基础医学免疫球蛋白课件

免疫学,手指被针头扎破，此针头刚给一乙肝患者者注射过。 炎炎夏日走在路上，一根生锈的铁钉扎进了脚底，处理不及时可能引发破伤风 最近李奶奶身体状况比较的差，总是三天两头的往医院跑，医生告知其体质太弱，抵抗力太低。,Questions：,3,手指被针头扎破了，此针头刚给一乙肝患者者注射过。 炎炎夏日走在路上，一根生锈的铁钉扎进了脚底，处理不及时可能引发破伤风 最近李奶奶身体状况比较的差，总是三天两头的往医院跑，医生告知其体质太弱，抵抗力太低。,注射乙肝免疫球蛋白，接种疫苗,破伤风抗血清,使用丙种球蛋白,免疫球蛋白 (第4章，P34),天津医科大学免疫教研室-郁春艳 2012-11-15,一、目的要求 （一）掌握抗体和免疫球蛋白的概念；免疫球蛋白的结构；免疫球蛋白的功能；各类免疫球蛋白的特性与功能。 （二）熟悉免疫球蛋白的水解片段；多克隆抗体和单克隆抗体的概念。 （三）了解免疫球蛋白的异质性及抗体的制备方法。 二、教学内容 （一）抗体和免疫球蛋白的概念 （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）各类的免疫球蛋白的特性与功能 （六）人工制备抗体,一、基本概念,1、抗体（antibody，Ab）,2免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）,1、抗体（antibody，Ab）,指B细胞接受抗原刺激后增殖、分化成浆细胞所产生的糖蛋白，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。,这个概念主要是从生物学功能上讲,2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。,免疫球蛋白是从化学结构上讲,抗体都是Ig，而Ig不一定都是抗体,与抗体有关的诺贝尔奖获得者,Ig基因结构,Tonegawa,1987,单克隆抗体,Koler,Milstein & Jerne,1984,放射免疫测定,Yalow,1977,抗体分子结构,Edelman & Poter,1972,抗体生成、吞噬,Ehrlich & Metchnikoff,1908,免疫血清治疗,von Bering,1901,抗体球蛋白主要分布在区，但抗体 球蛋白,二、免疫球蛋白的结构（抗体的结构）,(一) 基本结构（Ig单体）,1、分子组成与构型,Ig单体由两对多肽链借链间二硫键连接形成 “Y” 字形结构。,Ig=2(重链+轻链),2、重链（H链）,由450-550个氨基酸残基组成，分子量约50-75kD。,H链：, , , , . (Ig) IgA, IgG, IgM, IgD, IgE,Ig的类,重链的免疫原性因其恒定区的氨基酸组成和排列顺序不同而异。,Ig亚类,就同一类Ig，据其铰链区的氨基酸组成和重链二硫键的数目和位置的差异，又可分为不同的亚类。,IgG可分为IgG1-IgG4；,IgA可分为IgA1和IgA2。,3、轻链 (L链),由214个氨基酸残基组成，分子量约25kD。 据其免疫原性不同分为、两个型。人：比例 约2：1。, 同一个Ig分子的两条轻链同型，两条重链同类。, 同一类Ig分子中既有型、又有型 。,链可分为4个亚型： 1 4,(二) Ig肽链的分区,1. 可变区(V区),2. 恒定区(C区),N端,C端,variable region,constant region,高变区(hypervariable regions，HVR),又称为互补决定区(complementarity determining region, CDR)。 在L链、H链的V区中各有3个高变区，两条肽链的6个高变区共同构成抗原结合部位，能与相应抗原表位特异性结合，决定了抗体的特异性。,可变区(V区),N-末端 1/2L+1/4(1/5)H,骨架区维持高变区的空间构型,免疫球蛋白轻链和重链中靠近N端氨基酸序列变化较大的区域,HVR1(CDR1)、HVR2(CDR2)和HVR3(CDR3)表示，一般CDR3变化程度最高。,恒定区(C区),C-末端 1/2L+3/4(4/5)H,该肽段的氨基酸序列在同一种属动物的同一类Ig中都比较恒定,针对不同抗原的同一种属同一类别的Ig，其V区不同，C区相同,IgG、IgA和IgD-有CHl、CH2和CH3三个结构域， IgM和IgE-有CHl、CH2、CH3和CH4四个结构域。,针对同一抗原表位的不同类别的Ig ，其V区相同，C区不同。,铰链区,位于重链的CH1与CH2之间，包括H链间的二硫键；,富含脯氨酸, 极富弹性；,有利于Ab 与Ag的结合；,对蛋白酶敏感。,IgM和IgE无铰链区。,Hinge region,免疫球蛋白的基本结构小结：,Ig单体：由两条重链（H）和两条轻链（L）借链间二硫键连接形成 “Y” 字形结构 H链分5类（ , , , , ）， L链分2型（ 、 ）,分区： 可变区（v）：轻链近N端1/2, 重链近N端1/4或1/5（IgM，IgE） 高变区（HVR ）：H，L各有3个高变区，共同组成抗原结合部位 骨架区 恒定区（C）：轻链近C端1/2, 重链近N端3/4或4/5（IgM，IgE） CH1, CH2, CH3，IgM 和 IgE 还有CH4 铰链区：重链的CH1与CH2之间， IgM，IgE无铰链区,4、结构域(功能区),指Ig的H、L链中由大约由110个氨基酸折叠形成的球形结构，因具有某种生物学功能，又称为功能区。,免疫球蛋白折叠,免疫球蛋白超家族,IgG分子由两条H链和两条L链共价结合而成。 轻链包括VL和CL两个结构域，重链含有1个VH和3个CH 结构域。 VH和VL共同组成抗原结合部位。Ig分子中线对称，具有两个相同的抗原结合部位。,Ig功能区的功能,(三) 免疫球蛋白的辅助成分,1、 J链(joining chain),由浆细胞合成的一富含半胱氨酸的多肽链； 主要功能：将单体Ig分子连接成为多聚体，即参与IgA二聚体和IgM五聚体的连接。,2、分泌片(secretory piece,SP),保护SIgA免受蛋白水解酶降解； 介导IgA转运到粘膜表面。,是SIgA分子上的一个辅助成分。,由粘膜上皮细胞合成,(四) Ig的酶解片段,1、IgG的木瓜蛋白酶水解片段,IgG,2Fab,Fc,木瓜蛋白酶,十,fragment of antigen binding, 中文：抗原结合片段,Fab, 组成：一条完整的L链和一条H链N端1/2 L + (VH+CH1), 功能：结合抗原 抗原结合价=1 （单价）,crystallizable fragment, 中文：可结晶片段。,(2) Fc, 组成：二条H链C端1/2（即CH2+CH3，包括铰链区）。, 功能：通过胎盘，激活补体，结合细胞，具有Ig的免疫原性。,2、IgG胃蛋白酶水解片段,IgG,F(ab)2,pFc,胃蛋白酶,十,由两个Fab片段加铰链区组成，抗原结合价=2。,F(ab)2,二、 免疫球蛋白的异质性,（一）人类Ig根据其重链稳定区的分子结构和抗原特异性的不同，分为五类：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE，其重链分别为：、 （二）轻链可分为两型：、型,（三）型：种属所有个体内，根据Ig轻链C区所含抗原表位的不同，可将Ig轻链分为2种：l和k，与此对应的免疫球蛋白分为l和k 两型（type）。 （四）亚型： 同一型免疫球蛋白中，根据其轻链C区N端氨基酸排列的差异，又可分为亚型（subtype）。例如：l链190氨基酸为亮氨酸时，称OZ(+)；为精氨酸时，称OZ(-)。,二、外源因素所致抗体异质性免疫球蛋白的多样性,三、内源因素所致抗体异质性免疫球蛋白的血清型（掌握）,免疫球蛋白的血清型示意图,（一）同种型：同种型（isotype）是指同一种属所有个体的Ig分子共有的抗原特异性标志，为种属型标志。同种型抗原决定基存在于Ig C区，表现在全部Ig的类、亚类、型、亚型分子上。,（二）同种异型： 同种异型（allotype）是指同一种属不同个体间Ig分子所具有的不同抗原特异性标志，为个体型标志。同种异型抗原决定基广泛存在于Ig C区和V区，由同一基因座的不同等位基因所编码，均为共显性，如IgG的Gm因子、IgA的Am因子、IgE的Em因子、k链的Km因子。l链的V区、C区和d、m链的C区未发现同种异型抗原决定基。 （三）独特型： 独特型（idiotype，Id）是指每个免疫球蛋白分子所特有的抗原特异性标志，其决定基又称为独特位(idiotope)，,三、抗体的功能,V区:特异性结合抗原 在体内：阻断病原黏附和入侵；中和毒素；清除病原微生物等 在体外：抗原抗体结合反应可用于免疫学诊断,C区 1.激活补体 2.结合细胞的Fc受体 调理作用(opsonization) 介导ADCC 介导I型超敏反应 3.穿越胎盘(IgG) 4.穿过黏膜(sIgA),调理作用(opsonization):指抗体的Fab段与颗粒性抗原 结合，Fc段与吞噬细胞表面的Fc受体结合，从而促进吞 噬细胞对抗原的吞噬作用。,FcR,antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity 抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用,Ab,Effector cell,Target cell,ADCC的概念: 指表达Fc受体的杀伤细胞(如NK细胞)，通过识别抗体（IgG）的Fc段直接杀伤被抗体包被的靶细胞(细菌或肿瘤细胞)。,ADCC,介导 ADCC,经典途径激活补体,调理吞噬作用,抗体C区介导的抗病毒效应,四、五类免疫球蛋白的特性与作用,IgG,IgM,IgA,IgD,IgE,IgG,(1) 一般特性,(2) 免疫效应作用, 单体Ig分子(IgG1、IgG2、IgG3、IgG4 ), 半衰期最长(2023天),调理作用,ADCC,激活补体(IgG1、2、3),通过胎盘(IgG1、3、4),中和作用, 血清中含量最多, 亲和力高,IgM,(1) 血清IgM的结构特点,(2) 合成时间：是最早合成的Ig,五聚体,分子量最大,有CH4，无铰链区,(3) 产量低，在体内维持的时间较短，消失快,个体发育中最早产生,抗原刺激后最早产生,IgM,(4) 免疫效应作用,(5) 意义, 激活补体, 发挥早期抗感染作用, 人类天然ABO血型抗体为IgM, 免疫学诊断(宫内感染和早期感染),(6) mIgM是单体，为B细胞抗原受体(BCR)的主要成分,IgA,(1) 分子组成与分布,(2) 分泌型IgA的免疫效应作用, 血清型IgA：为单体分子, 黏膜局部抗感染作用, 自然被动免疫作用，即婴儿从母乳中获得sIgA, 分泌型IgA: 为二聚体,IgD,血清IgD的确切功能尚未清楚,膜结合型IgD (mIgD) 是BCR的重要组成成分。,mIgD是B细胞分化成熟的标志,成熟的B细胞表面抗原受体为mIgM+ mIgD,未成熟的B细胞表面仅表达mIgM,活化B细胞或记忆B细胞表面的mIgD逐渐消失,IgE,(1) 合成与分布,(2) 特性,单体, 与I型超敏反应有关,有CH4 、无铰链区,(3) 意义, 参与抗寄生虫感染,对肥大细胞、嗜碱性粒细胞有亲嗜性,血清含量最低,主要由黏膜下淋巴细胞分泌,五、人工制备抗体,多克隆抗体(polyclonal antibody, PcAb),单克隆抗体(monoclonal antibody, mAb),(一)多克隆抗体(polyclonal antibody, PcAb),多克隆抗体-一般指血清抗体，是由含多种抗原表位的抗原物质，刺激、活化多个B细胞克隆所产生的针对多种不同抗原表位的不同抗体的混合。,来源广泛、制备容易。,特异性不高，常出现交叉反应。,(二) 单克隆抗体(monoclonal antibody, mAb),1、概念,单克隆抗体由一个B细胞克隆产生的抗单一抗原表位的同源抗体。或： 经筛选和克隆化的杂交瘤细胞合成及分泌的抗单一抗原表位的同源抗体。,2、制备单抗的总原理,将有抗原特异性、但寿命较短的浆细胞与无抗原特异性但长寿，并且可无限分裂的骨髓瘤细胞融合，形成能产生抗体的杂交瘤细胞，经过筛选便得到能产生只识别一种抗原表位的抗体的杂交瘤细胞。,3、单克隆抗体的特点,特异性强,结构均一 (类、亚类、型都相同),纯度高、效价高,产量高，成本低（可连续生产）,血清交叉反应少,4、单克隆抗体在医学中的应用,诊断各类病原体,肿瘤特异性抗原和肿瘤相关抗原的检测,检测淋巴细胞的表面标志,“生物导弹”,人-鼠嵌合抗体(chimeric antibody) 改型抗体(reshaped humanized antibody) 小分子抗体:Fab片段 Fc片段 Fv片段 双特异性抗体(bispecific antibody) Ig-融合蛋白，抗体导向酶等,(三)基因工程抗体 (genetic engineer antibody）,在DNA水平对Ig基因进行切割、拼接或修饰，导入受体细胞表达的抗体。,被疯狗咬伤腿部、躲闪过程中上臂被栅栏擦伤，脸部被狗挠伤。应该如何处理？为什么？,被疯狗咬伤腿部、躲闪过程中上臂被栅栏擦伤，脸部被狗挠伤。应该如何处理？为什么？,1. 腿部伤口： 狂犬疫苗； 2. 上臂伤口： 破伤风抗毒素； 3. 脸部伤口： 狂犬病毒抗血清,破伤风外毒素,破伤风抗毒素,破伤风外毒素,?,?,2003春天“非典”疫情袭来的时候，已经74岁高龄的姜素椿教授不顾个人的安危,积极投入了“抗非”一线工作，在抢救北京地区首例输入型“非典”患者 时，不幸感染。为搞清病理、病机他组织了北京第一例“非典”死者尸检。姜教授根据自己的经验判断，及时提出了“非典”患者恢复期的血清可能是一个有效的治 疗途径，他在自己身上大胆试验，注射了“非典”康复者的