抗体（ Antibody ）

内 容

一、基本概念 二、免疫球蛋白的分子结构 三、免疫球蛋白的特点与功能 四、抗体的生物学活性 五、免疫球蛋白的免疫原性 六、人工制备的抗体

抗体（ antibody,Ab) 是 B 细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一种蛋白质，主要存在于血清等体液中，能与相应抗原特异性地结合，具有免疫功能。

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

存在于血液、组织液及外分泌液中，介导体液免疫应答

一、基本概念：

血清电泳时，主要位于球蛋白的γ 区，少量延伸至 β区和α2、 α1球蛋白区，故抗体曾有γ 球蛋白（或丙种球蛋白）之称。事实上，抗体广泛分布于α1、 α2、 β和γ 区带。

抗体和免疫球蛋白的关系 : Ig 是化学结构的概念，它包括正常的抗体和尚未证实具有抗体活性但结构与抗体相似的球蛋白；抗体是生物学功能的概念，抗体都是免疫球蛋白，并非所有免疫球蛋白都具有抗体活性。

分泌型 Ig(sIg) 和膜型 Ig(mIg)

二、免疫球蛋白的分子结构二、免疫球蛋白的分子结构

（一）免疫球蛋白的基本结构（一）免疫球蛋白的基本结构 四肽链结构 ，链间二硫键连接 两条重链（ H）和两条轻链（ L） 氨基端和羧基端

重链由 450 ～ 550 个氨基酸残基组成，相对分子质量 55 ～ 75kD

根据重链靠近羧基末端氨基酸组成及排列顺序不同，将重链分为 5 种：γ、 α、 μ、 δ、 ε

根据重链组成不同，将 Ig分为五类：IgG 、 IgA 、 IgM 、 IgD 、 IgE

1. 重链与轻链

轻链长度约为重链的 1/2 ，约由 214 个氨基酸残基组成，相对分子质量约 25kD 。

根据轻链免疫原性的不同，分型： κ 、 λ 型各类 Ig的轻链均包含 κ型和 λ型，正常人血清Ig 中 κ∶λ之比约为 2:1

天然 Ig 分子中，重链同类，轻链同型

1. 重链与轻链

根据氨基酸排列顺序的不同分为： 可变区（ V）和恒定区（ C） 可变区（ V 区）：氨基酸组成、排列顺序变化较大

恒定区（ C 区）：氨基酸数量、种类、排列顺序及含糖量都比较稳定

2. 可变区与恒定区

超变区（ hypervariable region , HVR ）

轻链：

24-34 、 50-56 、 89-97

重链：

31-35 、 50-65 、 95-102

框架区（ FR ）

互补决定区

VL 与 VH 的各三个 HVR 共同组成 Ig 的抗原结合部位（ antigen binding site ），决定着抗体的特异性，负责识别和结合抗原

该部位因在空间结构上可与抗原的抗原决定簇形成互补，故高变区从功能的角度又称互补决定区（ complementarity determining region ， CDR ）。 VH 与 VL的三个互补决定区分别称为CDR1 、 CDR2 、 CDR3

由于不同 B 细胞克隆所分泌的 Ig 分子在高变区结构上各自具有该分子独特的氨基酸序列和构象特点，故 Ig 的高变区结构也是该 Ig分子的独特型（ idiotype ）或独特型抗原决定簇（ idiotypic determinant ）所在位置。

Ig V 区的高变区、 CDR 及 Ig 的独特型这三个概念均表示 Ig 分子 V 区中的同一结构部分，所不同的是它们分别从 Ig 的 V 区结构特点、抗原结合功能及 V 区免疫原性三个不同角度阐述而已。

位于 CH1 与 CH2之间，含有丰富的脯氨酸，因此易伸展弯曲，而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解。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决定簇。

3. 铰链区

铰链区作用是：

① 通过铰链区的弯曲使 Fab段的 V 区可与不同距离的抗原表位结合；

② 当抗体与抗原结合时， Fc段构象发生改变，从而使位于 CH2功能区的补体结合点暴露，为激活补体经典途径提供条件。

五类 Ig的铰链区结构有所不同，其中， IgG1、IgG2、 IgG4和 IgA的铰链区较短，约含30个氨基酸残基，而 IgG3、 IgD的铰链区较长， IgM、 IgE则不存在铰链区结构。

4. J 链和分泌片

J 链是一条多肽链，富含半胱氨酸，由浆细胞合成，以二硫键的形式共价结合到 Ig的重链上。

分泌片：由黏膜上皮细胞合成和分泌，以非共价形式结合到二聚体上，保护 IgA，使之不受环境中酶的破坏，并介导 IgA的转运

（二）免疫球蛋白的水解片段（二）免疫球蛋白的水解片段木瓜蛋白酶 (papain)水解 IgG：得到两个相同的抗原

结合片段（ fragment of antigen binding, Fab fragment,) 和一个可结晶片段（ crystallizable fragment, Fc fragment ）。

（二）免疫球蛋白的水解片段（二）免疫球蛋白的水解片段

胃蛋白酶 (pepsin) 裂解 IgG：得到一个具有双价活性的 F（ ab’ ） 2 段和若干个小分子多肽碎片（ pFc’ ）

（三）免疫球蛋白的功能区 Ig 的 H 链、 L 链每隔 110个氨基酸即由链内二硫键连接形成一个能行使特定功能的球性单位，称为 Ig的结构域或功能区（ domain ）。

VH 和 VL:识别和结合抗原

CH 和 CL:同种异型的遗传标志

CH2:补体 C1q结合位点， IgG可通过胎盘

CH3/CH4:与多种细胞表面的 FcR结合 (免疫调理 ,I 型超敏反应 )

各功能区的作用

免疫球蛋白的免疫原性

一、同种型（ Isotype ）是指同一物种所有个体 Ig 分子共同具有相同的免疫原性，为种属特异性标志，其抗原决定簇存在于 Ig 分子的 C 区。

二、同种异型（ Allotype ）是指同一种属内不同个体间 Ig 分子所具有的不同免疫原性，为个体性标志。

免疫球蛋白的免疫原性 三、独特型（ Idiotype ）

是指同一个体内不同 B 细胞克隆产生的 Ig ，其 V 区 HRV 的抗原特异性各不相同，每个Ig 分子其 VH/VL 高变区各自具有特定的抗原决定簇结构，其表位又称为独特位（ Idiotope ）

Ig 的独特型结构可在异种、同种异体及自身体内诱导产生相应的抗体，称为抗独特型抗体（ anti-idiotype antibody ， AId 或 Ab2 ）。Ig 的独特型与抗独特型抗体构成机体重要的免疫调节网络

IgG多为单体，是唯一能通过胎盘的抗体 据重链（链）免疫原性， IgG分 4个亚型

（一） IgG

三、五类免疫球蛋白的特性与功能

IgG1 、 IgG2 和 IgG3能通过经典途径激活补体

血清含量最高 (75% ～ 85%),也是丙种球蛋白的主要成分

半衰期较长（ 16 ～ 24d） 出生后 3 个月开始合成， 3 ～ 5 岁接近成人水平

IgG

IgG

机体再次免疫应答的主要抗体，具有高亲和力，是主要的抗感染抗体，具有抗菌、抗病毒、中和毒素及免疫调节作用。

IgG1 、 IgG3 、 IgG4 可穿过胎盘屏障，在新生儿抗感染免疫中发挥重要作用； IgG1 、IgG3 可与巨噬细胞、 NK 细胞表面 Fc受体结合，发挥调理作用、 ADCC 作用等。

为五聚体，是分子量最大的 Ig，称巨球蛋白。一般不易透出血管 。

IgM具有较多的抗原结合位点，激活补体、结合抗原、免疫调理作用比 IgG强。

天然血型抗体是 IgM

（二） IgM

IgM是个体发育中最早产生的抗体，胚胎晚期已能合成，新生儿脐带血中若 IgM水平升高，提示胎儿曾有宫内感染

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

mIgM 是 B 细胞抗原受体（ BCR）的主要成分，称为膜型免疫球蛋白 (Membrane Ig, mIg)

也可参与 II 、 III型超敏反应

IgM

分为血清型和分泌型两种。 血清型 IgA主要由肠系膜淋巴组织中的浆细胞产生，为单体。而分泌型 IgA（ sIgA）是由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等处的固有层中浆细胞产生，为双体、三体或多体。

sIgA主要存在于唾液、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。

( 三 )IgA

IgA

参与皮肤粘膜的局部抗感染作用 初乳中含有高浓度的 sIgA---- 母乳喂养

sIgA 于出生后 4 ～ 6 个月开始合成，至青少年时期达成人水平。婴幼儿因 sIgA 合成不足，易患呼吸道、胃肠道感染。

通过替代途径激活补体 参与Ⅲ型超敏反应

sIgA的合成和主要作用部位在黏膜

IgD 是 B 细胞的重要表面标志， B 细胞的分化过程中首先出现 mIgM ， mIgD的出现标志着B 细胞成熟

活化 B 细胞或记忆 B 细胞不表达 对防止免疫耐受有一定作用 正常人 IgD的血清含量很低，仅占血清总 Ig

的 0.2% 。 IgD可在个体发育的任何时间产生。 半衰期很短，约为 2 ～ 5 天 。

( 四 )IgD

血清中含量最低 可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上的高亲和力 Fcε受体（ FcεRⅠ ）结合，引起Ⅰ型超敏反应

FcεRⅡ 分布于巨噬细胞、 B 细胞、嗜酸粒细胞等，与促进吞噬、调节 IgE产生及抗寄生虫感染等功能有关。

( 五 )IgE

四、免疫球蛋白的生物学活性

V 区的功能 : 识别和结合特异性抗原

C 区的功能： ☆激活补体 :IgM,IgG1-3;IgG4,IgA,IgE

☆结合细胞表面的 Fc受体发挥调理作用、ADCC作用、介导I型超敏反应 ☆穿过胎盘和黏膜—选择性传递

五、免疫球蛋白的免疫原性

免疫球蛋白的不同结构区其免疫原性不同：

同种型（ isotype ）：种属特异性标志 同种异型（ allotype ）：个体特异性标志 独特型（ idiotope ）：免疫调节网络

同种型 (isotype):同一物种内所有个体共同具有的 Ig抗原特异性结构

同种型 Ig的抗原决定簇存在于 CH 、 CL 据 CH的不同， Ig分类、亚类 据 CL的不同， Ig分型、亚型

同种异型（ allotype)：同一物种内不同个体间的 Ig免疫原性的差别

独特型（ idotype)：同一个体内不同B 细胞克隆产生的 Ig其超变区各自具备独特的抗原决定簇结构

六、 Ig分子的 Fc受体

IgG FcR(IgγR): 均属 Ig 超家族，其胞外区与Ig V 区同源性较高I(CD64) ：单核吞噬细胞表面，与单体 IgG

亲和力高II(CD32) ：分布广，只能与非单体 IgG 低亲

和力结合III(CD16) ： NK 细胞、巨噬细胞及部分 T

细胞，低亲和力

六、 Ig分子的 Fc受体

IgE FcR(IgεR)FcεRI：高亲和力FcεRII：低亲和力

IgA FcR(IgαR)CD89 ，中等亲和力，主要表达于单核吞噬

细胞、中性粒细胞等

多克隆抗体：多个抗原决定基——机体——多种抗体的混合物

单克隆抗体（ monoclonal antibody, mAb）：由一个 B 细胞克隆产生的、针对某一特定抗原决定簇的高度特异性抗体

基因工程抗体

七、人工制备的抗体

1. 多克隆抗体 (PcAb):

多数天然抗原具有多种抗原决定簇 ,

感染机体后可刺激多个 B 细胞克隆发生免疫应答 , 产生多种相应抗体 , 这种由多个克隆细胞产生的多种抗体混合物 , 即为多克隆抗体 .

2. 单克隆抗体 (McAb):

第二代抗体 由一个始祖细胞分化、增殖所产生的遗传性状完

全相同的细胞群 , 称为细胞克隆 .

由一个细胞克隆产生的只作用于某一 Ag 决定簇的均一抗体 , 称为单克隆抗体 .

杂交瘤细胞： B 细胞和小鼠骨髓瘤细胞融合，既具有脾细胞产生抗体的功能，又有癌细胞的无限增殖特性。

HAT 筛选原理

四氢叶酸二氢叶酸

二氢叶酸还原酶

dTTP

－

dATP 、 dCTP

胸苷（ T)氨基喋呤 (A)

胸苷激酶（ tk ，正常细胞表达）＋

次黄嘌呤 (H)补救途径

tk-/-HGPRT-/-细胞株

脾细胞tk+ 杂交瘤细胞

脾细胞

tk-/- 细胞株

HAT培养基 不能增殖而死亡

可存活，表达抗体，但不能长期传代

表达抗体，无限增殖

次嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（ HGPRT ）

单克隆和多克隆抗体的比较和用途

特异性敏感性均一性

McAbPcAb低差无

高强有

1 、用于免疫学检测，辅助临床诊断

2 、 McAb 用于亲和层析，分离微量可溶性抗原

3 、标记的 McAb 用于基础研究，了解细胞分化等

4 、制备生物导弹用于肿瘤、移植等的临床治疗。

应用：临床检测、抑制器官移植排斥、治疗自身免疫疾病、生物导弹等

3. 基因工程抗体 (GeAb): 由基因重组技术制备的抗体 , 称为基因工程抗

体 .1）人 -鼠嵌合抗体：鼠抗体 V 区，人抗体 C

区2）人源化抗体（改型抗体）：鼠源抗体

CDR ， 其余为人源化3）单链抗体： VH-Linker-VL

4）双特异性抗体（ BsAB ）

基因工程抗体种类

人源抗体的生产过程

小 结

概念 基本结构 水解片段 功能区 生物学活性 免疫原性 人工制备的抗体