第 4 章 免疫球蛋白 **（（ ImmunoglobulinImmunoglobulin

，， IgIg ））

§1.Ig 的结构

Background

§2. Ig 的异质性§3. Ig 的功能§4. 各类 Ig 的特性与功能§ 5. 人工制备抗体

总结(summmary)

Emial von Behring and Hidesaburo Kitasato were the first to show that immunity elicited in one animal can be transferred to another by injecting it with serum from the first. von Behring

血清+ 抗原

白喉毒素正常血清无效

γ球蛋

白升高

患儿

治愈血清无效γ 组分下降

电泳血清

+ -

白蛋白

Mobility

Am

ou

nt

of

pro

tein

Immune serumAg adsorbed serum

1 2 3

球蛋白(globulins)

γ

Tiselius和Kabat,1937

(1) 定义 : 是指白喉或破伤风毒素免疫动物后可产生具有中和毒素作用的物质。 随后引入抗体来泛指抗毒素类物质。

1. 抗毒素 (antitoxin)

（ 2 ）于血清等体液中 , 属分泌型

(1) 定义 :B 细胞识别抗原后增殖分化为桨细胞所产生的糖蛋白，主要存在于血清等体液中 , 可与抗原特异性结合，显示其免疫功能 , 是执行体液免疫的重要分子。

2. 抗体（ antibody,Ab)

3. 免疫球蛋白（ Immunoglobulin ， Ig ）

是指具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。

WHO,IIA(1968,1972)

3.Ab 与 Ig 的关系

(1)Ab 是 Ig

(2)Ig 不是 Ab, 如BCR,MHC

•膜型 (membrane Ig, mIg)

•分泌型 (secreted Ig, sIg)

•Ab 是抗毒素类物质的生物学功能定义

•Ig 则是其化学结构定义

4.Ab 与 Ig 的分类Ig

IgM IgG IgA IgDIgE

μ γ α ε δ

Ab

5.Ig 在抗感染免疫中的作用

(1) 执行特异性体液免疫功能(2) 构成 BCR,使 B 细胞特异

性识别抗原

§1.§1. 免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构§1.§1. 免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构

一、免疫球蛋白的基本结构

三、免疫球蛋白的水解片段

二、 Ig 的其他成分

一、免疫球蛋白的基本结构

( 一 ) 重链和轻链 ( 肽链组成 )( 二 ) 可变区和恒定区( 三 ) 绞链区( 四 ) 结构域 ( 功能区 )

( 一 ) 肽链 :4条

2. 轻链 (light chain)

1. 重链（ heavy chain ）

γ ε μ

δ

α

H 链 :50- ７０ KD,4 ５ 0- ５５０ AA

L 链 :25KD,214AA

κ λ２ :1

（二）可变区和恒定区1. 可变区（ variable region ） 重链： VH 轻链 VL2. 恒定区（ constant region ） 重链： CH 轻链 CL

VL

VHN

CL

CH

1

CH

2

CH3

C

Structure of the Variable Region

• Hypervariable (HVR) or complimentarity determining regions (CDR)

FR1 FR2 FR3 FR4

HVR1HVR2

HVR3

Var

iab

ility

In

dex

25 7550 100

Amino acid residue

150

100

50

0

• Framework regions(FR)

抗原

B 细胞表位

抗体 CDR

表位

Ag图 11-9 CDR 分布

BCR/TCR/Ig

Immunoglobulin Structure

CH1

CLVL

VH

CH2 CH3

Hinge Region

Carbohydrate

Disulfide bond

铰链区

( 四 ) 免疫球蛋白的功能区( 四 ) 免疫球蛋白的功能区　　约由 110 个氨基酸组成，其氨基酸的序列具有相似形或同源性。　　二级结构是反向平行的β 片层

CH

1

CL

VL

VH

CH2

CH

3

补体

Fc R

表位

同种异型标志

三、免疫球蛋白的水解片段

Porter & Edelman(1959)

papain

Fc 2Fab

pepsin

pFc’ F(ab)’2

马体内获得的破伤风抗毒素

异物性降低

减少超敏反应的发生

大颗粒

J链和分泌片1.J链（ joining chain ） : J链是一条多肽链，富含

半胱氨酸，由浆细胞合成。•连接单体以使 Ig 成聚合体。

2. 分泌片 (secretory piece):

• 黏膜上皮细胞合成，以非共价形式结合到 sIgA 二聚体上，并一起被分泌到黏膜表面 ,

•具有保护作用 , 使 Ig 有抗蛋白酶水解作用

§ ３ .Ig 的功能

V 区的功能

C 区的功能

1.V 区的功能： (1) 功能是识别和特异性的结合抗

原，是 V 区特别是HVR （ CDR ）的空间构型所决定 ,Ig 单体可结合两个抗原表位，为双价

(2)B 细胞膜表面的 IgM 和 IgD是 B 细胞识别抗原的受体

毒素中和(Toxin

Neutralization)

Preventing Bacterial Adherence

阻止细菌粘附

细胞被病毒感染 抵抗病毒感染

封闭病毒的 Ab

Virus-blocking Antibodies

封闭病毒的 Ab

B Cell Antigen Receptor (BcR)

Ig-Ig- Ig-Ig-

B Cell

2.C 区的功能： (1) 激活补体 : IgM ， IgG1-3 + Ag (2) 结合细胞表面的 Fc受体

调理作用、 ADCC 作用 介导Ⅰ型超敏反应 (3)穿过胎盘和黏膜

IgG固定补体示意图C1r C1s

C1q

No activation Activation

C1r C1s

C1q

CH2

Ag

CH

1

CL

VL

VH

CH2

CH

3Fc R

Y

YYY

Y

YY

YNK

IgE

嗜酸性粒细胞

线虫

穿过胎盘

自然被动免疫

IgG

sIgA

穿过黏膜

sIgA

γ ε μ

δ

α

• IgG 于出生后 3 个月开始合成•拥有４个亚类： IgG1-4• IgG 多为单体，半衰期约为 23天，占血清免疫球蛋白总量的 75%～80%

• IgG1 、 IgG2 和 IgG3 的 CH2 能通过经典途径激活补体

一、 IgG

•IgG 是唯一能通过胎盘的抗体•通过 Fc 段与吞噬细胞表面 FcR

结合，发挥调理作用； ADCC作用；与 SPA 结合

•具有抗菌、抗毒和抗病毒作用•参与 II 、 III 型超敏反应

IgG

IgG1, IgG2 and IgG4

IgG3

•为五聚体，是分子量最大的 Ig ，称巨球蛋白。

• IgM 激活补体能力比 IgG强•天然血型抗体是 IgM• IgM 是个体发育过程最早能产生的抗体，胚胎晚期已能合成，新生儿脐带血中若IgM 水平升高，表示该儿曾有宫内感染

二、 IgM

•IgM 是抗原刺激后出现最早的抗体，故检测 IgM 水平可用于传染病的早期诊断。

•IgM 是 B 细胞抗原受体的主要成分

•也可参与 II 、 III 型超敏反应

IgM

CH4

J Chain

分为血清型和分泌型两种 :

三、 IgA

血清型 IgA:

主要由肠系膜淋巴组织中的浆细胞产生分泌型 IgA （ SIgA ） :

由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等处的固有层中浆细胞产生

sIgA 主要存在于初乳、唾液、泪液，以及呼吸道消化道和泌尿生殖道黏膜表面的分泌液中。

IgA 的合成和主要作用部位在黏膜 ,担负抗感染功能

sIgA

J ChainSecretory Piece

Origin of sIgA

• IgD 是 B 细胞表面的一种 BCR• B 细胞的分化过程中首先出现

SmIgM ，后来出现 SmIgD ，他的出现标志着 B 细胞成熟

四、 IgD

IgD

Tail Piece

B细胞膜

•又称亲细胞抗体 , 有 CH1 ～CH4

•CH2 和 CH3 功能区可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上的高亲和力FcεR 结合，引起 I型超敏反应

五、 IgE

IgECH4

肥大细胞 嗜碱

性粒细胞

CH2 CH3

•一、多克隆抗体： （ polyclonal antibody ）

• 多个抗原决定基——机体——针对多种抗原决定基的特异性抗体混合物

§ 5. 人工制备抗体

2

3

Ag

1

B 1

2

3

4

5n

2

3

1

二、单克隆抗体（ monoclonal

antibody ， McAb ）• 由一个 B 细胞杂交瘤细胞分

泌合成的只针对某一特定的抗原决定基的高纯度抗体

B1

3

22

3

Ag

1

自然免疫

2

2

22

2

2

2

2

人工筛选

•1.临床检测•2.抑制器官移植排斥•3. 治疗自身免疫疾病•4. 生物导弹等

单克隆抗体应用

单克隆抗体特点• 1.纯度高• 2. 特异性强• 3. 效价高• 4. 可大量生产

三、基因工程抗体

( 一 ) 嵌合抗体（ chimeric Ab ）

鼠Ig

人 Ig Fc

人

+

( 二 ) 人源化抗体(huamnized antibody)

人 Ig

鼠 Ig CDR区

人CDR

（三）完全人源化抗体鼠Ig基因

人Ig基因

人Ig 人

无排斥

（四）单链抗体 (single chain Ab)

V V

细胞膜

细胞内

Ag

( 五 ) 双价抗体(double valence Ab)/

双特异抗体 (dispecific Ab)/

双功能抗体 (difunctional Ab)

Killing cell

Target cell

§2.Ig 的异质性(heterogeneity)

异质性 : 是指 Ig 在特异性及类型方

面的差异性 .

异质性基础是 Ig 在结构和组成上的差异

（一）类(class)

一、免疫球蛋白的类型

（二）亚类 (subclass)

差异(CH)

类 ,亚类

类 ,亚类划分范围 : 一个物种内

γ ε μ

δ

α

Human Immunoglobulin Subclasses

• IgG Subclasses– IgG1 - Gamma 1 (1) heavy chains– IgG2 - Gamma 2 (2) heavy chains– IgG3 - Gamma 3 (3) heavy chains– IgG4 - Gamma 4 (4) heavy chains

• IgA subclasses– IgA1 - Alpha 1 (1) heavy chains– IgA2 - Alpha 2 (2) heavy chains

( 三 ) 型 (type)

( 四 ) 亚型 (subtype)

型 ,亚型(CL)

型 ,亚型划分范围 : 一个物种内

表位丰富抗原众多

二、免疫球蛋白的多样性----外源因素

特异性众多Ig V 区变化多

氨基酸组成排列多

V 区基因多变

Ag

Structure of the Variable Region

• Hypervariable (HVR) or complimentarity determining regions (CDR)

FR1 FR2 FR3 FR4

HVR1HVR2

HVR3

Var

iab

ility

In

dex

25 7550 100

Amino acid residue

150

100

50

0

• Framework regions(FR)

三、内源因素：免疫球蛋白的血清型

人 Igs 血清(Ag)

兔抗人Ig

血清(Ab)

+ 人 Igs 血清(Ag)

五类Igs(H)

二型Igs(L)

V

C

抗 γAb 抗 αAb

抗 μAb 抗 εAb

指同一种属所有正常个体 Ig 分子所共有的抗原特异性标志，主要在 Ig 的 C 区中。

如， H 链 --五个大类和亚类 L 链分为两型，即κ 和 λ 亚型

1 、同种型 (isotype)

无差异(CH)

同种型(isotype)

差异(CH)

同一种属中不同个体所产生的同一类型 Ig, 由于重链或轻链恒定区内一个或数个氨基酸（即遗传标志）不同而表现的抗原性差异

2 、同种异型（ allotype)

同种异型（ allotype)

3 、独特型（ idiotype)

（ 1 ）一个体中不同 B 细胞克隆所产生的 Ig 可变区所具有的抗原特异性标志，由 Ig 超变区特有的氨基酸序列和构型所决定－－ idiotype determinant

（ 2 ）能够与独特型表位特异性结合的抗体称为抗独特型（ anti-idiotype)

CLCH1

VL+VH

独特型

抗 FR 抗体

内影像BCR/Ig

Ig 在免疫应答中的作用功能 举例

特异性体液免疫功能

抗细菌、病毒、真菌等病原微生物的感染

构成 BCR B 细胞特异性识别抗原被动免疫 Ig通过胎盘进入胎儿体内

AID 自身 Ag新生儿溶血症 Rh 血型抗原药物性溶血 半抗原 + 红细胞血小板减少性紫癜

血小板表面抗原

中性粒细胞减少症

中性粒细胞表面抗原

抗体的免疫病理学

疾病 机制农民肺，养鸽者病等

Ⅲ型超敏反应

血清病类风湿性关节炎（ RA ）系统性红斑狼疮（ SLE ）

抗体的免疫病理学

Ig 的临床应用名称 举例

抗毒素治疗 抗白喉、狂犬病、破伤风

免疫检测 两对半、放射免疫、肿瘤排斥反应防止 抗 CD3/CD4 单抗生物导弹 抗体偶联杀肿瘤药物

1.掌握 Ig 和 Ab 的概念、异同2.掌握 Ig 的基本结构和功能3.掌握各类 Ig 的特性与功能4.了解人工制备 Ab 产生原理和特点5. 理解 IG 的抗原性与异质性关系

要求