第二章 免疫球蛋白

抗体(antibody，Ab)：由B细胞识别抗原后增殖分化为奖细胞所产生的一类糖蛋白，是介导体液免疫的重要免疫分子，抗体主要为g球蛋白。
免疫球蛋白：具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统称为免疫球蛋白（Immunoglobulin, Ig）。免疫球蛋白可分为分泌型(secreted Ig, SIg)和膜型(membrane Ig, mIg)，前者主要存在于血液及组织液中，具有抗体的各种免疫功能；后者是B细胞表面的抗原受体。
体液免疫：抗体介导的免疫。

第一节  免疫球蛋白的结构

一、基本结构
免疫球蛋白分子的基本结构是一Y型的四肽链（图3-1），由两条完全相同的重链(heavy chain, H)和两条完全相同的轻链(light chain, L)以二硫键连接而成                  

1.轻链：Ig轻链的分子量约25 kD，含约210个氨基酸残基。
轻链有两种：k和λ链，一个天然的Ig分子两条轻链总是相同的，但在同一个体内可存在分别带有k或λ链的抗体分子。不同种属生物体内两型轻链的比例不同：正常人血清免疫球蛋白k：λ约为2：1。
2.重链：Ig重链的分子量约50－75 kD，由450－550个氨基酸残基组成。
重链有5种：分别是α、μ、γ、δ、ε链，决定了Ig有5类或5个同种型即：IgA、IgM、IgG、IgD、和IgE。
比较不同Ig重链和轻链的氨基酸序列时发现，重链和轻链近N端的约110个氨基酸序列的变化很大，其他部分的氨基酸序列相对恒定，据此可将轻链和重链区分为可变区（variable region, V）和恒定区（constant region, C）。
3.可变区：在重链和轻链的V区（分别称为VH和VL）中，各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序高度变化，称为高变区（hypervariable region, HVR）或互补决定区（complementarity determining region, CDR），VH和VL的3个CDR共同组成Ig的抗原结合部位，识别及结合抗原，发挥免疫效应。
4.恒定区：重链和轻链的C区分别称为CH和CL， CL的长度基本一致，但不同类Ig CH的长度不一，有的包括CH1～CH3，有的为CH1～CH4。
5.绞链区：绞链区位于CH1与CH2之间，含有丰富的脯氨酸，因此易伸展弯曲，能改变两个结合抗原的Y形臂之间的距离，有利于两臂同时结合两个不同的抗原表位。Ig只有IgD、IgG、IgA有绞链区， IgM和IgE没有。
 

二、其它成分
Ig除轻链和重链外，某些类型的Ig还含有其它辅助成分，分别是J链（joining chain）和分泌片（secretory piece, SP）。
J链是一富含半胱氨酸的多肽链，由奖细胞合成，主要功能是连接单体Ig分子使其成为多聚体。IgA的二聚体和IgM的五聚体均含J链；IgG、IgD和IgE常为单体，不含J链。
SP又称分泌成分，为一含糖肽链，由粘膜上皮细胞合成和分泌，以非共价形式结合于IgA二聚体上，使其成为分泌型IgA（SIgA）。SP的作用是使IgA分泌到粘膜表面，行使粘膜免疫作用，同时SP还可保护SIgA的绞链区，使其免受蛋白水解酶的降解。
 

三、免疫球蛋白的功能区及其功能
Ig除链间有二硫键外每条肽链内部亦存在有二硫键, 从而在每条多有肽链形成若干个球形结构环肽, 每个球形结构与Ig的特定功能相关, 称Ig的功能区。
 

VL和VH:与抗原结合部位, HVR 与抗原决定簇互补结合。
单体IgG:有2个抗原结合位点（二价）。
双体 SIgA:有4个抗原结合位点（四价）。
五聚体 IgM:有 10 个抗原结合位点（十价）。
CL和CH1具有部分同种异型的遗传标记。
VH2:补体结合位点, 活化补体; 通过胎盘。
VH3: 结合细胞 (IgG), 活化补体 (IgM)。
VH4(IgE): 结合细胞。
铰链区:可自由转动和伸展, 使抗体与抗原决定簇更好地互补结合, 同时使区补体结合位点暴露。

四、水解片段
1.木瓜蛋白酶的水解片段
裂解部位:IgG 铰链区H链二硫键近N端。
木瓜蛋白酶裂解IgG产生3个片段：即2Fab(fragment of antigen binding ) 抗原结合片段和Fc(fragment crystallizable) 可结晶片段。
Fab 段:与抗原结合, 表现为单价, 不能形成凝集反应或沉淀反应。
Fc 段: 活化补体, 结合细胞, 通过胎盘, 抗原性。
 

2.胃蛋白酶的水解片段:
胃蛋白酶裂解IgG产生2个片段：即F(ab' )2和 pFc' 。
F(ab' )2: 与抗原结合，表现为 2 价, 可也凝集反应或沉淀反应。
pFc ' : 被降解成更小片段, 失去生物学活性。
3.意义:
① 用于研究免疫球蛋白的结构和功能。
② 水解后的产物F(ab ' )2 保留了结合相应的抗原的活性又能减少因段的抗原性引起的副作用。临床应用可减缓发生过敏反应。

第二节  免疫球蛋白的抗原性（血清型）
免疫球蛋白的抗原特异性包括, 同种型、同种异型、独特型。
一、同种型(isotype) : 同种型是指同一种属内所有个体共有的免疫球蛋白的抗原特异性标记, 为种属型标志, 在异种动物体内可诱导产生相应抗体。其标记主要位于区。
1.免疫球蛋的类和亚类(classes and subclasses) : 根据重链恒定区抗原性的差异, 可将Ig分类五大类。再根据绞链区氨基酸组成和二硫键的数目分为若干亚类。
2.免疫球蛋白的型和亚型: 根据轻链恒定区(CL)抗原性差异分为两型；κ:λ≈2:1;根据CL个别氨基酸差异（不同）可分: λ1 λ2 λ3λ 4等亚型。

二、同种异型(allotype): 同种异型指同一种属不同个体间的免疫球蛋白抗原性的不同。为个体型标志，存在于IgC区和V区。

三、独特型(idiotype): 独特型号是指存在于免疫球蛋白分子 V 区上的抗原特异性。由可变区尤其是高变区的氨基酸组成、排列和构型（独特型抗原决定簇）所决定的。免疫球蛋白的高变区、抗原决定簇结合部位和独特型抗原这三个概念，指的都是免疫球蛋白分子上的同一结构。
独特型在异种、同种异体甚至同一个体内均可刺激产生相应抗体, 即抗独特型抗体, 独特型和特独特型抗体, 构成复杂的免疫调节网免疫球蛋白的功能

第三节  各类Ig特性与功能
 

一、IgG: 四链单体, 有4个亚类：是再次应答产生的主要免疫球蛋白，在血清中含量最高，约占血清总Ig的75%; 半衰期为 23天; 出生后第3个月开始合成, 3-5岁接近成人水平。
1.多数抗菌、抗病毒、抗毒素、抗体都属于IgG。
2.活化补体:介导溶菌、杀菌和细胞毒作用。
3.通过胎盘:IgG可通过胎盘由母体转移胎儿,是胎儿和新生儿抗感染的主要抗体。
4.结合细胞,介导调理作用和ADCC 效应。
5.某些自身抗体和引起II、III型超敏反应的抗体,大都属于IgG。引起自身免疫病, 如抗甲状腺球蛋白抗体（桥本氏甲状腺炎）、抗核抗体（系统性全身性红斑狼疮）。
6.人IgG的Fc段能与金黄色葡萄球菌A蛋白结合。

二、IgM: 五聚体,分子量约为900kD; 亦称巨球蛋白, 无铰链区;是初次应答的主要免疫球蛋白,主要存在血液中,是最早出现的Ig, 在胚胎晚期胎儿就有能力合成IgM, 在体液免疫应答中IgM最先产生。
1.一些抗菌抗体、 抗病毒、抗毒素、抗体都属于IgM。
2.活化补体比IgG强大。
3.不能通过胎盘, 若脐血中检出针对某一种微生物的IgM, 提示宫内有感染。
4.天然血型抗体属于IgM, 血型不符的输血, 易发生快且严重的输血反应。
5.在B细胞表面起受体作用mIgM
6.部分引起II型、III型超敏反应的抗体属于IgM。

三、IgA: 有血清型和分泌型两种。
血清型IgA可介导调理作用和ADCC效应。
分泌型IgA：二聚体，主要分布于初乳、唾液、泪液、胃肠液、支气管分泌液等外分泌液中, 故在免疫防护中起局部免疫作用，是粘膜局部抗感染的重要抗体，通过初乳传递给婴儿, 执行自然被动免疫。

四、IgD: 单体，血清含量少，免疫功能不祥; B细胞表面起受体作用mIgD。

五、IgE: 单体，血清含量极少，无铰链区为亲细胞抗体, 易吸附了肥大细胞和嗜碱性粒细胞, 介导I型敏反应。  

第四节  免疫球蛋白的功能
抗体是免疫应答中的重要产物,主要存在于体液中, 具有免疫功能。因此, 将抗体介导的免疫称为体液免疫。抗体的功能由其分子中不同功能区的特点所决定。
一、特异性结合抗原：其可变区与相应抗原决定簇在立体构型上互补吻合。抗原抗体结合后产生多种免学效应。

二、激活补体:
（1）抗体和与相应抗原结合后发生变构, 重链恒定区上的补体结合点的的暴露, 与补体结合, 补体各成分顺序激活，产生溶菌、杀菌及细胞毒作用
 

三、结合细胞: 免疫球蛋白能通过其FC段与多种细胞表面的受体结合,发挥不同的作用。
（1）与吞噬细胞表面受体结合,介导调理吞噬作用。 调理作用:指抗体、补体等调理素能促进吞噬细菌等颗粒性抗原的作用。
（2）与NK细胞、巨噬细胞和中性粒细胞表面受体结合, 介导 ADCC效应

(3）与肥大细胞、嗜碱性粒细胞受体结合, 介导型超敏反应。

四、通过胎盘和粘膜: 是唯一可通过胎盘的抗体, 可从母体转移给胎儿。

第六节  抗体的制备
一、多克隆抗体: 用传统方法将抗原物质免疫动物, 由于这些物质由多种抗原分子组成或由多种抗原决定簇组成, 可刺激不同淋巴细胞克隆, 产生多种Ig, 即多克隆抗体, 由于这种抗体是针对多种抗原决定簇, 特异性不高, 易出现交叉反应, 其应用也受到限制。

二、单克隆抗体: 由单一B细胞克隆针对某一抗原决定簇产生的完全均一的只对某一抗原决定簇起反应的特异性抗体, 即为单克隆抗体。通过杂交瘤技术获得。
特点： 1.高度均一性 ; 2.高度专一性; 3.大量产生及稳定性。
用途：由于纯度高、特异性强、效价高等特点, 已广泛应用于生命科学的各个领域。例如疾病的诊断、细胞因子的检测、器官移植、治疗自身免疫病、肿瘤治疗等。

三、基因工程抗体 : DNA重组技术的发展，使人们有可能以基因工程手段生产部分或全人源化的基因工程抗体（genetic engineering antibody）。
基因工程抗体包括人-鼠嵌合抗体（chimeric  antibody）、改型抗体（reshaped antibody）、双特异性抗体（bispecific antibody）、小分子抗体等。