医学免疫学：抗体

医学免疫学中的抗体都有什么知识内容呢？这里把抗体分成了定义、结构、多样性和免疫原性、功能、各类抗体的特性和功能、人工制备抗体这六个板块来学习，可以让你更好的掌握这一个知识点。

抗体

• 定义
  • 抗体 antibody，Ab
    • 是（B淋巴细胞）由抗原刺激而产生的一类能与相应抗原特异性结合的、具有免疫功能的糖蛋白
  • 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。
    • 分泌型（secreted immunoglobulin，sIg）
      • 存在于体液（血清、血管外液体、外分泌液）中
    • 膜型（membrane immunoglobulin,mIg)
      • 存在于B细胞膜表面, 即BCR 比sIg多一个跨膜区和一个胞浆区
  • Ab都是Ig, 但Ig不都是Ab Ab是生物学功能上的概念，Ig是化学结构上的概念
• 抗体的结构
  • 两条完全相同的重链的轻链由二硫键连接而呈Y形的单体
    • 1.重链和轻链
      • 根据恒定区免疫原性
      • 重链
        • H链恒定区抗原差异
          • μ链、γ链、α链、δ链、ε链
        • 完整抗体
          • IgM、IgG、IgA、IgD、IgE
      • 轻链
        • L链分类
          • κ链、λ链
        • 完整抗体
          • κ型、λ型
      • 同一类Ig的铰链区氨基酸组成和重链二硫键的数目、位置也不同，据此可将同类Ig分为不同的亚类
    • 2.可变区和恒定区
      • 可变区V
        • 位置
          • 靠近N端的氨基酸序列变化较大、形成的结构域称为可变区
        • 占比
          • VH1/4、VL1/2
        • 高变区HCR/互补决定区CDR
          • HVR 单V区中有3个区域氨基酸高度可变
            • CDR1、CDR2、CDR3共同构成Ag结合位点
          • CDR该区域可形成与抗原表位互补的空间构象
          • 作用：决定抗体的特异性、负责识别及结合抗原、发挥免疫效应
        • 骨架区（Framework region，FR)
          • V区中CDR之外有4个区域氨基酸相对变化不大
          • 作用：稳定CDR的空间构型，利于CDR与抗原表位的特异性结合
      • 恒定区C
        • 位置
          • 靠近C端的氨基酸序列相对恒定的区域成为恒定区
        • 占比
          • CH3/4、CL1/2
            • 各类Ig的CL长度基本一致，但CH长度有区别
            • 同一种属个体的同一类Ig的C区基本相同，V区各异
        • 结构域
          • IgG、IgA、IgD有CH1、CH2、CH3三个结构域
          • IgM、IgE有CH1、CH2、CH3、CH4四个结构域
    • 3.铰链区hinge region
      • 位置
        • CH1与CH2之间（IgM、IgE无）
      • 特点
        • 富含脯氨酸，易伸展弯曲
          • 原因：含大量脯氨酸和二硫键 作用：有利于 Ab 与Ag的结合，有利于Ab变构，暴露补体结合位点
        • 对蛋白酶敏感
        • IgM和IgE无铰链区
      • 理化性质
        • 易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶水解
      • 功能
        • 有利于Ig两臂的活动
    • 4.结构域（domain)
      • Ig分子每条多肽链折叠形成几个球形的结构域，具有不同的生物学功能，也称为Ig功能区
      • 轻链包括VL和CL两个结构域,重链含有1个VH和3-4个CH结构域（IgM、IgE）
      • β三明治结构——免疫球蛋白折叠
        • 凡是具有这类独特折叠结构的分子被统称为 免疫球蛋白超家族 （immunoglobulin superfamily，IgSF）
      • 各结构域（功能区）的功能
        • VH+VL
          • 抗原特异性结合位点
        • CH+CL
          • 同种异型的遗传标记
        • (IgG)CH2
          • 补体结合位点
        • (IgM)CH3
          • 补体结合位点
        • (IgG)CH3
          • 结合FcγR (MC,Mψ,B,NK)
        • (IgG)CH2+CH3
          • 介导IgG通过胎盘
        • (IgE)CH4
          • 结合FcεR (肥大细胞，嗜碱性粒细胞)
      • 免疫球蛋白的其他成分/抗体的辅助成分
        • J链（joining chain）
          • 合成细胞：浆细胞
          • 功能：连接Ig单体形成多聚体
            • 如
              • IgM---五聚体pentamer
              • sIgA---二聚体
          • 富含半胱氨酸的酸性糖蛋白 功能是将单体Ab分子连接为二聚体或多聚体
        • 分泌片 （Secretory Piece，SP) （Secretory component，SC)
          • 合成细胞：黏膜上皮细胞
          • 功能：
            • a. 帮助IgA穿越黏膜
            • b.保护sIgA抵抗蛋白酶的水解作用
          • 结合于IgA二聚体上，使其成为分泌型IgA 功能是保护SIgA的铰链区免疫蛋白水解酶降解
  • 抗体分子的水解片段
    • 木瓜蛋白酶水解片段
      • 2Fab段+Fc段
        • Fab抗原结合片段 Fc可结合片段 结合单个抗原表位
    • 胃蛋白酶水解片段
      • F（ab`）2段+pFc`段
        • F（ab`）2段=Fab+铰链区 结合两个抗原表位
• 抗体的多样性和免疫原性
  • 同种型Isotype
    • 同一种属所有个体Ig分子共有的抗原特异性标志
    • 存在Ab的C区
  • 同种异型Allotype
    • 同一种属不同个体间Ig分子所具有的不同的抗原特异性标志
    • 主要反映在Ig分子的C和V上的一个或数个氨基酸的差异，又称为【遗传标志】
  • 独特性Idiotype, Id
    • 每个抗体分子特有的抗原特异性标志，存在CDR区
    • 同一个体内不同B细胞克隆产生的免疫球蛋白分子所特有的抗原特异性标志
• 抗体的功能
  • 抗体V区的功能
    • 识别并特异性结合抗原
      • Agglutinate antigens
    • 中和作用（病毒、毒素）；凝集细菌，促进吞噬
      • 阻断病原入侵
        • Neutralizing toxin, virus & bacteria
  • 抗体C区的功能
    • 激活补体 Fixation of complement
      • IgM、IgG1、IgG3——强
      • IgE 、IgA、IgG4——形成聚合物时可旁路激活
      • IgD——不能激活
    • 结合Fc受体
      • 调理作用opsonization
        • 抗原表位-Fab-IgG-Fc-巨噬细胞
      • 介导ADCC效应
        • 抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用
      • 介导Ⅰ型超敏反应
        • 二次抗原-IgE-肥大细胞/嗜碱性粒细胞
    • 穿过胎盘和黏膜
      • IgG是唯一能通过胎盘的免疫球蛋白
      • Enabling Igs to be transported across mucosa or placenta
• 各类抗体的特性和功能
  • IgG
    • 特性
      • 主要以单体形式存在，抗原结合价为2价
      • 出生后3个月开始合成，3～5岁接近成人
      • 血清中含量最高，占血清总Ig的75-80%
      • 产生比较晚，是再次应答的主要抗体
      • 半衰期最长(t ½＝23天)
      • 分布最广，易通过毛细血管壁，是血管外的主要抗体
      • 唯一能通过胎盘的Ig，新生儿抗感染免疫起重要作用
      • 激活补体
        • IgG1～3（经典），IgG4（替代）
      • 结合细胞
        • 吞噬细胞－调理作用
        • NK细胞－介导ADCC
        • 结合SPA－协同凝集实验
    • 功能
      • 抗感染的主要抗体
      • 新生儿抗感染免疫的重要抗体
      • 介导Ⅱ,Ⅲ型超敏反应
      • 介导自身免疫
  • IgM
    • 特性
      • 只表达mIgM是未成熟B细胞的标志
      • 分泌型IgM为五聚体，是分子量最大的Ig，抗原结合价为5价
        • 又称巨球蛋白
      • 出现最早的Ig（胚胎末期）
        • IgM也是初次体液免疫应答中最早出现的抗体
        • IgM是个体发育过程中最早合成和分泌的抗体
      • 分布局限，几乎都在血管内
      • 通过经典途径激活补体
    • 功能
      • 抗感染的先锋抗体（早期抗感染
        • 早期诊断依据
        • 抗菌作用最强(500－1000×IgG)
      • 天然血型抗体
      • 介导Ⅱ,Ⅲ型超敏反应
      • 介导自身免疫
  • IgA
    • 血清型IgA
    • 分泌型IgA
      • 分泌型IgA(SIgA)为二聚体，由J链连接，含SP
      • 婴儿可从母亲初乳中活的SIgA，是重要的自然被动免疫
    • 特性
      • 以二聚体形式存在，抗原结合价为四价
      • 生后半年左右合成
      • sIgA通过母乳被动转移给新生儿
      • 分布:唾液,泪液,乳汁以及呼吸道，消化道和泌尿生殖道的分泌液中
    • 功能
      • 粘膜局部抗感染的主要抗体
        • 阻止病原体粘附于粘膜细胞
        • 中和病毒和外毒素
  • IgD
    • 膜结合型IgD(mlgD)是B细胞分化发育成熟的标志
    • 在膜表面的表达是B细胞成熟的主要标志
  • IgE
    • 特性
      • 亲细胞抗体
      • 血清中含量最低，但在超敏反应性疾病和某些寄生虫感染者血清中特异性IgE显著提高
      • 最不稳定
      • 与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的FcεR受体结合
      • 合成时间最晚
    • 功能
      • 介导I型超敏反应
      • 抗寄生虫感染
        • 嗜酸性粒细胞上有IgE的FcεR ，嗜酸性粒细胞通过此受体结合包被在蠕虫上的IgE的Fc段，最终杀死寄生虫
• 人工制备抗体
  • 多克隆抗体
    • 优
      • 来源广泛，制备容易
    • 缺
      • 特异性不高，不易大量制备
  • 单克隆抗体
    • 抗单一抗原表位的特异性抗体
    • 优
      • 结构均一，特异性高，易与制备
• • 分泌型IgM
• • 膜型IgM