大学课程医学免疫学免疫球蛋白课件

1、第四章 免疫球蛋白抗体的的发现及其特性 德国学者Behring和日本学者北里于1890年在Koch研究所应用白喉外毒素免疫动物，发现在其血清中有一种能中和外毒素的物质，称为抗毒素，此即为在血清中发现的首例抗体。 1937年， Tiselius和Kabat用电泳方法将血清蛋白分成四个组分1938年，Tiselius和Kabat用肺炎球菌抗血清吸收试验证实了抗体的活性存在于血清中-球蛋白部分其后经对不同免疫血清中的电泳分析、超速离心分析及分子量测定等方法，发现抗体不但存在于-球蛋白部分，也存在于-和（或） -球蛋白区内免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）是指具有抗体活性或化学结构与抗体

2、相似的球蛋白。包括正常和异常的Ig。具有膜型(membrane Ig，mIg)和分泌型(secreted Ig, sIg)两种形式抗体（antibody，Ab)是B细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一种蛋白质，主要存在于血清等体液中，能与相应抗原特异性地结合，具有免疫功能免疫球蛋白：化学结构 的概念抗体： 生物学功能 的概念 病原微生物B细胞抗体浆细胞BCRIgAb抗体的产生过程第一节 免疫球蛋白的结构一、基本结构 四肽链结构 所有Ig的基本单位都是四条肽链的对称结构 重链和轻链 可变区和恒定区 铰链区 结构域（一）重链和轻链重链（H）：分子量约为50-75KD，由450-500个氨基酸残

3、基组成。由于恒定区氨基酸的组成和排列顺序不同，将免疫球蛋白分为五类，又称五个同种型，即IgM、IgD、IgG、IgA、IgE，其相应的重链分别为、链轻链（L）：分子量约为25KD，由214个氨基酸残基构成。分为两型，即、型，一个天然Ig分子上两条轻链的型别总是相同的 （二）可变区（V）和恒定区（C）可变区 靠近N端氨基酸序列变化较大的区域，分别占重链和轻链的1/4和1/2恒定区 靠近C端氨基酸序列变化较大的区域，分别占重链和轻链的3/4和1/2高变区 （HVR） 比较不同抗体V区的氨基酸序列，发现VH和VL各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序特别易变化，这些区域称为HVR ，分别用HVR1、HV

4、R2、HVR3表示。高变区之外区域的氨基酸组成和排列顺序相对不易变化，称为骨架区（FR）互补决定区（CDR） VH和VL的三个高变区共同组成Ig的抗原结合部位，该部位形成一个与抗原决定基互补的表面，也称为CDR，分别用CDR1、CDR2、CDR3表示Structure of the Variable RegionHypervariable (HVR) or complimentarity determining regions (CDR)HVR3FR1FR2FR3FR4HVR1HVR2Variability Index257550100Amino acid residue150100500Fr

5、amework regionsRecognition = complementaritycomplementarity-determining regions (CDRs)Maurits Escher (1898-1972), Angels and Devils（三）铰链区：位于CH1与CH2之间，富含脯氨酸(四) 结构域（功能区） Ig分子的每条肽链（H、L链）折叠成的几个由链内二硫键连接的球形结构 VH: CH1、CH2、CH3、CH4(IgM,IgE) VL、CL 功能区的功能不同，但结构相似，即在各类Ig相应功能区中，约有1/3的氨基酸序列相同 IgSF（免疫球蛋白超家族） 二、其他成

6、分J链和分泌片J链 稳定多聚体结构，并参与体内转运分泌片（SP） 保护分泌型IgA免受环境中蛋白酶的破坏；并介导IgA的转运水解片段抗原结合片断可结晶片断 C端N端可变区（1/2L+1/4H）铰链区(位于CH1与CH2之间，富含脯氨酸) 恒定区(1/2L+3/4H） C端N端 抗原结合部位 补体结合部位 Fc结合部位Ig分子结构的功能区第二节 免疫球蛋白的异质性异质性（heterogeneity）：不同抗原表位刺激机体所产生的不同类型的免疫球蛋白分子，识别抗原的特异性不同，其重链类别和轻链型别也有差异；不同抗原表位诱导的同一类型的免疫球蛋白，其识别抗原的特异性不同内源性和外源性因素一、免疫球蛋

7、白的类型类（class）：同一种属的所有个体，重链恒定区所含抗原表位不同，分5类亚类（subclass）：同一类免疫球蛋白其重链的抗原性及二硫键数目和位置不同型（type）：同一种属的所有个体内，轻链C区所含抗原表位的不同亚型（subtype）：同一型免疫球蛋白，轻链C区N端氨基酸排列的差异二、外源因素所致的异质性多样性多样性抗原的存在是免疫球蛋白异质性（即具有不同的抗原识别特异性）的物质基础，反映出机体对抗原精细结构的识别和应答三、内源因素所致的异质性血清型同种型（isotype）:存在于同种抗体分子中的抗原表位，是同一种属所有个体Ig分子共有的抗原特异性标志，为种属型标志，存在于IgC区同

8、种异型（allotyoe）:存在于同种但不同个体中的免疫原性，是同一种属不同个体间Ig分子所具有的不同抗原特异性标志，为个体型标志，存在于IgC区和V区 独特型（idiotype）:同一种属、同一个体来源的抗体分子由于其CDR区的氨基酸序列的不同，可显示不同的免疫原性，称为独特型，是每个Ig分子所特有的抗原特异性标志，其表位又称为独特位(idiotope)，存在于V区。针对独特位产生相应抗体，即抗独特型抗体(anti-idiotype antibody, AId). 同种型独特型同种异型免疫球蛋白血清型的分布（图4-6）第三节 免疫球蛋白的功能三方面的“二合一”分子 结构： Fab + Fc

9、功能： 抗原识别Fab 效应功能Fc 效应： 可对机体有利，也可对机体有害V区的功能： 识别并特异性结合抗原 由V区特别是HVR（CDR）的空间构型所决定 Ig单体可结合两个抗原表位，为双价 Ab +Ag发挥免疫效应 B细胞膜表面的IgM和IgD是B细胞识别抗原的受体Neutralization by IgG Antibodies Protects Cells from Toxin ActionViral and Bacterial Infection of Cells can be Blocked by Neutralizing AntibodiesC区的功能： CH2: 结合细胞表面的补体

10、受体激活补体 CH3: 结合细胞表面的Fc受体 调理作用 ：抗体、补体促进吞噬细胞吞噬 ADCC作用：具有杀伤活性的细胞通过识别抗体的Fc段直接杀伤靶细胞 介导I型超敏反应：促进肥大细胞和嗜碱性细胞释放生物活性物质，引起炎症反应 穿过胎盘和黏膜 Initiation of complement activation by binding of C1 to antibody. This results in the activation of C1r and C1s subunits, exposing an enzymatic active site.IgGIgG于出生后3个月开始合成IgG多

11、为单体，半衰期约为23天，占血清免疫球蛋白总量的75%80%是再次体液免疫应答产生的主要IgIgG1、IgG2和IgG3的CH2能通过经典途径激活补体第四节 各类免疫球蛋白的特性与功能是唯一能通过胎盘的抗体通过Fc段与吞噬细胞表面FcR结合，发挥调理作用；与NK细胞结合，发挥ADCC作用；与葡萄球菌蛋白A（SPA）结合参与II、III型超敏反应临床使用的丙球和免疫球蛋白制剂中主要成分是IgGIgM分泌型为五聚体，是分子量最大的Ig单体（mIgM）是B细胞抗原受体的主要成分个体发育过程中最早出现，胚胎晚期已能合成，新生儿脐带血中若IgM水平升高，表示该儿曾有宫内感染 IgM是抗原刺激后出现最早的

12、抗体，检测其水平可用于感染的早期诊断 天然血型抗体是IgM高效能，作用比IgG高5001000倍，可激活补体可参与II、III型超敏反应IgA分为血清型和分泌型血清型IgA主要以单体形式存在，由骨髓产生分泌型IgA（sIgA）由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等处的黏膜固有层中浆细胞产生；主要存在于初乳、唾液、泪液，以及呼吸道、消化道和泌尿生殖道黏膜表面的分泌液中sIgA是参与黏膜局部免疫的主要抗体IgD半衰期短，不稳定IgD是B细胞的重要表面标志B细胞的分化过程中首先出现mIgM，后来出现mIgD，标志着B细胞的成熟IgE含量最少糖含量高为亲细胞抗体，其CH2和CH3功能区可与肥大细胞、嗜碱性粒细

13、胞上的高亲和力FcR结合，引起I型超敏反应与机体抗寄生虫免疫有关第五节 人工制备抗体多克隆抗体 多克隆抗体（polyclonal antibody） 由于抗原组分的高度异质性，传统上通过接种动物所获得的免疫血清或抗血清是多种抗体的混合物，称为多克隆抗体 作用全面、来源广泛、制备容易 特异性不高、易发生交叉反应 一个 B 细胞只能生产一种抗体，对付某一 抗原決定基。 若有许多抗原決定基，则需许多株 B 細胞分別生产许多抗体。BBBYYYY抗 原BYB亲和力成熟11Y22Y33Y44抗原決定基传统抗血清抗 原免 疫所有抗体混合123412341234脾 脏淋巴結B 細胞 传统抗血清的交叉反应专一性

14、反应沒有反應交叉反应+-? 1 2 3 Ag A x y z Ag B 1 2 0 Ag A123123123单克隆抗体单克隆抗体 由单一B淋巴细胞克隆所产生的、只作用于某一特定抗原决定簇的均一抗体称为单克隆抗体（Monoclonal antibody，简称McAb） 纯度高、特异性强、效价高、少或无血清交叉反应1234mmmm12341234单抗细胞融合取出脾細胞+癌細胞各抗体分开 基因工程抗体基因工程抗体 又称重组抗体，即应用DNA重组和蛋白质工程技术，按人们的意愿在基因水平上对Ig分子进行切割、拼接或修饰，重新组装成的新型抗体分子。鼠源单抗临床应用的障碍血清半衰期短，20h,在人体中易被清除人体免疫细胞Fc受体结合鼠IgG的Fc段的能力很差，不能有效引发抗体依赖性介导的细胞毒效应（ADCC）和IgG、IgM所致的补体活化作用HAMA反应：反复使用鼠源单抗会产生人抗鼠抗体（HAMA)，HAMA反应可以有效快速地破坏这种鼠源单抗，并且发生过敏反应与免疫复合物反应的危险性很大,810天出现，2030天高峰，抗鼠抗体加速单抗清除。过敏休克影响单抗与靶细胞或抗原结合引起变态反应和器官损害HAMA反应的示意图小鼠抗体人-鼠嵌合抗体重构(改型)抗体完全人源抗体鼠源单抗的人源化改造1 人一鼠嵌合抗体(Chimeric Antibodies) 人一鼠嵌合抗体是将鼠源单抗的可变区与人抗体的恒定