免疫球蛋白.pps

2019年5月13日星期一,1,免疫球蛋白 (immunoglobulin,Ig),2019年5月13日星期一,2,主要内容:,一、抗体的发现及理化性质 二、抗体与免疫球蛋白的概念 三、免疫球蛋白的结构 四、免疫球蛋白的抗原性 五、免疫球蛋白的生物学功能 六、五类免疫球蛋白的特性和功能 七、单克隆抗体与多克隆抗体,2019年5月13日星期一,3,一、抗体的发现及理化性质,1. 发现 1890年德国学者Behring和日本学者Kitasato 用白喉杆菌外毒素免疫动物，在其血清中发现一种能中和这种外毒素的组分，称为抗毒素，随后引入抗体一词泛指抗毒素类物质。 1891年12月Behring首次成功将白喉抗毒素血清应用于临床人工被动免疫。,2019年5月13日星期一,4,2019年5月13日星期一,5,一、抗体的发现及理化性质,1937年 Tiselius和Kabat用电泳的方法发现抗体活性主要 在球蛋白区，故抗体又称球蛋白。 1968年和1972年，将具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统一命名为免疫球蛋白。,1. 发现 1890年德国学者Behring和日本学者Kitasato 用白喉杆菌外毒素免疫动物，在其血清中发现一种能中和这种外毒素的组分称为抗毒素，随后引入抗体一词泛指抗毒素类物质。 1891年12月Behring首次成功将白喉抗毒素血清应用于临床人工被动免疫。,2019年5月13日星期一,6,2. 抗体的理化性质,通过电泳证明抗体是两种球蛋白 经超速离心分析和分子量测定等方法，发现大部分抗体是球蛋白，小部分是球蛋白。,2019年5月13日星期一,7,正常血清,2019年5月13日星期一,8,免疫血清,抗原,2019年5月13日星期一,9,2019年5月13日星期一,10,二、抗体与免疫球蛋白的概念,抗体（antibody，Ab）： B细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的能与相应抗原发生特异性结合的具有免疫活性的球蛋白。 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。 免疫球蛋白的存在形式： 膜型（membrane immunoglobulin, mIg） B细胞膜上的抗原受体； 分泌型(secreted immunoglobulin, sIg) 分泌进入体液, 介导体液免疫应答。 含有抗体的血清称为免疫血清,2019年5月13日星期一,11,抗体与免疫球蛋白的区别：,1.免疫球蛋白是化学结构上的概念，而抗体是生物学功能上的概念 2. 抗体均是为免疫球蛋白，但免疫球蛋白不一定是抗体,抗体,免疫球蛋白,2019年5月13日星期一,12,三、免疫球蛋白的结构,（一）免疫球蛋白的基本结构 1. 重链（heavy chain，H） 2条 轻链（light chain，L） 2条 2. 可变区（variable region, V区） 恒定区（constant region, C区） 3. 超变区（ hyper-variable region, HVR),又称 互补决定区(complementary determining region, CDR） 骨架区（framework region, FR） 4. 铰链区（hinge region）,2019年5月13日星期一,13,2019年5月13日星期一,14,（1）重链（heavy chain，H链）,1、重链和轻链,H链,链 链 链 链 链,IgM IgG IgA IgD IgE,IgM1和IgM2 IgG1、IgG2、IgG3、IgG4 IgA1和IgA2,类,亚类,2019年5月13日星期一,15,重链C区分类,轻链C区分型,铰链区氨基酸组成和重链二硫键分亚类,C,C,V,V,链C区个别氨基酸的差异分亚型,免疫球蛋白的类型：类、亚类、型、亚型,2019年5月13日星期一,16,（2）轻链（light chain，L链）,L链可分为：Kappa（）与lambda（）2个型。 正常人血清中免疫球蛋白 ： 约为2：1,2019年5月13日星期一,17,2. 可变区和恒定区,（1）可变区（Variable region，V 区） VH和VL,2019年5月13日星期一,18,2. 可变区和恒定区,（1）可变区（V区） VH和VL 高变区（HVR）（超变区，互补决定区，CDR） V区有3个互补决定区 重链和轻链的互补决定区构成了抗原结合部位,2019年5月13日星期一,19,高变区（HVR）（超变区，互补决定区，CDR）,CDR1(L),CDR2(L),CDR3(L),CDR2(H),CDR3(H),CDR1(H),抗原决定基,互补决定区和抗原决定基,2019年5月13日星期一,21,2019年5月13日星期一,23,2. 可变区和恒定区,（2）恒定区（constant region，C区） CH和CL,2019年5月13日星期一,24,2. 可变区和恒定区,（2）恒定区（constant region，C区） 不同类Ig CH的长度不一 IgG、IgA 和IgD：CH1、CH2和CH3 IgM和IgE：CH1、CH2、 CH3和CH4,IgM,IgD,2019年5月13日星期一,25,3.铰链区（hinge region）,位于CH1与CH2之间 富含脯氨酸，能自由 伸展、弯曲和转动 利于抗体分子超变区与抗原决定基吻合 对蛋白酶敏感 Ag和Ab结合后，铰链区发生构型变化，使存在于CH2区补体结合位点暴露，使补体得以结合。,2019年5月13日星期一,26,2019年5月13日星期一,27,免疫球蛋白的伸缩性,2019年5月13日星期一,28,4.功能区,（1） VL和VH： 是抗原结合的部位 （2） CL和CH1上具有同种异型的遗传标记 （3） CH2具有补体结合点 （4） CH3具有结合单核细胞，巨噬细胞，粒细胞，B细胞，NK细胞Fc段受体的功能。,2019年5月13日星期一,29,5. 免疫球蛋白的水解片段,铰链区有蛋白水解酶的酶切位点 （1）木瓜蛋白酶（Papain） IgG 2个Fab段(fragment of antigen- binding, 抗原结合片段) 1个Fc段（fragment crystalizable, 可结晶片段） （2）胃蛋白酶（Pepsin） IgG 1个 F( ab)2 1个 pFc 意义：阐明Ig分子生物学作用； 构建基因工程抗体。,2019年5月13日星期一,30,2019年5月13日星期一,31,（二）免疫球蛋白的其它成分,1. J链（joining chain）： 存在于IgA，IgM中， 起到稳定多聚体的作用。 2 分泌片（secretory piece，SP）： 分泌片是IgA上的一个辅助成分； 对抵抗外分泌液中的蛋白水解酶的降解具 有重要作用。,2019年5月13日星期一,32,2019年5月13日星期一,33,sIgA的合成和主要作用部位在黏膜,2019年5月13日星期一,34,四、免疫球蛋白的抗原性,免疫球蛋白既与相应抗原发生特异性的结合，其本身又可作为抗原激发机体产生特异性免疫应答。 根据抗原决定基存在的部位及诱导产生的免疫应答的类型，将免疫球蛋白分子的抗原性分为三类： 1. 同种型 2. 同种异型 3. 独特型,2019年5月13日星期一,35,四、免疫球蛋白的抗原性,1.同种型（isotype） 是由Ig分子C区的一级结构决定，其抗原决定基为同一物种所有个体Ig分子所共有，表现在Ig的类、亚类、型、亚型的分子上。 同种型抗原决定基存在于Ig的CH、CL区,2019年5月13日星期一,36,四、免疫球蛋白的抗原性,1.同种型（isotype）,2.同种异型（allotype）：指子代抗体产生细胞所分泌的抗体分子，C区可分发生一个到数个氨基酸变异，因而出现同一种属的不同个体，称为同种异型。 同种异型抗原决定基存在于Ig的C区的特定部位。,2019年5月13日星期一,37,四、免疫球蛋白的抗原性,1.同种型（isotype） 2.同种异型（allotype）,3.独特型（idiotype）同一个体内不同B细胞克隆所产生的抗体分子，其特异性由Ig超变区的氨基酸序列和构型决定，有独特的抗原决定基，称为独特型。 独特型决定基存在于Ig的超变区（CDR）。,2019年5月13日星期一,38,五、免疫球蛋白的生物学功能,1. 特异性结合抗原（首要功能） CDR（互补决定区）部位 抗体分子及酶解片段： Fab 1价 单体（IgG, IgE, F(ab ) 2） 2价 二聚体(分泌型IgA) 4价 五聚体(IgM) 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,2019年5月13日星期一,39,抗原抗体的结合主要依靠静电引力、氢键、范德华力等，需要合适的温度、pH、离子强度以及完整的抗体，这种结合是可逆的。,2019年5月13日星期一,42,五、免疫球蛋白的生物学功能,1. 特异性结合抗原（首要功能）,2. 激活补体 （1）IgG1、 IgG2、 IgG3和IgM通过经典途径 激活补体 （2） IgG4、 IgA和 IgE通过旁路途径激活补体 （3） IgD通常不能激活补体,2019年5月13日星期一,43,五、免疫球蛋白的生物学功能,1. 特异性结合抗原（首要功能） 2. 激活补体,3.结合Fc受体（IgG和IgE）,(1)调理作用,(2)抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（ADCC）,(3)介导I型超敏反应：IgE,(4)穿过胎盘和黏膜,4.参与免疫应答的调节,2019年5月13日星期一,44,2019年5月13日星期一,45,调理作用,指抗体如IgG的Fc段与中性粒细胞、巨噬细胞上的IgG Fc受体结合，从而增强吞噬细胞的吞噬作用。,2019年5月13日星期一,46,ADCC,抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（ADCC）： 指具有杀伤活性的细胞如NK细胞，通过与已结合在病毒感染细胞和肿瘤细胞等靶细胞表面的IgG抗体的Fc段结合，从而直接杀伤靶细胞。,2019年5月13日星期一,47,ADCC作用,2019年5月13日星期一,49,抗体的生物学效应,结合抗原,中和作用,激活补体,介导超敏反应,ADCC,调理吞噬,2019年5月13日星期一,51,六、五类免疫球蛋白的特性和功能,2019年5月13日星期一,52,1. IgG机体抗感染免疫的“主力军”,（1）来源：脾和淋巴结中浆细胞合成,（2）存在形式：多以单体的形式存在,（3）四个亚类：IgG1、 IgG2、 IgG3、IgG4,2019年5月13日星期一,53,IgG,（4）合成时间：出生后3个月开始合成，35岁接近 成人水平 （5）含量及分布：占血清总Ig的7580，几乎 遍及任何组织和体液 （6）半衰期：约20-23天 （7）通过Fc段与许多细胞Fc受体结合发挥不同的免 疫功能：激活补体，调理吞噬，ADCC （8）唯一能通过胎盘的Ig(IgG1、 IgG2和 IgG3）,2019年5月13日星期一,54,2.IgM机体抗感染免疫的“先头部队”,（1）产生部位：脾和淋巴结中的浆细胞 （2）分布与含量：血液中，占血清血清Ig含量 的510% （3）是最大的免疫球蛋白，五聚体，又称巨球蛋白,2019年5月13日星期一,55,IgM,（4）早期抗体 人类发育过程中最早合成的Ig （5）高效抗体(杀菌、溶菌、调理吞噬、激活补 体的能力最强) （6）半衰期: 5天 血清中特异性IgM 水平增 高提示有近期感染 （7）B细胞表面的重要标志 （8）天然血型抗体均为IgM,2019年5月13日星期一,56,2019年5月13日星期一,57,3. IgA,(1) 分型： 血清型 单体 (主要) 分泌型（sIgA) 二聚体(主要) （2）合成：粘膜局部浆细胞合成 （3）半衰期: 6天 （4）局部抗体（sIgA) 参与粘膜局部抗感染 免疫,2019年5月13日星期一,58,sIgA的合成和主要作用部位在黏膜,2019年5月13日星期一,59,4. IgD,（1）半衰期: 3天，极不稳定， 可自发降解 （2）是B细胞的重要表面标志 （3）占血清Ig含量的0.2%,2019年5月13日星期一,60,5. IgE,耐热性差 正常人血清中含量极微，超 敏反应性疾病者血清IgE含量波 动很大 由呼吸道、消化道黏膜固有 层中的浆细胞产生 又称亲细胞抗体 介导 I 型超敏反应 与抗寄生虫感染有关,Different antibody isotypes are found in different parts of the body,2019年5月13日星期一,62,2019年5月13日星期一,63,七、单克隆抗体与多克隆抗体,1. 单克隆抗体（monoclonal antibody, mAb） （1）概念与特点 针对单一抗原决定基，由一个B淋巴细胞克 隆所产生的特异性抗体，称为单克隆抗体。 特点：结构高度均一、纯度高、特异性强、亲 合性高、少或无血清交叉反应等特点,2019年5月13日星期一,64,（2）单