【免疫学总结】4、免疫球蛋白

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免疫球蛋白

抗体(antibody,Ab)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球蛋白,主要存在于血清等体液中,通过与相应抗原特异性结合发挥体液免疫功能

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称为免疫球蛋白,有分泌型和膜型之分

分泌型主要存在于血液及组织液中,具有抗体的各种功能;   膜型构成B细胞膜上的抗原受体

第一节  免疫球蛋白的结构

一、免疫球蛋白的基本结构

㈠重链和轻链

⒈重链

分为五类或五个同种型 IgM、IgD、IgG、IgA、IgE,相应重链为μδγαε链

⒉轻链

分为两型

κλ,相应轻链为κλ链

㈡可变区和恒定区  

轻链和重链接近N端氨基酸序列变化较大的区域,为可变区,靠近C端氨基酸序列相对稳定的区域,为恒定区

⒈可变区

VH和VL各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序高度可变,称为高变区HVR 或互补决定区CDR

VH和VL的3个CDR共同组成Ig的抗原结合部位,决定着抗体的特异性,负责识别及结合抗原,从而发挥免疫效应

V区中,CDR之外区域的氨基酸和排列顺序相对不易变化,称为骨架区FR

⒉恒定区

同一种属的个体,针对不同抗原的同一类别的Ig,V区不同,C区恒定,免疫原性相同

针对不同抗原的人IgG,V区不同,C区相同

㈢铰链区

位于CH1和CH2之间,含有丰富的脯氨酸,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抗原表位

㈣结构域

Ig的两条重链和两条轻链都可折叠为数个球形结构域,每个结构域一般都具有其相应的功能

轻链:VL、CL

重链:VH、CH1、CH2、CH3

二、免疫球蛋白的其他成分

㈠J链

是一富含半胱氨酸的多肽链,由浆细胞合成,主要功能是将单体Ig分子连接为二聚体或多聚体

IgA→二聚体  IgM→五聚体 IgG、D、E→单体型,无J链

㈡分泌片

是分泌型IgA的辅助成分,由黏膜上皮细胞合成、分泌,并结合于IgA二聚体上,使其成为分泌型IgA,并一起被分泌到黏膜表面 功能:保护分泌型IgA铰链区免受蛋白水解酶降解的作用,并介导IgA二聚体从黏膜下转运到黏膜表面

三、免疫球蛋白的水解片段

㈠木瓜蛋白酶水解片段

水解IgG的部位:铰链区二硫键连接的二条重链的近N端→2个Fab,1个Fc

Fab可结合抗原,不发生凝集、沉淀反应,Fc可形成结晶,是Ig与效应分子、细胞相互作用的部位

㈡胃蛋白酶水解片段

水解部位:铰链区二硫键所连接的两条重链的近C端→1个F(ab’)2,小片段pFc’

1个F(ab’)2,可结合抗原,可发生凝集、沉淀反应,避免了Fc段抗原性可能引起的副作用

第二节  免疫球蛋白的异质性

一、免疫球蛋白的类型

㈠类

重链不同

㈡亚类

重链的抗原性及二硫键数目、位置不同   ㈢型 轻链不同 ㈣亚型 轻链C区N端AA不同

二、外源因素所致的异质性——Ig的多样性

含有多种不同抗原表位的抗原刺激机体免疫系统,导致免疫细胞的活化,产生多种不同特异性的抗体

三、内源因素所致的异质性——Ig的血清型

㈠同种型

种属型标志,存在于C区

㈡同种异型

个体型标志,存在于C区

㈢独特型

存在于V区,是每个Ig分子所特有的抗原特异性标志

第三节  免疫球蛋白的功能

一、可变区(IgV)功能

1.识别并特异性结合抗原

特异性识别和结合抗原是Ig 的基本功能。

Ig结合抗原表位的个数称为抗原结合价,单体Ig 为双价,分泌型Ig A为4价,五聚体IgM理论上为10价,但实际一般为5价。

2.  中和作用

抗体与细菌抗原或病毒结合后,具有中和毒素、阻断病原微生物入侵和清除病原微生物等免疫防御功能。

二、恒定区(IgC)功能

1. 激活补体

抗体(IgG1、IgG2、IgG3和IgM)与抗原结合后,可通过经典途径激活补体系统,产生多种效应功能;聚合的IgA、IgE和IgG4可通过旁路途径激活补体系统。

2. 结合Fc段受体

IgA、IgE和IgG的Fc段可与多种细胞表面的相应Fc受体结合,产生一系列生物学功能。

(1) 调理作用(opsonization)

IgG的Fc段与巨噬细胞、中性粒细胞表面的IgG Fc受体结合,促进吞噬细胞对抗原的吞噬。

(2) 抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用(antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity, ADCC)

具有杀伤活性的细胞通过其表面表达的Fc受体识别包被于靶抗原(细菌或肿瘤细胞)上的抗体的Fc段,通过释放介质直接杀伤靶细胞。自然杀伤细胞(NK细胞)是介导的ADCC的主要细胞。

(3) 介导I型超敏反应

IgE的Fc段与嗜碱性粒细胞、肥大细胞表面IgE Fc受体结合,参与I型超敏反应的发生。

3. 穿过胎盘和黏膜

在人类,IgG是惟一能通过胎盘到达胎儿体内的免疫球蛋白,从而形成婴儿的天然免疫;IgA可通过呼吸道和消化道粘膜,是局部免疫的重要因素。

第四节  各类免疫球蛋白的特性与功能

一、IgG

重链为γ链,血清中以单体形式存在,占血清Ig总量的75~80%,半寿期20~23天。人IgG有4个亚类:IgG1、IgG2、IgG3和IgG4,是再次免疫应答产生的、体内主要的抗感染抗体。能通过胎盘,可激活补体,通过Fc受体结合细胞发挥ADCC和调理作用。IgG与SPA结合的特性可用于抗体纯化及免疫诊断。

二、IgM

重链为μ链,血清中以五聚体形式存在,五个单体通过J链和二硫键联接而成,是分子量最大的Ig,故又称为巨球蛋白(macroglobulin)。IgM无铰链区。IgM占血清Ig的5~10%左右,半寿期10天。也是体内主要的抗感染抗体,感染早期首先出现的抗体是IgM,IgM激活补体的能力远远大于IgG。IgM也是B细胞表面抗原受体的主要成分。

三、IgA

重链为α链,血清中以单体形式存在,分泌液中以二聚体形式存在,称分泌型IgA(secretory IgA, SIgA)。SIgA由两个单体、一个J链和一个分泌片组成。血清中IgA占血清Ig总量的10~15%,半寿期为6天。SIgA可通过黏膜,主要存在于唾液、泪液、乳汁(尤其是初乳)及呼吸道、消化道、泌尿道的分泌液中和黏膜表面,在机体黏膜局部抗感染免疫中发挥重要作用。

四、IgE

重链为ε链,在血清中以单体形式存在。IgE无铰链区。血清中含量极微,半寿期2.5天。IgE与肥大细胞、嗜碱性粒细胞极易结合,主要参与I型超敏反应及抗某些寄生虫感染。

五、IgD

重链为δ链,分子形式为单体。IgD在血清中含量很低,半寿期3天。对IgD的生物学功能了解甚少,可能和某些超敏反应、自身免疫疾病有关,尚未证实IgD有抗感染作用。和IgM一样,IgD是B细胞表面抗原受体的成分,现认为IgD和B细胞的分化、成熟有关。

第五节  人工制备抗体

一个B细胞克隆识别其特异性抗原表位而被激活后,只产生一种特异性抗体。

1.  多克隆抗体(polyclonal antibody)

天然抗原往往具有多种表位,刺激机体产生的抗体中包含针对多种不同抗原表位的Ig,系由多个B细胞克隆产生的抗体混合物,故称为多克隆抗体。多克隆抗体来源广泛但特异性不高。

2.  单克隆抗体(monoclonal antibodies, mAb)

由一个B细胞克隆产生的识别单一抗原表位的同源抗体,称为单克隆抗体。mAb一般通过杂交瘤技术制备,具有结构高度均一、抗原结合部位和同种型相同、纯度高、特异性强和效价高等特点。 

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