-免疫原和免疫球蛋白

免疫(miǎnyì)原和免疫(miǎnyì)球蛋白ImmunogenandImmunoglobulins第一页，共五十一页。整理课件免疫原

免疫原的根本特性(tèxìng)

影响免疫原特性的因素

其他重要的免疫细胞激活剂

免疫球蛋白的结构及装配

免疫球蛋白的异质性及功能

免疫球蛋白的人工制备第二页，共五十一页。整理课件免疫原免疫原的概念免疫原〔immunogen〕指能够启动、激发和诱导免疫应答〔包括固有免疫和适应性免疫〕的物质，由固有分子模式〔innatemolecularpattern,IMP〕和抗原〔antigen,Ag〕组成。抗原是指经由T、B细胞(xìbāo)外表的抗原受体〔TCR、BCR〕识别，能激活T、B细胞产生特异性免疫应答，并与应答产物〔特异性抗体和淋巴细胞〕起反响的物质。免疫原的分类固有免疫识别由PAMP和DAMP等构成的固有分子模式〔IMP〕；适应性免疫识别的免疫原是抗原。免疫原(immunogen)固有分子模式(innatemolecularpattern,IMP)抗原(antigen,Ag)启动和诱导固有免疫应答启动和诱导适应性免疫应答

免疫原命名免疫原功能免疫原：固有(gùyǒu)分子模式与抗原第三页，共五十一页。整理课件

固有分子模式涵盖PAMP、DAMP及其它已发现或有待确认(quèrèn)的各种模式成份。

①病原相关分子模式②损伤相关分子模式

③激活NK细胞的固有分子模式

IMP的分类(fēnlèi)脂蛋白肽聚糖磷脂

磷壁酸表面蛋白脂磷壁酸

脂多糖(LPS)表面蛋白

G+菌G-菌细胞膜外膜G+和G-细菌(xìjūn)胞壁中的多种PAMP肽聚糖〔peptidoglycan,PGN〕，磷壁酸〔teichoicacid,TA〕,脂多糖〔lipopolysaccharide,LPS〕,脂磷壁酸〔lipoteichoicacid,LTA〕第四页，共五十一页。整理课件受损组织(zǔzhī)和坏死细胞等释放的多种DAMP及其受体硫酸乙酰肝素透明质酸钠RNADNA尿酸结晶HMGB1ATPHSPIL-1TLR4CD44TLR4TLR3

TLR9

NLRP3

TLR2/4P2Y11/TLR4IL-1RTLR4,SRB,CRPRAGEP2X7R

受损组织

坏死细胞S100A8饱和S100A9脂肪酸OxLDLOxCE活化细胞及其它

NLRP3：带PYD结构域的NOD样受体蛋白3；HMGB1：高速泳动族框蛋白1；RAGE：高度糖基化终末产物受体；P2Y11/P2X7R：嘌呤源受体；

HSP：热休克蛋白；OXLDL:氧化低密度脂蛋白；OxCE:氧化胆固醇酯；CRP:C反应蛋白；S100A8/A9：S100家族蛋白;SRB:B型清道夫受体，即CD36。

PAMP

核酸:CpG,dsRNA

脂类:lipidA

蛋白:PGN

DAMP

核酸：ATP

脂类：OxLDL

蛋白：HSP,HMGB1

TLR

NLR

RLR

CRP

RAGE

血凝素

免疫原IMPPRR

激活基因病原体受损细胞及胞外基质TNFIL-6IL-1IL-18IFN-固有分子模式PAMP和DAMP经由PRR介导炎症(yánzhèng)效应第五页，共五十一页。整理课件激活NK细胞活化性受体的固有(gùyǒu)分子模式〔本图为第三章图3-10的一局部，可参阅原图〕MICA/B,ULBP3,HAB7-H6,HAIgGFcHLA-EHLA-A,HLA-CNKG2DDAP10NKp44DAP12NKp30CD3-FcRNKp46CD3-FcRCD16CD3-FcRCD94/NKG2C/EDAP12KIR2DS4DAP12MICA/B：MHCI类链相关分子A和B；ULBP：U16结合蛋白；HA：血细胞凝集素；KIR：杀伤细胞免疫球蛋白样受体ITAMYxxM第六页，共五十一页。整理课件抗原(kàngyuán)的分类根据诱生抗体时是否需要Th细胞参与分类①T细胞依赖性抗原〔Tdependentantigen,TD-Ag〕②T细胞非依赖性抗原〔Tindependentantigen,TI-Ag〕根据抗原与机体的亲缘关系分类①异嗜性抗原〔heterophilicantigen〕②异种抗原〔xenogenicantigen〕③同种异型抗原〔allogenicantigen〕④自身抗原〔autoantigen〕⑤独特型抗原〔idiotypicantigen〕根据抗原进入(jìnrù)抗原提呈细胞的方式分类①内源性抗原(endogenousantigen)②外源性抗原(exogenousantigen)其他分类第七页，共五十一页。整理课件抗原(kàngyuán)表位免疫细胞仅识别抗原(kàngyuán)大分子上的一个特定的局部，称为表位(epitope)或抗原决定簇(antigenicdeterminant)。抗原表位概念(gàiniàn)抗原表位分类半抗原-载体共同抗原表位与交叉反响免疫原的根本特性第八页，共五十一页。整理课件Ab、BCR和TCR对抗原表位的识别A.TCR对抗原T细胞表位的识别。TCR识别的表位是经过APC降解的序列表位。T细胞表位通常位于蛋白抗原内部，蛋白抗原经APC细胞摄取和降解后，抗原表位肽与自身MHC分子结合，并被提呈于APC外表，T细胞的TCR识别T细胞表位肽的同时，必须(bìxū)同时识别MHC分子。B.Ab〔BCR〕对抗原B细胞表位的识别。BCR或者抗体识别的表位有两种类型：序列表位和构象表位。BCR和抗体直接识别天然状态的B细胞表位。Ab(BCR)1Ab(BCR)2构象表位序列表位天然抗原T表位APCMHC

T细胞APC

TCR

MHC

T表位天然抗原BATCR仅识别(shíbié)APC加工后经由MHC分子提呈的抗原肽，后者包含T细胞表位第九页，共五十一页。整理课件T细胞表位与B细胞表位的特性

T细胞表位B细胞表位识别表位受体TCR BCRMHC分子的参与必需 无需表位性质 蛋白质多肽、多糖、脂多糖类和有机化合物表位大小8-10个氨基酸残基 5-15个氨基酸残基或单糖、核苷酸 12-18个氨基酸残基表位类型 线性表位 线性表位或构象(ɡòuxiànɡ)表位表位位置 抗原分子任意部位 抗原分子外表 第十页，共五十一页。整理课件Ahapten-carrierconjugatecontainsmultiplecopiesofthehapten-asmallnonimmunogenicorganiccompoundsuchasdinitrophenol(DNP)-chemicallylinkedtoalargeproteincarriersuchasbovineserumalbumin(BSA).ImmunizationwithDNPaloneelicitsnoanti-DNPantibodies,butimmunizationwithDNPBSAelicitsthreetypesofantibodies.Ofthese,anti-DNPantibodyispredominant,indicatingthatinthiscasethehapten

istheimmunodominantepitopeinahapten-carrierconjugate,asitoftenisinsuchconjugates.第十一页，共五十一页。整理课件不同抗原之间存在的相同或相似抗原表位称为(chēnɡwéi)共同抗原表位(commonepitope)。一种抗原诱生的抗体对另一种具有相同或相似决定基的抗原的反响，称为交叉反响〔crossreaction〕。第十二页，共五十一页。整理课件影响免疫原特性(tèxìng)的因素一、决定免疫原免疫原性的因素决定IMP免疫原性的因素〔核酸类IMP的免疫原性的结构根底与核酸长度与化学修饰相关〕2.决定Ag免疫原性的因素抗原分子的理化性质机体的生物学特征抗原进入机体的方式和途径(tújìng)等二、决定免疫原反响原性的因素第十三页，共五十一页。整理课件异物(yìwù)性化学性质分子质量大小结构的复杂性分子构象易接近性物理状态易接近性抗原分子的理化(lǐhuà)性质第十四页，共五十一页。整理课件Reactivityofantiserawithvarioushaptens结构(jiégòu)的复杂性第十五页，共五十一页。整理课件宿主的遗传因素(应答(yìngdá)格局差异)年龄、性别与健康状态

机体(jītǐ)的生物学特性抗原(kàngyuán)进入机体的方式和途径等第十六页，共五十一页。整理课件

MHCII类分子(fēnzǐ)抗原肽TCR链APCThSAgII类分子TCR链APCTh超抗原激活T细胞(xìbāo)机制示意图传统的蛋白质抗原在MHC抗原沟槽内被提交，与T细胞的TCR的抗原结合槽结合，从而激活特异性T细胞克隆〔上图〕；超抗原通过与TCR的V链外侧结合，交联TCR与MHCII类分子，从而活化众多的T细胞克隆，而不管TCR的抗原特异性如何〔以以下图〕。其他(qítā)重要的免疫细胞激活剂一、超抗原某些抗原物质，只需要极低浓度〔1~10ng/ml〕即可非特异性激活2％~20％之多的T细胞克隆，产生极强的免疫应答，这类抗原称之为超抗原〔superantigen,SAg〕。第十七页，共五十一页。整理课件第十八页，共五十一页。整理课件二、佐剂预先或与抗原同时注入体内可增强机体对抗原的免疫应答或改变免疫应答类型的非特异性免疫增强性物质，称为佐剂〔adjuvant〕。佐剂作用的主要机制：改变抗原物理性状，帮助抗原缓释，延长抗原在体内潴留时间，如脂质体和矿物油等；刺激单核-巨噬细胞系统，增强其对抗原的加工和提呈；刺激淋巴细胞增殖分化(fēnhuà)，增强和放大免疫应答。?TLR的天然(tiānrán)配体和冲动剂?参见表4-4第十九页，共五十一页。整理课件Postulatedmodeofactionofsomecommonlyusedadjuvants第二十页，共五十一页。整理课件人小鼠T细胞B细胞T细胞B细胞ConA（刀豆蛋白A）+－+－PHA（植物血凝素）+－+－PWM（商陆丝裂原）+++－LPS（脂多糖）－－－+SPA(葡萄球菌蛋白A)－+－－作用(zuòyòng)于人和小鼠T、B淋巴细胞的丝裂原三、丝裂原丝裂原〔mitogen〕亦称有丝分裂原，因可致细胞(xìbāo)发生有丝分裂而得名。T、B淋巴细胞外表表达多种丝裂原受体，可对相应丝裂原刺激产生强烈增殖反响，被广泛应用于体外免疫细胞活性确实证。第二十一页，共五十一页。整理课件一、免疫球蛋白的结构(jiégòu)二、免疫球蛋白的装配及分泌免疫球蛋白的结构(jiégòu)及装配免疫球蛋白〔immunoglobulin,Ig〕即抗体〔antibody,Ab〕，是B细胞被B细胞抗原表位特异性刺激后增殖分化为浆细胞所产生的效应免疫分子，介导体液免疫。免疫球蛋白可分为分泌型(secretedIg,SIg)和膜型(membraneIg,mIg)，前者主要存在(cúnzài)于血液及组织液中，发挥抗感染功能；后者是B细胞外表的抗原受体〔BCR,mIgM〕。第二十二页，共五十一页。整理课件一、免疫(miǎnyì)球蛋白的结构1.根本(jīběn)结构〔重链、轻链及其结构域可变区、恒定区和绞链区〕2.其它成分3.Ig的水解片段第二十三页，共五十一页。整理课件重链、轻链及其结构域第二十四页，共五十一页。整理课件Schematicdiagramofcomplementary-determiningregionofantibodybindingtoantigenicepitope

StructureofacomplexbetweenapeptidederivedfromHIVproteaseandanFabfragmentfromananti-proteaseantibody(left)andcomparisonoftheFabstructurebeforeandafterpeptidebinding(right).Intherightpanel,theredlineshowsthestructureoftheFabfragmentbeforeitbindsthepeptideandthebluelineshowsitsstructurewhenbound.TherearesignificantconformationalchangesintheCDRsoftheFabonbindingtheantigen.TheseareespeciallypronouncedinthelightchainCDR1(L1)theheavychainCDR3(H3).CH2

CH3

CDR1CDR2CDR3CDR1CDR2CDR3铰链区VL

SS--SS-FR1FR2FR3FR4可变区〔V区〕恒定(héngdìng)区〔C区〕Variableregion;Constantregion高变区：Hypervariableregion(HVR);互补(hùbǔ)决定区：Complementdeterminingregion(CDR)第二十五页，共五十一页。整理课件第二十六页，共五十一页。整理课件绞链区第二十七页，共五十一页。整理课件J链分泌(fēnmì)片其它(qítā)成分第二十八页，共五十一页。整理课件木瓜蛋白酶水解片段木瓜蛋白酶〔papain〕水解IgG得到三个片段：①两个相同的局部即抗原结合片段〔fragmentantigenbinding,Fab〕②一个结晶片段〔fragmentcrystalizable,Fc〕。胃蛋白酶水解片段胃蛋白酶〔pepsin〕水解IgG产生一个具有双价抗体活性的F(ab’)2段和假设干小分子(fēnzǐ)多肽片段〔pFc’〕。Ig的水解(shuǐjiě)片段第二十九页，共五十一页。整理课件

Synthesis,assembly,andsecretionoftheimmunoglobulinmolecule.Theheavyandlightchainsaresynthesizedonseparatepolyribosome(polysomes).Theassemblyofthechainstoformthedisulfide-linkedimmunoglobulinmoleculeoccursasthechainspassthroughthecisternaeoftheroughendoplasmicreticulum(RER)intotheGolgiapparatusandthenintosecretoryvesicles.Themainfiguredepictsassemblyofasecretedantibody.Theinsetdepictsamembrane-boundantibody,whichcontainsthecarboxyl-terminaltransmembranesegment.Thisformbecomesanchoredinthemembraneofsecretoryvesiclesandthenisinsertedintothecellmembranewhenthevesiclesfusewiththemembrane.二、免疫(miǎnyì)球蛋白的装配及分泌第三十页，共五十一页。整理课件

Expressionofmembraneformsof

and

heavychainsbyalternativeRNAprocessing.(a)Structureofrearrangedheavy-chaingeneshowingC

andC

exonsandpoly-Asites.(b)StructureofmtranscriptandmmRNAresultingfrompolyadenylationatsite2andsplicing.(c)StructureofmtranscriptandmmRNAresultingfrompolyadenylationatsite4andsplicing.BothprocessingpathwayscanproceedinanygivenBcell.第三十一页，共五十一页。整理课件上图IgA二聚体J链粘膜表皮细胞分泌IgA的浆细胞粘膜腔分泌片IgA二聚体pIgR固有层IgA二聚体的胞吞转运固有层浆细胞产生IgA和J链，二者聚合成二聚体而分泌至浆细胞胞外的粘膜表皮细胞固有层，该处与表皮细胞分泌的多聚Ig受体〔pIgR〕即分泌片相结合，在pIgR的引导下，通过表皮细胞的内吞和转运，使IgA二聚体得以穿越(chuānyuè)上皮细胞而分泌至粘膜腔，称为胞吞转运〔transcytosis〕。在粘膜腔中IgA二聚体与分泌片介离，行使效应功能。第三十二页，共五十一页。整理课件免疫(miǎnyì)球蛋白的异质性及功能一、免疫(miǎnyì)球蛋白的类型〔类及亚类、型和亚型〕二、免疫球蛋白的血清型三、免疫球蛋白的功能和特性四、各类免疫球蛋白的生物学特性第三十三页，共五十一页。整理课件免疫(miǎnyì)球蛋白的类型在同种属的所有个体内，根据免疫球蛋白重链C区的氨基酸组成和抗原(kàngyuán)特异性不同，将免疫球蛋白的重链分为5种：、、、、，与此对应的Ig分为IgG、IgA、IgM、IgD、IgE5类〔class〕。在同一类Ig中，根据其重链抗原性和二硫键的数目和位置的不同，又可分为亚类〔subclass〕。第三十四页，共五十一页。整理课件IgG有IgG1～IgG4四个亚类；IgA有IgA1和IgA2两个(liǎnɡɡè)亚类；IgM有IgM1和IgM2两个亚类；IgD和IgE尚未发现亚类。第三十五页，共五十一页。整理课件Chaincompositionofthefiveimmunoglobulinclassesinhumans正常人血清免疫球蛋白:λ约2:1，而小鼠为20:1。亚型:λ链190AA为亮氨酸时称OZ(+);为精氨酸时称OZ(+)在同种属的所有(suǒyǒu)个体内，根据Ig轻链C区的氨基酸组成和抗原特异性的不同，可将Ig的轻链分为2型〔type〕：和，与此对应的Ig也分为和两型。在同一型Ig中，根据其轻链C区N端氨基酸排列的差异，可分为亚型〔subtype〕。M1,M2第三十六页，共五十一页。整理课件第三十七页，共五十一页。整理课件免疫球蛋白分子上有三种不同的抗原(kàngyuán)决定簇，即同种型、同种异型和独特型抗原(kàngyuán)决定簇。同种型〔isotype〕是指同一种属所有个体的Ig分子共有的抗原特异性标志。同种异型〔allotype〕指同一种属不同个体间的Ig分子所具有的不同抗原特异性标志，为遗传性标志。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，其表位又称为独特位(Idiotope)，主要存在于V区，为遗传性标志。免疫(miǎnyì)球蛋白的血清型第三十八页，共五十一页。整理课件

同种型差异同种异型差异独特型差异抗体的血清型示意图Ig有3种血清型：同种型，指同一种属所有个体Ig分子共有的抗原特异性标志，其表位存在于IgC区；同种异型，指同一种属不同(bùtónɡ)个体间Ig分子所具有的不同抗原特异性标志，其表位主要存在于IgC区，少局部存在于V区；独特型，指每个Ig分子所特有的抗原特异性标志，其表位存在于V区的CDR区域。第三十九页，共五十一页。整理课件免疫(miǎnyì)球蛋白的功能和特性识别和结合抗原激活补体调理作用抗体依赖(yīlài)细胞介导的细胞毒作用介导超敏反响免疫调节作用第四十页，共五十一页。整理课件抗体的四项主要功能免疫球蛋白〔抗体〕具有多种生物学功能，首先，其可变区特异性结合与病原体或毒素外表与介导感染或者毒力相关的表位结合，使病原体或毒素失去感染和毒力，称为中和作用。其次，抗体与相应抗原表位结合，可激活补体经典激活途径，从而形成攻膜复合物溶裂解(lièjiě)病原体。第三，抗体与相应病原体结合后，其恒定区Fc段通过结合Fc受体〔FcR〕与具有FcR表达该受体的吞噬细胞结合，此为调理作用，增强吞噬细胞对病原体的吞噬杀伤作用。如调理的免疫细胞是NK细胞，那么可增强NK细胞的ADCC作用。毒素受体毒素抗体细胞

中和作用调理作用激活补体杀伤作用参与ADCCFcRAb吞噬细胞吞噬溶酶体激活补体系统

抗体攻膜复合物表面抗原IgG表面抗原FcRIII杀伤靶细胞NK第四十一页，共五十一页。整理课件各类免疫(miǎnyì)球蛋白的生物学特性参见(cānjiàn)表4-7第四十二页，共五十一页。整理课件免疫(miǎnyì)球蛋白的人工制备一、多克隆(kèlónɡ)抗体二、单克隆抗体三、基因工程抗体四、嵌合抗体和改型抗体五、抗体片段及其衍生形式第四十三页，共五十一页。整理课件

Theconventionalpolyclonalantiserumproducedinresponsetoacomplexantigencontainsamixtureofmonoclonalantibodies,eachspecificforoneofthefourepitopesshownontheantigen(inset).Incontrast,amonoclonalantibody,whichisderivedfromasingleplasmacell,isspecificforoneepitopeonacomplexantigen.Theoutlineofthebasicmethodforobtainingamonoclonalantibodyisillustratedhere.多克隆(kèlónɡ)抗体第四十四页，共五十一页。整理课件上为A抗原（含3个不同表位）免疫小鼠后的脾细胞，产生针对不同表位的抗体；下为不产生抗体和HGPRT酶的骨髓瘤细胞。两种细胞混合后，以PEG进行融合。

在加有HAT的培养基中，融合细胞生长，其余未融合的细胞死亡。稀释至每孔单个细胞后，检测上清中抗体的特异性，选择能分泌抗表位1抗体的杂交瘤。通过腹腔注射，对选择出的杂交瘤细胞作克隆扩增，获取针对表位1的单抗。单克隆抗体制备(zhìbèi)流程单克隆抗体(kàngtǐ)第四十五页，共五十一页。整理课件Tomakeantibodieswithfullyhumanproteinsequencesistousetransgenicstrainsofmiceinwhichmouseantibodygeneexpressionissuppressedandeffectivelyreplacedwithhumanantibodygeneexpression.Inthesetransgenicmice,themousegenesforcreatingantibodieshavebeeninactivatedandreplacedbyhumanantibodygenes.theHuMAb-Mousetransgenicstrainscontainkeygenesequencesfromunrearrangedhumanantibodygenesthatcodeforboththeheavyandlightchainsofhumanantibodies.Becausegenesdeterminewhatproteinsaremade,thetransgenicmicemakehumanantibodyproteins.基因工程(jīyīngōngchéng)抗体第四十六页，共五十一页。整理课件ChimericandhybridmonoclonalantibodiesengineeredbyrecombinantDNAtechnology.(a)Chimericmouse-humanmonoclonalantibodycontainingtheVHandVLdomainsofamousemonoclonalantibody(blue)andCLan