第三抗体ppt课件

第三章 免疫球蛋白 （ immunoglobulin， Ig） 第一节 免疫球蛋白的结构与类别 1.抗体（抗体（ antibody， Ab ）2.免疫球蛋白 Ig 一、 免疫球蛋白的基本结构 二、免疫球蛋白的功能区（结构域） 3.抗原的异质性及其抗原决定族抗原的异质性及其抗原决定族 .免疫球蛋白的功能区（结构域） 1.抗体（ antibody， Ab） l 概念： l B细胞在抗原的刺激下分化为浆细胞，产生具 有与相应抗原发生特异性结合反应的免疫球 蛋白，称为 抗体 。 l 具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋 白统称为 免疫球蛋白 。 l Ig=Ab+化学结构类似物 l Ab=Ig Ig Ab l 存在部位： l 血清、其他体液或外分泌液中。 l 将抗体介导的免疫称为 体液免疫 。 l 将含有抗体的血清称为 抗血清 或 免疫血 清 。 l 电泳区带：大部分在 区带，故曾有 球蛋白 （或 丙种球蛋白 ）之称。 l 具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋 白统称为 免疫球蛋白 。 l Ig=Ab+化学结构类似物 l Ab=Ig Ig Ab 2.免疫球蛋白 Ig 免疫球蛋白的水解片段 （一） 木瓜蛋白酶的水解作用 二个相同的单价抗原结合片 段 （ fragment of antigen-binding， Fab段 ） 一个可结晶片段 （ crystalizable fragment， Fc段 ） 木瓜蛋 白酶 水解 IgG Fab段保留了特异性 结 合 抗原的功能。 Fc段保留 了重 链 的 抗原性 和 Ig相 应 功能区的生物学活性 。 （三）意义 1.有利于阐明 Ig的结构及生物活性 2.有利于生物制品的生产和纯化，避免超敏反应的 发生。 （二） 胃蛋白酶的水解作用 胃蛋白酶 水解 一个与抗原双价结 合的 F（ ab ） 2段 小分子多肽碎片（ pFc ） （ 无生物学活性） IgG 由 二硫键 相连的四条对称的多肽链构成的 单 体 。形成一 “ Y” 字形结构。 重链 轻链 一、 免疫球蛋白的基本结构 l（一）重链与轻链 l 1.重链（ heavy chain， H链） l 450 550个氨基酸残基，分子量约 55 75kD。 l 根据 Ig重链抗原性的差异， Ig可分为五 类 l 即 IgG、 IgM、 IgA、 IgD、 IgE， l 相应 H链为 、 、 、 及 链。 l2. 轻链 l 轻链为重链的 1/2，约由 214个氨基酸组 成。 l 根据轻链的不同，分为 、 两型。 l 正常人血清 Ig的 :=2 :1 l 天然的 Ig单体结构中，两条重链 同类 ， 两条轻链 同型 。 （二）可变区和恒定区 1.可变区（ variable region， V区） 近 N端 的 1/2 L链和 1/4（或 1/5） H链， 氨基酸的组成及序列变化较大，而得名 。 l 高变区 （ hypervariable region， HVR ） lV区内 变化最为剧烈 的特定部位。 L链 3 个， H链 3个。 l 因其在空间 结构 上可与抗原决定簇形成 精密的 互补 ，故又称 互补性决定区 （ complementarity determing region， CDR） l 不同 Ig分子在超变区结构上各自具有独 特的氨基酸排序和构型特点，也称为 Ig 分子的 独特型 或 独特型决定簇 。 l 超变区 、 互补性决定区 和 独特型决定簇 指的是 Ig分子中的同一结构部位，只是 从不同的角度阐述而已。 l 骨架区（ framework region， FR） l Ig分子 V区超变区之外的部位，其氨基 酸组成及排列相对保守。 l 作用：主要是稳定 CDR的空间构型，以 利 IgCDR与抗原表位精细的特异性结合 。 l 2.恒定区 （ constant region， C区） l 近 C端的 1/2 L链 及 3/4（或 4/5） H链 。 l 氨基酸 组 成在同一物种的同一 类 Ig中 相 对稳 定。 l （ 三）其他结构 l 1.J链（ jioning chain， J链） l 由浆细胞合成。 l 主要作用：在 H链的羧基端将 Ig单体连接 成双体或多聚体，起稳定多聚体结构及 参与体内运转的作用。 l 2.分泌片（ secretory piece， SP） l 由粘膜上皮细胞合成。 l 是 分泌型 IgA（ SIgA） 的结构成分。 l 作用：保护 SIgA抵抗外分泌液中蛋白酶 的降解作用和介导多聚 IgA向粘膜上皮 外主动输送的作用。 3.抗体的异质性 概念 抗体的异质性指抗体中的免疫球蛋白的不均一性 不同抗原 不同抗体 g本身也是抗原 一 .同种型（ isotype） 同一种属每个个体都具有的免疫球蛋白的 抗原特异性，其抗原决定簇主要存在于 Ig的 C 区。 特异性类型： 同种型 同种异型 独特型 二 .同种异型（ allotype） 同一种属不同个体之间免疫球蛋白也具有的差 异性，主要反映在分子的 CH和 CL上的一个或数个 氨基酸的差异 (genetic markers-遗传标志 ) 。 Gm因子： Gm1 30 Am因子： A2m1， A2m2 Km因子： Km1， Km2， Km3 三 .独特型（ idiotype） 在同一个体内，不同 B细胞克隆所产生的免疫 球蛋白分子 V区以及 T、 B细胞表面抗原受体 V区所 具有的抗原特异性不同。 .免疫球蛋白的功能区（结构域） l 约由 110个氨基酸组成。由链内二硫键连 接并经 - 片层折叠形成的具有特定功能 的球形结构域，称为 Ig的功能区 或 结构域 。 （一）功能区的名称 L链： VL、 CL H链： CH1、 CH2、 CH3、 CH4（ IgM和 IgE有） 桶状结构或 三明治结构 （二） V区的功能 - 识别并特异性 结合抗原 抗体分子： 单体（ IgG, IgE) - 2价 二聚体 (分泌型 IgA) - 4价 五聚体 (IgM) - 10价（ 5价） 实际意义 : a.中和效应 - 中和毒素和病毒 b.与 Ag结合 - 促吞噬细胞吞噬 （三） C区的功能 1.激活补体系统 Ab(IgM、 IgG) + Ag C1q 补体经典途径 IgG4、 IgA和 IgE的凝聚物 补体旁路途径 2.介导免疫细胞活性 (1).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； (2).抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（ ADCC）： IgG + 抗原 (靶细胞 ) Fc R（ NK 细胞） 杀伤 靶 细胞； (3).介导超敏反应 ： 型 、 型 和 型超敏反应。 l（四） 铰链区 （ hinge region） l 位于 CH1 CH2之 间 。 富含脯氨酸 ， 对 蛋 白 酶 敏感，易伸展弯曲。 作用： l 1.弯曲利于 V区与不同距离的抗原表位 结 合 。 2.使 Ig分子 发 生 “ T” “Y” 的构型改 变 ，暴露 补 体 结 合位点。 “T” “Y” 免疫球蛋白类别（特点与功能） l一、 IgG l 1.单体。血清中含量最高。可分为四个 亚类，各亚类的生物学活性有差异。 l 2.主要的抗感染抗体。具有抗菌、抗病 毒、中和毒素、 免疫 调 理及 ADCC作用。 l 3.唯一 通过胎盘的抗体（有自然自动免 疫作用）。 l 4.半衰期约 16 24天，故临床应用以 2 3重复为宜。治疗用的丙球的主要成 分为 IgG（ 有人工被动免疫作用）。 l 5.可 结 合 SPA， 以 纯 化抗体，用于免疫 诊 断。 l 6.某些自身抗体和引起 型超敏反应 的抗体属此类。 l 二、 IgM l 1.为五聚体。又称巨球蛋白。激活补体 和免疫调理作用较 IgG强。 l 2.个体发育中合成 最早 的 Ig。 l 3.半衰期较短，有助于感染性疾病的早 期诊断。 l 4.天然的血型抗体 。 l 5.单体的 IgM是细胞膜表面型免疫球蛋白 。 IgM J 链 IgM 抗 体 结 构 分 泌 型 IgM 膜 型 IgM sIgM Iga Igb Iga Igb l 三、 IgA l 1. 有血清型和分泌型。血清型有两个 亚类 。 l 2. 分泌型 IgA（ SIgA） 存在于外分泌液中， 初乳中含量 较 高。 l 3. SIgA的分子 结 构中有 J链 和 SP。 后者是粘 膜上皮 细 胞的多聚 Ig受体 的胞外区 。 l 4. SIgA是皮肤和粘膜表面局部抗感染的重要 因素（如免疫屏障、中和病毒及抑制病毒复 制的作用）。 l 四、 IgE l 1. 血清中含量极低。 l 2. 对肥大细胞及嗜碱性粒细胞有高度 的亲和力。与 型超敏反应的发生有关 。 l 3.可能与机体抗寄生虫免疫有关。 l 五、 IgD l 1. 血清含量极低。 l 2. 对蛋白酶敏感，极易降解。 第二节 免疫球蛋白基因 一 .免疫球蛋白的基因库 H基因库（重链基因连锁群）： - 第 14号染色体 基因库（ 链基因连锁群）： - 第 2号染色体 基因库（ 链基因连锁群）： - 第 22号染色体 二 .Ig的基因结构及其重排和表达 链： V( 约 100个 )、 J(5 个 )、 C(1 个 ) 链： V( 约 30个 )、 J-C(4 个 ) H链： V基因 (约 95个 ) D基因 (27个 ) J基因 (6个 ) C基因 (9个 ) V区区 三 .Ig的类别转换（ class switching） 一个 B细胞克隆在分化过程中 V-D-J功能性 基因片段保持不变，而发生 C基因重排，使其表 达的抗体分子发生 H链类的改变，称为类别转换 。 B细胞克隆 IgM IgGIFN- IL-4 IgE 一体液免疫应答与抗体的产生 初次应答（ primary response） -抗原初次进入机体所产生的应答。 特点： 潜伏期 (诱导期 )长 (约 7 10天 )； 抗体的种类以 IgM为主； 抗体亲和力低； 维持时间短； 总抗体水平低。 第三节免疫球蛋白的合成与分泌 再次应答 (secondary response) - 抗原再次进入机体所产生的应答。 特点： 潜伏期短（约 2 3天）； 抗体的种类以 IgG为主； 抗体亲和力比初次应答明显增强； 维持时间长； 总抗体水平高。 实际意义：死疫苗预防接种，常需二次以上 。 二免疫记忆 B细胞免疫记忆：指 B细胞再次遇到相同抗 原时，快速产生高效价、高亲和力抗体的现象。 记忆 B细胞库（二种类型）： 长寿记忆 B细胞 - 不能分泌抗体（存在数 月至数年 ) ； 长寿浆细胞 - 能分泌抗体。 （ 一） B细胞记忆的诱导： 1.B细胞记忆的诱导 Ag 成熟 B细胞（生发中心） 增殖分裂成中 心母细胞（ centroblast） BCR改变 与 FDC（ 滤泡性树突状细胞）上的抗原结合； BCR(低亲和力 ) B细胞阴性选择，发生凋亡； 再次抗原 记忆 B细胞克隆 快速大量扩增 抗体分泌细胞增多（较初次应答 多 8 10倍以上）。 （ 二）记忆 B细胞库的维持 可能维持机制： a.抗原 (反复刺激 ) - 交叉反应、独特型网络：病 原微生物反复暴露、长期慢性炎症、自身或环境中 共同抗原的存在。记忆 B细胞不断更新； b.抗原特异性长寿浆细胞的存在 - 维持特异性高亲和力抗体水平 ； c.FDC上抗原抗体复合物的持续存在 (数月至数年 )。 三 .Td-Ag 和 Ti-Ag应答 (一 ). B细胞对 Ti-Ag和 Td-Ag应答的区别 对 Td-Ag应答的特点： （ 1）需 Th细胞辅助；（ 2）可发生 Ig类转 换，产生各类抗体（ IgM, IgG， IgA, IgE） ；（ 3）具有免疫记忆。 对 Ti-Ag应答的特点： （ 1）不需 Th细胞辅助；（ 2）激发产生 IgM 抗体，无 Ig类型转换（缺乏 CD40）；（ 3） 不产生免疫记忆。 (二 ).Ig类转换 Td-Ag B细胞 Th细胞辅助 IgM IgE IL-4 IFN-r IgG IgAIL-5,TGF- 记忆细胞 浆细胞 四影响体液应答的细胞因子的作用 活化的 Th细胞分泌多种细胞因子，调节 B细胞的增 殖、活化和分化。 1.Th1细胞产生的细胞因子： IL-2和 IFN- ； 2.Th2细胞产生的细胞因子： IL-4、 IL-5、 IL-6、 IL-10和 IL-13； 3.调控免疫应答类型的细胞因子： IL-4和 IL-12。 主要细胞因子的作用： 1.IL-2：促进 T和 B细胞增殖； 2.IFN- ：刺激 B细胞产生 IgG2； 3.IL-4： B细胞的激活和分化因子，导致 IgG1和 IgE 产生； T细胞生长因子，促进 Th2分化，增 强抗体应答；参与 I型超敏反应； 4.IL-5：嗜酸性粒细胞的生长因子； 5.IL-6： B细胞的分化因子； 6.IL-10：抑制 Th1细胞因子产生；促进 Th2细胞因 子 产生和 B细胞激活； 7.IL-12：与 IL-10作用相反。 本章提要 免疫球蛋白或抗体的基本结构是由 2条相同的 重链借链间二硫键连接构成。 每条肽链都具有可变区和恒定区，并且以典型 的折叠成球状的功能区呈现。可变区特别是其中的 超变区与识别抗原