(xì)胞活化、增殖和分化起調(diào)節(jié) 作用；作用； 4. 4.占血清占血清Ig含量的含量的1%1%； 5. 5.半衰期半衰期3 3天。天。 五五、IgE 1. 1.單體分子；單體分子； 2.2.血清

16、中含量最低血清中含量最低( (占占Ig的的0.002%)0.002%)； 3. 3.種系進(jìn)化中出現(xiàn)最晚；種系進(jìn)化中出現(xiàn)最晚； 4. 4.呼吸道和胃腸道漿細(xì)胞產(chǎn)生；呼吸道和胃腸道漿細(xì)胞產(chǎn)生； 5. 5.介導(dǎo)介導(dǎo)型超敏反應(yīng)；型超敏反應(yīng)； 6. 6.過(guò)敏性疾病和某些寄生蟲(chóng)感染患者血清中特異過(guò)敏性疾病和某些寄生蟲(chóng)感染患者血清中特異 性性IgE水平增高。水平增高。五大類(lèi)免疫球蛋白特性比較（五大類(lèi)免疫球蛋白特性比較（1）五大類(lèi)免疫球蛋白特性比較（五大類(lèi)免疫球蛋白特性比較（2 2）第四節(jié)第四節(jié) 免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu)及其表達(dá)免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu)及其表達(dá)一、免疫球蛋白的基因庫(kù)一、免疫球蛋白的基因庫(kù)二、免疫球蛋白

17、的基因結(jié)構(gòu)及其重排和表達(dá)二、免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu)及其重排和表達(dá)三、抗體多樣性的遺傳學(xué)基礎(chǔ)三、抗體多樣性的遺傳學(xué)基礎(chǔ)（1 1）胚系中眾多的）胚系中眾多的V V、D D、J J基因片段；基因片段；（2 2）V-D-JV-D-J和和V-JV-J重排時(shí)，基因片段進(jìn)行隨機(jī)組合；重排時(shí)，基因片段進(jìn)行隨機(jī)組合；（3 3）VDJVDJ連接過(guò)程中的核苷酸缺失和連接過(guò)程中的核苷酸缺失和N N區(qū)的核苷酸區(qū)的核苷酸插入；插入；（4 4）L L鏈鏈H H鏈之間隨機(jī)配對(duì)組合；鏈之間隨機(jī)配對(duì)組合；（5 5）體細(xì)胞突變。）體細(xì)胞突變。四、免疫球蛋白的類(lèi)轉(zhuǎn)換（四、免疫球蛋白的類(lèi)轉(zhuǎn)換（class switch） Ig類(lèi)轉(zhuǎn)換，又稱(chēng)

18、同種型轉(zhuǎn)換（類(lèi)轉(zhuǎn)換，又稱(chēng)同種型轉(zhuǎn)換（isotype switch）：）：是指是指B細(xì)胞在受抗原刺激后，首先合成細(xì)胞在受抗原刺激后，首先合成IgM, 然后轉(zhuǎn)然后轉(zhuǎn)為合成為合成IgG等其它類(lèi)別。等其它類(lèi)別。 機(jī)制：機(jī)制：B細(xì)胞細(xì)胞 活化活化 基因重排形成基因重排形成V-D-JC 合成合成IgM CD40/CD40L信號(hào)及細(xì)胞因子作用信號(hào)及細(xì)胞因子作用 C基因被替換基因被替換 合成具有相同抗原特異性的不同合成具有相同抗原特異性的不同的的Ig類(lèi)和亞類(lèi)。類(lèi)和亞類(lèi)。第五節(jié)第五節(jié) 單克隆抗體和基因工程抗體單克隆抗體和基因工程抗體一、多克隆抗體（一、多克隆抗體（polyclonal antibody） 1.

19、定義：抗原分子通常具有多個(gè)抗原決定簇，動(dòng)物免定義：抗原分子通常具有多個(gè)抗原決定簇，動(dòng)物免疫后可刺激多種具有相應(yīng)抗原受體的疫后可刺激多種具有相應(yīng)抗原受體的B細(xì)胞發(fā)生免疫細(xì)胞發(fā)生免疫應(yīng)答，因而可產(chǎn)生多種針對(duì)不同抗原決定簇的抗體。應(yīng)答，因而可產(chǎn)生多種針對(duì)不同抗原決定簇的抗體。這些由不同這些由不同B細(xì)胞克隆產(chǎn)生的抗體稱(chēng)為多克隆抗體細(xì)胞克隆產(chǎn)生的抗體稱(chēng)為多克隆抗體（polycolonal antibody, PcAb）。）。 2. 實(shí)際意義實(shí)際意義 （1）預(yù)防、治療感染性疾?。ㄌ禺愋圆?，可發(fā)生超）預(yù)防、治療感染性疾?。ㄌ禺愋圆?，可發(fā)生超 敏反應(yīng)）敏反應(yīng)） （2）臨床診斷）臨床診斷二、單克隆抗體（二、單克

20、隆抗體（monoclonal antibody, McAb） 1. 定義：定義：由單一克隆由單一克隆B B細(xì)胞雜交瘤產(chǎn)生的、只識(shí)別細(xì)胞雜交瘤產(chǎn)生的、只識(shí)別 抗原分子某一特定抗原決定簇的、具有高度特異性的抗原分子某一特定抗原決定簇的、具有高度特異性的 抗體。每種單克隆抗體其類(lèi)、亞類(lèi)、型及親和力完全抗體。每種單克隆抗體其類(lèi)、亞類(lèi)、型及親和力完全 相同，具有高度均一性。相同，具有高度均一性。 2 2. 特點(diǎn)特點(diǎn) 具有高度均一性。具有高度均一性。 3 3. 雜交瘤細(xì)胞雜交瘤細(xì)胞 骨髓瘤細(xì)胞骨髓瘤細(xì)胞 無(wú)限增殖；無(wú)限增殖； 免疫免疫B B細(xì)胞細(xì)胞 合成、分泌特異性抗體。合成、分泌特異性抗體。 4 4. 雜交瘤技術(shù)雜交瘤技術(shù) HAT培養(yǎng)基：次黃嘌培養(yǎng)基：次黃嘌( (H) )、氨基蝶呤、氨基蝶呤( (A) )和胸腺和胸腺 嘧啶核苷嘧啶核苷( (T) )。HAT培養(yǎng)基：培養(yǎng)基：次黃嘌次黃嘌( (H) )、氨基蝶呤、氨基蝶呤( (A) )和胸腺和胸腺 嘧啶核苷嘧啶核苷( (T) )培養(yǎng)基通過(guò)抑制瘤細(xì)胞的核苷酸合成抑制瘤細(xì)胞的核苷酸合成，達(dá)到去除未融合瘤細(xì)胞的目的。細(xì)胞有兩條基本途徑合成嘌呤核苷酸，(1)一條是從磷酸核糖、氨基酸、CO2和NH3等化合物開(kāi)始，葉酸是重要的輔酶，而氨甲蝶呤是葉酸的拮抗劑，可阻斷瘤細(xì)胞通過(guò)這一途徑合成核苷酸。(2)另一條途徑是利用已存在