抗体医学幻灯片.ppt

抗体,抗体的发现,1890年德国学者Behring和日本学者北里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。这是在血清中发现的第一种抗体。,第一节免疫球蛋白的结构与功能,一、抗体的结构1.抗体是免疫球蛋白免疫球蛋白（immunoglobulin,Ig）:具有抗体活性或化学结构与抗体分子相似的球蛋白。Ig是化学结构的概念，包括正常的抗体和结构与抗体类似但尚未证实抗体活性的球蛋白。抗体是生物学功能的概念，所有的抗体都是Ig,但并非所有的Ig都是抗体。,抗体（antibody,Ab）:机体免疫细胞被抗原激活后，由分化成熟的终末B细胞-浆细胞合成、分泌的一类能与相应抗原特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。抗体主要存在于血清中，也存在于如呼吸道粘膜液、小肠粘膜液、唾液以及乳汁等其它体液中。因此通常将其介导的免疫称为体液免疫。抗体广泛分布于1、2、和区带。,存在形式BCR（B细胞受体)膜型（membraneimmunoglobulin,mIg）抗体分泌型（secretedimmunoglobulin,sIg）,2.免疫球蛋白基本结构的发现,免疫球蛋白的分子有一个特点，即其中有些部分容易被蛋白酶切割，所以在一定条件下，可以解离为各种片段。常用的酶为木瓜蛋白酶(papain)和胃蛋白酶(pepsin)。,抗体分子片段,名称由来：有抗原结合的功能(fragmentantigenbiding)，由一个轻链和部分重链(VH+CH1)构成。,Fc片段很快就能结晶(fragmentcrystalizable)，相应于CH2、CH3、CH4的部分。Fc介导抗体的效应功能，和细胞或其他效应分子起作用，如结合细胞和补体等。,抗体分子片段,F(ab)2由两个Fab和联结的铰链区组成。由于F(ab)2是双价的，能同时结合两个表位，因而能起沉淀和凝集反应。,Fab段（fragmentantigenbinding）：结构：L+1/2H（VH+CH1）单价，结合抗原后不能形成凝集或沉淀反应,(Fab)2双价抗体活性能形成凝集或沉淀反应生物制品应用,Fc段（fragmentcrystallizable）结构：CH2+CH3赋予抗体多种生物学功能,免疫球蛋白的酶解片段,VL，CL分别代表轻链的V区和C区；VH，CH1，CH2，CH3重链的V区和C区的3个结构；FvVHVL；SS二硫键；虚线代表酶切位置,(Ag-bidingsite),Lchain,Hchain,(,),Vregion,Cregion,H2L2,hingeregion,2region,/(2:1),MonomerofIg,轻链：VL、CL重链：VHCH1,CH2,CH3,CH4IgGIgMIgAIgEIgD,“Y”型，四肽链重链（5种:、）轻链（2种:、）可变区（V区）超变区（HVR，3个，又称CDR互补决定区）骨架区:FR（4个）恒定区（C区）铰链区,重链（Heavychain）：由450-550a.a.组成，MW:50-75KD两条链之间以二硫键相连，呈Y字型分为可变区（V区）和恒定区（C区）五类重链：、相应的五种Ig：IgG、IgA、IgM、IgD和IgEIgG和IgA又可分为若干亚类,轻链（Lightchain）：由214a.a组成，MW:25KD分为可变区（V区）和恒定区（C区）其C末端以二硫键与相对重链相连两型轻链：、人类=21链又可分为4种亚型,3.免疫球蛋白的立体结构,结构域或功能区（domain）：多个二级结构单元组合形成的球状亚单位结构通过二硫键连接约含110氨基酸残基抗体发挥生物学功能的单位L链有2个结构域，H链有4或5个结构域,VH/VL-Ag-bindingsite(HVR/CDR),CH2-complementC1qbindingsite(CH3ofIgM),CH1/CL-geneticmarkerofallotype,CH3,4-bindingtoFcRonsurfaceofcells(CH2,3ofIgEbindingtoFcR),19,IgG,DomainsofIg,抗体的异质性是指抗体中的免疫球蛋白的不均一性。抗体既是被抗原诱导产生的免疫球蛋白，同时其本身也是抗原，有不同的抗原决定簇可以诱导机体产生相应的抗体。抗体的抗原性，即血清型特异性，可以分为三类：同种型，同种异型，独特型。,3.抗体的异质性及其抗原决定簇,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。同一物种的所有个体的免疫球蛋白的类及亚类，型及亚型是相同的，但与另一物种的不同。,类和亚类（根据H链的抗原性不同）IgG(gamma)IgA(alpha)IgM(mu)IgD(delta)IgE(epsilon),(1)类,(2)亚类,IgG：IgG1,IgG2,IgG3,IgG4IgA：IgA1,IgA2,型和亚型(根据轻链C区抗原特异性不同分型)(1)型(kappa)型(lambda)型(2)亚型(链)：OZ(+)(或1)：第190位(亮氨酸)OZ(-)(或2)：第190位(精氨酸)Kern(+)(或3)：第154位(甘氨酸)Kern(-)(或4)：第154位(丝氨酸),同种型,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(geneticmarkers遗传标志)。Gm因子：Gm130Am因子：A2m1，A2m2Km因子：Km1，Km2，Km3,同种异型,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。由免疫球蛋白的超变区特有的氨基酸序列和构型决定。,独特型,5.免疫球蛋白的可变区(V区)L链N端1/2处（VL）110个aa;H链N端1/5-1/4处（VH）118个aa。互补决定区（complementarity-determiningregion,CDR），HVR1，HVR2，HVR3又分别称为CDR1，CDR2，CDR3HVR3(即CDR3)的变异程度最大。HVR的氨基酸序列高度变异是Ig能与数量庞大的不同抗原特异结合的分子基础。,由于不同Ig分子在超变区结构上各自具有该分子独特的氨基酸序列和构象特点，故Ig的超变区结构也是该Ig分子的独特型(idiotype)或独特型抗原表位的所在位置。独特型(Idiotype)为每一种特异性IgV区上的抗原特异性。独特型的抗原决定簇称为独特位(idiotope)。超变区(HVR)、互补决定区(CDR)及独特型这三个概念都是指同一个结构。,抗原,B细胞表位,抗体CDR,表位,6.免疫球蛋白的恒定区恒定区（constantregion，C区）：靠近C端氨基酸序列相对稳定的区域，L链C端1/2处，105个氨基酸，H链C端3/4处，331-431个氨基酸。不同类ICH的长度不一。同一种属的个体，所产生针对不同抗原的同一类别的I，其C区氨基酸组成和排列顺序比较恒定，其免疫原性相同，但V区不同。,Constantregion：carboxyl-terminalofhighchainandlightchain,1/2lightchain,1/4or1/5highchain.氨基酸组成和排列顺序相对恒定重链和轻链的恒定区分别称为CH和CL不同类IgCH的长度不同如IgG、IgD和IgA具有3个CH，而IgE、IgM有4个CH是Ig分类和分型的依据，也是制备第二抗体的抗原基础,BasicStructure：,Constantregion：carboxyl-terminalofhighchainandlightchain,1/2lightchain,1/4or1/5highchain.氨基酸组成和排列顺序相对恒定重链和轻链的恒定区分别称为CH和CL不同类IgCH的长度不同如IgG、IgD和IgA具有3个CH，而IgE、IgM有4个CH是Ig分类和分型的依据，也是制备第二抗体的抗原基础,制备第二抗体,抗白喉杆菌IgG（Ab1）,白喉杆菌,机体,马,抗Ab1抗体（二抗）,抗破伤风杆菌IgG（Ab2）,破伤风杆菌,机体,制备第二抗体,铰链区（hingeregion）：位于CH1和CH2之间富含脯氨酸，有弹性，使Ig伸展自如IgG,IgD,IgA有，而IgE和IgM无铰链区,Flexibilityofimmunoglobulins,免疫球蛋白的其他成分：,J链（joiningchain）参与IgA(H2L2)2与IgM(H2L2)5连接,分泌片（secretorypiece,SP）上皮细胞分泌保护sIgA不被蛋白酶降解介导IgA的转运,免疫球蛋白的其他成分：,、,二、免疫球蛋白的类别与功能多样性,1.IgG,含量高：是血清和细胞外液中主要成分，约占血清免疫球蛋白总量的80%。以其铰链区大小和链内二硫键数目和位置不同可将人IgG分为4个亚类IgG1、IgG2、IgG3、IgG4。出生后3个月开始合成，5岁达成人水平。IgG是唯一能通过胎盘的Ig，在新生儿抗感染免疫中起主要作用。治疗用的丙球主要含IgG。从正常人血清中提取的IgG可有多种抗体活性如抗甲肝、麻疹等。也就是说大多数抗菌性、抗病毒性抗体属于IgG。某些自身抗体如抗核抗体、抗甲状腺球蛋白抗体和引起I型、II型超敏反应的抗体也属于IgG。,生物学活性(1)通过胎盘（新生儿抗感染）；(2)激活补体（裂解细胞）；(3)调理作用（促进吞噬）；(4)介导ADCC（细胞毒作用）。实际意义(1)抗感染；(2)自身抗体自身免疫病；(3)介导变态反应(、型)；(4)封闭抗体肿瘤细胞逃逸；(5)亲合层析法IgG纯化；(6)免疫学检测。,2.IgM五聚体，分子量最大(900kd)，又称巨球蛋白；人类发育过程中最早合成的Ig；体液免疫应答最先产生的Ig感染早期免疫；占血清Ig含量的510%；半衰期5天血清中特异性IgM水平增高提示有近期感染；激活补体；IgM不能通过胎盘脐带血或新生儿血清中IgM水平升高表明胎儿有宫内感染；B细胞膜IgM（mIgM）体液免疫应答；自身抗体自身免疫病。,3.IgA两种类型半衰期6天；占血清Ig含量的1015%；粘膜局部抗感染免疫，阻止病原微生物黏附；聚合IgA激活补体替代途径。,血清型：IgA1，单体；分泌型：IgA2，二聚体,粘膜局部浆细胞合成；分泌片由粘膜上皮细胞合成；,sIgA为二聚体,由J链连接，含内皮细胞合成的SP，经分泌性上皮细胞分泌到外分泌液中。sIgA主要存在于乳汁、唾液、泪液和呼吸道、消化道、生殖道黏膜表面，参与局部黏膜免疫。婴儿可从母乳获得sIgA，属重要的被动免疫，提倡母乳喂养。新生儿易患呼吸道、消化道感染，可能与其sIgA和其合成不足有关。,粘膜表面是大部分生物病原的入侵门户，分泌型IgA在粘膜表面有非常重要的效应功能。sIgA为二聚体，能与有重复抗原表位的大分子抗原结合，防止病原吸附在粘膜表面，从而抑制病毒感染和细菌的定殖。抗原与sIgA结合后容易被粘液捕获，并通过呼吸道的纤毛或胃肠道的蠕动排出体外。sIgA是感染性免疫的重要防线。,4.IgD单体分子存在形式：分泌型血清中，功能不清；膜结合型B细胞表面。在B细胞分化过程中，成熟B细胞同时表达mIgM和mIgD，对抗原的刺激出现正应答；不成熟的B细胞只表达mIgM，抗原刺激后表现为免疫耐受。成熟B细胞活化后，或者变成记忆B细胞时，mIgD逐渐消失。意义（1）是B细胞成熟的重要标志；（2）抗原受体，对B细胞活化、增殖和分化起调节作用；占血清Ig含量的1%；半衰期3天。,5.IgE单体分子；血清中含量最低(占Ig的0.002%)；种系进化中出现最晚；呼吸道和胃肠道浆细胞产生；介导型超敏反应；过敏性疾病和某些寄生虫感染患者血清中特异性IgE水平增高。,IgG:IgM:,血清中含量最高，占总Ig的75%80%再次应答的主要抗体具有多种功能与SPA结合抗感染的主要抗体,分子量最大的Ig最早出现的Ig初次应答的主要抗体近期感染的指标mIgM是B细胞抗原受体,IgA:IgD:,分泌型和血清型初乳中含sIgA在局部抗感染中发挥重要作用,IgE:含量最少介导I型超敏反应,B细胞成熟的标志,人类免疫球蛋白同