《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：当时认为： 抗体就是抗体就是 球蛋白（丙球），球蛋白（丙球）， 丙球就是抗体丙球就是抗体 后来发现：抗体大部分局限后来发现：抗体大部分局限在在区区 ， 少部分延伸至其它区。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 H L L H 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 ） 木瓜蛋白酶 Fab Fab Fc 木瓜蛋白酶 胃蛋白酶 IgG - F（ab）2 段 + pFc 段 （ 抗原结合片段） 碎 片 胃蛋白酶 碎片 F(ab)2 pFc 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 l 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 l l 调理吞噬作用调理吞噬作用 l 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 。 l 抗原免疫的小鼠脾细胞 小鼠骨髓瘤细胞 l （产生抗体， （不含 HGPRT和TK, l 体外不能长期存活） 体外能长期存活） l l 混合后加 融合剂（PEG等） l l HAT培养基中培养 l 次黄嘌呤（H）和胸腺嘧啶核苷（T） l 为合成核酸的原料，氨基喋呤（A）能 l 阻止正常合成核酸途径 l 未融合脾细胞或 未融合瘤细胞或 杂交瘤细胞 l 自相融合脾细胞 自相融合瘤细胞 l （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 合成后导入受体细胞表达产生的新型抗 体。 VL VH CH1 CL VH VL CH1 CL CH2 CH 3 C H3 C