免疫球蛋白课件

免疫球蛋白 (Immunoglobulin,Ig),1、什么是免疫球蛋白和抗体，如何产生的 2、抗体的基本结构和生物学活性和功能如何，二者的关系 3、各类免疫球蛋白的生物学活性与特点,免疫球蛋白的基本概念,一、抗体的发现与研究 二、免疫球蛋白与抗体,Emil von Behring 1854 - 1917, Nobel Prize in 1901 for demonstrating that circulating antitoxins against diphtheria and tetanus toxins conferred immunity.,1890年，培林 (von Behring)和北里(Kitasato)，用白喉毒素免疫动物,在血清中获得能中和白喉毒素的物质-抗毒素,抗体的发现,抗体与免疫球蛋白的概念,是B细胞识别抗原后增殖分化为桨细胞所产 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。,抗体能与抗原物质产生特异结合的体液中的蛋白分子。,免疫球蛋白具有抗体功能或相似化学结构 的蛋白分子。 分为：分泌型血液、组织液Ab 膜型B细胞表面BCR,Antibody Production,Th2,B cells,重链与轻链,可变区与恒定区,H链,L链,V区,C区,N端,C端,二硫键,免疫球蛋白的基本结构,“Y”型，四肽链 重链 （5种: 、） 轻链 （2种: 、） 可变区 （V区） 超变区（HVR，3个， 又称CDR 互补决定区） 骨架区: FR（4个） 恒定区 （C区） 铰链区,可变区 根据氨基酸排列顺序的不同分为可变区（V）和恒定区（C）。 比较不同抗体V区的氨基酸序列，发现VH和VL各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序特别易变化，这些区域称为高变区。三个高变区共同组成Ig的抗原结合部位，该部位也称为互补性决定区,V区中CDR之外区域的氨基酸组成和排列顺序相对不易 变化，称为骨架区（framework region,FR）。VH或VL 各有四个骨架区，分别用FR1、FR2、FR3、FR4表示。,高变区,恒定区 （C区） 靠近C基末端的L链1/2和H链3/4或4/5处AA序列相对稳定的区域，称为恒定区（C区）。分别是CL和CH。 不同类Ig的重链CH长度不一，同一种属动物中，同一类别Ig分子C区氨基酸的组成和排列顺序比较恒定。 不同型（或）Ig其CL长度基本一致。 IgG、IgA、IgD重链C区：CH1、CH2、CH3三个结构域； IgM、IgE重链C区： CH1、CH2、CH3和CH4四个结构域。,铰链区 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。,免疫球蛋白的结构,结构域 Ig分子的每条肽链内部由二硫键相连形成球形的结构称功能区/结构域。,功能区的主要功能： VH和VL - 抗原结合部位； CH13和CL - Ig遗传标志所在； CH2(IgG)、CH3(IgM) - C1q结合部位； CH2CH3(IgG) - 结合并通过胎盘； CH3(IgG) - FcR结合部位； CH4(IgE) - FcR结合部位。,免疫球蛋白的结构域,遗传标志,补体结合部位,FcR结合,IgG,IgG,IgA,IgD,IgM,IgE,五类免疫球蛋白的结构域,、,二、免疫球蛋白的其他成分,1. 连接链（joining chain，J链）：IgM五聚体，IgA双聚体 2. 分泌片（secretory piece, SP）：SIgA,J链,IgM五聚体,J链,IgA二聚体,IgA二聚体,多聚Ig受体,IgA的跨越细胞膜过程（一）,分泌片,分泌型IgA,IgA的跨越细胞膜过程（二）,三、免疫球蛋白的水解片段,木瓜蛋白酶水解IgG 得到两个相同的Fab段和一个Fc段。 胃蛋白酶裂解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）,免疫球蛋白的水解片段 1. 木瓜蛋白酶（Papain）（将重链于近氨基端切断） Fab段（fragment of antigen- binding，抗原结合片段） Fab段可以与抗原结合，具有抗体的活性。 Fc段（fragment crystalizable，可结晶片段） Fc段不能与抗原结合，但可执行Ig的其他生物学功 能。,2. 胃蛋白酶（Pepsin）（将重链于近羧基端切断） F( ab )2 ：可结合2个抗原表位。 pFc ：无生物学活性。,木瓜蛋白酶,胃蛋白酶,Fab,Fc,F（ab）2,pFc,免疫球蛋白的水解片段,无抗原结合活性,免疫球蛋白上的抗原决定簇类型,同种型（isotypes）同一物种内所有个体都相同的抗 原决定簇 同种异型（allotypes）同一物种内不同个体间不相 同的抗原决定簇 独特型（idiotypes）同一个体内不同淋巴细胞克隆 间不相同的抗原决定簇,第二节 免疫球蛋白的功能,V区的功能： 主要功能是识别和特异性的结合抗原，是V区特别是HVR（CDR）的空间构型所决定 Ig单体可结合两个抗原表位，为双价 Ab +Ag发挥免疫效应 B细胞膜表面的IgM和IgD是B细胞识别抗原的受体,抗体的中和作用,C区的功能： 激活补体 IgM，IgG13 + Ag 结合细胞表面的Fc受体 调理作用、 ADCC作用、 介导I型超敏反应 穿过胎盘和黏膜,Fab,Fc,固定补体,结合细胞,结合抗原,IgG参与补体的激活,固定并激活补体系统,IgG结合并激活补体,IgM结合并激活补体,调理作用（opsonization）：IgG + 抗原(颗粒性) FcR（单核、巨噬细胞及中性粒细胞） 促 吞噬细胞吞噬；,抗原,Fc受体,吞噬细胞,抗体的免疫 调理作用,抗体,调理作用：指抗体和补体通过与吞噬细胞表面的FcR和补体受体结合，从而促进吞噬细胞对细菌等颗粒性抗原的吞噬作用。,BACK,ADCC： IgG + 抗原(靶细胞) Fc R（NK 细胞） 杀伤靶细胞。,BACK,抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用机制,NK细胞,ADCC：表达FcR的杀伤细胞可通过与Ig的Fc段相互作用，定向杀伤结合有抗体的靶细胞。,Fc受体,抗原,抗体,IgE 介导的肥大细胞激活,IgE,FcR I,肥大细胞,过敏介质,变应原,BACK,分泌型IgA(SIgA)经肠道上皮细胞分泌至黏膜表面,基底侧,黏膜腔,IgG于出生后3个月开始合成 IgG多为单体，半衰期约为23天，占血清免疫球蛋白总量的75%80% IgG1、IgG2和IgG3的CH2能通过经典途径激活补体,一、IgG,第三节 五类免疫球蛋白的特性与功能,IgG是唯一能通过胎盘的抗体 通过Fc段与吞噬细胞表面FcR结合，发挥调理作用；与NK细胞结合，发挥ADCC作用；与葡萄球菌A蛋白结合。 具有抗菌、抗毒和抗病毒作用 参与II、III型超敏反应,四个亚类,二、IgM 1.五聚体，分子量最大(900kd)，又称巨球蛋白； 2.人类发育过程中最早合成的Ig； 3.体液免疫应答最先产生的 Ig 感染早期免疫； 4.占血清Ig含量的510%； 5.半衰期5天 血清中特异性IgM 水平增高提示有近期感染； 6.激活补体； 7.IgM不能通过胎盘 脐带血或新生 儿血清中IgM水平升高表明胎儿有宫内 感染； 8.B细胞膜IgM（mIgM） 体液免疫应答；,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。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。 主要存在于初乳、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。 分泌型IgA的合成和主要作用部位在黏膜,三、IgA,分泌型IgA(SIgA)经肠道上皮细胞分泌至黏膜表面,四、IgD 1.单体分子 2.存在形式：分泌性 血清中，功能不清； 膜结合性 B细胞表面, 3.意义 （1）是B细胞成熟的重要标志； （2）抗原受体，对B细胞活化、增殖和分化起调节作用； 4.占血清Ig含量的1%； 5.半衰期3天。,五、IgE 1.单体分子； 2.血清中含量最低(占Ig的0.002%)； 3.种系进化中出现最晚； 4.呼吸道和胃肠道浆细胞产生； 5.介导型超敏反应； 6.过敏性疾病和某些寄生虫 感染患者血清中特异 性IgE水平增高。,再次接触过敏原,BACK,各类免疫球蛋白比较,第五节 单克隆抗体和基因工程抗体 一、多克隆抗体（polyclonal antibody） 1. 定义：抗原分子通常具有多个抗原决定簇，动物免疫后可刺激多种具有相应抗原受体的B细胞发生免疫应答，因而可产生多种针对不同抗原决定簇的抗体。这些由不同B细胞克隆产生的抗体称为多克隆抗体（polycolonal antibody, PcAb）。 2. 实际意义 （1）预防、治疗感染性疾病（特异性差，可发生超 敏反应） （2）临床诊断,二、单克隆抗体（monoclonal antibody, McAb） 1. 定义：由单一克隆B细胞杂交瘤产生的、只识别 抗原分子某一特定抗原决定簇的、具有高度特异性的 抗体。每种单克隆抗体其类、亚类、型及亲和力完全 相同，具有高度均一性。 2. 特点 具有高度均一性。 3. 杂交瘤细胞 骨髓瘤细胞 无限增殖； 免疫B细胞 合成、分泌特异性抗体。 4. 杂交瘤技术 HAT培养基：次黄嘌(H)、氨基蝶呤(A)和胸腺 嘧啶核苷(T)。,B,A,骨髓瘤细胞,融合细胞A,融合细胞B,细胞融合,融合细胞A,融合细胞A,融合细胞A,融合细胞B,融合细胞B,融合细胞B,筛选,克隆建株,小鼠脾细胞: 含各种B细胞克隆,体外可无限增殖,单克隆抗体A,单克隆抗体B,三、基因工程抗体 基因工程抗体是通过PCR技术获得抗体基因或抗体基因片段，与适当载体重组后引入不同表达系统所产生的抗体，被广泛应用于疾病的临床诊断、预防和治疗及基础理论研究等领域。 人-鼠嵌合抗体（chimeric antibody）； 人改型抗体（reshaped humanized antibody）； 小分子抗体； 双特异性抗体（bispecific antibody）等。,本章小结,1、抗体与免疫球蛋白的基本概念 2、免疫球蛋白的基本结构与水解片段 3、免疫球蛋白的生物学作用 4、五类免疫球蛋白的特点,激活补体能力最强的免疫球蛋白是 A、 IgG B、 IgA C、 IgD D、 IgE E、 IgM,E,答案,分子量最大的免疫球蛋白是 A、 IgG B、 IgA C、 IgD D、 IgE E、 IgM,E,答案,IgM与抗原的实际结合价是 A、一价 B、 二价 C、 三价 D、 五价 E、 十价,D,答案,sIgA不具有的特性是 A、黏膜免疫中起重要作用 B、有分泌片 C、有J链 D、均为二聚体 E、均为单体