第十三章免疫分子1

1、第十三章第十三章 免疫分子免疫分子12第一节第一节 免疫球蛋白免疫球蛋白（immunoglobulin,ig）3获奖时间获奖者获奖者贡献贡献1901e von bering serum therapyehrlich & ehrlich & metchnikoffmetchnikoff1972edelman & porterchemical structure of ab1977yalowradioimmunoassay1984koler,milstein & jernemonoclonal ab1987tonegawaig gene rearrangementnobel prize for a

2、ntibody research4一、一、 概概 述述 什么是抗体？ 抗体（抗体（antibody，ab） 机体免疫系统受到抗原刺激后，机体免疫系统受到抗原刺激后，b淋巴细胞被激活，增殖分化为浆细胞，淋巴细胞被激活，增殖分化为浆细胞，由浆细胞所产生的一类能与相应抗原由浆细胞所产生的一类能与相应抗原发生特异性结合、具有免疫功能的球发生特异性结合、具有免疫功能的球蛋白。蛋白。5 抗体抗体四个近义词四个近义词n抗血清（免疫血清抗血清（免疫血清 ）n丙种球蛋白（丙种球蛋白（ 球蛋白）球蛋白）n免疫球蛋白免疫球蛋白61890年，德国学者培林和日本学者北里用白喉杆菌外毒素免疫马匹，制备抗毒素。这是在血清中

3、发现的第一种抗体。这种含有抗体的血清称之为免疫血清。7 8n 为了准确描述抗体蛋白的性质，在60年代初提出免疫球蛋白概念化学结构的概念。n多发性骨髓瘤是由浆细胞无限增殖形成的细胞克隆，由于所有瘤细胞的遗传特性相同，因此它们合成和分泌的蛋白质分子在化学结构上是均一的。这种蛋白分子存在于血液中的称为骨髓瘤蛋白（meyloma protein，m）或m蛋白，亦可在尿液中发现称为本周蛋白(bencejones，bj) 。9 免疫球蛋白（免疫球蛋白（ig)ig) 具有抗体活性或化学结构与抗体相似的具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。球蛋白。 分泌型：存在于体液中，具有抗体的各分泌型：存在于体液中，

4、具有抗体的各种功能。膜型：种功能。膜型：b细胞膜上的抗原受体细胞膜上的抗原受体（bcr）。）。10二、免疫球蛋白结构二、免疫球蛋白结构11rodney portergerald edelmannobel prize in 197212ig的结构13（一）免疫球蛋白的基本结构（一）免疫球蛋白的基本结构1、单体的结构（重链和轻链）、单体的结构（重链和轻链）(1)(1)重链重链(h(h链链): ): 450 450550550个个aaaa组成组成, 55-75kd, 55-75kd。据重链。据重链抗原性的差异分抗原性的差异分5 5类类:igm(:igm(链链) )、igg(igg(链链) )、iga

5、(iga(链链) )、igd( igd( 链链) )、ige(ige(链链) )。 (2)轻链（轻链（l链）链） 约约214214个个aa, 25kd, aa, 25kd, 分为分为、两型。两型。* 二硫键二硫键14152 2、单体的结构（可变区和恒定区）、单体的结构（可变区和恒定区） h链：vh、ch l链：vl、cl v v区（区（variable regionvariable region） 位置、特征、组成位置、特征、组成（超变区和骨架区（超变区和骨架区（frfr）、）、作用作用 c c区（区（constant regionconstant region） 位置、特征位置、特征1617

6、* * 三个概念：三个概念： 超变区（超变区（hvrhvr） v v区内氨基酸组成及序列变化最为剧烈的特定部位。区内氨基酸组成及序列变化最为剧烈的特定部位。vhvh的的3 3个超变区位于第个超变区位于第29-31, 49-58, 95-10229-31, 49-58, 95-102位氨基酸位氨基酸, , 用用hvr1hvr1、vr2vr2、hvr3hvr3表示。表示。vlvl的则位于第的则位于第28-35, 49-56, 28-35, 49-56, 91-9891-98位氨基酸。位氨基酸。 互补性决定区（互补性决定区（cdrcdr） vlvl和和vhvh的超变区受链内二硫键作用而折叠成特定的的

7、超变区受链内二硫键作用而折叠成特定的空间构型空间构型, ,供抗原决定基互补结合。供抗原决定基互补结合。cdr3cdr3变异最大变异最大, ,是是与抗原特异结合的重要部位。与抗原特异结合的重要部位。独特型（独特型（idid） 同一个体内不同同一个体内不同b b细胞克隆产生的细胞克隆产生的igig超变区的抗原超变区的抗原特异性各不相同，可在同种、同种异体及自身体内引特异性各不相同，可在同种、同种异体及自身体内引起抗体产生。起抗体产生。18骨架区骨架区( (fragment region) )： ig分子v区中hvr之外的部位, 氨基酸组成和功能排列相对保守。稳定cdr的空间构型,利于cdr与抗原决

8、定基精细的特异结合。19fr1fr2fr3fr4hvr1hvr2hvr3variability index257550100氨基酸残基150100500202122233、铰链区、铰链区 位于位于ch1和和ch2之间，含之间，含30个氨基酸残基个氨基酸残基,富含脯氨酸，对蛋白酶敏感富含脯氨酸，对蛋白酶敏感, 不易形成螺旋不易形成螺旋,伸展自如伸展自如,利于利于ig cdr 与抗原决定基结合与抗原决定基结合,为补体激活提供条件。为补体激活提供条件。2425抗原结合点抗原结合点铰链区铰链区铰链区铰链区264、其他结构、其他结构 j j链（链（joining chainjoining chain）：

9、）： 由浆细胞合成的酸性糖蛋白。 作用：在ig羧基端连接ig单体成为双体（siga）或五聚体（igm），起稳定多聚体结构及参与体内运转的作用。 分泌片（分泌片（secretory piecesecretory piece，spsp）：）： 由粘膜上皮细胞合成的糖蛋白。 作用：保护siga抵抗外分泌液蛋白酶的降解。利于siga分泌到粘膜表面。272829参考书目参考书目30（二）免疫球蛋白的功能区（二）免疫球蛋白的功能区 概念：概念：由约由约110110左右氨基酸残基组成，左右氨基酸残基组成，通过链内二硫键连接而成的球形结构。通过链内二硫键连接而成的球形结构。 功能区及其作用功能区及其作用( (

10、主要以主要以igg为例为例) ) h链链vh、ch1、ch2、ch3/ch4（igm、ige）/铰链区铰链区 l链链vl、cl 313233343536（三）免疫球蛋白的水解片断（三）免疫球蛋白的水解片断1 1、水解作、水解作 ig igig ig 木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶 胃蛋白酶胃蛋白酶2fab2fabfc f(abfc f(ab ) )2 2+pfc+pfc 2 2、 水解意义水解意义 阐明阐明igig的结构和生物活性，的结构和生物活性， 指导生物制品的生产和临床应用指导生物制品的生产和临床应用37 三、免疫球蛋白的异质性免疫球蛋白的异质性 机体内免疫球蛋白的高度不均一性，机体内免疫球蛋白的

11、高度不均一性，称为免疫球蛋白的异质性。称为免疫球蛋白的异质性。38 （一）（一）igig分类分类 1 1、类：根据同种系所有个体的、类：根据同种系所有个体的igig重链重链c c区的区的抗原性分为五类抗原性分为五类 igm(igm( ) )、igg(igg( ) )、iga(iga( ) )、igd(igd( ) )、ige(ige( ) ) 392、亚类：、亚类： 同一类同一类ig内的内的aa序列及二硫键的数目和位置序列及二硫键的数目和位置 iggigg1、igg2、igg3和和igg4 ； igaiga1和和iga2。3、型：根据、型：根据ig轻链轻链c区的抗原性分为区的抗原性分为 链和链

12、和 链链4、亚型：、亚型： 链有多种亚型。链有多种亚型。（轻链抗原决定簇在轻链抗原决定簇在cl区，区，分分和和。1个个ig分子轻链只有一个型，不是分子轻链只有一个型，不是型就是型就是型。）型。）40 41（二）免疫球蛋白的抗原性（二）免疫球蛋白的抗原性 将将igig作为抗原在异种、同种异体或自身体内进作为抗原在异种、同种异体或自身体内进行免疫，均能诱导机体发生免疫应答，产生相行免疫，均能诱导机体发生免疫应答，产生相应的抗体，这些抗体可用血清学方法进行检测，应的抗体，这些抗体可用血清学方法进行检测，因此称为因此称为igig的血清型的血清型 1 1、同种型（、同种型（isotypeisotype）

13、 2 2、同种异型（、同种异型（allotypeallotype） 3 3、独特型（、独特型（idiotypeidiotype） 42432、同种异型（、同种异型（allotype)同一种属中不同个体所产生的同一类型ig,由于重链或轻链恒定区内一个或数个氨基酸（即遗传标志）不同而表现的抗原性差异同种异型可以为同一物种的某些个体所共有，但绝不会为同一物种的所有个体所共有。2、同同种种异异型型（allotype)同一种属中不同个体所产生的同一类型ig,由于重链或轻链恒定区内一个或数个氨基酸（即遗传标志）不同而表现的抗原性差异同种异型可以为同一物种的某些个体所共有，但绝不会为同一物种的所有个体所共有

14、。 443、独特型（、独特型（idiotype)同一个体中不同b细胞克隆所产生的ig可变区所具有的抗原特异性标志，由ig超变区特有的氨基酸序列和构型所决定。可变区、抗原结合部位、独特型抗原决定簇是同一物质在不同情况下的不同名字。45四、五类免疫球蛋白的特点和功能四、五类免疫球蛋白的特点和功能4647 1、igg 是是血清血清ig的重要成分的重要成分，约占总量的，约占总量的75。全身的。全身的igg有有4050分布于血清中，其余存在于组织分布于血清中，其余存在于组织中。中。 是是唯唯一能通过胎盘一能通过胎盘的抗体的抗体，在，在新生儿抗感染新生儿抗感染过过程中起重要作用。程中起重要作用。 临床使用

15、的临床使用的丙球丙球主要为主要为igg，作为被动免疫，一，作为被动免疫，一般般23周注射一次为宜周注射一次为宜 igg具有三种免疫活性。具有三种免疫活性。 (1)激活补体激活补体；（；（2）促进吞噬；（）促进吞噬；（3）adcc。 因此，因此，igg具有抗菌，抗毒素，中和毒素及免疫具有抗菌，抗毒素，中和毒素及免疫调节作用。调节作用。48 2、igm igm是是分子量最大分子量最大的的ig。在种族进化和个体发。在种族进化和个体发育过程中，育过程中，最早合成最早合成igm。杀菌作用比。杀菌作用比igg大大100倍。单个分子与抗原结合后倍。单个分子与抗原结合后可有效激活补可有效激活补体体。 临床诊断

16、意义：临床诊断意义： 胎儿或初生儿血液内出现胎儿或初生儿血液内出现igm抗体，提示抗体，提示可能有可能有子子宫内感染宫内感染的可能性；因的可能性；因igm半衰期较半衰期较短，若血清中出现短，若血清中出现igm特异性抗体，表示有特异性抗体，表示有近近期感染期感染。同时也是人体。同时也是人体天然血型抗体天然血型抗体。 migm是是b细胞最主要的细胞最主要的bcr成分成分。 4950 3、ige 正常人血清中含量极低，具正常人血清中含量极低，具亲细胞性亲细胞性。参与参与型变态反应型变态反应 4、iga iga占血清总含量的占血清总含量的13%。血清型。血清型iga以单以单体存在。体存在。分泌型分泌型

17、iga以二聚体形式存在以二聚体形式存在。 siga存在于唾液、泪液和乳、胃肠液、尿存在于唾液、泪液和乳、胃肠液、尿液、汗液、鼻、支气管分泌液。液、汗液、鼻、支气管分泌液。 siga在在黏膜局部抗感染、新生儿抗感染黏膜局部抗感染、新生儿抗感染中中发挥作用。同时发挥作用。同时可参与补体激活和可参与补体激活和型超敏型超敏反应反应。51 5、igdigd含量最低，为单体，半衰期短。含量最低，为单体，半衰期短。igd功能尚不清楚，与功能尚不清楚，与防止免疫耐受的发防止免疫耐受的发生生有一定关系。有一定关系。52五、免疫球蛋白的生物学活性五、免疫球蛋白的生物学活性53 （一）特异性结合抗原（一）特异性结合

18、抗原54（二）激活补体（二）激活补体55（三）通过与细胞的（三）通过与细胞的fcrfcr结合发挥生物效应结合发挥生物效应 1 1、抗体的调理作用抗体的调理作用 2 2、adccadcc 3 3、介导、介导i i型超敏反应型超敏反应 4 4、选择性传递、选择性传递56调理作用（调理作用（opsonization)opsonization)： 抗体和补体促进吞噬细胞吞噬细菌等颗抗体和补体促进吞噬细胞吞噬细菌等颗粒性抗原的作用。粒性抗原的作用。抗体的调理作用：抗体的调理作用： igg、igm的的fc与吞噬细胞表面的与吞噬细胞表面的fcr、fcr结合，促巨噬细胞活化，增强其吞噬能结合，促巨噬细胞活化，

19、增强其吞噬能力。力。5758抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用 （antibody dependent cell-mediated cytotoxicityantibody dependent cell-mediated cytotoxicity, , adccadcc） 是指当是指当igig与带有相应抗原的靶细胞结合后，其与带有相应抗原的靶细胞结合后，其fcfc段可与段可与nknk细胞、细胞、 mm细胞、单核细胞的细胞、单核细胞的fcrfcr结结合合, , 促使细胞毒颗粒的释放导致靶细胞的溶解。促使细胞毒颗粒的释放导致靶细胞的溶解。596061六、人工制备的抗体六、

20、人工制备的抗体多克隆抗体多克隆抗体(polyclonal antibody, pcab)单克隆抗体单克隆抗体(monoclonal antibody, mcab)基因工程抗体（基因工程抗体（gene engineering antibody, geab） 6263 （一）多克隆抗体（一）多克隆抗体(pcab) 来源：免疫动物、恢复期患者血清或免疫接种人来源：免疫动物、恢复期患者血清或免疫接种人群血清。群血清。 特点：来源广泛、制备容易、特异性差，易出现特点：来源广泛、制备容易、特异性差，易出现交叉反应交叉反应（由不同克隆的（由不同克隆的b b细胞针对不同抗原决细胞针对不同抗原决定簇所产生）定簇

21、所产生） 。 应用：免疫学检测、被动免疫治疗和紧急预防应用：免疫学检测、被动免疫治疗和紧急预防64（二）单克隆抗体（二）单克隆抗体(mcab) 一个一个b b细胞针对一个抗原决定簇所产生的一细胞针对一个抗原决定簇所产生的一种特异性抗体，称为单克隆抗体。种特异性抗体，称为单克隆抗体。 特点：结构均一、纯度高、特异性强、少或特点：结构均一、纯度高、特异性强、少或无交叉反应、效价高、易大量制备。无交叉反应、效价高、易大量制备。 缺点：异源性缺点：异源性65单克隆抗体的应用：单克隆抗体的应用：1.1.诊断诊断( (检测检测) )试剂：试剂：病原体、肿瘤标志物、细胞表面标病原体、肿瘤标志物、细胞表面标志

22、等志等2.2.治疗：治疗：a a 移植物受者使用移植物受者使用t t细胞的细胞的mcabmcab，可预防急性排斥反应。，可预防急性排斥反应。b b 供体骨髓在体外经供体骨髓在体外经t t细胞的细胞的mcabmcab处理，可减轻或消除处理，可减轻或消除移植物抗宿主反应。移植物抗宿主反应。c aidsc aids治疗治疗d d 肿瘤介入治疗：细胞毒剂肿瘤介入治疗：细胞毒剂( (药物药物) )与抗肿瘤抗原的与抗肿瘤抗原的mcabmcab结合后，利用结合后，利用mcabmcab的导向作用，将细胞毒剂的导向作用，将细胞毒剂( (药物药物) )定位于肿瘤细胞，达到直接杀死肿瘤细胞的目的。定位于肿瘤细胞，达

23、到直接杀死肿瘤细胞的目的。3.3.研究：研究： 纯化抗原、分析和探查抗原结构、分析抗原决定簇纯化抗原、分析和探查抗原结构、分析抗原决定簇分子的功能。分子的功能。66（三）基因工程抗体（三）基因工程抗体 (geab) 根据研究者的意图，采用基因工程方根据研究者的意图，采用基因工程方法，法，在基因水平在基因水平，对免疫球蛋白基因进，对免疫球蛋白基因进行切割、拼接或修饰后导入受体细胞进行切割、拼接或修饰后导入受体细胞进行表达，产生新型抗体。行表达，产生新型抗体。 主要包括主要包括: : 嵌合抗体、人源化抗体、嵌合抗体、人源化抗体、双特异性抗体、免疫毒素、小分子抗体双特异性抗体、免疫毒素、小分子抗体等。等。67基基 因因工工 程程抗抗 体体种种 类类基基 因因工工 程程人人 源源化化 抗抗体体 生生产产 示示意意 图图68鼠抗体可变区鼠抗体可变区人抗体恒定区人抗体恒定区人鼠嵌合抗体人鼠嵌合抗体人抗体可变区人抗体可变区人源化抗体人源化抗体与鼠单抗相比，免疫原性大大降低，利于在人体内应用6970免疫毒素免疫毒素ccvcvcccspdpspdpricin aricin a（-fcri-ricin a）71小分子抗体小分子抗体