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2免疫球蛋白与抗体2免疫球蛋白与抗体前言上次课我们介绍了免疫学检验的绪论，了解了免疫学的发展，免疫学检验的工作探讨方面，更是知道了什么是免疫、免疫功能有哪些，也介绍了免疫学基本理论中的一个重要物质：抗原。对抗原的两个特性及确定两个特性的因素进行了详细的相识，也知道了医学上有哪些种类的抗原。那么这次课，我们就来介绍一下与抗原相对应的，在消退抗原中起到重要作用的物质：免疫球蛋白(抗体)其次章免疫球蛋白与抗体抗体(Antibody,Ab)：是指能和相应抗原特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。抗体主要存在血液中，也可以存在组织液和外分泌液中，1937年Tiselius用电泳的方法将血清蛋白分成白蛋白、1、2、及球蛋白等组分，其后证明抗体活性是在球蛋白部分，因此，很长一段时间内，抗体就称为球蛋白(丙种球蛋白)。事实上，抗体的活性除球蛋白外，还存在和球蛋白处。免疫球蛋白(Immunoglobulin,Ig):是指具有抗体活性的或化学结构与抗体相像球蛋白。包括抗体球蛋白和多发性骨髓瘤患者血清中出现的尚未证明有抗体活性的异样球蛋白。抗体和免疫球蛋白的关系：抗体是免疫球蛋白，并非全部的免疫球蛋白都具有抗体活性。第一节免疫球蛋白的结构和功能一、免疫球蛋白基本结构由二硫键连接四条肽链形成的Ig单体分子。(一)重链和轻链1、重链(heavychain)：两条相同的长链称为重链，简称H链。H链约由450550氨基酸组成，分子量约为5075KDoIg重链恒定区氨基酸的排列依次不同，抗原性就不同，可将血清中的Ig分成五大类：IgG、IgA、IgM.IgD、IgE,IgG的H链为链(gamma),IgA的H链为链(alpha),IgM的H链为链(mu),IgD的H链为链(delta),IgE的H链为链(epsilon)2、轻链(Iightchain)：两条相同的短链称为轻链，简称1.链，1.链约由214个氨基酸组成，分子量约为25KD,依据1.链抗原性不同，1.链可分为两型，即(kappa)型和(IanIbda)型。同一自然的Ig分子上两条H链是同类，两条轻链是同型,五类Ig中，每一类Ig都可以有链或链，可以把Ig分成五类十型。(二)可变区和恒定区1、可变区(variableregion,V区)，V区位于1.链靠近N端的1/2和H链靠近N端的1/4。重链和轻链的V区分别称为VH和V1.,这个区段的氨基酸的组成和排列依次是随抗体结合抗原的特异性不同有很大的变更。V区中，某些位置的氨基酸的组成和排列依次变更频率更高,这些区域称为高变区(hypervariableregion,HVR)0VH和V1.的三个高变区共同组成Ig的抗原结合部位，该部位形成一个与抗原确定簇互补的表面，故高变区又称为确定簇互补区(complementarity-diterminingregion,CDR),分别称为CDRl>CDR2、CDR30V区中，高变区以外的区域，氨基酸的组成和排列相对稳定，称为骨架区(frameworkregion,FR)0骨架区不与抗原干脆结合，但能维持高变区结构的稳定性。VH和V1.个有四个骨架区，分别称FRl、FR2、FR3、FR402、恒定区(constantregion,C区)C区位于1.链靠近C端的1/2和H链靠近C端的3/4区域，这一区段的氨基酸组成和排列依次比较稳定。重链和轻链的C区分别称CH和C1.,例如：人抗白喉外毒素的抗体(IgG)和人抗破伤风的抗体(IgG),它们的V区不同，只能与相应的抗原发生特异性结合，但其C区是相同。(三)、较链区(hingeregion)位于CHl和CH2之间，含有大量的脯氨酸,柔韧富有弹性，易伸展弯曲可自由绽开180度。这种抗体分子的变构可使V区合拢或分开，以适合与抗原分子上不同部位的抗原确定簇结合。当抗原和抗体分子结合后，抗体分子CH2区的补体结合点暴露,为补体活化创建条件。钱链区对木瓜蛋白酶、胃蛋白酶敏感，易被这些酶水解。IgM和IgE无钱链区。二、免疫球蛋白的功能区Ig分子的H链和1.链可通过链内二硫键折叠成若干个球形结构，每一个球形结构由IlO个氨基酸组成，具有肯定的生理功能，称为功能区。1.链功能区：V1.、C1.H链功能区：VH、CHl、CH2、CH3（IgG、IgA、IgD）IgM和IgE的重链有五个功能区，比IgG多一个功能区，CH4o功能区的作用：1、VH和V1.共同构成抗原结合的部位2、C1.和CHl为同种异型遗传标记所在3、IgG的CH2和IgM的CH3是补体结合点所在的部位，参加活化补体。IgG通过胎盘和CH2有关。4、IgG的CH3及IgE的CH2和CH3区能与组织细胞表面的Fc受体结合。三、免疫球蛋白的其它成分1.连接链除了H链和1.链外，多聚体形式的Ig分子如IgA和IgM尚含1分子连接链(joiningchain,J链)；但单体IgA或IgM单体均无J链。J链在连接单体形成多聚体Ig分子中并非必要，但可能与保持已形成的多聚体的稳定性有关。人类J链的分子量约15kD,与其他物种的J链有高度同源性。J链基因并不是Ig基因簇的一部分，它定位于15号染色体。J链有仅产生于合成IgA和IgM的浆细胞，而且也产生于合成IgG的未成熟浆细胞，但它并不与IgG分子结合。2.分泌片在分泌型IgA分子中还含有1个分泌成分(secretorycomponent,SC),或称分泌片(SeCretOryPiece,SP),是上皮细胞上的多免疫球蛋白受体(Polyimmunoglobulinreceptor,PolyTgR)的一部分，Poly-IgR为免疫球蛋白超族)IgsuPe1.fanIily)的一个成员。此受体由上皮细胞产生后，与多聚体IgA坚固结合；IgA-poly-IgR复合物由上皮细胞内输出的过程中，受体分子被蛋白酶裂解，仍附着于Ig的剩余部分即为分泌片。游离分泌片的分子量为80Kd,借二硫键与SigA共价结合。分泌片的功能是爱护SigA分子不被分泌液片内的蛋白酶降解，从而使SigA在粘膜表面保持稳定和有利于其发挥生物活性四、免疫球蛋白的酶解片段Ig分子可被很多蛋白酶水解，产生不同的片段；免疫学探讨中常用的酶是蛋白酶(PaPain)和胃蛋白酶(pepsin)°木瓜蛋白酶在生理PH下将IgG分子从H链二硫键N端219位置上断裂，生成两个相同的Fab片段和一个FC片段(图2-3)oFab段即抗原结合片段(antigenbindingfragment),含1条完整的1.链和H链的一部分(Fd)段，分子量为45kD；Fab段仍具有抗原结合活性，但结合实力较弱，只有一价。Fc段即可结晶片段(CryStalIiZablefragnIent),为2条H链C端剩余的部分，分子量55Kd,在肯定条件下可形成结晶。Fc段不能与抗原结合，但具有很多其他生物学活性，如固定补体、亲和细胞(巨噬细胞、NK细胞和粒细胞等)、通过胎盘、介导与细菌蛋白(如蛋白A和G)的结合，以及与类风湿因子反应等。胃蛋白酶于于低PH下可将IgG分子从H链间二硫键C端232位置切断，形成含2个Fab段的F(ab,)2片段和1个较小的pFc,片段。F(ab,)2段即双价抗体活性片段，经还原后可得2个FabFab,的分子量略大于Fab,而生物活性与Fab相同。pF/比Fc分子量小，虽然仍保持亲和巨噬细胞及与某些类风湿因子结合的实力，但失Fc片段原有的固定补体等活性其次节免疫球蛋白的抗原特异性Ig分子上主要存在3种抗原确定簇：同种型确定簇同种异型确定簇独特型确定簇(一)、同种型:是指同一种属全部个体Ig分子所共有的抗原特异性。同种型因种而异。同种型的抗原确定簇存在Ig的恒定区。表现在全部Ig的类、亚类、型、亚型的分子上。（二）、同种异型：是指同一种属不同个体间Ig分子所具有的不同抗原特异性。同种异型确定簇存在Ig的恒定区。由个体遗传基因所确定的，故称为遗传标记。（三）、独特型：是指在同一个体内，不同抗体形成细胞克隆所产生的Ig分子的V区具有不同的抗原特异性。独特型抗原确定簇存在Ig的V区，不同特异性的抗体其独特型也不同除血清中的Ig外，淋巴细胞（T、B细胞）表面的抗原受体也具有独特型确定簇。第三节抗体的生物学活性免疫球蛋白的重要生物学活性为特异性结合抗原，并通过重链C区介导一系列生物学效应,包括激活补体、亲和细胞而导致吞噬、胞外杀伤及免疫炎症，最终达到解除外来抗原的目的。（一）抗原结合作用抗体分子在结合抗原时，其Fab片段的V区与抗原确定簇的立体结构（构象）必需吻合，特殊与高变区的氨基酸残基干脆有关，所以抗原一抗体的结合具有高度特异性。尽管某些氨基酸残基在肽链的氨基酸依次上相距很远，但由于肽链沿功能区长轴平行方向来回折叠，使他们能紧紧接近，形成一双层排布的凹形或袋状包围抗原的活性部位，双层间存在很多硫水氨基酸侧链。抗体分子与抗原的相互作用靠各种非共价力，如氢键、静电引力和VanderWaal力等，是一种可逆性反应。抗体与抗原结合后才能激活效应功能，自然Ig分子不能起这种作用。但在无抗原存在时，某些物理处理（例如加热、凝合等）也可模拟Ig分子构象的变更而起激活效应机制的作用。（二）补体活化作用补体Clq与游离Ig分子结合特别微弱，而与免疫复合物中的IgG或IgM（经典途径）或凝集Ig（替代途径）结合则很强。Clq与IgGFC段的CH2功能区起反应，其结合位点在3个氨基酸侧链上。全部IgG亚类的单独Fc片段对Clq具同样的亲和性；但完整蛋白则主要是IgGl和IgG3才能结合Clq结合的影响有关。IgM激活补体实力最强。IgG至少需两紧密并列的分子才能有效地激活Clq,而IgM单个分子在结合抗原后即可激活补体。循环IgM仅显示低亲和性的单个Clq结合点，与IgG的效能相近似；但当IgM分子与大分子抗原的多个确定簇结合后，变更其构象呈钩环状，以致暴露了原来被相近亚单位隐藏的Clq结合点而增加了激活补体的实力。IgG4、IgAI和IgA2虽不能通过经典途径激活补体，但其Ig聚合物均可激活C3旁路。(三)亲细胞作用IgG分子能与细胞表面的Fc受体结合。这些受体均属Ig超族成员，主要有FcRI(CD64)、FCRn(CD32)和FcRIII(CD16)oFcRI在单核细胞表面很丰富，中性粒细胞受适当细胞因子调整以后也可表达此受体；FCR为一高亲和性受体，与IgGl和IgG3有很强的结合性，与IgG4也可作用，但与IgG2则不能结合。FCRn和FCRnl受体在很多细胞上都存在，包括中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和血小板，与IgGl和IgG3有低亲和相互作用。活化B细胞表面有一个IgM结合蛋白(FcR),但在T细胞、单核细胞或粒细胞都没有。在单核细胞和中性粒细胞表面有FcR,因而IgA亦有调理素作用。近年有T细胞上存在IgD受体的报道，但其意义仍不基清晰。FcRI受体存在于肥大细胞和嗜碱性粒细胞上；在B细胞、巨噬细胞、嗜酸性粒细胞和血小板上有FcRII,它们的相互作用与调整IgE应答有关。细胞通过表面Fc受体与相应Ig结合后，可诱发一系例的生物效应，不同细胞的效应不同。例如在单核一巨噬细胞和中性粒细胞可促进其吞噬功能，称为调理作用(OPSorliZatiOn)；在NK细胞和巨噬细胞或诱导抗体依靠性细胞介导的细胞毒作用（ADCC）；在肥大细胞和嗜碱性粒细胞可诱导I型变态反应等等。（四）其他生物活性1.结合A蛋白和G蛋白人类IgGl.IgG2和IgG4的Fc段可结合葡萄球菌A蛋白，其结合位点在I