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2017臨床執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試醫(yī)學(xué)免疫學(xué)復(fù)習(xí)要點(diǎn)第四章免疫球蛋白

更新時(shí)間:2016-12-06 13:11:01 來源:環(huán)球網(wǎng)校 瀏覽225收藏22

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  第四章 免疫球蛋白( immunoglobulin, Ig )

  Ab是B細(xì)胞接受Ag刺激后增殖分化為漿細(xì)胞所產(chǎn)生的,主要存在于血清等體液中,通過與相應(yīng)Ag特異性結(jié)合發(fā)揮免疫功能的糖蛋白(球蛋白)。

  Ig是指具有Ab活性或化學(xué)結(jié)構(gòu)與Ab相似的球蛋白

  Ig可分為:分泌型Ig(sIg ),主要存在于血清或組織液中,具有Ab的各種功能(Ab);

  膜型Ig(mIg),是B細(xì)胞膜上的Ag受體(BCR)。

  第一節(jié) Ig 的結(jié)構(gòu)

  一、Ig的基本結(jié)構(gòu)

  Ig 基本結(jié)構(gòu)是一個(gè)由兩條相同的重鏈和兩條相同輕鏈經(jīng)二硫鍵相連的“Y”字型四肽鏈結(jié)構(gòu)。

  (一 )重鏈和輕鏈

  1.重鏈(H鏈)分子量約為50~75kD,由450~550個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成。

  (1)有5種氨基酸組成和排列順序不同(故抗原性也不同)的H鏈:

  Ig重鏈將Ig分為5類(同種型):

  IgG, IgA, IgM, IgD, IgE

  (γ、 α、 μ、 δ、 ε)

  (五類Ig 鏈內(nèi)和鏈間二硫鍵的數(shù)目和位置、寡糖的數(shù)量、結(jié)構(gòu)域的數(shù)目、鉸鏈區(qū)的長短不同)。

  (2)γ 鏈 有 4 種: γ1, γ2, γ3,γ4

  將IgG分為4個(gè)亞類:IgG1, IgG2, IgG3, IgG4(根據(jù)鉸鏈區(qū)氨基酸組成和重鏈二硫鍵的數(shù)目、位置不同分)。

  (3)α鏈有 α1、α2兩種,故IgA有兩個(gè)亞類: IgA1、IgA2 。因此,IgG和IgA又分為若干亞類。

  2. 輕鏈(L鏈)約為25kDa,由214個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成。

  (1)有兩種: κ鏈和λ鏈

  將Ig分為兩型: κ型和λ型。各類Ig都可以有兩條相同的κ鏈或λ鏈,兩型Ig功能上并無差異。

  Ig κ型/λ型,正常人約為 2∶1,小 鼠 為 20∶1。

  (2)根據(jù)λ鏈恒定區(qū)個(gè)別氨基酸的差異,λ型Ig分為四個(gè)亞型 λ1、λ2、λ3、λ4

  (二)可變區(qū)和恒定區(qū)(V區(qū)和C區(qū))

  1.可變區(qū) :由H、L鏈N端110個(gè)左右氨基酸殘基組成。此處針對(duì)不同Ag的Ig的氨基酸序列變化很大,故稱為V區(qū),占H、L鏈的1/4和1/2。

  H鏈和L鏈的V區(qū)分別稱為VH和VL。而兩鏈靠近C端的其余氨基酸序列很少變化,稱為恒定區(qū),占H、L鏈的3/4和1/2。

  可變區(qū)又可分為高變區(qū)和骨架區(qū)。

  (1)高變區(qū)(,HVRVH和VL各有3個(gè)氨基酸組成和排列順序高度變化的區(qū)段,稱為高變區(qū)。

  因其與抗原表位呈互補(bǔ)結(jié)合,又稱互補(bǔ)決定區(qū)(CDR)。

  H鏈和L鏈各有三個(gè)CDR,分別命名為:HCDR1、HCDR2、HCDR3 、

  LCDR1、LCDR2、LCDR3。

  它們共同形成了Ig的“抗原結(jié)合部位”,CDR3變化程度最高,是與Ag表位結(jié)合的關(guān)鍵部位。

  針對(duì)不同Ag的Ab的CDR氨基酸序列、空間構(gòu)型不同,故決定了Ab結(jié)合Ag的特異性。

  (2)骨架區(qū) (FR)V區(qū)中CDR之外的其他區(qū)段變化較小,稱為骨架區(qū)。

  分別用FR1、FR2、FR3、FR4表示。H、L鏈各有4個(gè)FR。

  2. 恒定區(qū)(C區(qū))

  L鏈的C端其余1/2、H鏈的C端約3/4~4/5同類Ig氨基酸數(shù)量、種類、排列順序及含糖量都比較穩(wěn)定,稱為CH和CL。

  針對(duì)不同Ag的同一類Ig的這部分是相同的(但因物種而異!),其抗原性相同,但V區(qū)各異。

  前面所述Ig重鏈有五種,主要是指恒定區(qū)有5種變化,故有5種重鏈,5類Ig!

  C區(qū)不與Ag結(jié)合,主要和Ab的效應(yīng)有關(guān)。

  L鏈的C區(qū)用CL表示;

  H鏈的C區(qū)用CH表示,且分為CH1、CH2、CH3(IgG、IgA、IgD)、CH4(IgM、IgE)。

  總結(jié):針對(duì)不同抗原的IgG, C區(qū)相同, V區(qū)不同 ;

  針對(duì)同一抗原的抗體,有不同類別,如IgG、IgM、IgA,它們 V區(qū)相同, (H鏈)C區(qū)不同。

  (三)鉸鏈區(qū)

  是Ig H 鏈CH1和CH2之間的區(qū)域。脯氨酸含量較多,肽鏈比較舒展,容易彎曲,使Ab的兩個(gè)Ag結(jié)合部位能與不同距離的Ag表位結(jié)合。該區(qū)也是各種蛋白酶的敏感部位。

  鉸鏈區(qū)較短的Ig:IgG1、IgG2、IgG4、 IgA

  鉸鏈區(qū)較長的Ig:IgG3、IgD

  無 鉸 鏈 區(qū) 的Ig:IgM、IgE

  (四)Ig的結(jié)構(gòu)域(功能區(qū))

  Ig四條多肽鏈的V區(qū)、C區(qū)都有約110個(gè)氨基酸殘基折疊的球形結(jié)構(gòu)域,而每個(gè)結(jié)構(gòu)域具有其相應(yīng)的功能,又稱功能區(qū)。

  每個(gè)結(jié)構(gòu)域都是二硫鍵連接的兩個(gè)反向平行的β片層(β桶或β三明治),稱為Ig折疊。 有該結(jié)構(gòu)的分子,被統(tǒng)稱為“Ig超家族”(IgSF)。

  IgG、IgA和IgD H鏈有4個(gè)結(jié)構(gòu)域: VH、CH1、CH2、CH3。

  IgM、IgE H鏈有5個(gè)域結(jié)構(gòu):VH、CH1、CH2、CH3、CH4。

  Ig L鏈有2個(gè)結(jié)構(gòu)域: VL、VH 。

  二、Ig的其他成分

  1.連接鏈(J 鏈)是由漿細(xì)胞合成的富含半胱氨酸的多肽鏈(含糖10%)。起連接IgM五聚體和SIgA雙體的作用。

  IgG、IgD、IgE為單體的Ig,無J鏈。

  2.分泌片(SP Or SC)

  是粘膜上皮細(xì)胞合成的60~70kD的多肽鏈(含糖6%),在上皮細(xì)胞內(nèi)與J鏈連接的IgA雙體結(jié)合,組成SIgA。

  介導(dǎo)SIgA的轉(zhuǎn)運(yùn)(通過粘膜上皮細(xì)胞),并保護(hù)其不受蛋白酶的水解。

  三、Ig的水解片段

  (一)木瓜蛋白酶

  水解為:2個(gè)Fab片段,為單價(jià),與Ag結(jié)合后不能形成凝集反應(yīng)和沉淀反應(yīng)。

  1個(gè)Fc片段,是IgG的CH2和CH3功能區(qū),無Ag結(jié)合活性,是Ab分子與補(bǔ)體和細(xì)胞結(jié)合的部位。

  (二)胃蛋白酶

  水解為: 1個(gè)F(ab’)2片段和pFc’殘片。

  F(ab’)2仍為二價(jià)抗體,與抗原結(jié)合可發(fā)生凝集和沉淀反應(yīng),且避免了Fc段免疫原性可能引起的副作用(如過敏)。

  pFc’殘片生物學(xué)作用完全喪失。

  第二節(jié) Ig 的 異 質(zhì) 性

  Ig的異質(zhì)性的表現(xiàn):不同抗原表位刺激機(jī)體所產(chǎn)生的不同類型的Ig。其識(shí)別抗原的特異性不同,其重鏈類別和輕鏈類別也有差異

  不同抗原表位誘導(dǎo)的同一類型的Ig,其識(shí)別抗原的特異性不同

  一、Ig的類型

  (一)類:按重鏈(γ、α、μ、δ、ε)分為:IgG、IgA、IgM、IgD、IgE五類。

  (二)亞類:IgG有IgG1~I(xiàn)gG4, IgA有IgA1、IgA2。

  (三)型:按輕鏈分為κ、λ兩型。

  (四)亞型:根據(jù)輕鏈C區(qū)N端氨基酸排列的差異分為亞型,如:λ鏈190氨基酸為亮氨酸時(shí),稱OZ(+);為精氨酸時(shí),稱OZ(-)。

  二、外原因素所致的異質(zhì)性——Ig的多樣性

  不同表位的抗原可刺激機(jī)體產(chǎn)生針對(duì)不同表位的特異性抗體。針對(duì)同一抗原表位可產(chǎn)生不同類型的抗體。因此,天然的多價(jià)抗原可刺激機(jī)體產(chǎn)生多種不同特異性的抗體。

  故多樣性抗原的存在是導(dǎo)致Ig異質(zhì)性的外源因素,是Ig異質(zhì)性的物質(zhì)基礎(chǔ)。

  三、內(nèi)源因素所致的異質(zhì)性—— Ig的血清型

  Ig本身也可激發(fā)機(jī)體產(chǎn)生特異性免疫應(yīng)答(符合抗原的定義,即Ig也是抗原)。

  Ig分子中含有三種不同的抗原表位,呈現(xiàn)出不同的免疫原性,分別為

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  (一)同種型:存在于同種抗體分子中的相同抗原表位。系同一種屬所有個(gè)體Ig所共有的抗原特異性。同種型抗原表位主要存在于Ig的C區(qū),可刺激異種動(dòng)物產(chǎn)生抗體。

  (二)同種異型:同一種屬不同個(gè)體間Ig分子也相互具有免疫原性,將同一種屬不同個(gè)體間Ig分子所具有的不同抗原特異性標(biāo)志稱為同種異型。為個(gè)體特異標(biāo)志,也主要存在于Ig C區(qū),可刺激異種動(dòng)物、同種其他個(gè)體產(chǎn)生抗體。

  (三)獨(dú)特型(Id)是每個(gè)Ig分子V區(qū)(主要為CDR/HVR)氨基酸序列不同所顯示的不同免疫原性,稱為獨(dú)特型。

  獨(dú)特型是每個(gè)針對(duì)不同抗原表位的Ig分子所特有的抗原特異性標(biāo)志,其表位又稱獨(dú)特位。

  每一Fab段V區(qū)均有5~6個(gè)獨(dú)特位。它們可刺激異種、同種異體、自體產(chǎn)生相應(yīng)Ab,即抗獨(dú)特型Ab(AId)。

  獨(dú)特型抗原表位可刺激異種動(dòng)物、同種不同個(gè)體、自體產(chǎn)生抗體(抗獨(dú)特型抗體)。

  第三節(jié) Ig的功能

  一、V區(qū)的功能

  識(shí)別并特異性結(jié)合抗原(CDR起決定性作用)。

  Ig分子結(jié)合抗原表位的個(gè)數(shù)稱為抗原結(jié)合價(jià)。IgG、IgE、IgD為雙價(jià);SIgA為4價(jià);IgM為5價(jià)。

  Ab V區(qū)與Ag特異性結(jié)合的生物學(xué)作用是:

  (1)在體內(nèi) ①中和毒素、中和病毒(IgG和IgA);

 ?、谧钄嗖≡w入侵(抑制細(xì)菌等病原體粘附到宿主細(xì)胞);

 ?、?借助Fc段)破壞清除病原體等免疫防御功能。

  (2)B細(xì)胞膜表面:mIgM、mIgD等是其抗原識(shí)別受體(BCR),起特異性識(shí)別抗原分子的作用。

  (3)在體外Ab與Ag結(jié)合,可引起各種Ag、Ab反應(yīng),可用于抗原抗體的檢測和功能判斷。

  另外, Ab Fab段與Ag特異性結(jié)合還可以引起Ab分子自身發(fā)生構(gòu)型改變,使Fc段的活性表現(xiàn)出來。

  二、C區(qū)的功能

  (一)激活補(bǔ)體(表現(xiàn)出多種效應(yīng)功能)

  1.IgG1、IgG2、IgG3和IgM與Ag結(jié)合后,發(fā)生構(gòu)型改變暴露CH2和CH3的補(bǔ)體結(jié)合點(diǎn),可通過經(jīng)典途徑激活補(bǔ)體。

  (IgM、IgG1、IgG3能力強(qiáng);IgG2較弱)

  2.聚合的IgA、IgE、IgG4可通過旁路途徑激活補(bǔ)體。

  3.IgD不能激活補(bǔ)體

  (二)結(jié)合Fc段受體

  1.調(diào)理作用:是指Ab、補(bǔ)體促進(jìn)吞噬細(xì)胞吞噬細(xì)菌等Ag的作用。

  Ab的調(diào)理作用是指IgG(特別是IgG1和 IgG3)、IgA抗體的Fc段與中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞上的相應(yīng)Fc受體結(jié)合,從而促進(jìn)吞噬細(xì)胞的吞噬Ab結(jié)合的Ag的作用。

  2.Ab依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用(ADCC )

  指具有殺傷活性的表達(dá)Fc受體的NK細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、嗜中性粒細(xì)胞等通過識(shí)別Ab的Fc段(結(jié)合Fc段),直接殺傷被Ab結(jié)合的靶細(xì)胞。NK細(xì)胞是介導(dǎo)ADCC的主要細(xì)胞。

  3.介導(dǎo) Ⅰ型超敏反應(yīng)

  IgE為親細(xì)胞抗體。其Fc段與肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞表面的高親和力IgE Fc受體( FcεRⅠ)結(jié)合后,如與相應(yīng)Ag結(jié)合,即可促進(jìn)這些細(xì)胞合成和釋放生物活性物質(zhì),引起Ⅰ型超敏反應(yīng) 。

  (三)穿過胎盤和粘膜

  1. IgG的Fc段可與胎盤母體一側(cè)滋養(yǎng)層細(xì)胞的FcRn(一種特異性IgG輸送蛋白)結(jié)合,從而轉(zhuǎn)移到滋養(yǎng)層細(xì)胞內(nèi),并主動(dòng)進(jìn)入胎兒血液循環(huán)中。這種自然被動(dòng)免疫對(duì)新生兒很重要。IgG是唯一能通過胎盤的Ig。

  2. 分泌型IgA可通過呼吸道和消化道的粘膜,是粘膜局部免疫的最主要因素。

  (另外,Ab對(duì)免疫應(yīng)答有調(diào)節(jié)作用。)

  第四節(jié) 各類Ig的特性與功能

  一、IgG

  1.出生后3個(gè)月開始合成(3~5歲接近成人水平)。占血清Ig總量的75%~80%(最多)。有4個(gè)亞類,半壽期約為20~23天(最長)。是再次應(yīng)答的主要Ab。

  2.分布廣泛(是血液和胞外液的主要Ab),有多種重要免疫學(xué)效應(yīng),是抗感染的“主力軍”。

  3. IgG1、IgG3、IgG4可穿過胎盤屏障,在新生兒抗感染中起重要作用。

  4. IgG1、IgG2、IgG3可通過經(jīng)典途徑激活補(bǔ)體。

  5.調(diào)理作用

  6.ADCC作用

  7.IgG1、IgG2、IgG4 可結(jié)合SPA,可用于診斷。

  8.中和毒素和病毒(IgG也參與某些自身免疫病和Ⅱ,Ⅲ超敏反應(yīng))

  二、 IgM(占血Ig總量的5%~10%)

  1.單體IgM表達(dá)在B細(xì)胞表面,是BCR 的主要成分。

  2.分泌型IgM為分子量最大的Ig(五聚體),又稱巨球蛋白。主要存在于血液中。

  3.比IgG更易激活補(bǔ)體(經(jīng)典途徑)。

  4.天然血型Ab為IgM,參與輸血反應(yīng)。

  5.在個(gè)體發(fā)育過程中最早合成和分泌的Ab,胚胎晚期即可產(chǎn)生,故臍帶血IgM升高可提示宮內(nèi)感。

  6.是初次體液免疫應(yīng)答過程中最早出現(xiàn)的Ab,是機(jī)體抗感染的 “先頭部隊(duì)”。血清中檢出IgM提示新近發(fā)生感染,用于早期診斷。

  7. 只表達(dá)mIgM是未成熟B細(xì)胞的標(biāo)志。

  三、 IgA

  1.分為兩型:血清型IgA :主要為單體,占血清Ig總量10%~15%。

  分泌型IgA(,SIgA):為二聚體,有J鏈和分泌片,是外分泌液中的主要Ab類別,主要存在于胃腸道、支氣管分泌液和初乳(嬰兒的自然被動(dòng)免疫)、唾液、淚液中。(見P42 圖4-10)

  2. SIgA在粘膜局部抗感染中發(fā)揮重要作用(邊防軍),既可阻止病原體粘附到細(xì)胞表面,又可中和毒素。

  新生兒易患呼吸道、胃腸道感染可能與sIgA合成不足有關(guān)。

  四、IgD

  1.血清含量很低(30μg/ml,血清Ig總量的0.2%)。半壽期僅3天(與鉸鏈區(qū)長有關(guān))。分為膜型和血清型兩種。

  2.血清型IgD生物學(xué)功能尚不清楚。

  3.膜型IgD參與構(gòu)成BCR,見于成熟B細(xì)胞。

  未成熟B細(xì)胞僅表達(dá)mIgM

  成熟B細(xì)胞同時(shí)表達(dá)mIgM和mIgD,稱為初始B細(xì)胞

  活化B細(xì)胞或記憶B細(xì)胞mIgD逐漸消失

  五、IgE

  1.血清含量最少(5×10-5mg/ml)。

  2.為親細(xì)胞Ab,其CH2和CH3結(jié)構(gòu)域可與肥大細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞上的高親和力FcεRⅠ結(jié)合,此后再與抗原結(jié)合即可引起Ⅰ型超敏反應(yīng)。

  3.IgE可能與機(jī)體抗寄生蟲免疫有關(guān)。

  第五節(jié) 人工制備抗體

  (一)多克隆抗體(pAb)是用Ag(含有多種epitopes)免疫動(dòng)物后,從其血清中提取的Ab。為多種Ab的混合物,故名。

  獲得pAb的主要途徑有:動(dòng)物免疫血清,恢復(fù)期病人,免疫接種人群

  pAb的優(yōu)勢是:⑴作用全面(中和、調(diào)理、補(bǔ)體介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用等,在體外容易容易出現(xiàn)凝集和沉淀反應(yīng)。)

  ⑵來源廣泛,容易制備

  pAb的缺點(diǎn)是:⑴特異性不高,易發(fā)生交叉反應(yīng)

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  (二)單克隆抗體(mAb)是由一個(gè)B細(xì)胞雜交瘤克隆合成和分泌的抗單一抗原表位的特異性Ab。

  1975年Kohler和Milstein采用細(xì)胞融合技術(shù)使可產(chǎn)生特異性抗體的免疫小鼠脾臟B細(xì)胞與長壽的小鼠惡性骨髓瘤細(xì)胞融合,篩選出可產(chǎn)生Ab的雜交瘤細(xì)胞并克隆化制成。

  mAb的Ag結(jié)合部位和同種型都相同。因此具有下優(yōu)點(diǎn):①結(jié)構(gòu)均一、純度高;②特異性強(qiáng);③交叉反應(yīng)少;④效價(jià)高(即Ab濃度高);

 ?、葜苽涑杀镜?,可大量生產(chǎn)。在疾病的預(yù)防、診斷和治療上有廣泛的用途。

  缺點(diǎn)是:①對(duì)人具有較強(qiáng)的免疫原性;②體外抗原抗體結(jié)合試驗(yàn)不易出現(xiàn)可見反應(yīng)。

  (三)基因工程抗體:是即可保持mAb的均一性、特異性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),又能克服鼠源性的弊端的新型Ab。

  基本思路是將部分或全部人源抗體的編碼基因,克隆到真核或原核表達(dá)系統(tǒng)中,體外表達(dá)嵌合抗體或人源化Ab;或培育出剔除自身抗體編碼基因,又敲入人Ig基因的小鼠等動(dòng)物,通過抗原免疫,再用該動(dòng)物的脾B細(xì)胞與人骨髓瘤細(xì)胞融合,即可產(chǎn)生完全人mAb。

  1.人-鼠嵌合Ab V區(qū)是鼠源的,C區(qū)是人源的 Ab。

  2.人源化Ab

  3.雙特異性Ab

  4.小分子Ab

  目前,基因工程抗體已成功應(yīng)用于臨床上,治療腫瘤及自身免疫性疾病。

  例題:

  1.Ig分子的基本結(jié)構(gòu)是

  A. 由2條不同的重鏈和2條不同的輕鏈組成的四肽鏈結(jié)構(gòu)

  B. 由1條重鏈和1條輕鏈組成的二肽鏈結(jié)構(gòu)

  C. 由2條相同的重鏈和2條相同的輕鏈組成的四肽鏈結(jié)構(gòu)

  D. 由1條重鏈和2條輕鏈組成的三肽鏈結(jié)構(gòu)

  E. 由4條相同的肽鏈組成的四肽鏈結(jié)構(gòu)

  2. 木瓜蛋白酶水解IgG所獲片段中,能與抗原特異結(jié)合的是

  A.Fab段 B.Fc段 C.F(ab)2 段 D.pFc’段

  E.以上均不對(duì)

  3. IgM的重鏈?zhǔn)?/p>

  A.α鏈 B.γ鏈 C.δ鏈 D.ε鏈 E.μ鏈

  參考答案

  1.C2.A3.E

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