第三章免疫球蛋白1890VonBehringKitasato疫動物，在免疫動物血清中發現能中和白喉外毒素的組分，并稱之為抗毒素，這是在血清中發現的第一種抗體。這種含有抗體的血清即免疫血清。1938Kabat（γ球蛋白組分有關。此后一系列的研究發現免疫血清中的一部分抗體活性還可存在于α球蛋白和β球蛋白組分內，從而證實抗體是由異質性球蛋白組成的。第一節免疫球蛋白的分子結構1964第一節免疫球蛋白的分子結構一、免疫球蛋白的基本結構10001963Porter（4-1），Ig有相似的基本結構。圖4-1 IgG的化學結構模式圖免疫球蛋白的基本結構是由二硫鍵連接的四條肽鏈組成的對稱結構。分子量較小的一對肽鏈稱為輕鏈（Lightchain，L），214殘基組成，LKappa(κ）Lambda（λ）。同一個免疫球蛋白單L（HeavyH），450～570H5μ鏈、γ鏈、α鏈、δ鏈和εHL（κ、λ）IgM、IgG、IgA、IgDIgE免疫球蛋白的兩條輕鏈與兩條重鏈由二硫鍵連接形成一個四肽鏈分子，構成免疫球蛋白分子的單體。免疫球蛋白單體中四條肽鏈兩端游離的氨基或羧基的方向是一致的，分別稱為氨基端（N）和羧基端（C）Ig1/21/4）VIgC1/23/4量、種類、排列順序及含糖量都比較穩定，故稱為恒定區（constantC）Ig26～32、48～55、90～9531～37，51～68，84～91，101～110上的超變區位置大致相當。可變區中其他變化較少的部分稱為骨架氨基酸殘基（frameworkresidues）。Igcomplementarydeterminantregion，CDR）Ig圖4-2 V區中VL和VH超變區與抗原決定簇結合二、免疫球蛋白的功能分區Ig110LL鏈可變區（VL）L（CL）。IgG、IgAIgDH二、免疫球蛋白的功能分區（VH）和三個恒定區（CH1、CH2、CH3），共有四個功能區；IgMIgEH各有一個可變區（VH）和四個恒定區（CH1、CH2、CH3、CH4），共有五個功能區。IgVHVLVCLCH1③CH2IgGCH2傳遞到胎兒體內；④CH3Fc；⑤IgE可與肥大細胞結合，參與Ⅰ型超敏反應。圖4-3Ig功能區的生物學功能IgCH1CH2基酸殘基數目不等，此區段富含脯氨酸和雙巰鍵，易于發生伸展和轉動，因而三、免疫球蛋白的其它成分①當免疫球蛋白與抗原結合時，此區便發生轉動，使抗體分子上的兩個抗原結Ig三、免疫球蛋白的其它成分連結鏈（joiningchain，J鏈） 是由漿細胞合成分泌的、分子量為20KD的多肽。通過J鏈可將Ig單體以二硫鍵形式共價結合到Ig重鏈上連接成多聚體，起到穩定Ig多聚體的作用。分泌型IgA是由J鏈連接兩個IgA單體加上一個分泌片組成的雙聚體。IgM五聚體是由五個IgM單體和一個J鏈組成。J鏈的成分都相同，即只有一種J鏈。分泌片（secretorypiece，sp）60～70KDIgAJIgAIgA，IgA（secretoryIgA）IgAIgAIgA四、免疫球蛋白的水解片段圖4-4J鏈與分泌片四、免疫球蛋白的水解片段1959PoterN合片段（fragmentantigenbinding，Fab）和一個Fc段（fragmentcrystaline，Fc)，FabN1/2IgVLVHFcCIgIg，IgG（pFc'），后者無任何生物學功能。Poter根據上述實驗提出：IgG是由相同的兩條重鏈分子通過鏈間二巰鍵連接成Y型，兩條相同的輕鏈通過二巰鍵連接在重鏈Y型雙臂的兩側。電鏡觀察支持PoterYIg180圖4-5Ig水解片段五、膜型免疫球蛋白Ig解抗原抗體反應的原理；在實踐中可將酶解免疫球蛋白用于精制抗毒素，白喉抗毒素或破傷風抗毒素經胃蛋白酶消化后精制提純的制劑可減少超敏反應，其IgFc五、膜型免疫球蛋白Ig先有抗原刺激以及抗原提呈細胞、TBBIg。除此以外，BIg，BIg稱為膜表面免疫球蛋白（surfacemembraneimmunoglobulin，SmIg）IgIgIgIgIgBSmIgM、SmIgD、SmIgG、SmIgA。SmIg是B細胞識別抗原、接受抗原刺激的受體。第二節免疫球蛋白的分類和分型4-6膜型免疫球蛋白第二節免疫球蛋白的分類和分型型、亞型。同一種系的不同個體內可同時有數量不等的各類、亞類、型、亞型的免疫球蛋白。㈠類同種系所有個體內的Ig，μ、γ、α、δ和εIgM、IgG、IgA、IgDIgE。IgGIgMIgA IgDIgE㈡亞類由于同一類Ig分為亞類。IgGIgG1、IgG2、IgG3IgG4。IgAIgA1IgA2亞類；IgMIgM1IgM2IgDIgE㈢型根據各類IgIgκ、λ兩型。第三節免疫球蛋白的血清型㈣亞型IgλN第三節免疫球蛋白的血清型免疫球蛋白是具有抗體活性的蛋白分子，它對其他種系的動物或同種系的不同個體也是一種抗原物質，可引起不同程度的免疫反應。Ig清學方法進行測定和分析，故又稱為血清型。Ig同種型、同種異型和獨特型抗原決定簇。同種型（isotype）是指同一物種的所有個體有共同的Ig因此免疫球蛋白同種型的抗原特異性因種而異。同種型的抗原特異性主要存在IgC志。同種異型（allotype）IgIgCIg獨特型（Idiotype，Id)是指在同一個體內，每個抗體形成細胞克隆產IgVVLVH區氨基酸序列不同所致，這是抗體特異性的分子基礎。從分子結構上看，IgIg決定簇不僅能刺激異種、同種異體產生相應的抗體，在自身體內也可誘生抗獨特型抗體（Idiotypeantibody）抗體網絡在免疫調節中具有重要作用。表3.1免疫球蛋白的抗原性分類分類分類抗原存在部位類CH血清型IgG、IgM、IgA、IgD、IgE同種型亞類CHIgG1-4、IgA1-2型CLκ、λ亞型同種異型CL（）CH（）Kern+Oz+、Kern+Oz-、Kern-Oz+、McgGm1、Gm2-Gm30CH（）CH（）A2m1、A2M2獨特型CL（）VH/VLKm1、Km2、Km3極多>108第四節免疫球蛋白的生物學活性一、免疫球蛋白的生物學功能免疫球蛋白的生物學活性取決于其分子中不同功能區的特點。免疫球蛋白的生物學活性主要表現在以下幾個方面：第四節免疫球蛋白的生物學活性一、免疫球蛋白的生物學功能結合特異性抗原抗原發生特異性結合，在體外產生抗原抗體反應，在體內導致各種生理或病理IgIgG、IgD、IgEIgAIgM間位阻作用，一般僅有五個抗原結合位點能結合抗原。抗體與抗原結合后，IgFc活化補體IgM、IgG1、IgG2、IgG3CIgMIgGIgMIgGIgM，因此IgA、IgG4IgE替代途徑激活補體。結合細胞：IgFcIg型的改變，IgFc（肥大細胞、嗜堿性粒細胞、巨噬細胞、中性粒細胞、NK）FcFcFc噬作用，此即免疫調理作用。IgM、IgGFcNK巨噬細胞中性粒細胞等效應細胞結合，發揮抗體依賴細胞介導的細胞毒效應（Antibodydependentcellmediatedcytoxicity，ADCC）IgEFc結構特異性，和細胞結合的親和性更強，可在游離條件下與有相應受體的肥大FcIgEIgE通過胎盤和粘膜：①主動通過胎盤：在人類，IgGFcIgGFc結合，進而被分泌進入胎兒體液中，形成自然被動免疫，在胎兒期抗感染免疫中發揮重要的作用。②通過粘膜細胞分泌到外分泌液中：IgAIgA（SIgA），分泌至粘膜表面發揮局部免疫作用。AIgGFcA（staphylococcalproteinSPA）Fc受體結合，這一特性已廣泛應用于免疫學診斷和抗體純化等技術中。具有抗原性二、各類免疫球蛋白的特性與功能區識別抗原，同時本身又是良好的抗原物質。由于免疫球蛋白存在抗原性，可被免疫細胞所識別，在異種、同種異體和自體體內激發產生抗免疫球蛋白的抗體。二、各類免疫球蛋白的特性與功能IgGIgG是再次免疫應答產生的主要Ig，是血清中的主要抗體成分，占血清免疫球蛋白的75%～80%，多以單體形式存在，分子量約150KD。IgG有四個亞類：IgG1、IgG2、IgG3、IgG4（3-2IgG）。IgG23Ig2～3IgGIgIgG，具有較強的抗感染、中和毒素和免疫調理作用。在人類，IgGIgGIgG3IgG，5IgGADCCAIgGIgGIgG㈡IgMIgMIg，其分子量最大（約900KD），J蛋白（macroglobulin）。IgM的產生部位主要在脾臟和淋巴結中，主要分布Ig5%～10%。在生物進化中，IgMIgBIgIg，IgMIgIgMIgMIgM，則表明胚胎期有相應的病原IgMIgGIgM在機體的早期免疫防御中占有重要地位。IgM5.1IgMIgM，內溶血反應。IgMBBSmIgMSmIgD，BB，SmIgMSmIgBSmIgM㈢IgAIgAIgA10%～20%，170KD，IgA1IgA2IgAJIgASIgA，釋放到分泌液中，分布于粘膜表面。SIgASIgAIgA4～6IgASIgA㈣IgEIgE190KDIg0.002%。在個體發育過程中合成較晚。IgEIgECH3、CH4IgE-FcRIgE合時，可引起Ⅰ型超敏反應。㈤IgDIgDIg1%。IgD175KD2.8IgDIgD第五節免疫球蛋白的水平及其臨床意義IgDBBSmIgD，BB第五節免疫球蛋白的水平及其臨床意義一、血清中免疫球蛋白的正常水平正常人血清中免疫球蛋白含量波動范圍較大，隨年齡、性別、血型、人種等因素而波動，但在正常成人血清中含量還是相對恒定的。當患某些疾病時，IgIgIgG，所以血清含量較高，與成人水平相近，出生以后逐漸減少，至出生三個月時降低到最低值，以后隨著自己合成IgG，IgG，5IgA，4～12；③IgM10mg/100ml，6～1二、免疫球蛋白含量異常與疾病㈠免疫球蛋白含量降低原發性免疫球蛋白缺陷由于遺傳因素或先天因素使B細胞缺陷或分化受阻，導致機體內無漿細胞，血中無免疫球蛋白，如先天性丙種球蛋白缺乏癥等。繼發性免疫球蛋白低下IgIg導致低Ig血癥，如小腸淋巴管擴張癥，并發淋巴管破裂。③在腫瘤、糖尿病、再生障礙性貧血、應用免疫抑制劑、電離輻射、脾切除術后等情況下亦可發生血中Ig降低。㈡多克隆性增高血流中多種免疫球蛋白含量均可增高，但主要是IgG、IgA、IgM，常見于各種慢性感染、慢性肝病、肝癌、淋巴瘤和某些自身免疫性疾病，如系統性紅斑狼瘡、類風濕性關節炎等。㈢單克隆性增高Ig主要見于免疫增殖性疾病，如分泌型多發性骨髓瘤，可分別有IgG型、IgAIgDIgEIgE第六節人工制備抗體的類型一、多克隆抗體多克隆抗體（Polyclonalantibody，PcAb）是由多克隆B細胞群產生的、針對多種抗原決定簇的混合抗體。因為天然抗原是由多種抗原分子組成的，每B隆，進而分化、成熟并合成相應的抗體。二、單克隆抗體單克隆抗體（monoclonalantibody，McAb）BIg其抗原特異性、和相應抗原結合的親和性也完全相同。1975KoehlerMilsteinB和抗體遺傳控制的研究提供了有效手段。由于單克隆抗體具有純度高、特異性強、效價高、可以大量生產等許多優提高了常規免疫學檢測技術在疾病診斷和分析研究中的敏感性、特異性、準確性和檢測速度。②單克隆抗體可與同位素、毒素、細胞毒類藥物通過化學偶聯制備成導向藥物（生物導彈），用于腫瘤、自身免疫性疾病治療和防治移植排斥反應等。③單克隆抗體可用作生物活性藥物的純化試劑。但是由于人-人雜交瘤的技術限制，目前絕大多數單克隆抗體是鼠源性的。由于是異種抗原，重復Ig三、基因工程抗體由基因重組技術制備的抗體稱為基因工程抗體(geneengineeringantibody，GeAb)B細胞獲得編碼抗體的基因，或以聚合酶鏈反應(PolymeraseChainReaction，PCR)體外擴增抗體基因片段，經體DNA重組后，轉化受體細胞，使其表達特定抗體。目前已成功表達的基因工程抗體有嵌合抗體、重構建抗體、單鏈抗體等，其中嵌合抗體研究較多。另外重組噬菌體抗體(recombinantphageantibody)是近年以重組噬菌體展示系統制GeAbVH、VLPCR接，重組后可在噬菌體表面表達抗體融合蛋白，經固相抗原吸附技術很容易篩選出表達特異抗體的噬菌體用以大量表達和制備抗體。第三章免疫球蛋白1890VonBehringKitasato疫動物，在免疫動物血清中發現能中和白喉外毒素的組分，并稱之為抗毒素，這是在血清中發現的第一種抗體。這種含有抗體的血清即免疫血清。1938Kabat（γ球蛋白組分有關。此后一系列的研究發現免疫血清中的一部分抗體活性還可存在于α球蛋白和β球蛋白組分內，從而證實抗體是由異質性球蛋白組成的。1964結構上與抗體相似的球蛋白統一命名為免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）。免疫球蛋白包括抗體球蛋白和骨髓瘤、巨球蛋白血癥等病人血清中未證實有抗體活性的異常免疫球蛋白。免疫球蛋白是化學結構上的概念，而抗體是生物學功能上的概念。所有的抗體均屬免疫球蛋白，但免疫球蛋白并非都是抗體。抗第一節免疫球蛋白的分子結構體（Antibody，Ab）是指一類在抗原物質刺激機體免疫系統后形成的、具有與第一節免疫球蛋白的分子結構一、免疫球蛋白的基本結構10001963Porter（4-1），Ig有相似的基本結構。圖4-1 IgG的化學結構模式圖免疫球蛋白的基本結構是由二硫鍵連接的四條肽鏈組成的對稱結構。分子量較小的一對肽鏈稱為輕鏈（Lightchain，L），214殘基組成，LKappa(κ）Lambda（λ）。同一個免疫球蛋白單L（HeavyH），450～570H5μ鏈、γ鏈、α鏈、δ鏈和εHL（κ、λ）IgM、IgG、IgA、IgDIgE免疫球蛋白的兩條輕鏈與兩條重鏈由二硫鍵連接形成一個四肽鏈分子，構成免疫球蛋白分子的單體。免疫球蛋白單體中四條肽鏈兩端游離的氨基或羧基的方向是一致的，分別稱為氨基端（N）和羧基端（C）Ig1/21/4）VIgC1/23/4量、種類、排列順序及含糖量都比較穩定，故稱為恒定區（constantC）Ig26～32、48～55、90～9531～37，51～68，84～91，101～110（frameworkresidues）。Igcomplementarydeterminantregion，CDR）Ig二、免疫球蛋白的功能分區圖4-2 V區中VL和VH超變區與抗原決定簇結合二、免疫球蛋白的功能分區Ig110LL鏈可變區（VL）L（CL）。IgG、IgAIgDH（VH）和三個恒定區（CH1、CH2、CH3），共有四個功能區；IgMIgEH各有一個可變區（VH）和四個恒定區（CH1、CH2、CH3、CH4），共有五個功能區。IgVHVLVCLCH1③CH2IgGCH2傳遞到胎兒體內；④CH3Fc；⑤IgE可與肥大細胞結合，參與Ⅰ型超敏反應。圖4-3Ig功能區的生物學功能IgCH1CH2基酸殘基數目不等，此區段富含脯氨酸和雙巰鍵，易于發生伸展和轉動，因而①當免疫球蛋白與抗原結合時，此區便發生轉動，使抗體分子上的兩個抗原結Ig三、免疫球蛋白的其它成分連結鏈（joiningchain，J鏈） 是由漿細胞合成分泌的、分子量為20KD的多肽。通過J鏈可將Ig單體以二硫鍵形式共價結合到Ig重鏈上連接成多聚體，起到穩定Ig多聚體的作用。分泌型IgA是由J鏈連接兩個IgA單體三、免疫球蛋白的其它成分加上一個分泌片組成的雙聚體。IgM五聚體是由五個IgM單體和一個J鏈組成。J鏈的成分都相同，即只有一種J鏈。分泌片（secretorypiece，sp）60～70KDIgAJIgAIgA，IgA（secretoryIgA）IgAIgAIgA四、免疫球蛋白的水解片段圖4-4J鏈與分泌片四、免疫球蛋白的水解片段1959PoterN合片段（fragmentantigenbinding，Fab）和一個Fc段（fragmentcrystaline，Fc)，FabN1/2IgVLVHFcCIgIg，IgG（pFc'），后者無任何生物學功能。Poter根據上述實驗提出：IgG是由相同的兩條重鏈分子通過鏈間二巰鍵連接成Y型，兩條相同的輕鏈通過二巰鍵連接在重鏈Y型雙臂的兩側。電鏡觀察支持PoterYIg180圖4-5Ig水解片段五、膜型免疫球蛋白Ig解抗原抗體反應的原理；在實踐中可將酶解免疫球蛋白用于精制抗毒素，白喉抗毒素或破傷風抗毒素經胃蛋白酶消化后精制提純的制劑可減少超敏反應，其IgFc五、膜型免疫球蛋白Ig先有抗原刺激以及抗原提呈細胞、TBBIg。除此以外，BIg，BIg稱為膜表面免疫球蛋白（surfacemembraneimmunoglobulin，SmIg）IgIgIgIgIgBSmIgM、SmIgD、SmIgG、SmIgA。SmIg是B細胞識別抗原、接受抗原刺激的受體。第二節免疫球蛋白的分類和分型4-6膜型免疫球蛋白第二節免疫球蛋白的分類和分型型、亞型。同一種系的不同個體內可同時有數量不等的各類、亞類、型、亞型的免疫球蛋白。㈠類同種系所有個體內的Ig，μ、γ、α、δ和εIgM、IgG、IgA、IgDIgE。IgGIgMIgA IgDIgE㈡亞類由于同一類Ig分為亞類。IgGIgG1、IgG2、IgG3IgG4。IgAIgA1IgA2亞類；IgMIgM1IgM2IgDIgE㈢型根據各類IgIgκ、λ兩型。第三節免疫球蛋白的血清型㈣亞型IgλN第三節免疫球蛋白的血清型免疫球蛋白是具有抗體活性的蛋白分子，它對其他種系的動物或同種系的不同個體也是一種抗原物質，可引起不同程度的免疫反應。Ig清學方法進行測定和分析，故又稱為血清型。Ig同種型、同種異型和獨特型抗原決定簇。同種型（isotype）是指同一物種的所有個體有共同的Ig因此免疫球蛋白同種型的抗原特異性因種而異。同種型的抗原特異性主要存在IgC志。同種異型（allotype）IgIgCIg獨特型（Idiotype，Id)是指在同一個體內，每個抗體形成細胞克隆產IgVVLVH區氨基酸序列不同所致，這是抗體特異性的分子基礎。從分子結構上看，IgIg決定簇不僅能刺激異種、同種異體產生相應的抗體，在自身體內也可誘生抗獨特型抗體（Idiotypeantibody）抗體網絡在免疫調節中具有重要作用。表3.1免疫球蛋白的抗原性分類分類分類抗原存在部位類CH血清型IgG、IgM、IgA、IgD、IgE同種型亞類CHIgG1-4、IgA1-2型CLκ、λ亞型同種異型CL（）CH（）Kern+Oz+、Kern+Oz-、Kern-Oz+、McgGm1、Gm2-Gm30CH（）CH（）A2m1、A2M2獨特型CL（）VH/VLKm1、Km2、Km3極多>108第四節免疫球蛋白的生物學活性一、免疫球蛋白的生物學功能免疫球蛋白的生物學活性取決于其分子中不同功能區的特點。免疫球蛋白的生物學活性主要表現在以下幾個方面：第四節免疫球蛋白的生物學活性一、免疫球蛋白的生物學功能結合特異性抗原抗原發生特異性結合，在體外產生抗原抗體反應，在體內導致各種生理或病理IgIgG、IgD、IgEIgAIgM間位阻作用，一般僅有五個抗原結合位點能結合抗原。抗體與抗原結合后，IgFc活化補體IgM、IgG1、IgG2、IgG3CIgMIgGIgMIgGIgM，因此IgA、IgG4IgE替代途徑激活補體。結合細胞：IgFcIg型的改變，IgFc（肥大細胞、嗜堿性粒細胞、巨噬細胞、中性粒細胞、NK）FcFcFc噬作用，此即免疫調理作用。IgM、IgGFcNK巨噬細胞中性粒細胞等效應細胞結合，發揮抗體依賴細胞介導的細胞毒效應（Antibodydependentcellmediatedcytoxicity，ADCC）IgEFc結構特異性，和細胞結合的親和性更強，可在游離條件下與有相應受體的肥大FcIgEIgE通過胎盤和粘膜：①主動通過胎盤：在人類，IgGFcIgGFc結合，進而被分泌進入胎兒體液中，形成自然被動免疫，在胎兒期抗感染免疫中發揮重要的作用。②通過粘膜細胞分泌到外分泌液中：IgAIgA（SIgA），分泌至粘膜表面發揮局部免疫作用。AIgGFcA（staphylococcalproteinSPA）Fc受體結合，這一特性已廣泛應用于免疫學診斷和抗體純化等技術中。具有抗原性二、各類免疫球蛋白的特性與功能區識別抗原，同時本身又是良好的抗原物質。由于免疫球蛋白存在抗原性，可被免疫細胞所識別，在異種、同種異體和自體體內激發產生抗免疫球蛋白的抗體。二、各類免疫球蛋白的特性與功能IgGIgG是再次免疫應答產生的主要Ig，是血清中的主要抗體成分，占血清免疫球蛋白的75%～80%，多以單體形式存在，分子量約150KD。IgG有四個亞類：IgG1、IgG2、IgG3、IgG4（3-2IgG）。IgG23Ig2～3IgGIgIgG，具有較強的抗感染、中和毒素和免疫調理作用。在人類，IgGIgGIgG3IgG，5IgGADCCAIgGIgGIgG㈡IgMIgMIg，其分子量最大（約900KD），J蛋白（macroglobulin）。IgM的產生部位主要在脾臟和淋巴結中，主要分布Ig5%～10%。在生物進化中，IgMIgBIgIg，IgMIgIgMIgMIgM，則表明胚胎期有相應的病原IgMIgGIgM在機體的早期免疫防御中占有重要地位。IgM5.1IgMIgM，內溶血反應。IgMBBSmIgMSmIgD，BB，SmIgMSmIgBSmIgM㈢IgAIgAIgA10%～20%，170KD，IgA1IgA2IgAJIgASIgA，釋放到分泌液中，分布于粘膜表面。SIgASIgAIgA4～6IgASIgA㈣IgEIgE190KDIg0.002%。在個體發育過程中合成較晚。IgEIgECH3、CH4IgE-FcRIgE合時，可引起Ⅰ型超敏反應。㈤IgDIgDIg1%。IgD175KD2.8IgDIgD第五節免疫球蛋白的水平及其臨床意義IgDBBSmIgD，BB第五節免疫球蛋白的水平及其臨床意義一、血清中免疫球蛋白的正常水平正常人血清中免疫球蛋白含量波動范圍較大，隨年齡、性別、血型、人種等因素而波動，但在正常成人血清中含量還是相對恒定的。當患某些疾病時，IgIgIgG，所以血清含量較高，與成人水平相近，出生以后逐漸減少，至出生三個月時降低到最低值，以后隨著自己合成IgG，IgG，5IgA，4～12；③IgM10mg/100ml，6～1二、免疫球蛋白含量異常與疾病㈠免疫球蛋