第4章 免疫球蛋白** （Immunoglobulin，Ig）

Background §2. Ig的异质性 §3. Ig的功能 §4.各类Ig的特性与功能 总结(summmary) §1.Ig的结构 §5.人工制备抗体 总结(summmary)

Emial von Behring and Hidesaburo Kitasato were the first to show that immunity elicited in one animal can be transferred to another by injecting it with serum from the first. von Behring

正常血清无效 白喉毒素 电泳 血清 血清+抗原 患儿 γ球蛋 白升高 治愈 血清无效 γ组分下降

- Tiselius和Kabat,1937 γ 白蛋白 球蛋白(globulins) Mobility + Immune serum Ag adsorbed serum 白蛋白 Amount of protein 1 2 3 球蛋白(globulins) γ Mobility

1.抗毒素 (antitoxin) (1)定义: 是指白喉或破伤风毒素免疫动物后可产生具有中和毒素作用的物质。 随后引入抗体来泛指抗毒素类物质。

2.抗体（antibody,Ab) (1)定义:B细胞识别抗原后增殖分化为桨细胞所产生的糖蛋白，主要存在于血清等体液中,可与抗原特异性结合，显示其免疫功能,是执行体液免疫的重要分子。 （2）于血清等体液中,属分泌型

3.免疫球蛋白 （Immunoglobulin，Ig） 是指具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。 WHO,IIA(1968,1972)

3.Ab与Ig的关系 (1)Ab是Ig (2)Ig不是Ab,如BCR,MHC 膜型(membrane Ig, mIg) 分泌型(secreted Ig, sIg)

Ab是抗毒素类物质的生物学功能定义 Ig则是其化学结构定义

4.Ab与Ig的分类

5.Ig在抗感染免疫中的作用 (1)执行特异性体液免疫功能 (2)构成BCR,使B细胞特异性识别抗原

§1.免疫球蛋白的结构

一、免疫球蛋白的基本结构 二、Ig的其他成分 三、免疫球蛋白的水解片段

一、免疫球蛋白的基本结构 (一)重链和轻链(肽链组成) (二)可变区和恒定区 (三)绞链区 (四)结构域(功能区)

(一)肽链:4条 1.重链（heavy chain） 2.轻链(light chain)

ε γ μ α δ

H链:50-７０KD,4５0-５５０AA

L链:25KD,214AA

２:1 κ λ

（二）可变区和恒定区 1.可变区（variable region） 重链：VH 轻链VL 2.恒定区（constant region） 重链：CH 轻链CL

VL VH CL CH1 CH2 CH3 C N

Structure of the Variable Region Hypervariable (HVR) or complimentarity determining regions (CDR) Framework regions(FR) HVR3 150 Variability Index 100 HVR2 HVR1 50 FR1 FR2 FR3 FR4 25 50 75 100 Amino acid residue

B细胞表位 表位 抗体 CDR 抗原 BCR/TCR/Ig Ag 图11-9 CDR分布

Immunoglobulin Structure Carbohydrate Disulfide bond CL VL VH Hinge Region CH2 CH3 CH1

铰链区

(四)免疫球蛋白的功能区 　　约由110个氨基酸组成，其氨基酸的序列具有相似形或同源性。 　　二级结构是反向平行的β片层

补体 表位 CH1 CL VL VH CH2 CH3 Fc R 同种异型标志

三、免疫球蛋白的水解片段 Porter & Edelman(1959)

papain Fc 2Fab

pepsin pFc’ F(ab)’2

马体内获得的破伤风抗毒素 异物性降低 减少超敏反应的发生

大颗粒

J链和分泌片 1.J链（joining chain）: J链是一条多肽链，富含半胱氨酸，由浆细胞合成。 连接单体以使Ig成聚合体。

2.分泌片(secretory piece): 黏膜上皮细胞合成，以非共价形式结合到sIgA二聚体上，并一起被分泌到黏膜表面, 具有保护作用,使Ig有抗蛋白酶水解作用

§３.Ig的功能 V区的功能 C区的功能

1.V区的功能： (2)B细胞膜表面的IgM和IgD是B细胞识别抗原的受体 (1)功能是识别和特异性的结合抗原，是V区特别是HVR（CDR）的空间构型所决定,Ig单体可结合两个抗原表位，为双价 (2)B细胞膜表面的IgM和IgD是B细胞识别抗原的受体

毒素中和 (Toxin Neutralization)

Preventing Bacterial Adherence 阻止细菌粘附 Preventing Bacterial Adherence

封闭病毒的 Ab 抵抗病毒感染 细胞被病毒感染

Virus-blocking Antibodies 封闭病毒的 Ab

B Cell Antigen Receptor (BcR)

2.C区的功能： (1)激活补体: IgM，IgG1-3 + Ag (2)结合细胞表面的Fc受体 调理作用、ADCC作用 介导Ⅰ型超敏反应 (3)穿过胎盘和黏膜

IgG固定补体示意图 C1r C1s C1q C1r C1s C1q CH2 Ag Activation No activation

CH1 CL VL VH CH2 CH3 Fc R

Y

Y NK

嗜酸性粒细胞 IgE 线虫

穿过胎盘 自然被动免疫 IgG

穿过黏膜 sIgA

sIgA

ε γ μ α δ

一、IgG IgG于出生后3个月开始合成 拥有４个亚类：IgG1-4 IgG多为单体，半衰期约为23天，占血清免疫球蛋白总量的75%～80% IgG1、IgG2和IgG3的CH2能通过经典途径激活补体

IgG是唯一能通过胎盘的抗体 通过Fc段与吞噬细胞表面FcR结合，发挥调理作用；ADCC作用；与SPA结合 具有抗菌、抗毒和抗病毒作用 参与II、III型超敏反应

IgG IgG1, IgG2 and IgG4 IgG3

二、IgM 为五聚体，是分子量最大的Ig，称巨球蛋白。 IgM激活补体能力比IgG强 天然血型抗体是IgM IgM是个体发育过程最早能产生的抗体，胚胎晚期已能合成，新生儿脐带血中若IgM水平升高，表示该儿曾有宫内感染

IgM是抗原刺激后出现最早的抗体，故检测IgM水平可用于传染病的早期诊断。 IgM是B细胞抗原受体的主要成分 也可参与II、III型超敏反应

IgM CH4 J Chain

三、IgA 分为血清型和分泌型两种: 血清型IgA: 主要由肠系膜淋巴组织中的浆细胞产生 分泌型IgA（SIgA）: 由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等处的固有层中浆细胞产生

sIgA主要存在于初乳、唾液、泪液，以及呼吸道消化道和泌尿生殖道黏膜表面的分泌液中。

sIgA Secretory Piece J Chain

Origin of sIgA Y Y Y

四、IgD IgD是B细胞表面的一种BCR B细胞的分化过程中首先出现SmIgM，后来出现SmIgD，他的出现标志着B细胞成熟

IgD B细胞膜 Tail Piece

五、IgE 又称亲细胞抗体,有CH1～CH4 CH2和CH3功能区可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上的高亲和力FcεR结合，引起I型超敏反应

肥大 细胞 嗜碱性粒细胞 CH2 CH3 CH4 IgE

§5.人工制备抗体 一、多克隆抗体： （polyclonal antibody） 多个抗原决定基——机体——针对多种抗原决定基的特异性抗体混合物

B 2 3 1 1 2 3 2 3 Ag 1 4 5 n

二、单克隆抗体（monoclonal antibody，McAb）

B 2 人工筛选 2 3 Ag 1 自然免疫 1 2 2 3

单克隆抗体应用 1.临床检测 2.抑制器官移植排斥 3.治疗自身免疫疾病 4.生物导弹等

单克隆抗体特点 1.纯度高 2.特异性强 3.效价高 4.可大量生产

三、基因工程抗体

(一)嵌合抗体（chimeric Ab） 人Ig Fc + 鼠Ig 人

(二)人源化抗体 (huamnized antibody) 鼠Ig CDR区 人CDR 人Ig

（三）完全人源化抗体 鼠Ig基因 人Ig基因 人 无排斥 人Ig

（四）单链抗体(single chain Ab) 细胞内 细胞膜 V Ag

(五)双价抗体 (double valence Ab)/ 双特异抗体(dispecific Ab)/ 双功能抗体(difunctional Ab)

Killing cell Target cell

§2.Ig的异质性(heterogeneity) 异质性: 是指Ig在特异性及类型方面的差异性. 异质性基础是Ig在结构和组成上的差异

一、免疫球蛋白的类型 （一）类(class) （二）亚类(subclass)

差异(CH) 类,亚类 类,亚类划分范围:一个物种内

ε γ μ α δ

Human Immunoglobulin Subclasses IgG Subclasses IgG1 - Gamma 1 (1) heavy chains IgG2 - Gamma 2 (2) heavy chains IgG3 - Gamma 3 (3) heavy chains IgG4 - Gamma 4 (4) heavy chains IgA subclasses IgA1 - Alpha 1 (1) heavy chains IgA2 - Alpha 2 (2) heavy chains

(三)型(type) (四)亚型(subtype)

型,亚型(CL) 型,亚型划分范围:一个物种内

二、免疫球蛋白的多样性 ----外源因素 抗原众多 表位丰富 Ig V区变化多 特异性众多 V区基因多变 氨基酸组成排列多

Ag

Structure of the Variable Region Hypervariable (HVR) or complimentarity determining regions (CDR) Framework regions(FR) HVR3 150 Variability Index 100 HVR2 HVR1 50 FR1 FR2 FR3 FR4 25 50 75 100 Amino acid residue

三、内源因素： 免疫球蛋白的血清型

人Igs血清(Ag) 二型Igs(L) 五类Igs(H) 兔抗人Ig 血清(Ab) + 人Igs血清(Ag)

抗γAb 抗αAb V C 抗μAb 抗εAb

1、同种型(isotype) 如，H链--五个大类和亚类 L链分为两型，即κ和λ亚型 指同一种属所有正常个体Ig分子所共有的抗原特异性标志，主要在Ig的C区中。 如，H链--五个大类和亚类 L链分为两型，即κ和λ亚型

无差异(CH) 同种型(isotype)

差异(CH)

2、同种异型（allotype) 同一种属中不同个体所产生的同一类型Ig,由于重链或轻链恒定区内一个或数个氨基酸（即遗传标志）不同而表现的抗原性差异

同种异型（allotype)

3、独特型（idiotype) （1）一个体中不同B细胞克隆所产生的Ig可变区所具有的抗原特异性标志，由Ig超变区特有的氨基酸序列和构型所决定－－idiotype determinant

（2）能够与独特型表位特异性结合的抗体称为抗独特型（anti-idiotype)

抗FR抗体 BCR/Ig 内影像 CL CH1 VL+VH 独特型

Ig在免疫应答中的作用 功能 举例 特异性体液免疫功能 抗细菌、病毒、真菌等病原微生物的感染 构成BCR B细胞特异性识别抗原 被动免疫

Rh血型抗原 抗体的免疫病理学 AID 自身Ag 新生儿溶血症 药物性溶血 半抗原+红细胞 血小板减 少性紫癜 血小板表面抗原 中性粒细 胞减少症 中性粒细胞 表面抗原

抗体的免疫病理学 疾病 机制 农民肺，养鸽者病等 Ⅲ型 超敏反应 血清病 类风湿性关节炎（RA） 系统性红斑狼疮（SLE）

Ig的临床应用 名称 举例 抗毒素治疗 抗白喉、狂犬病、破伤风 免疫检测 两对半、放射免疫、肿瘤 排斥反应防止 抗CD3/CD4单抗 生物导弹 抗体偶联杀肿瘤药物

要求 1.掌握Ig和Ab的概念、异同 2.掌握Ig的基本结构和功能 3.掌握各类Ig的特性与功能 4.了解人工制备Ab产生原理和特点