课件：免疫学免疫球蛋白.ppt

第四章 免疫球蛋白,内容与要求,1、免疫球蛋白的结构（掌握） 2、抗体的异质性（熟悉） 3、免疫球蛋白的生物学特性（掌握） 4、人工制备抗体（熟悉）,与抗体有关的诺贝尔奖获得者,Ab & Ig 的发现与命名,1890，Behring & Kitasato: 血清中具有防御作用的保护成分统称为抗体(Ab)。,1939，Tiseling & Kabat:抗体主要存在于血清 -球蛋白组分中。,1968,WHO:统称为免疫球蛋白（Ig）。,抗体 (Antibody,Ab） 是B细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一种糖蛋白。能与相应抗原特异性地结合，发挥免疫功能。主要存在于血清等体液中。,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。,Ab Ig,免疫球蛋白包括： 血清型抗体（分泌型(secreted Ig, SIg)存在于血液及组织液中，具有抗体的各种免疫功能； 膜型Ig(membrane Ig, mIg)，是B细胞表面的分子即抗原受体(BCR)。 骨髓瘤蛋白,第一节 免疫球蛋白的结构,一、 Ig基本结构：四肽链结构,由两条相同的重链（ Heavy Chain）和两条相同的轻链（ Light chain）通过链间二硫键连结形成。 分子式为：H2L2,四条肽链两端游离的NH2和COOH方向一致分别命名为N端和C端,N 端,C 端,（一）重链和轻链,轻链（L链）：214aa（25kDa） 链 链 轻链决定型别 型 型 正常人：2 ：1,重链（H链）: 450550aa（5075kDa） 链 链 链 链 链,Ig类别 IgG IgA IgM IgD IgE,（二）可变区和恒定区 （Variable region and Constant region）,V区：VH、VL,可变区（V区）：氨基酸种类、排列顺序差异较大，构成抗体的多样性。,恒定区（C区） 氨基酸种类、排列顺序恒定,C区：CL、CH,高 变 区 （hypervariable region，HVR）,VH、VL各有3个区域的氨基酸组成及排列顺序高度可变，称为高变区或互补决定区(complementarity-determinant region, CDR)：CDR1、CDR2、CDR3。共同组成Ig的抗原结合部位。,骨架区(Framework,FR) FR1、FR2、FR3、FR4。,（三）铰链区（hinge region）,位于CH1和CH2之间，富含脯氨酸，易发生伸展和一定程度的移动，便于抗体更好地与抗原结合。,Hypervariable Region,（四）结构域,结构域（功能区）,Ig分子的H2L2通过链内二键折叠成若干个环形结构（110aa），每个结构域一般具有独特的功能，又称为功能区。,L链：VL区 CL区 H链：VH区 CH1区 CH2区 CH3区 CH4区(IgM,IgE ),The Immunoglobulin Superfamily,V区,C区,VL+VH功能区：抗原结合部位,CH3功能区：是Ig与其Fc受体结合的部位(固定细胞）,CL和CH 区：具有同种异型抗体的遗传标记。,CH2区：IgG的补体结合点和通过胎盘的部位,功能区的作用,IgG CH3区：可与单核-M细胞、中性粒细胞上的IgG-Fc受体结合调理作用.,Antibody-dependent Cell-mediated Cytotoxicity (ADCC),J链由浆细胞合成,二、J链和分泌片 （ Joining Chain and Secretory Piece）,SP由粘膜上皮细胞合成和分泌,IgM,SIgA,S P,J 链,分泌片：由粘膜上皮细胞合成的一条多肽链，是上皮细胞膜上的多聚Ig受体的胞外区部分，为分泌型IgA产生所必需，可保护sIgA免受蛋白酶的水解破坏。,三、免疫球蛋白的水解片段,木瓜蛋白酶水解,裂解部位：铰链区近N端,裂解片段：2Fab+Fc,Fab结合价 ：单价,胃蛋白酶水解,裂解部位：铰链C区端,裂解片段 F(ab)2+pFc,Fab结合价：二价,木瓜蛋白酶作用于IgG分子重链间二硫键的 N 端侧，将其裂解为Fab段和Fc段。 胃蛋白酶则切在该二硫键之 C 端侧，产生F(ab)2和pFc段。,IgG水解片段,木瓜蛋白酶 胃蛋白酶 裂解部位 铰链区近N端 铰链区近C端 裂解片段 2Fab+Fc F(ab)2+pFc Fab结合价 单价 二价 同种型抗原 决定簇 存在 消失 免疫动物 产生抗IgG 不产生抗IgG 超敏反应的 可能性 大 小,第二节 Ig的异质性,Ig的类型 抗体的多样性-外源性因素 Ig的血清型-内源性因素,（一）免疫球蛋白的类型,1、类：按CH抗原性的差异，人类Ig分为5类即IgG、IgA、IgM、IgD及IgE。 2、亚类：有的同一类Ig CH氨基酸数目或顺序仍有一定的差异，借此可分为若干亚类，如IgG1IgG 4；IgA1和IgA2。 3、型：按轻链C区抗原性的差异分为、两型。 4、亚型 ： 1、2、3,（二）外源性因素所致的异质性 -Ig的多样性,外源性抗原可含有多种不同表位。故所诱生的抗体类型和特异性各异。 体内所产生的抗体乃异质性抗体的总和，包含针对各种抗原表位的不同特异性抗体以及对同一表位的不同类型抗体。,（三）内源性因素所致的异质性 - Ig血清型,1、同种型：同种内所有正常个体 2、同种异型：同种内不同个体 3、独特型：单细胞克隆产生的Ig （VH、VL抗原结合部位的高变区 ）,（三）内源性因素所致的异质性 - Ig血清型,（一）同种型（isotype） 同一种属共有的Ig特异性标志。存在于Ig C区。 （二）同种异型（allotype） 同一种属不同个体Ig的特异性遗传标志（genetic marker） 。存在于Ig C区和V区 IgG： Gm, IgG marker IgA：Am A2m1, A2m2 IgE： Em1 ： Km （三）独特型（idiotype） 一个淋巴细胞克隆独有的Ig特异性标志，存在于Ig V区。每一V区均存在5-6个独特位。 分为独有和交叉独特型两种：private and cross idiotype,Ab2（抗独特型抗体）依其性质与功能分为、 四种类型。 Ab2 识别和结合Ab1骨架上的独特型，不影响Ab1与相应抗原的结合 ； Ab2（抗原内影像） 识别并结合Ab1上抗原表位结合的补位，抑制Ab1与抗原的结合； Ab2 识别并结合Ab1上与补位相关及临近的独特位可抑制Ab1与抗原的结合； Ab2与Ab2都有调节相应 Ab1克隆增殖的作用； Ab2 识别Ab1骨架附近的独特位，又识别抗原表位，与自身免疫病的发病机制有关。 这样，Ig的可变区、抗原结合部位、独特型决定基是在同一结构基础上。,免疫球蛋白血清型,血清型 分布 类别 变异部位,同种型 同种内所有正常个体 类（IgG、IgA、IgM、IgD、IgE） CH,亚类 IgG1-4、IgA1-2） CH,型和亚型 CL,同种异型 同种内不同个体Gm1-Gm30、A2m1-A2m2、 CH、CL,独特型 单细胞克隆产生的Ig 极多，108 VH、VL抗原结合部位的高变区,第三节 免疫球蛋白的功能,识别并特异性结合抗原：中和病毒或毒素 ，借助C区功能清除病原微生物或造成免疫损伤； B细胞表面的IgM、IgD是B细胞的BCR，可特异性识别并结合抗原。,V区的功能,C区的功能,1. 激活补体（IgG: CH2, IgM: CH3）经典途径，利用补体的溶细胞（细胞毒）效应溶解抗原靶细胞,2. 结合细胞的Fc受体 （IgGFc、IgEFc与细胞表面的相应受体结合）,调理吞噬作用(opsonization) （IgGFc段与吞噬细胞表面的IgGFc 受体结合，调理吞噬）,补体介导的调理吞噬，抗体也参与作用。, （IgG）抗体依赖细胞介导的细胞毒作用（ADCC效应）,antibodydependent cellmediated cytotoxicity：表达IgGFc受体的细胞通过识别抗体的Fc段直接杀伤被抗体包被的靶细胞,Antibody-dependent Cell-mediated Cytotoxicity (ADCC),NK细胞的ADCC作用,M的ADCC作用,肥大细胞,I型超敏反应,介导I型超敏反应：IgE通过FcR与肥大细胞、嗜碱性粒细胞表面的IgEFcR结合而介导,3.穿过胎盘和黏膜,穿过胎盘（IgG的CH2）：胎盘母体一侧的滋养层细胞表达特异性IgG输送蛋白（FcRn），进行选择性传递 穿过黏膜（SIgA）：发挥局部抗感染作用,第三节 五类Ig的特性与功能,各类免疫球蛋白的主要区别,IgG,出生后3月开始合成，3-5岁近成人水平，血清中含量最高，占总Ig的75%80% 抗感染的主要抗体，再次应答的主要抗体 具有多种功能：经典途径激活补体、调理作用、ADCC 高亲和力抗体 与SPA结合，用于免疫快速诊断 能通过胎盘，对新生儿抗感染起重要作用,IgM,五聚体，具有很强的抗原结合能力和补体结合能力，但亲和力低。占总Ig的5%10% 分子量最大,不能通过血管进入组织。 在系统发育和个体发育过程中最早出现的 Ig （胚胎发育晚期即可出现），脐带血IgM升高胎儿宫内感染。 初次应答的主要抗体 在疾病中最早出现的抗体近期感染的指标 mIgM是B细胞抗原受体，为单体结构,No activation,Activation,补体结合能力强,IgA,IgA有两型： 血清IgA（单体）占总Ig的10%15% SIgA（二聚体） SIgA是人体外分泌液中的主要抗体(存在于黏膜分泌液、初乳、唾液、泪液中) 。 SIgA对防御病原微生物从黏膜入侵机体以及在黏膜局部免疫中发挥重要作用，又称为局部防御性抗体或局部抗感染抗体。,IgD,血清型IgD含量很低。 膜型IgD存在于成熟B 细胞表面，是B细胞成熟的标志，是BCR的组成部分。,IgE,血清IgE的含量最低，只有IgG的4万分之一。 为亲细胞性受体，IgE的CH2、CH3能够与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的IgE-Fc受体结合，介导型超敏反应。 与抗寄生虫感染有关。,第四节 人工制备抗体,克隆：由一个始祖细胞分化、增殖所产生的遗传性状完全相同的细胞群。 多克隆抗体 （polyclonal antibody，PcAb） 单克隆抗体 （monoclonal antibody，McAb） 基因工程抗体 （gene engineering antibody，GeAb）,多克隆抗体(polyclonal antibody, pAb),用天然抗原免疫动物制备的抗体（免疫血清）。 缺点：特异性不高，易出现交叉反应。且不易大量制备。,单克隆抗体(monoclonal antibody, mAb),由一个克隆细胞产生、只作用于某一抗原决定基的均一抗体。 优点：高度特异性和均一性，纯度高、效价高、无交叉反应，易于大量制备，成本低。 应用杂交瘤技术将免疫的小鼠脾细胞与恶性浆细胞瘤细胞融合成为杂交瘤细胞，获得单个浆细胞克隆制备的抗体,每一种浆细胞克隆产生一种特异性抗体分子,即杂交瘤技术，系将产生抗体的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行杂交，产生的杂交瘤细胞，既可在体外大量无限生产繁殖又能合成和分泌抗体。,单克隆抗体技术,单克隆抗体在医学中的应用,1、临床检测各种病原体、肿瘤 抗原等 2、检测淋巴细胞的表面标志 3、机体微量成分的测定 4、抑制器官移植排斥 5、治疗自身免疫疾病 6、生物导弹 7、亲和层析中重要的配体,pAb mAb 产生细胞 多种浆细胞克隆 一种浆细胞克隆 抗体 非均一性 均一性 纯度 不高 高 特异性 不强 强,pAb与mAb的主要区别,基因工程抗体（Genetic engineering antibody, GeAb）,应用基因工程方法制备的抗体称为基因工程抗体 思路：人源Ab基因克隆到真（原）核表达系统中，体外表达人-鼠嵌合Ab 转基因至剔除自身Ab基因又敲入人Ig基因的小鼠体内，杂交瘤产生完全 人Ab,小分子抗体,鼠单抗人源化,基因工程改造的抗体,人源抗体的生产过程,基因工程抗体,人-鼠嵌合抗体：鼠源V区（Fab）-人源C区（Fc） 改型抗体：鼠源CDR 双特异性抗体：异源性H2/L2 Fab抗体：完整L-部分H Fv抗体：VH-VL 单链抗体：VH连接肽VL 单域抗体：VH 最小识别抗体：单一 CDR,1.免疫球蛋白的基本结构、功能区及其功能 2.免疫球蛋白的酶解片段及各片段的功能。 3.免疫球蛋白的生物学功能 4.各类免疫