免疫学概论笔记.doc

第一章 免疫学概论（Immunology）第一节免疫概念的演变一、免疫（Immune）免疫是immunis衍生而来的，在微生物学和病毒学上是指免除瘟疫。在医学上，免疫（Immunity）是指机体接触抗原性异物的一种生理反应。免疫的现代定义是：机体针对外源物质的一种反应，其作用是识别和排除抗原性异物，以此维持机体的生理平衡。 二、免疫学（Immunology）免疫学是研究抗原性异物，进入机体后发生的细胞和分子的反应，以及各种免疫现象、理论规律及其相关技术的一门生物科学。免疫学的基础方面的研究免疫学在应用方面的研究三、免疫的功能机体的免疫功能体现在对抗原特异性的识别和消除，保持机体相对的自身稳定（homeostasis）（生物体对自己和非已的识别）。第二节免疫学的发展史一、免疫学的经验时期二、经典免疫学时期1牛痘苗的发明1798年，英国E Jenner确立接种牛痘疫苗后可以预防天花2减毒疫苗的发明1880年，L Pasteur发现鸡霍乱杆菌的接种方法1881年，L Pasteur制备了炭疽杆菌减毒疫苗1885年，L Pasteur制备了狂犬病疫苗3抗毒素1890年，德国E von Behring 日本的北里（S Kitasato）应用免疫血清治疗白喉患者的被动免疫治疗获得成功。1902年，获得诺贝尔医学奖。4补体的发现1894年，R Pfeiffer观察到溶菌现象1895年，J Bordet 发现溶菌现象中补体和抗体的作用5血清学方法的建立1900年，P Ehrlich 抗体形成概念，1897年，P Kraus 沉淀反应1896年，M von Gruber，HE Durham 凝集反应1906年，AP von Wassermann 补体结合反应6免疫化学的研究1917年，K Landsteiner 应用人工抗原研究抗原抗体反应的特异性1929年，M Heidelberger抗原抗体反应的定量研究1934年，JR Marrack抗原抗体反应格子学说1938年，AW Tiselius, EA Kabat血清蛋白电泳技术丙种球蛋白1942年，JT Freund佐剂1941年，AH Coons免疫荧光技术1955年，P Grabar 免疫电泳抗体分子不均一性7抗体生成理论1897年，P Ehrlich抗体生成学说抗毒素分子存在于细胞表面上，当外毒素进入体内后与之特异结合，并刺激细胞产生更多的抗毒素分子，自细胞表面脱落入血流，既是抗毒素。1930年，F Haurowitz抗体形成的模板学说抗体分子结构是在抗原直接影响下形成的，抗原是通过干扰细胞核DNA而间接影响抗体分子的构型。第三节近代免疫学时期1细胞转移迟发型超敏性的成功 1942年，MW Chase证明除体液免疫外细胞免疫的存在2免疫耐受现象的发现 1945年，RD Owen 发现天然耐受现象1953年，RE Billingham，PB Medawar免疫耐受证明，使免疫学进入生物学时期3抗体生成克隆选择学说1958年，澳大利亚FM Burnet提出抗体生成克隆选择学说：1） 机体内存在识别多种抗原的细胞系，其细胞表面具有识别抗原的受体。2） 抗原进入体内后，选择相应受体的免疫细胞使之活化。增殖形成抗体产生细胞及免疫记忆细胞。3） 胎生期免疫细胞与自己抗原相接触则可被破坏，形成耐受状态。4） 免疫细胞系可突变，产生出同自己抗原发生反应的细胞因子，可形成自身免疫。第四节现代免疫学时期一、 60年代的重要发现1在此期间证明了胸腺和淋巴细胞的免疫功能，建立了高等动物体内免疫系统的组织学和细胞学基础。1957年，Glick早期摘除鸡的腔上囊组织可影响抗体的产生1961年，Miller，Good胸腺与细胞免疫1965年，Gowan淋巴细胞的免疫功能1969年，Claman，MitchellT和B细胞亚群的概念2在此期间对抗体分子的结构的研究取得了突破性进展。40年代，抗体的血清球蛋白性质（集中研究抗体的分子结构与生物功能）50年代，RR Porter木瓜蛋白酶水解抗体球蛋白分子 抗体活性片段GM Edelman证明球蛋白是多肽链组成的60年代，统一抗体名称和分类 IgG，IgM，IgA，发现了IgD，IgE二、 70年代的重要发现1. 免疫应答细胞机体的免疫应答是由多细胞相互作用的结果，使免疫学进入了细胞生物学和分子生物学领域。Pernis 淋巴细胞在抗体产生中的协同作用Feldman T和B细胞在抗体产生中的协同作用Unanue 巨噬细胞在免疫应答中作用 2. T细胞亚类的发现研究T细胞的发生，分化与功能，对T细胞亚类的鉴别，对T细胞抗原识别受体的研究。Mitchison 辅助性T细胞Gershon 抑制性T细胞Cantor 膜抗原分析法，鉴定不同T细胞亚类。3. 免疫网络学1974年，NK Jerne提出免疫网络学说1） 抗原刺激发生之前，机体处于一种相对的免疫稳定状态。2） 抗原进入机体后，打破了这种平衡，产生特异性抗体分子。3） 当达到一定量时将引起抗Ig分子独特型的免疫应答，即抗独特型抗体。4） 使受增殖的克隆受到抑制，而不是无休止的增殖，藉以维持免疫应答的稳定平衡。三、80年代的重要发现：1. 抗体多样性遗传控制日本，利根川进等应用分子杂交技术证明并克隆出Ig分子V区和C区基因。 同时应用克隆cDNA片段为探针，证明了B细胞在分化发育过程中编码Ig基因结构，阐明了Ig抗原结合部位多样性的起源，以及遗传和体细胞突变在抗体多样性形成中的作用。1987年获得诺贝尔医学奖。2. T细胞抗原受体的证明1983年 Meur证明小鼠和人T细胞表面受体的存在（异二聚体肽链组成）1984年 Davis分离出小鼠T细胞受体基因3. 细胞因子研究进展细胞因子是一组异质性肽类细胞调节因子。它包括淋巴因子，单核因子，白细胞介素，干扰素，肿瘤坏死因子，集落刺激因子，转化生长因子等。1.经典免疫学时期对人体免疫功能的认识首先从抗感染免疫开始，从18世纪末至20世纪中叶，随着微生物学的发展，人们对免疫功能的认识从人体现象的观察进入了科学实验时期。2. 近代免疫学时期20世纪中叶60年代，由于近代免疫生物学的进展和细胞系选择学说的提出，否定了长期以来机体免疫反应是对外源抗原的特有反应，是单纯的化学过程的学说，认为免疫反应是机体识别“自己”和“非己”的普遍生物学现象。3. 现代免疫学时期发现了胸腺的免疫功能，确认了淋巴细胞系是重要的免疫细胞，阐明了免疫球蛋白的分子结构与功能，从器官，细胞和分子水平揭示了机体另一重要生理系统，即免疫系统的存在。4. 免疫学已发展成为一门独立的生物学科第五节免疫学在生物学和医学中的作用一、免疫学与医学免疫学的发展及其向医学各学科的渗透，产生了许多相关学科和交叉学科，如免疫病理学，神经免疫学，临床免疫学，免疫遗传学，肿瘤免疫学，免疫药理学，移植免疫学，免疫毒理学，生殖免疫学等。免疫学的发展必将在恶性肿瘤的防治、器官移植、传染病的预防、免疫性疾病的防治、生殖的控制，以及延缓衰老等方面推动医学的进步。二、免疫学与生物学1. 免疫系统对自己与非己的识别，都涉及到细胞间的信息传递，细胞内信息的传导，能量转换等生命过程的基本特征。2. 免疫系统的功能受遗传因子控制。3. 免疫细胞在发育成熟过程中伴随有膜表面标志的变化4. 免疫细胞及其分子的结构与功能，免疫球蛋白基因表达与调控的研究丰富了分子生物学研究内容，基因及其表达产物的定量、定性、定位的研究中免疫学发挥重要作用。三、免疫学与生物技术的发展1. 免疫学在抗感染方面的巨大成功，促进了生物制品产业的发展。2. 主动和被动免疫的应用，控制了多种传染病的传播。3. 细胞工程产生的单克隆抗体，基因工程产生的细胞因子为临床医学提供了一类新型免疫调节药物。现代免疫学技术的热点一、细胞融合技术（杂交瘤技术）1975年，Kohler和Milstein应用小鼠骨髓瘤细胞和绵羊细胞致敏的小鼠脾细胞融合，得到的一部分融合杂交细胞既能继续生长，又能分泌抗羊红细胞抗体，将这种杂交细胞系统称为杂交瘤，应用这种方法可制备单一抗原决定簇的单克隆抗体。二、T细胞克隆技术1976年，Morgan证明T细胞生长因子在体外培养条件下可以刺激T细胞克隆长期生长，应用该技术建立了一系列抗原特异T细胞克隆用以研究T细胞受体，淋巴因子的分泌以及细胞间协同作用。三、基因工程抗体技术应用基因工程技术改造现有优良的鼠单抗的基因，着眼点在于尽量减少抗体中的鼠源成分，保留原有的抗体特异性。1. 嵌合抗体（Chimeric antibodies）1984年，Morrion，从杂交瘤细胞从分离出功能性可变区基因，与人Ig恒定区的基因连接，插入适当质粒，构建质粒载体转宿主细胞表达鼠人嵌合抗体。2. 改形抗体（reshaped antibody，Rab）Rab是指利用基因工程技术，将人抗体可变区（V）中互补决定簇（Complementarity determinative region，CDR）序列改换成鼠源单抗CDR序列，又称为CDR移植抗体（CDR grafting antibody）四、转基因动物技术转基因动物（transgenic animal）是指基因组中整合有外源基因的一类动物，整入动物基因的外源基因被称为转基因（transgcne）。1. 只有部分组织细胞的基因组中整合有外源基因的动物，称为嵌合体动物（chimera mosaic animal）。2. 动物所有细胞均整合有外源基因，则具有将外源基因遗传给子代的能力，通常被称为转基因动物。第二章抗原第一节抗原的概念1 抗原（Antigen）：抗原是指能与相应克隆的淋巴细胞上独特的抗原受体特异性结合，透导淋巴细胞产生免疫应答的物质。抗原既具有免疫原性，又具有免疫反应性（Immunoresponse）。2 免疫原性（immunogenicity）：免疫原性是指引起免疫应答的性能。3 免疫反应性（immuno reactivity）：免疫反应是性指能与免疫应答产物相互作用起反应的性能。4 半抗原（hapten）：小分子本身不能引起免疫应答，但能与产生的相应抗体的结合。这种物质只有与载体蛋白（carrier protein）结合后，才能具备免疫原性。这种只具有免疫反应性而无免疫原性的物质称为半抗原或不完全抗原（incomplete antigen）。第二节决定免疫原性的因素一、化学性质及结构复杂性多数抗原是蛋白质，其中含有大量芳香族氨基酸，尤其是含酪氨酸的蛋白质抗原性更强。多糖中只有复杂多糖才具有抗原性。核酸的免疫原性很低，但若与蛋白质载体连接则能刺激抗体产生。类脂一般无抗原性。二、分子大小凡具有抗原性的物质，其分子量都较大，一般在10000以上，个别超过100000dal。低于4000dal者一般不具有抗原性。三、分子构象和易接近性抗原分子的特殊化学基团的三维结构（构象，conformation）决定此分子是否能与淋巴细胞的抗原受体吻合，而启动免疫应答。易接近性（accessibility）：是指抗原分子的特殊化学基团与淋巴细胞表面对应抗原受体相互接触的难易程度。四、异物性（foreignness）：异物性是指抗原与所刺激的机体的自身物质的差异。五、免疫途径和抗原剂量多数抗原是非经口进入机体（皮内，皮下，肌肉，静脉，腹腔），才具有抗原性，一般情况下，颗粒性抗原（细菌，红细胞，大的多聚体）不论皮下或静脉注射可引起良好的抗体应答，而可溶性蛋白或糖类需较严格的免疫程序，包括用量较大，多次注射以及与佐剂同时使用。六、机体方面的因素宿主与抗原来源的种类有关，宿主的遗传背景也明显的影响，在近交系的一些品系是具有高应答的品系。第三节特异性和交叉反应特异性（specificity）：是指物质之间的相互吻合的针对性，是免疫应答和免疫反应中的一个重要要素。抗原的特异性既表现在免疫原性上，也表现在免疫反应性上。*免疫学鉴定、诊断和防治之所以能广泛应用和行之有效就是基于免疫应答和免疫反应具有特异性。一、抗原决定簇（epitope）1 抗原决定簇（antigenic determinant），又称表位是指抗原性物质表面决定该抗原特特的特殊化学基团，是免疫应答和免疫反应具有特异性的物质基础。2 抗原决定簇是很小的，其大小相当于相应抗体的结合部位，它们可由5-7个氨基酸，单糖或核苷酸残基组成，其中有些残基在与抗体结合时，比其它残基起更大作用，因而具有免疫优势（Immunodominance）3 抗原结合价（Antigenic valence）：是指能与抗体分子结合的抗原决定簇的总数。每一种半抗原可理解为单一的抗原决定簇，而天然抗原含有很多不同的抗原决定簇，它是带有大量多种“天然”半抗原的大分子。 二、抗原抗体反应的特异性直接法间接法三、交叉反应（Cross reaction）抗原除与其相应的抗体发生特异性反应外，还与其他抗体发生反应称为交叉反应，引起交叉反应的原因：1. 抗原异质性（Antigen heterogeneity）相同的抗原分子。2. 共同决定簇3. 决定簇相似第四节抗原的分类一、根据抗原来源与机体的亲缘关系分类1. 异种抗原（xenoantigen）来自另一物种的抗原性物质（动物血清，各种微生物及其代谢产物）。2. 同种异型抗原（alloangtigen）来自同种而基因型不同的个体的抗原（人的红细胞抗原，白细胞抗原）。3. 自身抗原（antoantigen）能引起自身免疫应答的自身组织成分（晶状蛋白，脑组织）。4. 异嗜性抗原（heterophile antigen）在不同种属动物，植物，微生物细胞表面上存在的共同抗原。二、根据引起免疫应答依赖T细胞的关系分类1 胸腺依赖性抗原（thymus-dependent antigen, TD）：绝大多数抗原需T细胞辅助才能刺激机体产生抗体，可引起回忆应答。产生细胞和体液免疫，为IgG抗体。如血细胞，细菌血清成分。2 非胸腺依赖性抗原（thymus-independent antigen, TI）：不需T细胞辅助或依赖程度较低的抗原，不引起回忆应答。多数为多聚体，有重复性的抗原决定簇，如多糖类物质，可刺激B细胞产生抗体。不产生细胞免疫，为IgM抗体。三、其他分类方法：内源性抗原 （endogenous antigen）外源性抗原 （exogenous antigen）天然抗原 （natural antigen）人工抗原 （artificial antigen）合成抗原 （synthetic antigen）完全抗原 （complete antigen）不完全抗原 （incomplete antigen）第五节医学上的重要抗原一、各种微生物及其代谢产物细菌、病毒都是良好的抗原，能引起机体产生相应抗体。细菌的代谢产物多数为良好的抗原，其中有些如外毒素抗原性很强。二、动物的抗血清临床上常用抗毒素治疗外毒素所致疾病（白喉，破伤风）以及毒蛇咬伤。三、异嗜性抗原有些病原微生物与人体某些组织有共同抗原成分，是引起免疫病理的物质基础。四、同种异型抗原1. ABO血型系统（ABO blood group system）根据人类红细胞表面血型抗原A和B的有无，可分为A，B，AB和O型。人类ABO血型系统的分类表型 基因型 红细胞表面抗原 血清中抗体ABABO A/A，A/OB/B，B/OA/BO/O ABA，B无A，无B 抗B抗A无抗A，无抗B抗A，抗BABO血型抗原是由复杂的寡糖和多肽组成2. Rh血型系统Landsteiner和Wiener（1940）发现将恒河猴（Macacus rhesus）红细胞免疫家免后所得的免疫血清可与多数人的红细胞反应，说明这些人的红细胞与恒河猴的红细胞有共同的抗原，故称此抗原为Rh抗原，根据红细胞表面有无Rh抗原，而区分为Rh阳性和Rh阴性。第六节免疫学研究中常用的抗原牛血清白蛋白 （bovine serum albumin, BSA）卵白蛋白 （ovalbumin, OA）牛丙种球蛋白 （bovine -globulin, BGG）钥孔嘁血蓝蛋白（keyhole limpet hemocyanin, KLH）鞭毛蛋白 （flagellin）绵羊红细胞 （sheep red blood cell, SRBC）第七节佐剂（adjuvant）能增强机体免疫应答的物质，一般应用时是与抗原同时或预先注射于机体。1. 无机佐剂Al（OH）32. 有机佐剂微生物及其产物，结核杆菌，卡介菌，内毒素。3. 合成佐剂合成的双链多聚核苷酸。弗氏佐剂 弗氏完全佐剂 （complete freunds adjuvant, CFA）弗氏不完全佐剂（incomplete freunds adjuvant, IFA）佐剂的作用：1 形成抗原储存库。2 形成局部肉芽肿。3 刺激淋巴细胞增殖和分化。第三章免疫球蛋白分子抗体第一节抗体的发展及其特征一、抗体的发现血清中存在一种能特异性中和外毒素的组分称为抗毒素，使细菌发生特异性凝集的组分称之为凝集素。其后将其称为抗体（antibody，Ab），将能刺激机体产生抗体的物质称为抗原（antigen）。二、抗体的理化性质40年代初期Tiselius和Kabat用肺炎球菌多糖免疫家兔，证实了抗体活性与血清丙种球蛋白组分相关。图1. 兔血清电泳分离 图2.不同类免疫球蛋白的电泳分离离心常数7S (16, IgG) ; 19S,2(2M,90,IgM); 2A(IgA)三、抗体的生物学活性1 抗体与抗原的特异性结合。2 抗体与补体的结合。3 抗体的调理作用。第二节免疫球蛋白的分子结构与功能一、免疫球蛋白的基本结构Porter对血清IgG抗体的研究证明，Ig分子基本结构是由四个肽链组成的，二条较小的轻链和二条较的重链，轻链与重链是由二硫键连接形成，分为氨基端（N端），羧基端（C端）。（一）轻链和重链1轻链（light chain，L链）214氨基酸残基组成，通常不含碳水化合物，分子量为24KD，有两个由链内二硫键组成的环肽，可分为：Kappa（）与lambda（）2个亚型。2重链（heavy chain，H链）450-550氨基酸残基组成，分子量55或75KD，含糖数量不同，4-5个链内二硫键，可分为5类，、链，不同的H链与L链（或）组成完整的Ig分子。分别称为：IgM，IgG，IgA，IgD和IgE。（二）可变区和恒定区1可变区（Variable region，V区）L链N端 1/2处（VL）108-111个氨基酸残基，H链N端1/5-1/4处（VH）118个氨基酸残基，V区有一个肽环65-75个氨基酸残基。 高变区（hypervariable region, HVR）可变区 骨架区（framework region, FR）VL的HVR在24-34，50-56，89-97氨基酸位置。VH的HVR在31-35，50-56，95-102氨基酸位置。分别称为VL和VH的HVR1，HVR2，HVR3。l 高变区为抗体与抗原的结合位置，称为决定簇互补区（complementarity-determining region, CDR），VL和VH的HVR1，HVR2，HVR3又分别称为CDR1，CDR2，CDR3，其中CDR3具有更高的高变程度，H链在与抗原结合中起重要的作用。2恒定区（constant region，C区）L链C端1/2处，105个氨基酸，H链C端3/4-4/5处，331-431个氨基酸。l 在同一种属动物中是比较恒定的,是制备第二抗体进行标记的重要基础。（三）功能区链内二硫键折叠成球形区称为功能区（domain）约由110个氨基酸组成。氨基酸的顺序具有高度的同源性。1 L链功能区：2个，（VL，CL各一个）2 H链功能区：IgG，IgA，IgD，4个（V区1个，C区3个）IgM，IgE，5个（V区1个，C区4个）3 功能区的作用：（1） VL和VH是抗原结合的部位（FV区）。（2） CL和CH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。4 铰链区（hinge region）位于CH1和CH2之间为非独立功能区。（1） 当VL，VH与抗原结合时，此区发生扭曲，使抗体分子上两个抗原结合点更好地与两个抗原决定簇发生互补。（2） 因CH2和CH3构型变化，显示出活化补体，结合组织细胞等生物学活性。（四）J链和分泌成分1 J链（joining chain）：存在于IgA，IgM中，在其组成和体内转运中具有一定作用。2 分泌成分（secretory component，SC）：分泌成分是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。（五）单体，双体，五聚体1 单体：由一对L链和H链组成的基本结构2 双体：分泌型的IgA由J链连接的两个单体3 五聚体：是由J链和二硫键连接的五个单体IgG IgA IgM（六）酶解片段1木瓜蛋白酶（papain）水解片段（1） 裂解部位，铰链区H链间二硫键（N端）（2） 裂解片段，2个Fab（54KD），一个Fc（50KD）Fab与抗原结合，不发生凝集反应。2胃蛋白酶（pepsin）水解片段（1）裂解部位，铰链区H链间二硫键（N端）（3） 裂解片段，F（ab）2，无Fc片段与抗原结合可发生凝集反应二、免疫球蛋白的分子功能（一）特异性结合抗原Ig最显著的生物学特点就是能够特异性地与抗原结合，这种特异性结合抗原特性是由其V区（HVR）的空间构型决定的。Ig的抗原结合点由L链和H链超变区组成，与相应抗原上的表位互补，借助静电力，氢键以及范德华力等次级键相结合，这种结合是可逆的，并受到pH、温度和电解质浓度的影响。不同的抗原可能有相同的抗原决定簇，一种抗体可以与两种或两种以上的抗原发生反应，此称为交叉反应（cross reactoion）。（二）活化补体1 IgM，IgG1，IgG2和IgG3可通过经典途径活化补体。2 IgA1，IgG4，IgE等可以通过替代途径活化补体。（三）结合Fc受体不同细胞表面具有不同Ig的Fc受体（FcR，FcR，FcR），当Ig与相应抗原结合后，由于构型改变，促使Fc同相应的细胞结合。由IgE抗体Fc段的结构特点，可在游离情况下与细胞受体结合，称为亲细胞抗体（cytophilic antibody）。1介导I型变态反应IgE诱导的细胞脱颗粒，释放组胺，合成由细胞质来源的介质，如：白三烯，前列腺素，血小板活化因子等引起的I型变态反应。2调理吞噬作用调理作用（opsonization）是指抗体，补体等调理素（opsonin），促进吞噬细胞吞噬细胞等颗粒性抗原。由于补体对热不稳定，称热不稳定调理素（heat-labile opsonin），抗体又称为热稳定调理素（heat-stable opsonin）。抗体的调理机制： 在抗原和吞噬细胞之间搭桥。123下一页 改变抗原表面电荷。 中和细菌表面的抗吞噬物质。 溶化吞噬细胞（抗原抗体复合物结合细胞表面Fc受体）3 发挥抗体依赖的细胞介导细胞毒作用（antibody dependent cell-mediated cytotoxicity, ADCC）（二）通过胎盘IgG是唯一可通过胎盘从母体转移给胎儿的Ig。是一种重要的自然被动免疫，对于新生儿的抗感染有重要作用。三、免疫球蛋白分子的抗原性（一）同种型同种型（isotype）指同一种属内所有个体共有Ig抗原、特异性的标记，在异种体内可诱导产生相应的抗体，同种型的抗原性主要位于CH和CH上，同种型主要包括Ig的类、亚类、型和亚型。1免疫球蛋白的类和亚类（Classes and subclasses）（1） 类，决定Ig不同类的抗原性差异存在于H链的恒定区（CH）。（2） 亚类，同一类Ig中，存在于铰链区氨基酸组成和二硫键数目的差异。2免疫球蛋白的型和亚型（types and subtypes）（1） 型，决定Ig型的抗原性差异存在于L链的恒定区（CL）。（2） 亚型，按铰链恒定区（C2）个别氨基酸的差异又可分为1，2，3，4，四个亚型。（二）同种异型同种异型（allotype）是指同一种属不同个体的Ig分子抗原性的不同，在同种异体间免疫可诱导免疫反应。1 链上的同种异型（重链上）。2 2链上的同种异型。（三）独特型独特型（idiotype）为每一种特异性IgV区上的抗原特异性。四、免疫球蛋白分子的超家族许多细胞膜表面和机体某些蛋白分子，其多肽链折叠方式与Ig折叠相似，在DNA水平上和氨基酸序列上与IgV区或C区有较高的同源性，它们可能从同一原始祖先基因经复制突变衍生而来。编码基因称为免疫球蛋白基因超家族，基因表达产物称为免疫球蛋白超家族(Immunogloblin superfamily, IGSF)。抗原识别受体，信号传导因子，MHC相关分子，Ig受体等第三节各类免疫球蛋白的生物学活性IgG IgA IgM IgD IgE重链名称 重链功能区数目 4 4 5 4 5主要存在形式 单体 单体双体 五聚体 单体 单体分子量(KD) 146-170 160; 400 970 175 188碳水化合物（%） 4 10 12 18 12血清浓度(mg/dl) 1150300 21050 150 0.3-4 0.002血清总IgG (%) 75 10 5-10 1 0.001外分泌液 - + + - -经典途径活化补体 + - + - -代替途径活化补体 + + ? + +半衰期（天） 20-23 5.8 5.1 2.8 2.5合成部位 脾淋巴浆细胞 粘膜淋巴组织 脾淋巴浆细胞 扁桃体脾浆细胞 粘膜浆细胞通过胎盘 + - - - -第四节免疫球蛋白基因的结构和抗体多样性1965年，Dreyer和Bennet首先提出Ig的V区和C区是由分隔存在的基因所编码，在淋巴细胞发育过程中，这两个基因发生易位而重排在一起。1976年日本学者根川应用DNA重组技术证实了这一假说，1987年获得诺贝尔医学和生理学奖。Ig分子是由三个不连锁的Ig，Ig和IgH基因所编码的，分别位于不同的染色体上。编码多肽链 基因符号 基因染色体定位人 小鼠轻链轻链重链 IgIgIgH 22214 61612一、Ig重链基因的结构和重排（一）重链V区基因H链V区基因是由V，D，J三种基因片段经重排组成，首先发生D与J基因片段的连接形成DJ，然后再与V片段连接，是通过七聚体间隔序列九聚体识别信号和重组酶而完成的。（二）重链C区基因1C基因片段小鼠H 链区基因片段从5端到3排列的顺序是CCC3C1C2bC2aCC，人H链C区基因的顺序为CCC3C1C2（Psendo基因）C1C2C4CC2。（三）膜表面Ig重链基因膜表面Ig（SmIg）是B细胞识别抗原的受体。二、Ig轻链基因的结构和重排在IgH链基因重排后，L链可就区基因片段随之发生重排。在L链中，链基因先发生重排，如果基因重排无效，随即发生基因的重排。L链的CDR1，CDR2和大部分CDR3由V或V基因片段所编码，J或J基因片段编码CDR3的其余部分和第四个骨架区。L链无D基因片段。三、抗体多样性的遗传基础机体对外界是环境中种类众多抗原刺激可产生相应的特异性抗体，推算抗体的多样性在107以上。多肽链 基因片段数 V区基因重组方式 重排和随机配对后推算的多样性数目VD J H链链 1000 124250- 4 VDJVJ 4.81044.81071.0103* 多样性数目不包括VDJ连接多样性，N区插入和体细胞突变所增加的多样性数目。第五节抗体的制备一、多克隆抗体（ployclonal antibody，第一代抗体）天然抗原物质往往具有多种不同的抗原决定簇，而每一决定簇都可刺激机体，一种抗体形成细胞产生一种特异性抗体。在机体淋巴组织内可存在多种抗体形成细胞（B细胞），当受刺激后，对应一个抗原决定簇，每种B细胞可增殖化化为一种细胞群（克隆Clone），并分泌合成在理化性质，分子结构，遗传标记，以及生物学特性等方面相同的均一性抗体（单克隆抗体），多种抗原决定簇可刺激多种细胞克隆合成分泌各种不同的抗体（多克隆抗体）。二、单克隆抗体（monoclonal antibody, McAb，第二代抗体）1975年德国学者Kohler和美国Milstein将小鼠骨髓瘤细胞和绵羊红细胞（sheep red bloot cell）免疫的小鼠脾细胞在体外进行两种细胞融合，形成的部分杂交瘤细胞（hybridoma），既具有骨髓瘤细胞能大量无限生长繁殖的特性，又具有抗体形成细胞合成和分泌抗体的能力。它们是由识别一种抗原决定簇的细胞克隆所产生的均一性抗体。三、基因工程抗体（第三代抗体）目前大多数单克隆抗体是鼠源的，在临床应用上受到限制，80年初，人们开始对Ig基因结构功能研究的深入，利用DNA重组技术，在基因水平上对Ig分子进行切割，拼接或修饰，产生新型抗体，也称为基因工程抗体。第四章补体系统（Complement system）19世纪人们在新鲜免疫血清中加入相应的细菌，无论进行体内或体外实验，均可以发现细菌的溶解，称之为免疫溶菌现象，如将免疫血清加热60，30min则可丧失溶菌能力。证明免疫血清中含有二种物质与溶菌现象有关。一种对热稳定的抗体，另一种对热不稳定的称为补体，单独的抗体或补体均不能引起细菌的溶解现象。第一节补体系统的组成和理化性质一、补体分子的组分和理化性质补体分子是分别由肝细胞、巨噬细胞以及肠粘膜上皮细胞等多种细胞产生的，均为多糖蛋白，大多数电泳迁移率属、球蛋白。补体系统是由将近20多种血清蛋白组成的多分子体系，具有酶的活性和自我调节作用，它至少有两种不同的活化途径，其生物学意义不仅是抗体分子的辅助和增强因子，也具有独立的生物学作用，对机体的防御功能，免疫系统功能的调节以及免疫病理过程都发挥重要意义。1968年世界卫生组织对其进行了统一命名, 分别以C1-C9命名。1981年对新发现的成分和因子也进行了统一命名。如C1, C2, C3C9，其中C1又分为3个亚单位，分别为C1q, C1r, C1s。1. 每一分子的酶解片段用小写的英文字母表示，如C3a; C3b。2. 具有酶活性的可在其上面划一横线，如C1。3. 对灭活的补体成分加i表示，如C2ai。4. 对具有酶活性的复合物则应用其片段表5. 补体系统的其他因子以英文大写字母表示，如B因子, P因子等。示，如C3转化酶，可以用C4b,2a表示。补体系统各成分的理化性质 补体成分 分子量(KD) 电泳区带 血清含量(g/ml) 裂解片段 产生部位第一组 C1qC1rC1s 3909585 2 703535 小肠上皮细胞, 脾, 巨噬细胞C2 117 1 30 C1aC2b 巨噬细胞C3 190 1 1300 C3aC3bC3cC3d 巨噬细胞,肝C4(A因子) 180 2 430 C4aC4bC4cC4d 巨噬细胞,肝C5 190 1 75 C5a，C5b 巨噬细胞C6 128 2 60 肝C7 120 2 55 ?C8 163 1 55 肝C9 79 200 肝第二组 B因子D因子P因子 9525220 2 240225 Ba，Bb 巨噬细胞,肝巨噬细胞,血小板巨噬细胞第三组 C1INHC4bpI因子H因子S蛋白 10511009315080 18025050400500 噬细胞噬细胞噬细胞,细小板血清中：C3含量最高1300g/ml，其次为C4，S蛋白，H因子各约C3，含量的1/3，其他成分仅为C3的1/10以下。第二节补体系统的激活补体系统各成分通常多以非活性状态存在于血浆中，当其被激活物质活化之后，才表现出各种生物学活性，补体系统激活可从C1开始，也可以越过C1，C4，C2从C3开始，前一种称为经典途径（classical pathway），后一种激活途径称为替代途径（alter native pathway）或旁路途径。一、经典激活途径按其在激活过程中的作用，分为三组：识别单位(recognition unit) 包括C1q，C1r，C1S；活化单位 (activation unit) 包括C4，C2，C3；膜攻击单位(membrane attack unit) 包括C59。（一）识别阶段C1是由三个亚单位C1q，C1r，C1S依赖于Ca2+结合成牢固的非活性大分子，C1与抗原抗体复合物中免疫球蛋白的补体结合点结合至C1酯酶形成。C1q：有6个Ig结合点。C1r：起着连接C1q和C1S的作用。 C1q启动后可引起C1r活化，C1r进一步使C1S活化，C1S具有酯酶活化，即C1的活性，此酶可被C1INH灭活。（二）活化阶段1 C4是C1的底物，在Mg2+的存在下，裂解为C4a，C4b两个片段。2 C2也是C1的底物，在Mg2+的存在下裂解为C2a，C2b。3 C4b与C2b结合成C4b2b（C42）成为C3转化酶。4 C3在C3转化酶作用下，裂解成C3a和C3b。5 C3b与C42相结合产生C423（C4b2b3b）为经典途径的C5转化酶。 活化阶段为C1作用后续的补体成分，至形成C3转化酶和C5转化酶。（三）膜攻击阶段1 C5在C423的作用下裂解为C5a，C5b。2 C5b不稳定，当与C6结合成C56时成为较为稳定的复合物。3 C56与C7结合成C567既可吸附于已致敏的细胞膜上，插入膜的磷脂双分子层中，为细胞膜受损伤的一个关键组分。4 C567虽无酶活性，但进一步同C8，C9结合后形成C59，即补体的膜攻击单位，可使细胞膜穿孔受损。 C5转化酶裂解C5后，作用于后续的其他补体成分，最终导致细胞膜受损，细胞裂解的阶段。二、旁路激活途径旁路激活的激活物质为非抗原抗体复合物，如细菌的细胞壁成分（脂多糖，肽聚糖，磷壁酸和凝聚的IgA和IgG等物质，旁路激活途径在细菌性感染早期，尚无产生特异性抗体时，发挥重要作用。（一）生理情况下的准备阶段在正常生理情况下，C3与B因子，D因子等相互作用，可产生极少量的C3b和C3bBb，但迅速受H因子和I因子的作用，不再能够激活C3和后续的补体成分，只有当H因子和I因子的作用被阻挡之际，旁路途径方得以激活。（二）旁路途径的激活当细菌的脂多糖，肽聚糖，病毒，肿瘤细胞等激活物质出现时，H因子，I因子不能灭活C3b，C3bBb时使旁路途径被激活。（三）激活效应的扩大当C3被激活后，裂解为C3b，C3b又可在B因子和D因子的参与作用下合成新的C3bBb，进一步促使C3裂解，血浆中有丰富的C3、B因子、Mg2+就可能在激活部位产生显著的扩大效应，又称为正反馈途径。三、两条激活途径的比较共同点：（1） 两条途径都是补体各成分的连锁反应；（2） 许多成分在相继活化后被裂解成一大一小的两个片段；（3） 不同的片段或其复合物可在靶细胞表面向前移动，在激活部位就地形成复合物。两条激活途径的主要不同点：比较项目 经典激活途径 旁路激活途径激活物质参与的补体成分所需离子C3转化酶C5转化酶作用 抗原抗体复合物C1C9Ca2+，Mg2+C42C423参与特异性体液免疫的效应阶段 细菌脂多糖，凝聚IgG，IgAC3，C5-9，B因子，P因子Mg2+C3bBbC3bnBb参与非特异性免疫在感染早期发挥重要作用四、补体激活过程的调节C3b的正反馈途径可扩大补体的生物学效应，但补体的过度激活，不仅无益地消耗大量补体成分，使机体抗感染能力下降，而且在激活过程中产生的大量生物活性物，会使机体发生剧烈的炎症反应，造成组织损伤，引起病理过程，这种过度激活及其造成的不良后果，可以通过调控而避免。（一）自行衰变的调节某些补体成分的裂解产物极不稳定，易于自行衰变，成为补体激活过程中的一种自控机制。例如：C42复合物中的C2b自行衰变，使其不能持续激活C3，限制了后续补体成分的连锁反应。（二）体液中灭活物质的调节（1）C1抑制物（C1 inhibitor，C1INH）可与C1不可逆地结合，使后者失去酯酶活性，不再裂解C4和C2，不再形成C42（C3转化酶），从而阻断或削减后续补体的反应。（2）C4结合蛋白（C4 binding protein，C4bp）能竞争性地抑制C4b与C2b结合，因此能抑制C42的形成。（3）I因子（又称C3b灭活因子，C3binactivator，C3bINA）能裂解C3b，使其成为无活性的C3bi，因而使C42及C3bBb均失去与C3b结合成C5转化酶的机会。（4）H因子（factor H）H因子不仅能促进I因子灭活C3b的速度，更能竞争性地抑制B因子与C3b的结合，还能使C3b从C3bBb中置换出来，加速其灭活。（5）S蛋白（S protein）S蛋白能干扰C5b67与细胞膜结合。（6）C8结合蛋白（C8 binding protein，C8bp）（又称同源性限制因子，homologous restriction factor，HRF）C8bp可阻止C5678中的C8与C9的结合，从而避免危及自身细胞膜的损伤作用。第三节补体受体及其功能补体成分激活后产生的裂解片段，能与免疫细胞表面的特异性受体结构，称为补体受体（Complement receptor，CR），分为CR1，CR2，CR3和CR4。补体受体的特征名称 别名 CD分类 配体特异性 细胞分布CR1 IA受体C3b受体C4b/C3b受体 CD35 C3b、iC3bC4b、iC4bC3c 红细胞，中性粒细胞单核细胞，巨噬细胞B细胞，树突状细胞肾小球上皮细胞CR2 C3b受体EB病毒受体 CD21 iC3b、C3dgC3d、EB病毒IFN- B细胞树突状细胞鼻咽部上皮细胞CR3 iC3受体Mac-1抗原 CD11b/CD18 iC3b，植物凝集素细菌多糖 中性粒细胞单核细胞巨噬细胞树突状细胞NK细胞CR4 Gp150/95 CD11C/CD18 iC3b，C3b，C3dg 中性颗粒细胞单核细胞巨噬细胞，血小板上一页123下一页一、CR1（CD35）CR1作为免疫粘附（immune adherent，IA）受体，引起免疫粘附现象，主要免疫功能为：（1） 中性粒细胞，单核，巨噬细胞上的CR1，可与结合在细菌或病毒上的C3b结合，促进吞噬细胞的吞噬作用。（2） 促进两条激活途径中的C3转化酶的灭活。（3） 作为I因子的辅助因子，促使C3b和C4b灭活。（4） CR1在体内有运送免疫复合物的作用。（5） B淋巴细胞膜上的CR1与CR2协同作用下，可促进B细胞活化。二、CR2（CD21）CR2是B细胞上的EB病毒受体，推测与二次抗体应答有关。三、CR3（CD11b/CD18）CR3与吞噬功能密切相关，亦称为iC3b受体。四、CR4（gp150/95，CD11c/CD18）中性粒细胞，单核-巨噬细胞高度表达受体，与吞噬功能有关。第四节补体的生物学活性补体系统是人和某些动物种属，在长期的种系进化过程中获得的非特异性免疫因素，大多补体系统激活时产生的各种活性物质，发挥着多种生物学作用。补体成分及其裂解产物的活性补体成分或裂解产物 生物活性 作用机制C5-C9C3bC3bC1，C4C2aC3a，C5aC3a，C5a 细胞毒作用，溶菌，杀菌作用调理作用免疫粘附作用中和病毒作用补体激肽过敏毒素趋化因子 嵌入细胞膜的双磷脂分子层中，使细胞膜穿孔，细胞内容物渗漏。与细菌或细胞结合使之易被吞噬。与抗原抗体复合物结合后，粘附于红细胞或血小板，使复合物易被吞噬。增强抗体的中和作用，或