1安徽理工大学医学院School of Medicine医学免疫学教案首页第 次课 授课时间 年 月 日 教案完成时间 年 月 日课程名称 年 级 级 专业、层次教 师 张荣波 专业技术职 务 副教授 授课方式（大、小） 大班 学时 2 学时授课题目（章、节） 第四章 免疫球蛋白 基本教材或主要参考书 陈蔚峰主编医学免疫学（第四版，人民卫生出版社）教学目的和要求：掌握：抗体和免疫球蛋白的概念、免疫球蛋白分子的结构和功能、各类免疫球蛋白的生物学活性。熟悉：免疫球蛋白分子的抗原性、多克隆抗体和单克隆抗体。了解：免疫球蛋白基因的结构和抗体的多样性、免疫球蛋白超家族、抗体的制备大体内容与时间安排，教学方法：课堂讲授 辅以启发式提问，配以多媒体投影1 免疫球蛋白分子的结构(20min)2 免疫球蛋白的异质性(20min)3 免疫球蛋白分子的功能(20min)4 五类免疫球蛋白分子的生物学活性(20min)5 人工制备抗体(20min)教学重点、难点：重点：免疫球蛋白分子的结构 ；免疫球蛋白分子的功能； 五类免疫球蛋白分子的生物学活性。难点： 免疫球蛋白分子的异质性（抗原性） ；多克隆抗体、单克隆抗体及基因工程抗体教研室审阅意见：_（教学组长签名）_（教研室主任签名）2004 年 月 日2（教案续页）基 本 内 容 辅助手段和时间分 配抗体(antibody, Ab)：B 细胞在抗原刺激下分化为浆细胞，产生能与相应抗原发生特异性结合的免疫球蛋白，称为抗体。免疫球蛋白(immunoglobulin, Ig)：将具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统称为免疫球蛋白。Ig 根据存在的部位可分为两种：分泌型(sIg)，具有抗体各种功能；膜型(mIg)，构成 B 细胞膜上的抗原受体(BCR)。一、免疫球蛋白的结构(一)免疫球蛋白的基本结构：Ig 分子的基本单体结构是由 4 条肽链构成的对称结构，包括两条相同的重链(H 链)和两条相同的轻链(L 链)，彼此以二硫键连接而成。通过前面讲过的抗原来引入抗体通过图示讲述抗体的发现历史通过图示讲解抗体和免疫球蛋白的区别图示 图示 J 链和分泌片的结构和功能图示图示铰链区的结构和功能41、重链和轻链：天然 Ig 单体结构中，两条重链同类，两条轻链同型。根据重链恒定区抗原性不同，Ig 分 5 类，称为同种型(isotype)。2、可变区与恒定区IgV 区的高变区，Ig 与抗原结合的 CDR 及 Ig 的独特型决定基指的是 IgV 区的同一个结构，所不同的是分别按其结构特点、功能及该区抗原性三个不同角度阐述而已。独特型3、其它结构与有关功能和相关 Ig 共同学习铰链区J 链分泌片(二)Ig 的功能区：Ig 各条肽链通过链内二硫键连接并折叠成若干球形结构域，每个结构域约由 110 个氨基酸组成，提供一个活性部位或行使一种或多种生理功能，称为 Ig 的功能区。其二级结构是两个反向平行的 片层，两个片层中心的两个半胱氨酸残基由一个链内二硫键垂直连接，形成一个“ 桶状”或“ 三明治”结构。1、VH/VL：抗原结合部位。由 CDR 构成凹槽状空间结构，供抗原决定基特异性结合。2、CH1/CL：具有部分同种异型(allotype)的遗传标志。3、铰链区：位于 CH1 和 CH2 之间。易变构，利于 CDR 与抗原决定基结合。与抗原决定基结合后使 Ig 由“T”“Y”，暴露 CH2 上的补体结合点。4、CH2：具有 IgG 的补体 C1q 结合点；IgG 通过胎盘5、CH3,CH4：具有 IgM 的补体 C1q 结合点；IgG 可与不同细胞结合，产生不同的免疫效应；IgE 的 CH2,CH3 与肥大细胞、嗜碱性粒细胞结合，介导型变态反应。(三)Ig 的水解片断：以 IgG 为例1、木瓜蛋白酶(papain)：铰链区二硫键近 N 端2 个 Fab：与 Ag 结合(单价)1 个 Fc：结合补体，固定细胞，通过胎盘。2、胃蛋白酶(pepsin)：铰链区二硫键近 C 端1 个 F(ab)2：与 Ag 结合(双价)。pFc：无活性。图示列表比较5（教案续页）基 本 内 容 辅助手段和时间分配二、免疫球蛋白的异质性(一)免疫球蛋白的类型1、类(class)：依据 C 区抗原表位不同，重链可分 、 五种，对应的 Ig 分五类：IgG,IgA,IgM,IgD,IgE。2、亚类(subclass)：同一类 Ig 依据重链的抗原性及二硫键数目和位置的不同，可分亚类： IgG14,IgA123、型(type)：依据轻链 C 区抗原表位不同，轻链可分两型 和 。4、亚型(subtype)：依据轻链 C 区 N 端氨基酸排列的差异，可分亚型。(二)外源因素所致的异质性免疫球蛋白的多样性自然界抗原数目巨大且结构复杂，含多种抗原表位，每一表位均可诱导产生一种特异性抗体，故抗体总数亦巨大。包含针对各种抗原不同表位的特异性抗体和同一表位的不同类型的抗体。抗原 的多样性导致抗体的异质性。抗体的异质性反映出机体对抗原精细结构的识别和应答。(三)内源因素所致的异质性免疫球蛋白的血清型 免疫球蛋白既可以与抗原特异性结合，本身又可以作为抗原激发机体产生特异性免疫应答。其抗原表位分三类，即同种型、同种异型、独特型。1、同种型(isotype)：指同一种属所有个体的 Ig 分子共有的抗原特异性标志，为种属性标志。存在于 Ig C 区。2、同种异型(allotype)：指同一种属不同个体间 Ig 分子所具有的不同抗原特异性标志，为个体型标志。存在于 Ig C 区和 V 区。3、独特型(idiotype,Id)：指每个免疫球蛋白 V 区所特有的抗原特异性标志，其表位又称为独特位(idiotope)。可见独特型存在于 Ig 的 V 区。独特型表位在异种、同种异体甚至同一个体内均可刺激产生相应的抗体，即抗独特型抗体(anti-idiotype antibody, AId)。图示6（教案续页）基 本 内 容 辅助手段和时间分配三、Ig 的功能(生物学活性)(一)V 区的功能：识别并特异性结合抗原，其特异性由 CDR 共同构成的环状凹槽决定。抗原抗体的结合特异、可逆。(二)C 区的功能：1、激活补体：经典途径：激活能力以 IgM 最强(高于 IgG500 倍以上)。IgMIgG3IgG1IgG2替代途径：凝聚的 IgA,IgG4，IgE.2、与细胞膜上 Fc 受体结合：多种组织细胞膜上都有 IgG 等抗体的 Fc 受体，使抗体与不同细胞结合可产生不同的免疫效应。参见教材 P41 图 4-9调理作用(opsonization)：IgG 的 Fc 段与中性粒细胞、巨噬细胞的 Fc 受体(FcR)结合，增强吞噬细胞的吞噬杀伤抗原的能力，此功能称为抗体的调理作用。(注意与补体的调理作用区别)抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用(antibody dependent cell-mediated cytotoxicity, ADCC)：当 IgG 与带有相应抗原的靶细胞结合后，其 Fc 段可与NK 细胞、M、单核细胞的 FcR 结合，促使细胞释放细胞毒颗粒，导致靶细胞死亡。称为 ADCC。也可参考教材 P94。介导型变态反应：IgE 的 Fc 段可与肥大细胞和嗜碱性粒细胞上的 FcR结合，促使其合成和释放生物活性介质，引起过敏反应。详见 ch193、穿过胎盘和粘膜通过胎盘：IgG 选择性与 FcRn(特异性 IgG 输送蛋白)结合，转移到滋养层细胞内，进入胎儿血循环。穿过粘膜：SIgA 可通过呼吸道、消化道粘膜，是粘膜局部免疫的最主要的因素。图示免疫球蛋白的功能动画演示联系临床7（教案续页）基 本 内 容 辅助手段和时间分配四、五类 Ig 的特性与功能(一)IgG：(2L2)1、含量：血清中最高，占血清总 Ig 的 75%80%。2、个体发育：晚于 IgM，出生后第 3 周合成，35 岁接近成人水平。3、半衰期：2023 天，临床被动免疫以间隔 23 周重复给予为宜。4、亚类：人 IgG 分为 IgG1,2,3,4。5、主要活性：IgG 是抗感染中最主要的抗体，多数抗菌、抗病毒、抗毒素抗体都是 IgG 类。唯一通过胎盘，自然被动免疫，对新生儿抗感染有重要意义。激活补体经典途径：IgG1,2,3，需两分子调理作用ADCC与自身免疫病有关：某些自身抗体(如抗核抗体)为 IgG，导致免疫损伤。(二)IgM：(2L2) 5J1、分子量最大，称为巨球蛋白。2、主要活性和临床意义是个体发育中最早出现的 Ig，胚胎后期的胎儿即可合成。故脐血中 IgM 增高提示胎儿有宫内感染。是抗原刺激后最早出现的抗体；抗原消失后其水平首先下降(半衰期 5.6 天)。血清中 IgM 增高，提示有近期感染和急性期感染，该指标有助于疾病的早期诊断。主要存在于血流内，不易透过血管。有强大的杀菌、激活补体、免疫调理作用(比 IgG 强 5001000 倍)。故对早期防止菌血症、败血症有重要作用。天然血型抗体、类风湿因子(RF)为 IgM。mIgM 是 BCR 之一。(三)IgA：有血清型 IgA 和分泌型 IgA(SIgA)。1、血清型 IgA：(2L2)，多以单体形式存在于血清中，有抗菌、抗病毒、抗毒素的作用。列表比较联系临床82、分泌型 IgA(SIgA)：(2L2) 2-J-Sp组成：2 个 IgA 单体+J 链+分泌片(Sp)，构成二聚体合成和分泌部位：肠道、呼吸道、乳腺、唾液腺、泪腺等。SIgA 的胞吞转运过程：参见教材 P42 图 4-10浆细胞分泌的双体 IgA+粘膜上皮细胞基底膜的 pIgR吞饮，转运至粘膜上皮细胞游离面酶作用下，pIgR 在跨膜区与胞外部分断开带 Sp 的 SIgA 分泌于细胞外(Sp 提高了 SIgA 对分泌液中蛋白酶的抵抗力)主要活性和临床意义：A. 是粘膜表面抗感染的主要 Ig。中和毒素和病毒，阻止病原微生物与粘膜的吸附。SIgA 合成功能低下的儿童易患消化道和呼吸道感染；慢性支气管炎发作也与 SIgA 的减少有一定关系。B. 婴儿可从母亲初乳中获得 SIgA，抵抗消化道感染，是重要的自然被动免疫。(四)IgD：(2L2)1、含量：血清中很低2、半衰期：很短(3 天)，易被酶水解3、主要活性血清 IgD 功能不清mIgD 是 B 细胞成熟的重要表面标志，未成熟 B 细胞只表达 mIgM，成熟 B 细胞同时表达 mIgM 和 mIgD，受抗原刺激可活化。活化后的 B 细胞和记忆性 B 细胞膜上的 mIgD 逐渐消失。也可参考教材 P110(五)IgE：(2L2)1、含量：最少2、产生部位：鼻咽部、扁桃体、支气管、胃肠粘膜固有层浆细胞。也是变应原入侵和过敏反应易发生的场所。3、主要活性：为亲细胞型抗体，其 CH2/CH3 功能区与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上 FcR结合，引起型变态反应。可能与抗寄生虫免疫有关。图示联系临床9（教案续页）基 本 内 容 辅助手段和时间分配10五、人工制备抗体(一)多克隆抗体(polyclonal antibody, PcAb)1、概念：由体内多个 B 细胞克隆针对抗原物质上不同的抗原决定基产生的多种抗体混合物。2、制备条件：大多数抗原分子具备多种抗原决定基或表位，每一种表位均可刺激机体的一个特异性 B 细胞克隆产生一种特异性抗体。传统制备抗体的方法是用包含多种抗原决定基的抗原免疫动物，收获的动物免疫血清实际上是多种抗体的混合物。3、获得途径：动物免疫血清，恢复期病人血清、免疫接种人群。4、优势：作用全面，具