免疫学免疫系统

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免疫应答的种系进化示意图第2页/共78页免疫系统是伴随着生物种系发生和发展过程中逐步进化而建立起来的。无脊椎动物仅有吞噬作用和炎症反应，到了脊椎动物开始有腔上囊，出现特异性抗体，至哺乳动物才逐渐产生较多种类的免疫球蛋白。进化程序不同的动物中免疫球蛋白类型出现的多少不一。免疫系统各成分的系统发生顺序为吞噬细胞、细胞介导免疫、体液免疫；在体液免疫中抗体产生的顺序是IgM、IgG、IgA、IgD和IgE。

第3页/共78页第4页/共78页第一节免疫球蛋白（immunoglobulin,Ig）第5页/共78页一、概述

——什么是抗体？抗体（antibody，Ab）——

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，由浆细胞所产生的一类能与相应抗原发生特异性结合、具有免疫功能的球蛋白。第6页/共78页抗体——四个近义词抗血清（免疫血清）丙种球蛋白（γ

球蛋白）免疫球蛋白第7页/共78页1890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。这是在血清中发现的第一种抗体。这种含有抗体的血清称之为免疫血清。第8页/共78页

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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。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（meylomaprotein，M）或M蛋白，亦可在尿液中发现称为本周蛋白(BenceJones，BJ)。第10页/共78页免疫球蛋白——（Immunoglobulin,Ig)

具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。分泌型：存在于体液中，具有抗体的各种功能。膜型：B细胞膜上的抗原受体（BCR）。第11页/共78页二、免疫球蛋白结构第12页/共78页Ig的结构第13页/共78页（一）免疫球蛋白的基本结构1、单体的结构（重链和轻链）H链：VH、CHL链：VL、CL*二硫键第14页/共78页第15页/共78页2、单体的结构（可变区和恒定区）V区（variableregion）位置、特征、组成（超变区和骨架区（FR））、作用C区（constantregion）位置、特征第16页/共78页第17页/共78页*三个概念：超变区（HVR）互补性决定区（CDR）独特型（Id）

第18页/共78页FR1FR2FR3FR4HVR1HVR2HVR3VariabilityIndex257550100氨基酸残基150100500第19页/共78页第20页/共78页第21页/共78页第22页/共78页3、铰链区4、其他结构J链分泌片（SP）第23页/共78页第24页/共78页第25页/共78页第26页/共78页（二）免疫球蛋白的功能区概念：由约110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。功能区及其作用(主要以IgG为例)H链——VH、CH1、CH2、CH3/CH4（IgM、IgE）/铰链区

L链——VL、CL

第27页/共78页第28页/共78页第29页/共78页第30页/共78页第31页/共78页（三）免疫球蛋白的水解片断1、水解作用

IgIg

木瓜蛋白酶胃蛋白酶

2Fab＋FcF(ab´)2+pFc´

2、水解意义

阐明Ig的结构和生物活性，指导生物制品的生产和临床应用第32页/共78页

三、免疫球蛋白的异质性

机体内免疫球蛋白的高度不均一性，称为免疫球蛋白的异质性。第33页/共78页

（一）Ig分类

1、类：根据同种系所有个体的Ig重链C区的抗原性分为五类

IgM()、IgG()、IgA()、IgD()、IgE()

第34页/共78页2、亚类：同一类Ig内的aa序列及二硫键的数目和位置

IgG—IgG1、IgG2、IgG3和IgG4

；

IgA—IgA1和IgA2。

3、型：根据Ig轻链C区的抗原性分为链和链

4、亚型：

链有多种亚型。（轻链抗原决定簇在CL区，分κ和λ。1个Ig分子轻链只有一个型，不是κ型就是λ型。）第35页/共78页

第36页/共78页（二）免疫球蛋白的抗原性将Ig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，产生相应的抗体，这些抗体可用血清学方法进行检测，因此称为Ig的血清型1、同种型（isotype）2、同种异型（allotype）3、独特型（idiotype）幻灯片41第37页/共78页第38页/共78页

第39页/共78页第40页/共78页四、五类免疫球蛋白的特点和功能第41页/共78页第42页/共78页

1、IgG是血清Ig的重要成分，约占总量的75％。全身的IgG有40~50％分布于血清中，其余存在于组织中。是唯一能通过胎盘的抗体，在新生儿抗感染过程中起重要作用。临床使用的丙球主要为IgG，作为被动免疫，一般2－3周注射一次为宜IgG具有三种免疫活性。

(1)激活补体；（2）促进吞噬；（3）ADCC。因此，IgG具有抗菌，抗毒素，中和毒素及免疫调节作用。第43页/共78页

2、IgMIgM是分子量最大的Ig。在种族进化和个体发育过程中，最早合成IgM。杀菌作用比IgG大100倍。单个分子与抗原结合后可有效激活补体。临床诊断意义：胎儿或初生儿血液内出现IgM抗体，提示可能有子宫内感染的可能性；因IgM半衰期较短，若血清中出现IgM特异性抗体，表示有近期感染。同时也是人体天然血型抗体。mIgM是B细胞最主要的BCR成分。第44页/共78页第45页/共78页

3、IgE

正常人血清中含量极低，具亲细胞性。参与Ⅰ型变态反应4、IgA

IgA占血清总含量的13%。血清中IgA以单体存在称血清IgA。分泌型IgA以二聚体形式存在。

SIgA存在于唾液、泪液和乳、胃肠液、尿液、汗液、鼻、支气管分泌液。

SIgA在黏膜局部抗感染、新生儿抗感染中发挥作用。同时可参与补体激活和Ⅲ型超敏反应。第46页/共78页5、IgDIgD含量最低，为单体。IgD功能尚不清楚，与防止免疫耐受性的发生有一定关系。第47页/共78页五、免疫球蛋白的生物学活性第48页/共78页

（一）特异性结合抗原第49页/共78页（二）激活补体第50页/共78页（三）通过与细胞的FcR结合发挥生物效应1、抗体的调理作用

2、ADCC

3、介导I型超敏反应4、选择性传递第51页/共78页第52页/共78页第53页/共78页第54页/共78页七、人工制备的抗体第55页/共78页可用抗体治疗的疾病移植排斥肿瘤自身免疫病心血管疾病感染性疾病过敏性疾病第56页/共78页已在欧美得到批准上市的治疗用抗体第57页/共78页（一）多克隆抗体(PcAb)

用抗原免疫动物后获得的免疫血清（抗血清）。具有高度异质性（由不同克隆的B细胞针对不同抗原决定簇所产生）。

应用：免疫学检测、被动免疫治疗和紧急预防

存在问题：特异性差,用于免疫学检测容易出现交叉反应第58页/共78页第59页/共78页（二）单克隆抗体(McAb)概一个B细胞针对一个抗原决定簇所产生的一种特异性抗体，称为单克隆抗体特高特异性、高均一性、大量产生及稳定性第60页/共78页单克隆抗体的应用：1.诊断(检测)试剂：病原体、肿瘤标志物、细胞表面标志等2.治疗：A移植物受者使用T细胞的McAb，可预防急性排斥反应。B供体骨髓在体外经T细胞的McAb处理，可减轻或消除移植物抗宿主反应。CAIDS治疗D肿瘤介入治疗：细胞毒剂(药物)与抗肿瘤抗原的McAb结合后，利用McAb的导向作用，将细胞毒剂(药物)定位于肿瘤细胞，达到直接杀死肿瘤细胞的目的。3.研究：

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。第61页/共78页

问题异源蛋白导致产生抗抗体，影响靶向性和效果靶部位摄取的量太低效应功能弱在体内被清除速度快

对策抗体人源化改变抗体大小连接毒素、放射性同位素、药物抗体人源化第62页/共78页（三）基因工程抗体

(GeAb)

根据研究者的意图，采用基因工程方法，在基因水平，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表达，产生新型抗体。主要包括嵌合抗体、人源化抗体、小分子抗体等。第63页/共78页第64页/共78页鼠抗体可变区人抗体恒定区人－鼠嵌合抗体人抗体可变区重构抗体与鼠单抗相比，免疫原性大大降低，利于在人体内应用，简单地进行部分结构的替换并不能保证抗体具有好的亲和力第65页/共78页基因工程人源化抗体生产示意图第66页/共78页第67页/共78页LLHHVLVHFdFvFabFab’FcF（ab’）2抗体分子的基本结构和各种分子片段第68页/共78页

小分子抗体：Fab片段和重组Fab

、Fv和单链抗体（scFv）、双特异性抗体（diabody）、单域抗体、最小识别单位

第69页/共78页抗体及其片段分子的特性第70页/共78页免疫毒素CCVCVCCCSPDPSPDPRicinARicinA（α-FcγRI-RicinA）第71页/共78页第72页/共78页CH1CH2CH3IL-2scFvIL-2

免疫细胞因子(Immunocytokine)第73页/共78页抗体药物销售趋势图第74页/共78页目前我国抗体药物发展的瓶颈规模化动物细胞培养技术工程抗体高效表达系统第