免疫球蛋白 Ag 抗原与抗体是天生的一对，谁也离不了谁； 两者既是好朋友，又是一对冤家。

内容提要 概述 免疫球蛋白的结构 免疫球蛋白的类型 免疫球蛋白的生物学特性 人工制备抗体

1901 Nobel Prize “抗毒素” Emil von Behring (1845-1917) 将曾感染过破伤风杆菌而存活的动物血清，注入刚感染破伤凤杆茵的动物体内，可以预防破伤风病症的发作。这一事实雄辩地说明：受过破伤风的动物血清中，有着对抗破伤风毒素的抗毒素，它可“中和”毒素，使之失效。 抗体的发现历程 1901 Nobel Prize

一. 概 述 1937年Kabat和Tiselius创建血清蛋白电泳技术，提出抗体就是γ球蛋白 抗体（Antibody, Ab) 一. 概 述 1937年Kabat和Tiselius创建血清蛋白电泳技术，提出抗体就是γ球蛋白 早在40年代初期Tiselius和Kabat就证实了抗体活性与血清丙种球蛋白组分相关。他们用肺炎球菌多糖免疫家兔，可获得高效价免疫血清。然后加入相应抗原吸收以除去抗体，将去除抗体的血清进行电泳图谱分析，发现丙种球蛋白（γ-G）组分明显减少，从而证明了抗体活性是存在于丙种球蛋白内。 发现其血清中γ球蛋白水平显著升高，且具有明显的抗体活性，如玉抗原产生特异性结合 抗体（Antibody, Ab) 是由B细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一类能与相应抗原特异性结合的免疫球蛋白。

免疫球蛋白 （Immunoglobulin, Ig) 概念: 具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球 蛋白。 类型:分泌型 (secreted immunoglobulin, sIg) — 分泌进入体液, 介导体液免疫应答。 膜型（membrane immunoglobulin, mIg） — B细胞膜上的抗原受体； 理化性质： Ig Ab 具有免疫活性的正常抗体，没有抗体活性的异常免疫球蛋白，因为最初有人用电泳证明血清中抗体活性在γ球蛋白部分，故曾把抗体统称为两种(γ)球蛋白。后来证明，抗体并不都在γ区；而且位于γ区的球蛋白，也不一定都具有抗体活性。如骨髓瘤蛋白，巨球蛋白血症、冷球蛋白血症等患者血清中存在的异常免疫球蛋白以及“正常人”天然存在的免疫球蛋白亚单位等。因而免疫球蛋白是结构及化学的概念，而抗体是生物学及功能的概念。可以说，所有抗体都是免疫球蛋白，但并非所有免疫球蛋白都是抗体。抗体对理化因子的抵抗力与一般球蛋白相同：不耐热，60～70℃即被破坏。各种酶及能使蛋白质凝固变性的物质，均能破坏抗体的作用。抗体可被中性盐类沉淀。在生产上常可用硫酸铵或硫酸钠从免疫血清中沉淀出含有抗体的球蛋白，再经透析法将其纯化。 稳定性 不耐热，60-70℃即被破坏 易降解 易变性 Ab=Ig,Ig≠Ab； Ab是功能描述，Ig是化学结构描述

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一、Ig的基本结构（IgG为例） 分子量很大，结构复杂，研究难度大，20世纪50年代，美国Edelman设法打开了Ig的二硫键使其分成几条多肽链，英国的Porter则用木瓜蛋白酶将Ig切割成小片段，由此获得了Ig的结构信息。1972年诺贝尔生理学医学奖。

1. Heavy chain（H链）, Light chain（L链） 重链可分为 μ、γ、 α、 δ、 ε链； 重链可分为 μ、γ、 α、 δ、 ε链； 轻链可分为 κ、λ型 IgM IgG IgA IgD IgE 2. variable region（V区）, constant region（C区） hypervariable region（ HVR） complementarity-determining region( CDR） 是抗体与抗原（表位）特异性结合的位置 framework region（ FR） 重链分子量50-75KD，450-550个aa，根据重链氨基酸组成、序列及结构的差异，将Ig 分为五类： 轻链分子量25KD，214个aa，根据轻链氨基酸组成、序列及结构的差异，可将轻 链分为两型：κ和λ型 ，65:35 骨架区：稳定CDR结构，以利IgCDR与抗原决定簇精细特异地结合。 功能上，可变区来识别和结合抗原，恒定区来启动下游效应 Ig可变区的多样性是Ig特异性识别抗原的结构基础， 在V区内氨基酸组成及序列变化最为剧烈的特定部位。 HVR1,HVR2,HVR3; VL、VH的超变区受链内二硫键作用而折叠成特定的空间构型，供抗原决定簇互补结合， 故将超变区又称为互补决定区。 Ig超变区结构是该Ig分子所独特具有的遗传标记结构，故又称为独特型决定簇。 事实上: IgV区的超变区、Ig与抗原结合的CDR区及Ig的独特型决定簇指的是Ig分子V区中的同一结构部分，所不同的是分别从其结构特点、功能及该区抗原性三个不同角度来表示的。

VH和VL：是结合抗原的部位，六个CDR(每个10~12aa）构成凹槽或口袋状结构结合抗原决定簇。可诱生抗独特型抗体。 CH1和CL：遗传标志所在，同种异体间存在个体差异，能诱发同种异型抗Ig抗体。 CH2/CH3（IgG/IgM）:补体C1q结合位点,可启动补体活化经典途径。 母体IgG借助CH2通过胎盘。 CH3/CH4：与Fc受体结合,产生不同生物学效应。 10

3.铰链区( hinge region) 位于CH1和CH2之间可转动的区，含丰富的脯氨酸，易伸展弯曲，对蛋白酶敏感。 有利于Ig V区与抗原互补性结合；有利于暴露补体结合位点； IgM,IgE无铰链区。

二、Ig的功能区(结构域） Ig的多肽链分子可折叠成若干个由链内二硫键连接的球形结构。每个球形结构约由110个氨基酸组成，具有一定的生理功能。故称为功能区（domain）。 轻链:VL，CL 重链:VH，CH1，CH2， CH3(IgG、IgA和IgD)，CH4（IgM和IgE）

与抗原特异性结合的部位 某些同种异型遗传标记 补体C1q结合点→激活补体经典途径 结合FcR，介导不同生物学效应 Fv VH1 Fb CH1 CL VL Fab 某些同种异型遗传标记 CH2 Hinge 补体C1q结合点→激活补体经典途径 Elbow①肘;肘形；弯头；弯管; carbohydrate n. 碳水化合物 Carbohydrate 结合FcR，介导不同生物学效应 Fc CH3

三、Ig的其他结构 连接链（joining chain，J链) 分泌片（secretory piece, SP） 作用：在Ig羧基端连接Ig单体成为双体（SIgA）或五聚体（IgM），起稳定多聚体结构及参与体内运转的作用。 ＊分泌片（secretory piece, SP） 是分泌型IgA(sIgA）的一个辅助成分，由粘膜上皮细胞合成和分泌的糖蛋白。 作用： 1)保护sIgA的铰链区免受蛋白酶的水解破坏 2)介导SIgA转运至粘膜表面。

四、Ig的水解片断

Ig的水解片断 抗原结合片段（fragment of antigen binding，Fab）:轻链＋VH、CH1 木瓜蛋白酶 (papain) 胃蛋白酶 (pepsin) 抗原结合片段（fragment of antigen binding，Fab）:轻链＋VH、CH1 可结晶片段（fragment crystallizable，Fc）:CH2和CH3 F(ab’)2: 2个F(ab)及铰链区 pFc’:小片段 在实验中，人们常常需要让Ig的某一部分发挥作用，而另一部分不起作用，如用Ig对细胞表面进行封闭。 Fab：与抗原特异结合，单价结合，肉眼不可见（凝集、沉淀反应） Fc：保留重链的抗原性及相应功能区的生物活性 功能： F(ab’)2：与抗原特异结合，呈双价结合的。 pFc’：无任何生物活性的小分子多肽碎片。 3.Ig水解片段研究意义 阐明Ig的结构及生物活性； 应用治疗：经酶降解的Ig，经浓缩制备，提高疗效，可减少超敏反应的发生。 意义：阐明Ig的结构及生物活性； 应用治疗

内容提要 概述 免疫球蛋白的结构 免疫球蛋白的异质性 免疫球蛋白的生物学特性 人工制备抗体

Ig的类型 外因：不同抗原表位刺激所产生的抗体分子，其结合抗原的特异性不同（V区不同）

内因：同一抗原表位刺激所产生的抗体分子，其结合抗原的特异性相同，但恒定区可不同（C区不同） 类（class）：重链恒定区不同分为五大类 γ μ α δ ε IgG IgM IgA IgD IgE 亚类：IgG1-G4； IgA1-A2； IgM1-M2。 型（type）： 轻链恒定区不同分为两个型：κ型和λ型 亚型： λ 型有亚型

Ig的血清型 将Ig作为抗原在异种、同种异体或自身体内进行免疫，均能诱导机体发生免疫应答，产生相应的抗体，即抗抗体。利用这种抗体检测分析Ig的抗原表位，可将其分为三种血清型。

同种型（isotype） 指同一种属所有个体的Ig分子共有的抗原特异性标志，位于Ig C区。表现在全部Ig的类、亚类、型、亚 型分子上，具有种特异性。 同种异型（allotype） 指同一种属不同个体间Ig分子所具有的不同的抗原特异性标志。同种异型为个体型标志，又称同种异型遗传标志。存在于Ig C区，表现为Ig的C区的一个或数个aa不同。 独特型（idiotype） 指每个免疫球蛋白分子可变区肽链所具有的抗原特异性标志，主要存在于V区。

内容提要 概述 免疫球蛋白的结构 免疫球蛋白的类型 免疫球蛋白的功能 人工制备抗体

一、Ig的功能 V区的功能：特异性识别、结合抗原 C区的功能： 1.激活补体 2.调理作用（opsonization)： 3.抗体依赖细胞介导的细胞毒作用 （Ab-dependent cell-mediated cytotoxicity, ADCC) 4.介导I型超敏反应：IgE 5.穿过胎盘和粘膜：IgG、SIgA

V区的功能： 特异性结合抗原 抗体结合相应抗原分子，中和作用；体外可产生凝集、沉淀现象用于检测等 BCR特异性识别并结合抗原分子 ，介导体液免疫应答。 二者的结合主要依靠静电引力、氢键、范德华力等，需要合适的温度、pH、离子强度以及完整的抗体，这种结合是可逆的。 病毒或胞内寄生菌需要进入宿主细胞才能生存并繁殖，为此，这些病原体需要先与宿主细胞表面的受体分子结合并由此开出一条通路进入细胞。一些细菌在细胞外增殖，分泌的毒素和其他蛋白与细胞表面分子结合后被细胞内吞，从而进入细胞内发挥作用。机体产生的某些抗体可识别病原体上能与宿主细胞相互作用的位点。

Neutralization By Antitoxin Antibodies dissociate 分离,离解,分裂

Bacterial ‘Neutralization’ By Ab 使内在化，propagate1.繁衍, 增殖 vt. 1.传播; 宣传, 普及 adhesin 外源凝集素,粘附素,植物血凝素,黏附素 vesicle 顶囊,膜泡,泡状体,小囊泡,小水泡

， U 形钉planar a. 平面的, 平坦的

IgG与细菌等颗粒性抗原结合后，可通过其Fc段与巨噬细胞和中性粒细胞表面相应IgG Fc受体结合，促进吞噬细胞对细菌等颗粒抗原的吞噬，此即抗体的调理吞噬作用。

IgG类抗体与靶细胞表面抗原特异性结合，效应细胞（NK细胞、巨噬细胞、中性粒细胞）借助所表达的IgG FcR与靶细胞表面IgG的Fc段结合，从而直接杀伤靶细胞

二、五类Ig的特性 IgG IgM IgA IgD IgE 不同种类的Ig可具有相同的可变区，即相同的抗原识别能力，但具有不同的恒定区，这是因为他们可诱导的效应不同。一些Ig是补体的强激活剂，一些则无法激活补体，，可以与Ig结合的Fc受体的表达分布以及介导的细胞反应也差别很大。不同Ig在体内发挥着不同的功能，他们诱导的效应可以互补，是免疫系统尽可能的动员起来。由于病原体在身体各个部位出现，Ig也必须存在于身体的各个部位以对抗病原体

Immunoglobulin Isotypes Are Distributed To Different Parts Of The Body IgM – Blood IgG – Tissues IgA – Mucosa IgE - Surfaces

各类抗体的特性与功能 四个亚类，分布广、血清含量最高、唯一能通过胎盘 2）IgM 五个单体J链连接，最早、可诊断宫内及近期感染 3）IgA 1）IgG 四个亚类，分布广、血清含量最高、唯一能通过胎盘 2）IgM 五个单体J链连接，最早、可诊断宫内及近期感染 3）IgA 单体：血清，双体：外分泌液 4）IgD 含量低、B细胞成熟标志 5）IgE 含量最低、亲细胞、超敏反应/寄生虫免疫

IgM J 链 IgM 抗 体 结 构 分 泌 型 IgM 膜 型 IgM sIgM Iga Igb Iga Igb

IgD的特性和功能 血清中含量低（1%），其生物学作用尚不清楚 为B细胞分化成熟的标记，成熟B细胞同时表达mIgM和mIgD mIgM

FceRI IgE Antibody Binds To Mast Cells & Basophils To Arm Them For Mediator Release

各类免疫球蛋白比较

内容提要 概述 免疫球蛋白的结构 免疫球蛋白的类型 免疫球蛋白的生物学特性 人工抗体的制备

人工抗体的制备 多克隆抗体(PcAb，polyclonal antibody) 单克隆抗体（monoclonal antibody, mAb） 基因工程抗体(genetic engineering antibody，GeAb):

多克隆抗体 （polyclonal antibody） 来源广泛，制备容易；特异性不高。

抗原 带有多个表位 刺激小鼠 针对不同表位的B细胞 克隆增殖 多种抗体的混合物 （多克隆抗体）

单克隆抗体 monoclonal antibody, mAb 借助小鼠B细胞杂交瘤（hybridoma）技术，所制备的高度均一（属同一类、亚类、型别）、单一特异性（仅针对特定抗原表位）的抗体。 纯度高、特异性强、可大量生产。 第二代抗体 由一个始祖细胞分化、增殖所产生的遗传性状完全相同的细胞群,称为细胞克隆. 由一个细胞克隆产生的只作用于某一Ag决定簇的均一抗体,称为单克隆抗体. 杂交瘤细胞：B细胞和小鼠骨髓瘤细胞融合，既具有脾细胞产生抗体的功能，又有癌细胞的无限增殖特性。 具有高度均一性、高度特异性 借助小鼠B细胞杂交瘤（hybridoma）技术，所制备的高度均一（属同一类、亚类、型别）、单一特异性（仅针对特定抗定抗 原表位）的抗体。 杂交瘤细胞： 长期生长繁殖 利用淋巴细胞的HGPRT，将H合成为嘌呤碱并最终与T一起合成DNA 从淋巴细胞获得产生某种抗体的遗传信息 从骨髓瘤细胞获得不断繁殖的能力

胸苷激酶（tk）基因—HAT选择法 正常细胞中二氢叶酸还原酶将二氢叶酸还原为四氢叶酸，参与合成dTTP、dATP、dCTP。当培养基中加入二氢叶酸类似物氨基喋呤时，二氢叶酸还原酶失活，上述途径受阻。由于正常细胞中含有tk基因，tk基因可将胸苷转化为胸苷一磷酸，进而继续合成dTTP，满足细胞需求；若同时在培养基补加次黄嘌呤作为dATP、dCTP合成的替补途径，则细胞可以生存。因而在HAT培养基（正常培养基中添加氨基喋呤、次黄嘌呤及胸苷）中tk+细胞可以存活，而tk-细胞因为缺乏tk基因，不能合成dTTP，不能在HAT培养中生存。 因此，以tk-细胞株为受体细胞，以含次黄嘌呤（Hypoxanthine）、氨基喋呤(Aminopterin)和胸苷(Thymidine)的HAT选择培养基进行选择培养，可筛选重组有tk基因的tk-细胞。

多克隆抗体与单克隆抗体的比较 多克隆抗体 单克隆抗体 来源 动物免疫血清、恢复期病人血清或免疫接种人群 多为鼠源性 特点 来源广泛、制备容易 纯度高、特异性强、效价高、少或无血清交叉反应、制备成本低 组成 针对不同抗原表位的抗体的混合物 针对单一表位，结构和组成高度均一，抗原特异性及同种型一致 应用 疾病的被动免疫治疗 广泛用于疾病诊断、特异性抗原或蛋白的检测和鉴定、疾病的被动免疫治疗和生物导向药物制备 缺点 特异性不高、易发生交叉反应，不易大量制备 人体应用后可导致人鼠抗体反应

基因工程抗体 又称重组抗体 借助DNA重组技术和蛋白质工程技术，按人们的意愿在基因水平上对Ig进行切割、拼接或修筛，重新组装成为新型抗体分子

由基因重组技术制备的抗体,称为基因工程抗体. 3.基因工程抗体(GeAb): 由基因重组技术制备的抗体,称为基因工程抗体. 1）人-鼠嵌合抗体：鼠抗体V区，人抗体C区 2）人源化抗体（改型抗体）：鼠源抗体CDR， 其余为人源化 3）单链抗体：VH-Linker-VL 4）双特异性抗体（BsAB） 基因工程抗体是以基因工程技术等高薪生物技术为平台，制备的生物药物总称。 　　由于目前制备的抗体均为鼠源性，临床应用时，对人是异种抗原，重复注射可使人产生抗鼠抗体，从而减弱或失去疗效，并增加了超敏反应的发生，因此，在 80 年代早期，人们开始利用基因工程制备抗体，以降低鼠源抗体的免疫原性及其功能。目前多采用人抗体的部分氨基酸序列代替某些鼠源性抗体的序列，经修饰制备基因工程抗体，称为第三代抗体。 编辑本段基因工程抗体种类 　　基因工程抗体主要包括嵌合抗体、人源化抗体、完全人源抗体、单链抗体、双特异性抗体等。 　　1 ．嵌合抗体　嵌合抗体（ chimeric atibody ）是最早制备成功的基因工程抗体。它是由鼠源性抗体的 V 区基因与人抗体的 C 区基因拼接为嵌合基因，然后插入载体，转染骨髓瘤组织表达的抗体分子。因其减少了鼠源成分，从而降低了鼠源性抗体引起的不良反应，并有助于提高疗效。 　　2 ．人源性抗体 是将人抗体的 CDR 代之以鼠源性单克隆抗体的 CDR ，由此形成的抗体，鼠源性只占极少，称为人源化抗体。 　　3 ．完全人源化抗体 采用基因敲除术将小鼠 Ig 基因敲除，代之以人 Ig 基因，然后用 Ag 免疫小鼠，再经杂交瘤技术即可产生大量完全人源化抗体。 　　4 ．单链抗体　是将 Ig 的 H 链和 L 链的 V 区基因相连，转染大肠杆菌表达的抗体分子，又称单链 FV （ single chain fragment of variable region,sFv ）。 SFv 穿透力强，易于进入局部组织发挥作用。 　　5 ．双特异性抗体 将识别效应细胞的抗体和识别靶细胞的抗体联结在一起，制成双功能性抗体，称为双特异性抗体。如由识别肿瘤抗原的抗体和识别细胞毒性免疫效应细胞（ CTL 细胞、 NK 细胞、 LAK 细胞）表面分子的抗体（ CD3 抗体或 CD16 抗体）制成的双特异性抗体，有利于免疫效应细胞发挥抗肿瘤作用。

意义：多种特异的鼠源单抗有可能应用于临床治疗 双特异性抗体： 人源化抗体：将小鼠Ig基因敲除，转染人Ig基因，在小鼠体内产生人Ab，再经杂交瘤技术，产生大量完全人源化抗体 嵌合抗体： 从杂交瘤细胞分离出功能性可变区基因，与人Ig恒定区基因连接，插入适当表达载体，转染宿主细胞，表达人-鼠嵌合抗体 特点： 减少了鼠源性抗体的免疫原性 保留了亲本抗体特异性结合抗原的能力 改型抗体 定义：指利用基因工程技术，将人抗体可变区（V）中互补决定簇（CDR）序列改换成鼠源单抗CDR序列。重构成既具有鼠源性单抗的特异性又保持抗体亲和力的人源化抗体。RAb亦叫“重构型抗体”，因其主要涉及CDR的“移植”，又可称为“CDR移植抗体 意义：多种特异的鼠源单抗有可能应用于临床治疗 双特异性抗体： 许多抗原抗体反应要求双价的抗原结合位点，使抗原分子上的两个表位交联或使两个抗原分子连接。将识别肿瘤抗原的抗体和识别细胞毒性免疫效应细胞表面分子的抗体连结在一起，可使效应细胞更容易与肿瘤细胞结合识别，取得杀伤肿瘤细胞的作用。

本章小结 １、掌握抗体和免疫球蛋白的概念 ２、掌握Ig的基本结构、功能区及酶解片段 ３、掌握免疫球蛋白的功能以及五类Ig的 特点 ４、熟悉单克隆抗体的概念及应用 ５、了解单克隆抗体的制备过程 注射免疫球蛋白不是万能的 首先，丙种球蛋白注入人体后产生的免疫力是被动给予的，不是自身主动产生的，一般2周就被排泄，之后体内丙种球蛋白的含量又恢复到原来水平，要长期保持体内所含丙种球蛋白的高水平，就必须每隔2周注射1次。 其次，应用丙种球蛋白有一定的适应症，因为该药随所含抗体量的不同而预防效果各异。普通的丙种球蛋白主要用于预防麻疹、甲肝、流行性腮腺炎等，想用丙种球蛋白来预防各种疾病是不可能的。 第三，如果反复注射丙种球蛋白，因其本身可作为抗原，刺激人体产生一种对抗丙种球蛋白的抗体，即抗抗体，一旦再注射丙种球蛋白，就会被抗抗中和，不能发挥其抗病作用。 第四，人体自身能够合成丙种球蛋白，如经常使用外来药品，就会抑制自身抗体的产生，从而降低机体的抗病能力。 第五，由于丙种球蛋白是血液制品，万一在来源上把关不严，反而造成血源污染，使健康人体传染上疾病，况且对人体来说，外来的丙种球蛋白毕竟是“异物”，个别人注射后可能会引起过敏反应。 因此，把丙种球蛋白作为强化剂、补药来使用是没有科学根据的，想通过反复注射该药来长期预防疾病、增强体质也是不可能的。

紧急预防破伤风需要注射 破伤风抗毒素，为什么？ 抗毒素可以中和毒素 注射破伤风抗毒素之前 需要先做皮试，为什么？ 抗毒素是动物血清，对人来说是抗原物质，重复注射会引起超敏反应 应用何种酶水解抗毒素可以 防止超敏反应，为什么? 胃蛋白酶水解片段（pFc´）抗原性消失

作业 一、名词解释 免疫 抗原 抗体 免疫应答 超敏反应 二、问答题 决定抗原免疫原性的条件？