第三章 免疫球蛋白与抗体 Immunoglobulin，Ig

[教学目标]： 1．掌握抗体、免疫球蛋白的基本概念及免疫球蛋白基本结构。 2．熟悉抗体的功能及五类免疫球蛋白的特性。 3．了解人工制备的抗体类型。

历 史 是介导体液免疫的重要效应分子，是B细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生的糖蛋白。 Emil von Behring (1845-1917) antibody 是介导体液免疫的重要效应分子，是B细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生的糖蛋白。

抗 体 (antibody, Ab) 是B细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所 产生的糖蛋白。主要存在于血清等体液中，能 与相应抗原特异性结合显示免疫功能。是介导 体液免疫的重要效应分子.

免疫球蛋白 免疫球蛋白(immunoglobulin, Ig) 具有抗体活性或化学结构与抗体类似的 球蛋白。 类型 分泌型（secreted Ig, sIg） 膜 型（membrane Ig, mIg） 理化性质 属球蛋白，在电泳图谱上大部分抗 体活性在球蛋白，具有异质性。

Tiselius, 1937 电泳分离

第一节 免疫球蛋白的结构与类型

一、Ig的基本结构 由两条相同的 重链和两条相 同的轻链通过 二硫键连接而 成的四肽链分 子。

(一) 重链（heavy chain, H链） 1. 可变区（variable region，vH）N端, 氨基酸组成和排列有较大差异，并决定 抗体与抗原结合的特异性； * 高变区（hypervariable region, HVR), 在VH中，某些特定位置的氨基酸残基 的排列顺序高度可变，此为HVR。 * 骨架区（framework region, FR） V区中非HVR部位的氨基酸组成和 排列相对保守，此为FR。 2.恒定区（constant region,CH): C端，在同一种属中其氨基酸的组成或排列比较恒定。 约450个氨基酸, 人类Ig根据其重链恒定区的分子结构和抗原特异性的不同， 分为五类：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE， 相应重链：γ、α、μ、δ、ε

(二) 轻链（light chain, L链） 1. 可变区（variable region，vL） 约210个氨基酸 * 高变区（hypervariable region, HVR), * 骨架区（framework region, FR） 2. 恒定区（constant region, CL): 约210个氨基酸 1）根据轻链恒定区抗原性 不同，分为和两种。 2）在不同种属的动物与链的比例不同： 　人： 2：1，　小鼠：20：1

（三）Ig的其他结构 J链(joining chain): 富含半胱氨酸 将单体Ig分子连接为多聚体 2. 分泌片(Secretory piece, SP) 　分泌型IgA分子上的一个辅助成分 　保护分泌型IgA分子的铰链区 　介导IgA二聚体通过黏膜．

二、Ig的功能区 （一）功能区的结构 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、VH 重链：VH，CH1、CH2、CH3 (IgG、A、D) VH，CH1、CH2、CH3、CH4 (IgM、E)

（二）功能区的作用 1. VH和VL：与抗原特异性结合的部位； 2. CL和CH1：某些同种异型（allotype）遗传标记； 3. IgG的CH2、IgM的CH3： 补体C1q结合点 激活补体经典途径； 4. IgG的CH3结合单核/巨噬等细胞表面FcR； IgE的CH2, CH3结合肥大嗜碱细胞表面FcR； 不同生物学效应 5. IgG可通过胎盘

6. 铰链区 (hinge region) 位于CH1和CH2之间可转动的区，含丰富的脯氨酸， 因此易伸展弯曲，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；对蛋白酶敏感。

三、Ig的水解片段 木瓜蛋白酶 (papain)：得到两个相同的Fab（ 抗原结合片段）段和一个Fc（可结晶片段）段。 胃蛋白酶 (pepsin)：得到一个具有双价活性的F(ab’)2段和若干个小分子多肽碎片(pFc’).

第二节 各类免疫球蛋白的特征与功能 IgG IgM IgA IgD IgE

一、IgG的特性和功能 血清中的主要抗体成分（75-80%）；半寿期长（20-23天）； 出生后3个月开始合成，3-5岁接近成人水平； 具有活化补体经典途径的能力 具有调理作用、ADCC作用等； 参与Ⅱ型、Ⅲ型超敏反应，某些自身免疫病的抗体也属IgG

二、IgM的特性和功能 为五聚体，分子量最大，称为巨球蛋白（macroglobulin）； 个体发育中最先出现的Ig，胚胎晚期即能产生，脐带血IgM增高提示胎内感染（如风疹病毒、巨细胞病毒感染等）； 抗原初次刺激机体时，是体内最先产生的Ig；血清IgM升高说明有近期感染； 有强大激活补体能力和调理作用，在机体早期免疫防御中具有重要作用； 天然血型抗体是IgM； 未成熟B细胞表达mIgM，记忆B细胞mIgM消失。

三、IgA的特性和功能 分为单体的血清型和二聚体的分泌型IgA； 初乳中的sIgA可对婴幼儿发挥自然被动免疫作用 调理吞噬、中和毒素

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

五、IgE的特性和功能 是血清中含量最低的Ig； 主要由呼吸道、胃肠道粘膜固有层的浆细胞产生 属嗜细胞抗体，可与肥大细胞、嗜碱粒细胞表面FcεR结合，介导I型超敏反应。

第三节 免疫球蛋白的生物学活性 一、V区的功能 识别并特异性结合抗原； 抗体结合相应抗原分子，中和作用，发挥免疫 效应（生理与病理）； BCR特异性识别并结合抗原分子 ，介导体液 免疫应答。

二、C区的功能 1．激活补体 ２.与细胞表面FcR结合 IgM，IgG1－3  激活补体经典途径 凝聚的IgA或IgG4  激活补体旁路途径 ２.与细胞表面FcR结合 （1）调理作用（opsonization)； 　IgFc段与吞噬细胞表面FcR结合促吞噬； 　（２）抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 　　（Ab-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC) 　（３）介导I型超敏反应 　（４）穿过胎盘和粘膜 　　 IgG通过胎盘；sIgA穿过粘膜C区的功能 　（５）免疫调节

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，从而杀伤靶细胞

动画演示ADCC作用

第四节 免疫球蛋白的抗原特异性

同种型（isotype）: 指同一种属所有个体的Ig分子共有 同种异型（allotype）:指同一种属不同个体间Ig分子所 的抗原特异性标志，位于Ig C区。 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。 独特型（idiotype）: 指同一个体不同B细胞克隆产生的 Ig分子所特有的抗原特异性标志，独特型由若干个抗原决定 簇组成，又称为独特位（idiotope） ，主要存在于V区。

第五节 人工制备抗体 多克隆抗体 单克隆抗体 基因工程抗体

多克隆抗体 （polyclonal antibody） 抗体的混合物），此为多克隆抗体。 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（仅针对特定抗定抗 原表位）的抗体。 纯度高、特异性强、可大量生产。

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

下 一 讲 补体系统