教学培训-医学免疫学课件-抗体

1、第 四 章 免疫球蛋白1972年诺贝尔生理医学奖第 四 章 免疫球蛋白1972年诺贝尔生理医学奖内容提要概述免疫球蛋白的结构抗体的抗原性抗体的功能五类免疫球蛋白的特性人工制备抗体内容提要概述抗体的发现和研究 ： 1889年：绿脓杆菌 感染 动物血清 凝集反应（凝集素） 1890年(Behring): 白喉类毒素 免疫 动物血清绿脓杆菌白喉毒素中和毒素(抗毒素)抗体的发现和研究 ：凝集反应 1890年(Behring) 并发现在血清蛋白中主要是r-球蛋白（丙种球蛋白）具有抗体活性。 1972年，获得诺贝尔生理医学奖。抗体(antibody，Ab)凝集素抗毒素溶菌素沉淀素1930年发现： 并发现在

2、血清蛋白中主要是r-球蛋白（丙种球蛋白）具有抗体血清蛋白电泳图谱显示albuminglobulinabgabgabgnonimmune serumimmunized serumimmunized serum was incubated with the antigen血清蛋白电泳图谱显示albuminglobulinabgab概念1. 抗体（antibody, Ab）功能性概念 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，通过与相应抗原特异性结合发挥体液免疫功能。 2. 免疫球蛋白（immunoglobulin, Ig）结构性概念 具有抗体活性或 化学结

3、构与抗体相似的球蛋白。概念教学培训_医学免疫学课件-抗体存在形式 BCR 膜型（membrane immunoglobulin, mIg） 抗体 分泌型（secreted immunoglobulin, sIg） 理化性质属球蛋白，在电泳图谱上大部分抗体活性在球蛋白，具有抗原性。CKRCRcomplementcytokine存在形式理化性质CKRCRcomplementcytok二、Ig的结构(IgG 为例)重链与轻链 (H or L)可变区和恒定区 (V or C)超变区与骨架区 (HVR or FR)铰链区，J链和分泌片结构域水解片段结构二、Ig的结构(IgG 为例)重链与轻链 (H or

4、 L)教学培训_医学免疫学课件-抗体基本结构 * 两条相同的重链+两条相同的轻链分类和分型（1）根据重链氨基酸组成、序列及结构的差异，将Ig 分为五类：IgM () 、IgG()、IgA()、IgD()、 IgE() 亚类：IgG：IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 IgA：IgA1, IgA2 （2）分两型： 根据轻链氨基酸组成、序列及结构的差异， 可将轻链分为两型：和型 N端C端基本结构N端C端教学培训_医学免疫学课件-抗体可变区和恒定区 1.可变区（variable region，V区）：位于Ig分子N端，占轻链1/2和重链1/4或1/5；决定抗体与抗原结合的特异性。 HVR=

5、CDR * 超变区（HVR）：在VL和VH中，某些特定位置的氨基酸残基的排列顺序高度可变。轻、重链各有3个HVR。 *互补决定区（CDR）：超变区乃抗体与抗原（表位）特异性结合的位置。 * 骨架区（FR）：V区中非HVR部位。VH和VL各有4个FR。 2.恒定区（constant region,C区)：位于Ig 分子的C端，占轻链1/2和重链3/4或4/5。在同一种属中，同一类重链和同一类轻链C区氨基酸的组成或排列比较恒定。介导Ig多种生物学功能。可变区和恒定区教学培训_医学免疫学课件-抗体教学培训_医学免疫学课件-抗体铰链区 位于CH1和CH2之间可转动的区，含丰富的脯氨酸，易伸展弯曲，有利

6、于Ig V区与抗原互补性结合；有利于暴露补体结合位点；对蛋白酶敏感。其它成分 J链（joining chain） 分泌片（secretory piece, sp）水解片段功能区教学培训_医学免疫学课件-抗体Flexibility of immunoglobulinsFlexibility of immunoglobulins 1. 连接链（joining chain，J链）：IgM五聚体，IgA双聚体 2. 分泌片（secretory piece, SP）：SIgA 1. 连接链（joining chain，J链）：IgM 免疫球蛋白的水解片段 1. 木瓜蛋白酶（Papain）（将重链于近氨基

7、端切断） Fab段（fragment of antigen- binding，抗原结合片段）：Fab段可以 与抗原结合，具有抗体的活性。 Fc段（fragment crystalizable，可结晶片段）：异种间免疫有抗原性 2. 胃蛋白酶（Pepsin）（将重链于近羧基端切断） F( ab )2 ：可结合2个抗原表位。 pFc ：无生物学活性。 3. 意义：阐明Ig分子生物学作用。 免疫球蛋白的水解片段教学培训_医学免疫学课件-抗体免疫球蛋白的结构域Ig的多肽链分子可折叠成若干个由链内二硫键连接的球形结构。每个球形结构约由110个氨基酸组成，具有一定的生理功能，故称为功能区（domain）。

8、VH和VL：与抗原特异性结合的部位；CL和CH1：某些同种异型（allotype）遗传标记；IgG的CH2、IgM的CH3： 补体C1q结合点 激活补体经典途径；IgG的CH3： 结合单核/巨噬细胞表面FcR 不同生物学效应免疫球蛋白的结构域Ig的多肽链分子可折叠成若干个由链内二硫键与抗原特异性结合的部位某些同种异型遗传标记结合补体结合FcR与抗原特异性结合的部位某些同种异型遗传标记结合补体结合FcR三、免疫球蛋白的异质性 不同抗原表位刺激所产生不同的抗体分子，其识别抗原的特异性不同（V区不同） 同一抗原表位诱生的不同类型的抗体，其识别抗原的特异性相同（C区不同） 免疫球蛋白有不同种类 免疫球

9、蛋白同时可作为抗原，其具有不同的抗原特异性免疫球蛋白具有抗原性三、免疫球蛋白的异质性 不同抗原表位刺激所产生不同的抗体Ig的血清型同种型（isotype）指同一种属所有个体的Ig分子共有的抗原特异性标志，位于Ig的C区。同种异型（allotype）指同一种属不同个体间Ig分子所具有的不同的抗原特异性标志，位于Ig的C区。独特型（idiotype）指同一个体不同B细胞克隆产生的Ig分子所特有的抗原特异性标志，独特型由若干个抗原决定簇组成，主要存在于V区。Ig的血清型教学培训_医学免疫学课件-抗体免疫网络学说 1972年Jerne根据现代免疫学对抗体分子独特型的认识，提出了免疫网络学说，获1984

10、年诺贝尔医学奖。 在抗原刺激发生之前，机体处于一种相对的免疫稳定状态，当抗原进入机体后打破了这种平衡，导致了特异性抗体（Ab1）的产生，当达到一定量时将引起针对Ab1分子独特型的免疫应答，即产生抗独特型Ab2。抗独特型抗体分为两种，分别针对V 区的支架部位（型，即Ab2）和抗原结合部位（型，即Ab2）。Ab2与抗原决定基结构相似，并能与抗原竞争性地和Ab1结合，因而型抗独特型抗体被称为抗原的内影像（internal image）。抗独特型抗体作为一种负反馈因素，对特异性抗体的分泌起抑制作用。免疫网络学说四、免疫球蛋白的生物学功能V区的功能与抗原特异性结合； 中和作用：阻止病毒、中和细菌毒素；四

11、、免疫球蛋白的生物学功能V区的功能Neutralization By Antiviral AntibodiesNeutralization By Antiviral An可变区（variable region，V区）：位于Ig分子N端，占轻链1/2和重链1/4或1/5；HVR=CDRpFc ：无生物学活性。IgG的CH2、IgM的CH3：Fab段（fragment of antigen- binding，抗原结合片段）：Fab段可以出生后3个月开始合成，3-5岁接近成人水平；在同一种属中，同一类重链和同一类轻链C区氨基酸的组成或排列比较恒定。未成熟B细胞仅表达mIgM，记忆B细胞mIgM消失。

12、Ab2与抗原决定基结构相似，并能与抗原竞争性地和Ab1结合，因而型抗独特型抗体被称为抗原的内影像（internal image）。在抗原刺激发生之前，机体处于一种相对的免疫稳定状态，当抗原进入机体后打破了这种平衡，导致了特异性抗体（Ab1）的产生，当达到一定量时将引起针对Ab1分子独特型的免疫应答，即产生抗独特型Ab2。免疫球蛋白（immunoglobulin, Ig）结构性概念与细胞表面FcR结合多克隆抗体(polyclonal antibody, PAb)：是血清中含量最低的Ig；pFc ：无生物学活性。* 超变区（HVR）：在VL和VH中，某些特定位置的氨基酸残基的排列顺序高度可变。指同

13、一种属不同个体间Ig分子所具有的不同的抗原特异性标志，位于Ig的C区。抗体的发现和研究 ：Bacterial Neutralization By Ab可变区（variable region，V区）：位于Ig分子C区的功能 激活补体 IgM、IgG13 激活补体经典途径 IgA、 IgE或IgG4 激活补体旁路途径 与细胞表面FcR结合 1）调理作用：IgFc段与吞噬细胞表面FcR结合促吞噬； 2）抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 （Ab-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC) 3)介导I型超敏反应 穿过胎盘和粘膜：IgG通过胎盘；sIgA穿过粘膜的功

14、能参与免疫应答的调节C区的功能nonimmune serum* 超变区（HVR）：在VL和VH中，某些特定位置的氨基酸残基的排列顺序高度可变。指同一种属不同个体间Ig分子所具有的不同的抗原特异性标志，位于Ig的C区。IgM () 、IgG()、IgA()、IgD()、 IgE()多克隆抗体(polyclonal antibody, PAb)：主要由呼吸道、胃肠道粘膜固有层的浆细胞产生有利于暴露补体结合位点；同种异型（allotype）J链（joining chain）发育早，个体发育最先出现，脐带血IgM增高提示胎内感染（如风疹病毒、巨细胞病毒感染等）；抗独特型抗体分为两种，分别针对V 区的支

15、架部位（型，即Ab2）和抗原结合部位（型，即Ab2）。补体C1q结合点 激活补体经典途径；参与型、型超敏反应，某些自身免疫病的抗体也属IgG抗独特型抗体作为一种负反馈因素，对特异性抗体的分泌起抑制作用。可变区（variable region，V区）：位于Ig分子N端，占轻链1/2和重链1/4或1/5；介导I型超敏反应(IgE)nonimmune serum教学培训_医学免疫学课件-抗体教学培训_医学免疫学课件-抗体介导I型超敏反应(IgE)hypersensitivityAg介导I型超敏反应(IgE)Ag教学培训_医学免疫学课件-抗体五、Ig的特性和功能IgGIgMIgAIgDIgE五、Ig的

16、特性和功能IgG教学培训_医学免疫学课件-抗体IgG的特性和功能出生后3个月开始合成，3-5岁接近成人水平；血清中的主要抗体成分（75-80%）；半衰期长；多数抗菌、抗病毒、抗毒素抗体均属IgG类；是唯一能通过胎盘的Ig，发挥自然被动免疫功能；具有活化补体经典途径的能力（IgG3IgG1IgG2）；具有调理作用、ADCC作用和结合SPA (葡萄球菌蛋白A)等；参与型、型超敏反应，某些自身免疫病的抗体也属IgG多IgG的特性和功能出生后3个月开始合成，3-5岁接近成人水平教学培训_医学免疫学课件-抗体IgM的特性和功能分子量最大，为五聚体，称为巨球蛋白；发育早，个体发育最先出现，脐带血IgM增高

17、提示胎内感染（如风疹病毒、巨细胞病毒感染等）；抗原初次刺激机体时，是体内最先产生的Ig；血清IgM升高说明有近期感染；有强大激活补体能力和调理作用，在机体早期免疫防御中具有重要作用；未成熟B细胞仅表达mIgM，记忆B细胞mIgM消失。IgM的特性和功能分子量最大，为五聚体，称为巨球蛋白；教学培训_医学免疫学课件-抗体替代轻链VHDHJHDHJH VLJLIgMIgDIgMB220 不成熟B细胞前B细胞B祖细胞 成熟B细胞轻链基因重链基因RAG-1/2轻 链膜型重链 VHDHJH DHJHVHDHJHVHDHJH VLJL VLJL+-mmm+dk or lk or l替代轻链Vpre-B +

18、l5 胚系k + lVpre-B + l5 胚系k + l B 细 胞 发 育 过 程-替代轻链VHDHJHDHJH VLJLIgMIgDIgMBIgA的特性和功能分为单体的血清型和二聚体的分泌型IgA；分泌型IgA 主要由黏膜相关淋巴组织产生，存在于唾液、泪液、乳汁及呼吸道、消化道、泌尿道的分泌液中和黏膜表面，是机体黏膜局部抗感染免疫的重要因素。调理吞噬、中和毒素初乳中的sIgA可对婴幼儿发挥自然被动免疫作用IgA的特性和功能分为单体的血清型和二聚体的分泌型IgA；教学培训_医学免疫学课件-抗体IgD的特性和功能血清中含量低（0.2%），其生物学作用尚不清楚mIgD可作为B细胞分化成熟标记，成熟B细胞同时表达mIgM和mIgDmIgMmIgD成熟B细胞活化B细胞未成熟B细胞IgD的特性和功能血清中含量低（0.2%），其生物学作用尚不IgE的特性和功能是血清中含量最低的Ig；主要由呼吸道、胃肠道粘膜固有层的浆细胞产生属嗜细胞抗体，可与肥大细胞、嗜碱粒细胞表面FcR结合，介导I型超敏反应。与抗寄生虫免疫有关。IgE的特性和功能是血清中含量最低的Ig；教学培训_医学免疫学课件-抗体六、人工制备抗体 1.多克隆抗体(polyclonal antibody, PAb)： 一种天然抗原通常具有多个表位，可刺激多个B细胞克隆发生免疫应答，产生的抗体为针