《医学免疫学》课程教学资源（精要讲义）第四章 抗体

第四章抗体【学习要求】掌握：免疫球蛋白和抗体的概念，免疫球蛋白的结构及功能，五类免疫球蛋白的特性和功能。熟悉：多克隆抗体和单克隆抗体的概念，各类抗体的应用。了解：免疫球蛋白的超家族，抗体的多样性和免疫原性。【学习精要】第一节抗体的结构【学习精要】一、抗体和免疫球蛋白抗体（antibody，Ab）是B细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生的免疫球蛋白，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（immunoglobulin，Ig）指具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。Ig可分为分泌型（SIg）和膜型（mlg），前者主要存在于血清和组织液中，后者构成B细胞膜上的抗原受体。二、抗体的基本结构抗体的基本结构是由两条相同的重链和两条相同的轻链借链间二硫键连接形成的Y字形四肽链结构。（一）重链和轻链1.重链（H链）分子量50～75kD，由450～550个氨基酸残基组成。重链根据恒定区不同分为5类：链、μ链、α链、8链、ε链，其相应的抗体分为五类IgG、IgM、IgA、IgD、IgE。2.轻链（L链）分子量25kD，由214个氨基酸残基组成，分为k链和入链，据此抗体分为k型和入型，正常人血清免疫球蛋白K：入约为2：1。（二）可变区和恒定区1.可变区（V区）指抗体H链和L链靠近N端氨基酸的序列变化很大的区域，占H链的1/4和L链的1/2。V区可分为高变区和骨架区。高变区（HVR）指VH和VL各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序高度可变，又称为互补决定区（CDR），共同组成抗原结合部位。骨架区（FR）指V区中CDR之外的区域，氨基酸组成和排列顺序相对不易变化

第四章 抗体 【学习要求】 掌握：免疫球蛋白和抗体的概念，免疫球蛋白的结构及功能，五类免疫球蛋白的特性和功能。 熟悉：多克隆抗体和单克隆抗体的概念，各类抗体的应用。 了解：免疫球蛋白的超家族，抗体的多样性和免疫原性。 【学习精要】 第一节 抗体的结构 【学习精要】 一、抗体和免疫球蛋白 抗体（antibody，Ab）是 B 细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生的免疫球蛋 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（immunoglobulin，Ig）指具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。Ig 可分为分泌 型（SIg）和膜型（mIg），前者主要存在于血清和组织液中，后者构成 B 细胞膜上的抗原受 体。 二、抗体的基本结构 抗体的基本结构是由两条相同的重链和两条相同的轻链借链间二硫键连接形成的 Y 字 形四肽链结构。 （一）重链和轻链 1．重链（H 链） 分子量 50～75kD，由 450～550 个氨基酸残基组成。重链根据恒定 区不同分为 5 类： 链、 链、 链、 链、 链，其相应的抗体分为五类 IgG、IgM、IgA、 IgD、IgE。 2．轻链（L 链） 分子量 25kD，由 214 个氨基酸残基组成，分为  链和  链，据此抗 体分为  型和  型，正常人血清免疫球蛋白 κ：λ 约为 2：1。 （二）可变区和恒定区 1．可变区（V 区） 指抗体 H 链和 L 链靠近 N 端氨基酸的序列变化很大的区域，占 H 链的 1/4 和 L 链的 1/2。V 区可分为高变区和骨架区。高变区（HVR）指 VH 和 VL 各有 3 个区域的氨基酸组成和排列顺序高度可变，又称为互补决定区（CDR），共同组成抗原结合 部位。骨架区（FR）指 V 区中 CDR 之外的区域，氨基酸组成和排列顺序相对不易变化

2.恒定区（C区）指免疫球蛋白H链和L链靠近C端的氨基酸的序列相对稳定的区域，占H链的3/4和L链的1/2，介导Ab多种生物学功能。（三）铰链区位于CHl和CH2之间，含丰富的脯氨酸，易伸展弯曲，能改变Y形臂间的距离，有利于IgV区与抗原结合，有利于暴露补体结合位点，对蛋白酶敏感，IgM和IgE无铰链区。口决：Ab结构像Y型，肽链两重与两轻。结合抗原可变区，其余区域是恒定。三、抗体的辅助成分（一）J链由浆细胞合成的富含半胱氨酸的多肽链，能将单体Ab连接为多聚体，如IgM和SIgA。（二）分泌片（SP）由黏膜上皮细胞合成和分泌，以非共价形式结合在IgA二聚体上。可帮助IgA穿越黏膜，保护SIgA免受蛋白酶的降解。四、抗体分子的的水解片段（一）木瓜蛋白酶水解片段木瓜蛋白酶作用于铰链区近N端，IgG水解为2个Fab段（抗原结合片段）和1个Fc段（可结晶片段）。二）胃蛋白酶水解片段胃蛋白酶作用于铰链区近C端，IgG水解为1个F（ab）2和一些无活性pFc片段。第二节抗体的功能一、抗体V区的功能IgV区的功能是识别并特异性结合抗原。具有中和毒素、阻断病原入侵、清除病原微生物等免疫防御功能。B细胞膜表面的IgM和IgD构成B细胞的抗原识别受体。二、抗体C区的功能（一）激活补体IgM、IgG13与相应抗原结合后，通过经典途径激活补体。凝聚的IgA、IgE或IgG4通过旁路途径激活补体。（二）结合Fc受体1.调理作用指抗体如IgG的Fc段与中性粒细胞、巨噬细胞上的IgGFc受体结合，从而增强吞噬细胞的吞噬作用

2．恒定区（C 区） 指免疫球蛋白 H 链和 L 链靠近 C 端的氨基酸的序列相对稳定的区 域，占 H 链的 3/4 和 L 链的 1/2 ，介导 Ab 多种生物学功能。 （三）铰链区 位于 CH1 和 CH2 之间，含丰富的脯氨酸，易伸展弯曲，能改变 Y 形臂 间的距离，有利于 Ig V 区与抗原结合，有利于暴露补体结合位点，对蛋白酶敏感，IgM 和 IgE 无铰链区。 口诀：Ab 结构像 Y 型，肽链两重与两轻。 结合抗原可变区，其余区域是恒定。 三、抗体的辅助成分 （一）J 链 由浆细胞合成的富含半胱氨酸的多肽链，能将单体 Ab 连接为多聚体，如 IgM 和 SIgA。 （二）分泌片（SP） 由黏膜上皮细胞合成和分泌，以非共价形式结合在 IgA 二聚体 上。可帮助 IgA 穿越黏膜，保护 SIgA 免受蛋白酶的降解。 四、抗体分子的的水解片段 （一）木瓜蛋白酶水解片段 木瓜蛋白酶作用于铰链区近 N 端，IgG 水解为 2 个 Fab 段（抗原结合片段）和 1 个 Fc 段（可结晶片段）。 （二）胃蛋白酶水解片段 胃蛋白酶作用于铰链区近 C 端，IgG 水解为 1 个 F（ab’）2 和 一些无活性 pFc’片段。 第二节 抗体的功能 一、抗体 V 区的功能 Ig V 区的功能是识别并特异性结合抗原。具有中和毒素、阻断病原入侵、清除病原微生 物等免疫防御功能。B 细胞膜表面的 IgM 和 IgD 构成 B 细胞的抗原识别受体。 二、抗体 C 区的功能 （一）激活补体 IgM、IgG1～3 与相应抗原结合后，通过经典途径激活补体。凝聚的 IgA、IgE 或 IgG4 通过旁路途径激活补体。 （二）结合 Fc 受体 1．调理作用 指抗体如 IgG 的 Fc 段与中性粒细胞、巨噬细胞上的 IgG Fc 受体结合， 从而增强吞噬细胞的吞噬作用

2.抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（ADCC）指具有杀伤活性的细胞如NK细胞通过其表面表达的Fc受体识别包被于靶抗原（如细菌或肿瘤细胞）上的抗体Fc段，直接杀伤靶细胞。3.介导I型超敏反应IgEFc段与肥大细胞、嗜碱性粒细胞表面高亲和力IgEFc受体结合，促进靶细胞合成和释放生物活性物质，引起I型超敏反应。（三）穿过胎盘和黏膜IgG是人类惟一能通过胎盘的免疫球蛋白，是一种自然被动免疫。SIgA可通过呼吸道和消化道黏膜，在黏膜局部免疫中发挥重要作用。第三节各类抗体的特性与功能一、IgGIgG是血清和胞外液中含量最高的Ig；半寿期长；具有活化补体经典途径的能力；具有调理作用、ADCC作用，可结合SPA；；是唯一能通过胎盘的Ig：是再次免疫应答产生的主要抗体，是机体抗感染的"主力军”：能与葡萄球菌蛋白A（SPA）结合：某些自身抗体及IⅡI、ⅢI型超敏反应的抗体也属于IgG。二、IgM血清中IgM为五聚体，分子量最大，又称巨球蛋白：是个体发育中出现最早的抗体，胎儿晚期合成；感染后最早出现，一旦出现IgM提示有近期感染（机体抗感染的“先头部队”）；激活补体的能力最强；天然血型抗体属于IgM；膜表面IgM是BCR的主要成分，只表达mlgM是未成熟B细胞的标志。三、IgAIgA分为单体的血清型和二聚体的分泌型IgA；分泌型IgA由J链连接二聚体和分泌片组成，主要存在于胃肠道和支气管分泌液、初乳、睡液和泪液中，在机体黏膜局部抗感染免疫中发挥重要作用（机体抗感染的“边防军”）；初乳中的SIgA可对婴幼儿发挥自然被动免疫作用。四、IgDIgD血清中含量很低，其生物学作用尚不清楚；mlgD构成BCR，是B细胞分化发育成熟的标志，成熟B细胞同时表达mlgM和mlgD。五、IgE

2．抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（ADCC） 指具有杀伤活性的细胞如 NK 细胞 通过其表面表达的 Fc 受体识别包被于靶抗原（如细菌或肿瘤细胞）上的抗体 Fc 段，直接杀 伤靶细胞。 3．介导 I 型超敏反应 IgE Fc 段与肥大细胞、嗜碱性粒细胞表面高亲和力 IgE Fc 受体 结合，促进靶细胞合成和释放生物活性物质，引起 I 型超敏反应。 （三）穿过胎盘和黏膜 IgG 是人类惟一能通过胎盘的免疫球蛋白，是一种自然被动免 疫。SIgA 可通过呼吸道和消化道黏膜，在黏膜局部免疫中发挥重要作用。 第三节 各类抗体的特性与功能 一、IgG IgG 是血清和胞外液中含量最高的 Ig；半寿期长；具有活化补体经典途径的能力；具有 调理作用、ADCC 作用，可结合 SPA；；是唯一能通过胎盘的 Ig；是再次免疫应答产生的 主要抗体，是机体抗感染的“主力军”；能与葡萄球菌蛋白 A（SPA）结合；某些自身抗体及 Ⅱ、Ⅲ型超敏反应的抗体也属于 IgG。 二、IgM 血清中 IgM 为五聚体，分子量最大，又称巨球蛋白；是个体发育中出现最早的抗体， 胎儿晚期合成；感染后最早出现，一旦出现 IgM 提示有近期感染（机体抗感染的“先头部 队”）；激活补体的能力最强；天然血型抗体属于 IgM；膜表面 IgM 是 BCR 的主要成分， 只表达 mIgM 是未成熟 B 细胞的标志。 三、IgA IgA 分为单体的血清型和二聚体的分泌型 IgA；分泌型 IgA 由 J 链连接二聚体和分泌片 组成，主要存在于胃肠道和支气管分泌液、初乳、唾液和泪液中，在机体黏膜局部抗感染免 疫中发挥重要作用（机体抗感染的“边防军”）；初乳中的 SIgA 可对婴幼儿发挥自然被动 免疫作用。 四、IgD IgD 血清中含量很低，其生物学作用尚不清楚；mIgD 构成 BCR，是 B 细胞分化发育成 熟的标志，成熟 B 细胞同时表达 mIgM 和 mIgD。 五、IgE

IgE是血清中含量最少的Ig，主要由黏膜下淋巴组织中的浆细胞分泌：属亲细胞抗体，可与肥大细胞、嗜酸性粒细胞上的高亲和力IgEFc受体结合，当抗原再次进入机体后可引起I型超敏反应。此外，IgE与机体抗寄生虫免疫有关。口决：G量最高可入胎，A含两条泌在外。M最大早且快，D的功能不明白。E结肥大诱变态，五类浓度高低排。第四节人工制备抗体一、多克隆抗体（pAb）在含多种抗原表位的抗原刺激下，体内多个B细胞克隆被激活并产生针对不同抗原表位的多种抗体。获得途径主要有动物免疫血清、恢复期患者血清或免疫接种人群。多克隆抗体的优点是作用全面，具有中和抗原作用、调理作用、补体依赖细胞毒作用（CDC）、ADCC等，来源广泛，制备容易；缺点是特异性不高，易发生交叉反应，不易大量制备，从而应用受限。二、单克隆抗体（mAb）指由单一B细胞克隆产生的抗单一表位的特异性抗体。单克隆抗体是1975年Kohler和Milstein建立的杂交瘤技术，采用小鼠B细胞与骨髓瘤细胞融合产生的杂交瘤细胞来制备。优点是结构均一、特异性强，效价高，血清交叉反应少或无，易于制备，制备成本低。但鼠源性mAb可诱导人抗鼠抗体。三、基因工程抗体通过基因工程技术在基因水平上对Ig进行切割、拼接或修筛，制备部分或全人源化的抗体。如人-鼠嵌合抗体、人源化抗体、双特异性抗体、小分子抗体等。优点是均一性强可工业化生产；但亲和力弱，效价不高。【习题】（一）问答题1.简述Ab的基本结构。2.简述用酶水解Ab的结果。3.抗体有哪些主要生物学功能？【答案】（一）问答题

IgE 是血清中含量最少的 Ig，主要由黏膜下淋巴组织中的浆细胞分泌；属亲细胞抗体， 可与肥大细胞、嗜酸性粒细胞上的高亲和力 IgE Fc 受体结合，当抗原再次进入机体后可引 起 I 型超敏反应。此外，IgE 与机体抗寄生虫免疫有关。 口诀：G 量最高可入胎，A 含两条泌在外。 M 最大早且快，D 的功能不明白。 E 结肥大诱变态，五类浓度高低排。 第四节 人工制备抗体 一、多克隆抗体（pAb） 在含多种抗原表位的抗原刺激下，体内多个 B 细胞克隆被激活并产生针对不同抗原表 位的多种抗体。获得途径主要有动物免疫血清、恢复期患者血清或免疫接种人群。多克隆抗 体的优点是作用全面，具有中和抗原作用、调理作用、补体依赖细胞毒作用（CDC）、ADCC 等，来源广泛，制备容易；缺点是特异性不高，易发生交叉反应，不易大量制备，从而应用 受限。 二、单克隆抗体（mAb） 指由单一 B 细胞克隆产生的抗单一表位的特异性抗体。单克隆抗体是 1975 年 Kohler 和Milstein建立的杂交瘤技术，采用小鼠B细胞与骨髓瘤细胞融合产生的杂交瘤细胞来制备。 优点是结构均一、特异性强，效价高，血清交叉反应少或无，易于制备，制备成本低。但鼠 源性 mAb 可诱导人抗鼠抗体。 三、基因工程抗体 通过基因工程技术在基因水平上对 Ig 进行切割、拼接或修筛，制备部分或全人源化的 抗体。如人-鼠嵌合抗体、人源化抗体、双特异性抗体、小分子抗体等。优点是均一性强， 可工业化生产；但亲和力弱，效价不高。 【习题】 （一）问答题 1.简述 Ab 的基本结构。 2.简述用酶水解 Ab 的结果。 3.抗体有哪些主要生物学功能? 【答案】 （一）问答题

1.答题要点：Ab的基本结构：（1)Ab单体由四条肽链借二硫键相连形成一"Y"形结构Ab含有两条相同的分子量较大的重链和两条相同的分子量较小的轻链，根据重链不同将Ab分为5类：IgM、IgD、IgG、IgA、IgE，其重链分别为μ、3、、α、ε链。轻链有k和入链两种，据此把Ab分为k型和入型。（2)Ig重链和轻链中靠近N端1/4和1/2的区域为可变区，靠近C端的3/4和1/2区域为恒定区。重链和轻链的V区中有3个区域为高变区或互补决定区，VH和VL中3个CDR组成Ig的抗原结合部位。在V区，CDR之外的区域为骨架区。重链和轻链的C区分别称为CH和CL。（3)CH1和CH2之间为铰链区，该区域易被蛋白酶水解。2.答题要点：（1)用木瓜蛋白酶水解IgG，可获得两个相同的Fab段和一个Fc段。(2)用胃蛋白酶水解IgG，可获得一个F(ab)2片段和一些小片段pFc。3.答题要点：（1)AbV区的功能：识别并特异性结合抗原是免疫球蛋白分子的主要功能，Ab的V区结合抗原后用于抗原或抗体的检测与功能的判断，在体内可中和毒素、阻断并清除病原微生物或导致免疫病理损伤。（2)AbC区的功能：①激活补体：IgGl、IgG2、IgG3和IgM结合抗原后暴露补体结合位点，通过经典途径激活补体系统，凝聚的IgA、IgE和IgG4可通过旁路途径激活补体系统：②结合Fc受体：IgG和IgE通过Fc段与表达相应受体的细胞结合产生不同的生物学作用，通过调理作用增强吞噬细胞的吞噬作用，通过ADCC效应直接杀伤靶细胞，IgE可介导I型超敏反应：③穿过胎盘和黏膜：IgG穿过胎盘产生自然被动免疫，SIgA通过黏膜参与局部黏膜免疫

1.答题要点：Ab 的基本结构：⑴Ab 单体由四条肽链借二硫键相连形成一“Y”形结构， Ab 含有两条相同的分子量较大的重链和两条相同的分子量较小的轻链，根据重链不同将 Ab 分为 5 类：IgM、IgD、IgG、IgA、IgE，其重链分别为 μ、δ、γ、α、ε 链。轻链有 κ 和 λ 链 两种，据此把 Ab 分为 κ 型和 λ 型。⑵Ig 重链和轻链中靠近 N 端 l/4 和 1/2 的区域为可变区， 靠近 C 端的 3/4 和 1/2 区域为恒定区。重链和轻链的 V 区中有 3 个区域为高变区或互补决定 区，VH 和 VL 中 3 个 CDR 组成 Ig 的抗原结合部位。在 V 区，CDR 之外的区域为骨架区。 重链和轻链的 C 区分别称为 CH 和 CL。⑶CH1 和 CH2 之间为铰链区，该区域易被蛋白酶水 解。 2.答题要点：⑴用木瓜蛋白酶水解 IgG，可获得两个相同的 Fab 段和一个 Fc 段。⑵用胃 蛋白酶水解 IgG，可获得一个 F(ab’)2 片段和一些小片段 pFc’。 3.答题要点：⑴Ab V 区的功能：识别并特异性结合抗原是免疫球蛋白分子的主要功能， Ab 的 V 区结合抗原后用于抗原或抗体的检测与功能的判断，在体内可中和毒素、阻断并清 除病原微生物或导致免疫病理损伤。⑵Ab C 区的功能：①激活补体：IgGl、IgG2、IgG3 和 IgM 结合抗原后暴露补体结合位点，通过经典途径激活补体系统，凝聚的 IgA、IgE 和 IgG4 可通过旁路途径激活补体系统；②结合 Fc 受体：IgG 和 IgE 通过 Fc 段与表达相应受体的细 胞结合产生不同的生物学作用，通过调理作用增强吞噬细胞的吞噬作用，通过 ADCC 效应 直接杀伤靶细胞，IgE 可介导Ⅰ 型超敏反应；③穿过胎盘和黏膜：IgG 穿过胎盘产生自然被 动免疫，SIgA 通过黏膜参与局部黏膜免疫