医学免疫学第六版抗体

抗 体,辽 宁 医 学 院 免疫学教研室,抗体的发现,Emilvon Behring （埃米尔冯贝林 ） （1854 1917）,发现抗毒素并治愈白喉患者,白喉杆菌, 上百只病死,白喉毒素,分别抽取血液分离血清,分别向两只试管内加入白喉毒素,基本概念抗体的结构抗体的多样性和免疫原性抗体的功能各类抗体的特性和功能人工制备抗体,内 容,基本概念,抗体（antibody, Ab）: 是B淋巴细胞或记忆B细胞接受抗原激活后增殖分化为浆细胞所产生的能与相应抗原特异性结合的免疫球蛋白。,B,P,Ag,Ab,特异性结合（Ab活性）,分布：血清、组织液、外分泌液及某些细胞膜表面,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。 两种存在形式：分泌型(secreted immunoglobulin, sIg) -体液, 介导体液免疫应答。 膜型（membrane immunoglobulin, mIg） - B细胞膜，抗原受体(BCR)。,基本概念,基本概念,凝胶电泳法,球蛋白 = 丙种球蛋白 = 胎盘球蛋白 = 抗体分子？,5,抗体都是免疫球蛋白并非所有的免疫球蛋白都是抗体,基本概念,Ab与Ig的关系？,Ig是化学结构的概念，Ab是生物学功能上的概念,6,第一节 抗体的结构,（ Structure of Ab Molecules） 一. 基本结构,恒定区（constant region, C区） 铰链区 (hinge region),三个区（五个区） 可变区（variable region, V区） 超变区（hypervariable region, HVR） 骨架区（framework region, FR）,免疫球蛋白的结构,基本结构 4条肽链通过二硫键连接形成”Y”字形结构.,两对链,重链（heavy chain，H） 2条 轻链（light chain，L） 2条,N端,C端,互补决定区(complementarity determining region, CDR),7,结构域（功能区）,免疫球蛋白的结构,抗体分子每条多肽链分别由2-5个约含110个aa折叠形成的球形结构域，具有不同的生物学功能，又称为功能区。轻链包括VL和CL两个结构域,重链含有1个VH和3-4个CH结构域。,结构域（功能区）,免疫球蛋白的结构,(一)重链和轻链 二硫键连接 （Heavy & light chains） 重链（Heavy chain, H链）根据恒定区氨基酸组成和排列顺序不同分为： 重链分： Ig分： IgA IgG IgD IgE IgM,免疫球蛋白的结构,根据重链C区氨基酸组成和排列顺序的不同，Ig分为五类（class） IgG - (gamma)； IgA - (alpha) IgM - (mu)； IgD - (delta) IgE -(epsilon),8,subclass,轻链（light chain, L链）根据恒定区氨基酸组成和排列顺序不同分为两型：(type) 、 正常人血清免疫球蛋白: =2:1小鼠: =20:1 过多-B细胞瘤根据 C区个别氨基酸差异，分为四个亚型subtype,可变区（V区） N-末端 1/2L链 + 1/4(或1/5)H链氨基酸序列变化较大 VL VH 超（高）变区 (HVR) 骨架区 （FR）,免疫球蛋白的结构,9,（二）可变区与恒定区（Variable & constant regions）,超（高）变区（hypervariable region，HVR) 亦称为互补决定区(complimentarity determining region,CDR): CDR1、CDR2、 CDR3共同构成Ag结合部位。骨架区（Framework region，FR): 维持超（高）变区的空间构型。,免疫球蛋白的结构,11,超变区/互补决定区,骨架区,CDR：包括CDR1、CDR2 、 CDR3;抗原结合部位,免疫球蛋白的结构,12,抗原,B细胞表位,抗体 CDR,表位,恒定区（C区） C-末端1/2L链 + 3/4(4/5)H链 氨基酸序列相对稳定 CL CH,同一种属的不同个体，针对不同抗原所产生的同一类别Ab，其免疫原性相同。,3 铰链区（Hinge region） 位于Y形分子拐角处即在CH1和CH2之间,特点：1)含大量脯氨酸 变构：有利于 Ab 与Ag的结合 有利于暴露补体结合位点2)对蛋白酶敏感,免疫球蛋白的结构,13,免疫球蛋白的结构,14,不同类或亚类的Ab铰链区不尽相同，IgG1,IgG2,IgG4和IgA-较短；IgG3和IgD-较长；IgM，IgE-无,Ig分子结合抗原前后的构象变化,免疫球蛋白的结构,二、抗体的辅助成分 连接链（joining chain，J链) 分泌片（secretory piece, SP） 又称分泌成分（secretory component, SC）,18,免疫球蛋白的结构,IgA,IgM,19,J链（joining chain) 富含半胱氨酸（cysteine)的多肽链，浆细胞合成，将Ig连接为二聚体或多聚体,分泌片（secretory piece, SP） 又称分泌成分（secretory component, SC）,免疫球蛋白的结构,IgA 分子辅助成分，含糖肽链，由黏膜上皮细胞合成和分泌，结合于IgA二聚体上，形成分泌型IgA（SIgA）。分泌片保护分泌型IgA免受蛋白水解酶降解作用，并介导从黏膜下通过黏膜等细胞转运到黏膜表面。,免疫球蛋白的结构,三、抗体分子的水解片段,20,免疫球蛋白的结构,木瓜蛋白酶（Papain） IgG Fab段(fragment of antigen binding,抗原结合片段) Fc段（fragment crystallizable,可结晶片段） 胃蛋白酶（Pepsin） IgG F( ab)2 pFc ,21,第二节 抗体的多样性和免疫原性,不同抗原或同一种抗原刺激B细胞产生免疫球蛋白，在特异性及其类型等方面不尽相同,不同抗原表位刺激机体产生不同类型免疫球蛋白，识别抗原特异性不同，重链和轻链型别也有差异,不同抗原表位刺激诱导产生同类免疫球蛋白，其识别抗原特异性也不同,免疫球蛋白的血清型,同种型（isotype）,同种异型（allotype） 独特型（idiotype）,22,免疫球蛋白的免疫原性Ig 分子上含有3类不同抗原表位，分别为：,同种型（isotype）：,VH,CH1,CH2,CH3,CH4,VL,CL,由C区决定,同一种属所有个体免疫球蛋白共有的抗原表位。Ig的C区,免疫球蛋白的血清型,23,免疫球蛋白的类型,（一）类Ig重链C区含抗原表位不同 IgG,IgA, IgM,IgD,IgE（二）亚类同一类Ig重链的抗原性及二硫键数目和位置不同 IgG14，IgA1，2 ，IgM 1，2（三）型Ig轻链抗原表位不同 型（四）亚型同一型免疫球蛋白，根据其轻链C区N端氨基酸排列的差异， 例如 链190氨基酸为亮氨酸 OZ（） 1 精氨酸 OZ () 2 154氨基酸甘氨酸 Kern(+) 3； 丝氨酸Kern(-) 4,VH,CH1,C,VL,CL,同一种属不同个体间免疫球蛋白具有特异性不同的抗原表位。CH和CL,同种异型（allotype）,免疫球蛋白的血清型,24,由超变区决定,独特型（idiotype）：,免疫球蛋白的血清型,在同一个体内，不同B细胞所产生的Ig分子V区具有特异性不同的抗原表位。,25,第三节 抗体的功能,V区的功能 - 识别并特异性结合AgAb结合抗原表位的个数称为抗原结合价 实际意义: 体内 中和效应。如中和毒素和病毒、清除病原体等。 体外 有利于Ag或Ab的检测和功能的判断。,26,C区的功能 激活补体系统 (IgG,IgM) IgM、IgG1、3、2 + Ag 补体经典途径 pIg（A E G4） 旁路途径 结合细胞表面Fc受体(IgG A E) 调理吞噬作用（opsonization）： 抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用(antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC)： 介导超敏反应：型、型和型超敏反应。穿过胎盘和粘膜,免疫球蛋白的功能,27,抗体的中和作用,抗体的调理作用,FcR,抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity）,Ab,Effector cell,Target cell,表达Fc受体的细胞(NK、M、中性粒细胞）通过识别抗体的Fc段直接杀伤被抗体包被的的靶细胞。,介导 ADCC,经典途径激活补体,调理吞噬作用,靶细胞,介导型超敏反应,滋养层细胞-新生Fc段受体(FcRn) neonatal FcR,免疫球蛋白的功能,轻链: VL，CL 重链: VH，CH1，CH2，CH3(IgG、IgA 和IgD) 多一个CH4（IgM和IgE）,免疫球蛋白各功能区的功能,各功能区的功能,17,Ig G,Ig M,Ig A,Ig E,Ig D,第四节 各类抗体的特性和功能,29,IgG分子的四种亚型,IgG1,IgG4,IgG3,IgG2,各类免疫球蛋白的特性和功能,主要以单体形式存在，抗原结合价为2价出生后3个月开始合成，35岁接近成人血清中含量最高，占血清总Ig的75-80%产生比较晚，是再次应答的主要抗体半衰期最长(t 23天)分布最广，易通过毛细血管壁，是血管外的主要抗体唯一能通过胎盘的Ig，新生儿抗感染免疫起重要作用激活补体 IgG13（经典），IgG4（替代）结合细胞 吞噬细胞调理作用 NK细胞，吞噬细胞介导ADCC 结合SPA协同凝集实验,特性：又称为胎盘球蛋白,新生儿抗感染免疫的重要抗体介导II,III型超敏反应介导自身免疫,功能：,抗感染的主要抗体,IgG四个亚类的特点,IgG1,IgG2,IgG3,IgG4,血清含量(占IgG的百分比） 70 20 6 4 血清半衰期(天) 23 23 7 23通过胎盘 + + + +固定补体 + + + 结合Fc受体 + + +,IgM,J 链,分 泌 型 IgM,膜 型 IgM,mIgM,Iga Igb,Iga Igb,各类免疫球蛋白的特性和功能,B,31,IgM,Membrane-bound IgM,特性：又称巨球蛋白分子量最大，以五聚体形式存在，抗原结合价为5价出现最早的Ig（胚胎末期）分布局限，几乎都在血管内通过经典途径激活补体,功能：,抗感染的先锋抗体（早期抗感染）早期诊断依据 抗菌作用最强(5001000IgG)天然血型抗体宫内感染的诊断依据只表达mIgM是未成熟B细胞的标志,各类免疫球蛋白的特性和功能,33,IgA dimer,IgA：,血清型-单体分泌型-双体,特点:,以二聚体形式存在，抗原结合价为四价生后半年左右合成sIgA通过母乳被动转移给新生儿,分布:唾液,泪液,乳汁以及呼吸道，消化道和泌尿生殖道的分泌液中,功能：,粘膜局部抗感染的主要抗体,阻止病原体粘附于粘膜细胞中和病毒和外毒素,各类免疫球蛋白的特性和功能,IgD单体分子；存在形式： 分泌型:血清中，功能不清； 膜结合型IgD(mIgD):B细胞表面,抗原受体(BCR)；是B细胞成熟的重要标志；,34,各类免疫球蛋白的特性和功能,IgE(亲细胞抗体 )血清中含量最低；但在超敏反应性疾病和某些寄生虫感染者血清中特异性IgE显著提高种系发育过程中出现最晚;呼吸道和胃肠道等处的粘膜固有层浆细胞产生；介导 I 型超敏反应（刺激肥大细胞和嗜碱性粒细胞）；,35,结构,功能：,介导I型超敏反应,嗜酸性粒细胞有IgE的FcR，嗜酸性粒细胞通过此受体结合包被在蠕虫上的IgE的Fc段，最终杀死寄生虫,抗寄生虫感染,人类各类免疫球蛋白分子的特性 (P36),多克隆抗体（polyclonal antibody，PcAb),单克隆抗体 (monoclonal antibody, McAb) 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具有高度特异性 的抗体。 基因工程抗体 (genetic engineering antibody),第五节 人工制备抗体,多克隆抗体（polyclonal antibody） 概念:指由多种抗原表位刺激不同B细胞克隆产生的多种抗体混合物。 即免疫血清（含多种特异性抗体）。 实际意义：诊断: 如：肥达氏反应治疗:如：破伤风抗毒素血清 预防:如：破伤风抗毒素血清,36,多克隆抗体的获得途径： 动物免疫血清，恢复期患者血清，免疫接种人群多克隆抗体的优点： 作用全面,来源广泛,容易制备,具有中和抗原、免疫调理ADCC,CDC等作用全面的优势。多克隆抗体