《Ig临本钟》PPT课件.ppt

第四章 免疫球蛋白 immunoglobulin, Ig,本章内容,一概念 二免疫球蛋白的结构 三免疫球蛋白的异质性 四免疫球蛋白的功能 五各类免疫球蛋白的特性与功能 六. 人工制备抗体,1、 1890年 Behring发现,白喉外毒素动物（发病） 提取血清 注射另外动物 血清+毒素 动物不发病 动物不发病 说明：血清中存在一种能中和毒素的部分： 抗毒素（抗体Antibody， Ab） 刺激机体产生抗体的物质： 抗原（Antigen， Ag）,白喉外毒素,2、40年代 采用电泳技术研究抗体 （Tiselius and Kabat）,抗原动物 血清 （免疫血清）,当时认为： 抗体就是球蛋白（丙球）， 丙球就是抗体,后来发现：抗体大部分局限在区， 少部分延伸至其它区。,3、1968年 WHO决定,免疫球蛋白 （Immunoglobulin，Ig）：具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白 分泌型：血清抗体 膜型：B细胞膜上的抗原受体 抗体（Antibody，Ab）：机体受抗原刺激后， B细胞增殖分化为浆细胞所产生的，主要存在于血清等体液中，能与相应抗原特异性结合的糖蛋白,抗体是Ig，而Ig并非都是抗体。,第一节 免疫球蛋白的结构,免疫球蛋白的基本结构 免疫球蛋白的其它成分 免疫球蛋白的水解片段,一、 免疫球蛋白的基本结构,轻链和重链 组成 Ig的类别与型别 分区 铰链区 结构域,1、组 成 (IgG),四条多肽链： （通过链间二硫键连接） 2条相同的重链（Heavy Chain， H链） 450-550 aa残基组成 ，分子量 50-75 KDa 2条相同的轻链（Light Chain， L链） 214 aa残基组成，分子量 24 KDa 单体Ig分子呈“Y”型,2、Ig的类别（class）和型别（type）,据肽链aa组成和排列顺序不同 H链：分五类- 、 、 、 、 链 相应的Ig： IgD 、IgM、 IgG、 IgE、 IgA L链：分两型 型和型 同一Ig分子的 两条H 链 / L链完全相同。,3、分区：,可变区（Variable region， V区） V区= (N端) L链 + H链 恒定区（Constant region， C区） C区= (C端) L链 + H链,V区,N端,C区,C端,V区-特异结合Ag的部位,1） L链： VL 、 CL 2） H链： VH、CH1、CH2、CH3 、CH4（仅IgM、IgE）,高变区(hypervariable region，HVR)： Ab可变区中某些区域的aa组成和排列高度可变。 又称为互补性决定区 （ complementary determining region， CDR） VL 28-35 49-56 91-98 VH 29-31 49-58 95-102 HVR1 HVR2 HVR3 CDR1 CDR2 CDR3,HVR(CDR)-决定抗体的特异性。,骨架区,骨架区（ framework region， FR） ：V区中除高变区外，其余的aa组成和序列较保守。 FR1-4 HVR(CDR)的氨基酸组成和顺序，决定抗体的特异性。,4、铰链区：,位于CH1和CH2之间，富含脯aa，富有弹性， 可自由折叠,铰链区,意义：?,5、结构域（domain）,Ig的每条肽链通过链内二硫键折叠成几个具有特殊生物学功能的球形结构，这些结构称为Ig的结构域，也称功能区。,二、Ig的其它成分,1、 J链（连接链） （Joining Chain） ： 富含半胱氨酸多肽链 作用：参与IgA、IgM多聚体的连接 产生：浆细胞,- J链、分泌片,2、分泌片： SP（Secretory Piece） 产生：粘膜上皮细胞 作用：抗酶解作用（稳定SIgA的作用）；转运IgA,三、免疫球蛋白的水解片段：,木瓜蛋白酶 IgG - 2 Fab段 + Fc段 （ 抗原结合片段）（可结晶片段）,胃蛋白酶 IgG - F（ab）2 段 + pFc段 （ 抗原结合片段） 碎片,意义：F(ab) 2段保持了与抗原结合的生物学活性 又减少了 Fc段的生物学活性。 可应用于生物制品研究-精制抗毒素等,第二节 Ig的异质性 （不均一性）,不同抗原 抗体 特异性不同（可变区有差异） 同一抗原 抗体 特异性相同 （ 恒定区有差异） 重链类别和轻链型别不同（IgG、IgM等）,一、Ig的多样性（外源性）,一种抗原表位 一种特异性抗体 不同抗原表位 抗体 特异性不同（可变区有差异） 相同抗原表位 抗体 特异性相同（ 恒定区有差异） 但，类别 / 型别不同的抗体,类型 类： IgA, IgG, IgE, IgM, IgD 亚类：IgG14, IgA12，IgM12 型： ， 亚型：1 4 四个亚型,二、Ig的血清型（内源性）,Ig = 蛋白质,= 抗原, 抗原表位,同种型(isotype) 同种异型(allotype) 独特型(idiotype,Id),同种共有,同种的不同个体不同,同一个体的不同Ig特有,同种型（Isotype）,同一种属内所有个体Ig分子所具有的相同的抗原表位。（种属特异性，位于C区）,同种型表位,羊Ig 人体 人抗羊Ig的抗体(二抗） 鼠Ig 人 人抗鼠Ig的抗体(二抗),注射,产生,注射,产生,同种异型（Allotype）,同一种属不同个体间的Ig分子所具有的不同的抗原表位。（个体特异性，位于C区）,同种异型表位,独特型（Idiotype，Id）,同一个体中，不同特异性的抗体因其CDR(HVR ）序列不同，而具有不同的抗原表位。 （位于V区）,独特型表位,异种动物 Ig（免疫原）- 同种异体 - 不同程度的免疫应答 自身体内,第三节 免疫球蛋白的功能,V区的功能 C区的功能,1. 激活补体 2. 结合细胞的Fc受体 3. 通过胎盘和粘膜 （IgG 和 IgA）,1. 特异结合抗原,V区特异性结合抗原,免疫效应： 1. 中和毒素、中和病毒 2. 抑制细菌粘附宿主细胞 抗原结合价 单体Ig-双价 SIgA-4价 IgM-10价 （实际5价）,中和病毒： 抗体与病毒结合后，可降低或消除病毒的传染性。 机制：主要是阻碍了病毒的吸附作用。,易感细胞,病毒,病毒受体,抗体,中和病毒作用机制示意图,中和毒素： 抗体与外毒素结合后，可降低或消除外毒素毒性作用。 机制：主要是阻碍了外毒素与敏感细胞外毒素受体的结合。,敏感细胞,外毒素,外毒素受体,抗体,A,B,B,A,中和毒素作用机制示意图,C区功能,1.活化补体 IgM，IgG1，IgG2，IgG3-经典途径 凝聚的IgA、IgE、IgG4-旁路途径,2.结合Fc受体,介导I型超敏反应 调理作用 发挥ADCC作用,介导I型超敏反应,IgE由于其Fc段结构的特异性，可在游离情况下与相应的Fc受体结合 肥大细胞 IgEFcR- 嗜碱性粒细胞 IgE也称：亲细胞抗体,一旦Ag与IgE结合，触发细胞脱颗粒 产生I型超敏反应。,一旦Ag与IgE结合，触发细胞脱颗粒 产生I型超敏反应。,调理作用,抗体与抗原结合后，加强吞噬细胞对抗原的吞噬作用。 机制：吞噬细胞表面有IgG Fc受体，当IgG与抗原结合后，其Fc段与吞噬细胞上的IgG Fc受体结合，从而使吞噬细胞更有效地捕获抗原。,Ag,吞噬细胞,IgG Fc受体,IgG,IgG调理作用机制示意图,Back,调理吞噬作用,发挥ADCC作用,靶细胞抗原 + IgG IgGFc段活化 + FcR细胞： 中性粒细胞、单核细胞、M、NK,杀伤靶细胞。,antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity, ADCC 抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用,ADCC作用,IgG FcR,3 、通过胎盘,母体的IgG- CH2 滋养层细胞的新生Fc段受体（FcRn）内吞主动外排胎儿体内 参与的IgG: IgG1，IgG3，IgG4,IgG 唯一通过胎盘的免疫球蛋白,意义: ?,Ig 通过黏膜,1.IgG,（1）分子结构与分布： 以单体的形式存在于血管内外； 根据抗原性不同分为IgG1IgG4。,第四节 各类免疫球蛋白的特性及功能,（2）特点： 含量高（占Ig总量75%80%）； 产生迟，在体内持续时间长； 唯一能通过胎盘的Ig ； 免疫作用强、广； 某些自身抗体如抗核抗体等属于IgG 。,（3）功能：,中和作用（中和毒素和中和病毒）； 调理作用； 激活补体（IgG3 IgG1 IgG2, IgG4例外）； 参与ADCC。,2.IgM,（1）分子结构与分布： IgM单体有CH4，IgM 分子由5个IgM 单体和一个J链连接而成； 分布于血管内；,（2）特点：,分子量最大的Ig； 产生早，在体内持续时间短； 构成天然（ABO）血型抗体 免疫作用强、广 膜表面IgM属于BCR，是未成熟B细胞标志,IgM特点的临床意义：,A、新生儿脐血中IgM含量高于正常值，提示有宫内感染。 B、测到某种病原微生物特异性的IgM抗体，提示有该种病原微生物的近期感染。,3、IgA,血清型：多数以单体形式存在，血清中含量1015 血清型IgA具有中和毒素、调理吞噬的作用。 分泌型（SIgA): 组成：由两个单体、一个J链和一个分泌片组成， 分布：粘膜表面和唾液、泪液、初乳等分泌液中， 作用：参与机体的粘膜局部抗感染作用； 婴儿出生后46个月开始合成，但能从母乳中获得；,4、IgD,以单体形式存在于血清中，含量低，仅占血清总Ig的0.2%； 不能通过胎盘，也不能激活补体； B细胞膜上的 mIgD是成熟B细胞的重要标志，构成BCR，参与B细胞的活化、增殖和分化； 血清中的IgD功能不清。,5、IgE,血清中含量最少 由粘膜固有层中的浆细胞合成分泌； 通过Fc段的CH2/CH3功能域与肥大和嗜碱性 粒细胞表面的FcR结合，参与I 型超敏反应的 发生； 参与抗寄生虫免疫。,第五节 人工制备抗体,多克隆抗体 （Polyclonal antibody, PAb） 单克隆抗体 （Monoclonal antibody， McAb） 基因工程抗体 （Gentic engineering antibody）,一、多克隆抗体,1 2 B1 Ab1 机体 B2 Ab2 3 B3 Ab3 蛋白质抗原 多种抗体的混合物 存在于血清与体液中 由含多种抗原表位的抗原刺激机体多个B细胞克隆产生的 免疫血清(含多种抗体的混合物)，称多克隆抗体。,二、单克隆抗体 （monoclonal antibody, mAb）,应用杂交瘤技术制备的，由识别一个抗原表位的B细胞克隆所产生的均一的、针对该表位的特异性抗体。 两位科学家（Koehler和Milstein）在1975年首创杂交瘤技术制备mAb，并于1984年获诺贝尔奖。,抗原免疫的小鼠脾细胞 小鼠骨髓瘤细胞 （产生抗体， （不含 HGPRT和TK, 体外不能长期存活） 体外能长期存活） 混合后加 融合剂（PEG等） HAT培养基中培养 次黄嘌呤（H）和胸腺嘧啶核苷（T） 为合成核酸的原料，氨基喋呤（A）能 阻止正常合成核酸途径 未融合脾细胞或 未融合瘤细胞或 杂交瘤细胞 自相融合脾细胞 自相融合瘤细胞 （死亡） （死亡） （存活）,特点：纯度高，特异性强。 应用：临床检测、抑制器官移植排斥、治疗自身免疫疾病、生物导弹等 缺点：鼠源性McAb 对人来说是异种蛋白，具有免疫原性，从而限制了体内的应用，尤其是抗体导向治疗肿瘤的方法。,三、基因工程抗体,根据研究者的意图，在基因水平对Ig分子进行切割，拼接或修饰，甚至是人工合成后导