第四章 +抗体

第三章抗 体,目录,第一节 抗体的基本知识第二节 免疫球蛋白第三节 免疫球蛋白的基因结构第四节 抗体的功能第五节 各类免疫球蛋白的特性和功能,第一节 抗体的基本知识,早在十九世纪 后期，von Behring及其同事Kitasato就发现白喉或破伤风毒素免疫动物后可产生具有中和毒素作用的物质， 称之为抗毒素(antitoxin),随后引入抗体一词来泛指抗毒素类物质。1940年, Tiselius和Kabat发现抗血清中的-球蛋白组分的含量明显高于正常血清。1968年国际卫生组织和1972年国际免疫学会决定将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（immunoglobulin，Ig）.,抗体（antibody, Ab）：是B细胞受抗原激活后，分化成浆细胞，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。免疫球蛋白（immunoglobulin, Ig）：是指具有抗体活性或化学结构与抗体分子相似的球蛋白。如临床上用到的多发性骨髓瘤，是一种浆细胞瘤，能合成球蛋白，但没有与某种抗原发生特异性结合的活性。研究抗体其实就是通过骨髓瘤的免疫球蛋白研究清楚的。因其结构与抗体相同。,抗体(antibody，Ab)是介导体液免疫的重要效应分子，是B细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生的糖蛋白，主要存在于血清等体液中，能与相应抗原特异性地结合，显示免疫功能。,免疫球蛋白的存在形式,免疫球蛋白可分为分泌型（secreted Ig，sIg）和膜型(membrane Ig, mIg)。前者主要存在于血液及组织液中，具有抗体的各种功能；后者构成B细胞膜上的抗原受体。Antibodies are the secreted form of the B-cell receptor(BCR).,一 抗体的基本结构,Porter等对血清IgG抗体的研究证明：Ig分子的基本结构是由四肽链组成的。即：由二条相同的分子量较小的肽链(轻链)和二条相同的分子量较大的肽链(重链)组成。H链和L链由可变区（V区）和恒定区（C区）组成。四条肽链：两条重链和两条轻链,（一）重链（heavy chain, H链）、轻链（light chain, L链）,IgG,（二）可变区（variable region, V区）恒定区（constant region, C区）,（三）超变区(hyper-variable region, HVR)又称互补决定区（complementary determining region,CDR）：抗原抗体结合的部位。骨架区（framework region, FR）,铰链区：富含脯氨酸，具有弹性。,二、抗体的功能区,轻链：VL，CL重链：VH，CH1，CH2，CH3（IgG、IgA和IgD）多一个CH4（IgM和IgE）,IgG分子中每隔110个氨基酸残基，就有一个链内的二硫键将氨基酸连接成球状结构。这种由210个氨基酸残基构成的，由二硫键联结的球状结构，我们就称之为功能区。,功能区的主要功能：VH和VL抗原结合部位；CH1-3和CLIg遗传标志所在；CH2（IgG）、CH3（IgM）C1q结合部位；CH2-CH3（IgG）结合并通过胎盘；CH3（IgG）FcrR结合部位；CH4（IgE）FcR结合部位。,三 水解片段,木瓜蛋白酶（Papain）: I gG Fab段（fragment of antigen-binding，抗原结合片段）Fc段（fragment crystalizable，可结晶片段）,Fab：一条完整的轻链和氨基端的一半重链。每一个Fab段将于一个抗原决定簇结合。Fab段的抗原结合价是一价的。Fc：两条重链羧基端的二分之一。有两个二硫键，保留着它的生物学功能。CH2、CH3。,胃蛋白酶（Pepsin）： IgG F（ab）2：比Fab多了两个二硫键 pFc p:poly(多)：无原有的生物学功能Fab2抗原结合价是2价，具有其原有生物学活性。,用酶去研究免疫球蛋白分子，进行结构和功能的研究。还能制备生物制品。F(ab)2的免疫原性比IgG弱（因分子量减小）。制成生物制品可减少变态反应（病理性免疫应答）的发生。,四、免疫球蛋白的其他成分,1. 连接链（joining chain， J链）：IgMJ链连接5个单体SIgAJ链连接2个单体,2. 分泌片（secretory piece，SP）又称分泌成分（secretory component，SC）：分泌型IgA的成分保护分泌型IgA免受蛋白酶的水解。存在于外分泌液中，分泌液中有蛋白酶的存在。还有助于其向粘膜表面转运。分泌型IgA在粘膜上皮合成，是一种糖蛋白。分泌片和抗体分子不是同一个细胞合成分泌的。IgA是B细胞受抗原刺激，由B细胞分化成浆细胞合成的。分泌片是粘膜上皮细胞合成的。,第二节 免疫球蛋白,免疫球蛋白的类型,双重特性：抗体活性免疫原性（抗原物质）,一、免疫球蛋白同种型,1 类和亚类（根据H链的抗原性不同）五类：IgG(gamma)IgA(alpha)IgM(mu)IgD(delta)IgE(epsilon),亚类IgG: IgG1, IgG2, IgG3IgA:IgA1,IgA2IgM:IgM1,IgM2,2 型和亚型（根据轻链C区抗原特异性不同分型）： (kappa)型（lambda）型亚型（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）,二、免疫球蛋白同种异型（allotype）,CH和CL上的一个或数个氨基酸残基的差异遗传标志（genetic markers）Gm因子：Gm1-30Am因子：A2m1，A2m2Km因子：Km1，Km2，Km3,三、独特性(idiotype),指在同一个体，不同B细胞克隆所产生的免疫球蛋白分子V区以及T、B细胞表面抗体受体V区所具有的抗原特异性不同。,第三节 免疫球蛋白的基因结构,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,一、免疫球蛋白的基因库,链：V （100个）J （5个）C （1个） 链：V （30个）J -C （4个）,二、Ig的基因结构及其重排和表达,H链：V基因（约95个）D基因（27个） V区J基因（6个）C基因（9个） C区,一个B细胞克隆在分化过程中V-D-J功能基因片段保持不变，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。 IFNrIgGB细胞克隆 IgM IL-4 IgE,三、Ig的类别转换（class swithching）,第四节 抗体的功能,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）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,一、V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,二、C区的功能,2. 介导免疫细胞活性（1）调理作用（opsonization）：IgG+抗原（颗粒性） Fc R（单核细胞、吞噬细胞及中性粒细胞） 促吞噬细胞吞噬（2）ADCC(antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,抗体依赖细胞介导的细胞毒性作用) ：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,第五节各类免疫球蛋白的特性和功能,一般特性：单体分子；四个亚类血清中含量最高（75%Ig）；半衰期最长（21-23天）；3-5岁达成人水平（8.0-17mg/mL）；可与SPA（葡萄球菌蛋白）结合（可以纯化IgG）,一、IgG,生物学活性：通过胎盘（新生儿抗感染）；激活补体（裂解细胞）；调理作用（促进吞噬）；介导ADCC（细胞毒作用）。,IgG的实际意义：a. 抗感染b.自身抗体 自身免疫病c.介导变态反应（ 型， 型和 型）d.封闭抗体 肿瘤细胞逃逸e.亲和层析法IgG纯化f.免疫学检测,1. 五聚体，分子量最大（900kd）,又称巨球蛋白；2. 人类发育过程中最早合成的Ig；3. 体液免疫应答最先产生的Ig感染早期免疫；4. 半衰期：5天血清中特异性IgM水平增高提示有近期感染。,二、IgM,5. 激活补体；6. 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；7. B细胞膜IgM（mIgM） 体液免疫应答；8. 自身抗体 自身免疫病，如：类风湿因子9. 0.1M 2-巯基乙醇（2-ME）处理好失活。,1. 两种类型：血清型IgA1（主要），单体（主要）；分泌型IgA2（主要），二聚体（主要），粘膜局部浆细胞合成；分泌片由粘膜上皮细胞合成；2. 粘膜局部抗感染免疫3. 聚合IgA激活补体代替途径。,三、IgA,1. 单体分子；2. 存在形式：分泌性血清中，功能不清；膜结合性B细胞表面，（1）是B细胞成熟的重要标志；（2）抗原受体。,四、IgD,1. 血清中含量最低（占Ig的0.002%）；2. 呼吸道和胃肠道浆细胞产生；3. 介导型超敏反应；4. 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。,五、IgE,第六节 单克隆抗体和基因工程抗体,指由不同B细胞克隆产生的针对抗原物质中多种抗原决定簇的多种抗体混合物。如：免疫血清（含多种特异性抗体）,一、多克隆抗体（polyclonal antibody）:,多克隆抗体的实际意义：（1）预防、治疗感染性疾病，如：破伤风抗毒素血清 抗破伤风胎盘球蛋白 抗病毒感染等副作用：超敏反应（2）临床诊断如：肥达氏反应伤寒、副伤寒，缺点：特异性差。,由单一克隆B细胞杂交瘤产生的，只识别抗原分子某一特定抗原决定簇的特异性抗体。特点：具有高度均一性。杂交瘤细胞：骨髓瘤细胞无限增值；免疫B细胞合成、分泌特异性抗体。杂交瘤技术HAT培养基：次黄票氨基蝶呤（A）和胸腺嘧啶核苷（T）,二、单克隆抗体（monoclonal antibody, McAb）,单克隆抗体的实际意义：（1）抗原的纯化和结构分析；（2）细胞发生、分化及功能的阐明；（3）临床疾病的诊断和治疗如：免疫分子检测；免疫导向药物治疗