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1、抗 体（Antibody, Ab）P29-39,第四章,医学免疫学,主讲：陆春雪,引 言,非典战役中的英雄人物姜素椿教授,引 言,一、定义 1、抗体（antibody, Ab）：B细胞或记忆B细胞增殖分化为浆细胞所产生的，能与相应抗原发生特异性结合的免疫球蛋白。,概 述,Emil von Behring (1845-1917),19世纪80年代末即发现抗体， 1937年，用电泳方法将血清蛋白分为 白蛋白、1、 2、及球蛋白等 组分，证实抗体活性主要存在于区，也可延伸到区和2 球蛋白区 。,2、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。,概念
2、不同 Ab都是Ig，Ig不一定是Ab（Ig包含Ab） Ab是生物学功能上概念,Ig是化学结构上概念,二、Ab与Ig的区别与联系,概 述,第一节 抗体的结构,一、抗体的基本结构,抗体分子的基本结构,四肽链结构: 两条相同的重链（H链）和 两条相同的轻链（L链） 以二硫键连接而成。,（一）重链和轻链,H链: 分子量约为50-75kD，450-550个氨基酸残基 L链: 分子量约为25kD，约214个氨基酸残基,重链（H链）类与亚类,IgA: IgM: IgE: IgD: IgG:,抗体结构示意图,类：重链抗原性的差异,不同类的抗体分子，链内二硫键的数目和位置、连接寡糖的数量、结构域的数目及铰链区的
3、长度等均不完全相同。,亚类：H链铰链区氨基酸的组成， H链二硫键的数目、位置,IgG: IgG1 IgG4 IgA: IgA1、 IgA2,链 链,轻链（L链）型与亚型,L链恒定区氨基酸,链恒定区个别氨基酸：1 4,每类Ab的轻链都可以有链和链 两型轻链的功能无差异 不同种属生物，两型轻链的比例不同,Ab的重链和轻链都可折叠为数个球形结构域，每个结构域一般具有其相应的功能。,（二）可变区和恒定区,抗体的结构域（功能区）,可变区 （ V区）：H链和L链靠近N端约110个氨基酸的序列变化很大，称为可变区。,高变区 （hypervariable region, HVR）,CDR共同组成Ig的Ag结合
4、部位，决定着Ab的特异性，负责识别及结合Ag。,骨架区 （framework region, FR）,恒定区（constant region, C区）:H链和L链靠近C端的其余氨基酸数量、种类、排列顺序相对稳定，称为恒定区。,L链: VL，CL H链: IgG、IgA 、IgD: VH，CH1，CH2，CH3 IgM、IgE: VH，CH1，CH2，CH3， CH4,同一种属的个体，所产生的针对不同Ag的同一类别的Ab，其免疫原性相同。,（三）铰链区：位于CH1与CH2间，富含脯氨酸,易伸展弯曲，有利于Fab段同时结合两个不 同距离的抗原表位； 易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解； 有利于Ab分子
5、变构，暴露其补体结合位点； 五类Ab或亚类的铰链区不尽相同 * IgG、IgA、 IgD有铰链区 * IgM和IgE无铰链区,二、抗体的辅助成分,（一）J链 （joining chain）：浆细胞合成，将单体Ab分子连接成多聚体。 （二）分泌片 （secretory piece,SP） * 保护sIgA的铰链区免受蛋白水解酶降解； * 介导IgA二聚体从黏膜下到黏膜表面的转运,三、抗体分子的水解片段 目的：研究Ab的结构和功能 分离纯化特定的Ab多肽片段 木瓜蛋白酶（papain）水解 IgG 2个Fab段(fragment antigen binding,抗原结合片段) 1 个Fc段（fra
6、gment crystallizable,可结晶片段） 胃蛋白酶（pepsin）水解IgG 1个F( ab)2 pFc ,抗体的水解片段,水解片段意义： * 阐明Ab分子生物学作用； * 用作生物制品：去掉Fc段，减少超敏反 应发生。,第二节 抗体的多样性与免疫原性,多样性：自然界存在的抗原数目繁多，每一种抗原分子 的结构又十分复杂，含有多种不同的抗原表位。理论上，每一种抗原表位可诱导产生一种特异性抗体，以及针对同一抗原表位可产生不同类型的抗体。,Ab的免疫原性：Ab具有二重性，可以是抗体，也可以成为抗原，表现为三类不同的抗原表位： (一）同种型：存在于同类抗体分子中的抗原表位，是同一种属所有
7、个体Ab分子共有的抗原特异性标志，为种属型标志，存在于Ab C区。,张三的IgG,李四的IgG,C区,张三IgG,羊,羊抗张三IgG的抗体,所有人的IgG,结合,（二）同种异型：同一种属不同个体间Ab 分子所具有的不同抗原特异性标志，为个体型标志。存在于Ab C区，由同一基因座的不同等位基因所编码，均为共显性。,张三的IgG,李四的IgG,（三）独特型（idiotype,Id)：同一种属、同一个体来源的抗体分子，CDR区的氨基酸序列的不同，显示不同的免疫原性，是每个Ab分子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。 独特型可刺激异种、同种异体以及自体产生相应Ab
8、,即抗独特型抗体（AId或Ab2),同一个体内，特异性不同的抗体，其V区抗原特异性不同,伤寒杆菌的抗体,痢疾杆菌的抗体,V区,Ab2、Ab2负反馈调节Ab1; Ab1、Ab3负反馈调节Ab2,第三节 抗体的功能,一、识别抗原：V区的功能,V区的CDR在识别和结合特异性抗原中起决定性作用,实际意义: *中和效应： 中和毒素、病毒，阻止细菌吸附 *启动体液免疫应答:BCR（mIgM、 mIgD）特 异性识别Ag分子 *抗原与抗体的检测:,二、激活补体： C区的功能,Ab(IgM、IgG1-3) 与 Ag结合 构型改变 位于CH2/ CH3功能区的补体结合位点暴露 激活补体经典途径 IgG4、IgA
9、和IgE的凝聚物 激活补体旁路 途径,1、调理作用：IgG 与细菌等颗粒性抗原结合后，可通过其Fc段与巨噬细胞和中性粒细胞表面相应 FcR结合，从而促进吞噬细胞的吞噬作用。,三、结合Fc受体：C区功能,2、抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 (antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity，ADCC) :IgG 与肿瘤或病毒感染的靶细胞结合后，可通过其Fc段与NK细胞、巨噬细胞和中性粒细胞表面相应FcR结合，直接杀伤靶细胞。,IgE的Fc段可与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的高亲和力IgE Fc受体（FcR )结合，并使其致敏。若相同变应原再次进入机体与致敏
10、靶细胞表面的特异性IgE结合，即可使之脱颗粒，释放组胺等生物活性介质，引起型超敏反应 。,3、介导型超敏反应,四、穿过胎盘和黏膜：C区功能,穿过胎盘 ： IgG 意义：新生儿抗感染 穿过黏膜：sIgA 意义： 黏膜局部抗感染,第四节 各类抗体的特性与功能,一、IgG 单体分子，4个亚类； 血清中含量最高,约占血清总Ig的75%; 半衰期最长(2023天），是再次应答的主要抗体；也是抗感染的主要抗体； 是唯一能通过胎盘的抗体；,与细胞表面FcR结合调理作用、ADCC 能结合SPA 纯化抗体、免疫诊断 参与II、III型超敏反应,二、 IgM 1、占血清Ig含量的510%； 2、两种形式存在 单体
11、：mIgM表达于B细胞表面，构成BCR 分泌型：五聚体，分子量最大； 3、个体发育中最早合成和分泌的Ab； 4、IgM 不能通过胎盘 脐带血IgM升高提示胎儿有宫内感染；,5、初次体液免疫应答中最早出现的Ab -早期抗感染; 6、半衰期: 5天 - 血清中特异性IgM 增高提示 有近期感染； 7、激活补体能力强； 8、自身抗体（如：类风湿因子）、天然血型 Ab为IgM；,1.两种类型： 血清型 - 单体，血清中； 分泌型 - 二聚体，由J链连接，含上皮细胞 合成的SP,经分泌性上皮细胞分泌 至外分泌液中； 2.占血清Ab含量的1015%；,三、IgA,3.黏膜局部抗感染免疫的主要Ab： 抗感染
12、：阻止病原体黏附到细胞表面 中和毒素 4.婴幼儿从母体初乳中获得sIgA,属重要的 自然被动免疫。,四、IgD 1.单体分子; 2.存在形式： 分泌型: 血清中，功能不清; 膜结合型: 构成BCR,是B细胞发育成熟的 重要标志。 未成熟B细胞:mIgM 成熟B细胞:mIgM + mIgD 3.占血清Ig含量的0.2%； 4.半衰期: 3天。,mIgM,mIgD,成熟B细胞,未成熟B细胞,五、IgE 1.单体分子； 2.血清中含量最低(占Ig的0.002%)； 3.半衰期: 2天； 4.黏膜下淋巴组织中的浆细胞分泌； 5.亲细胞抗体，介导 I 型超敏反应； 6.过敏性疾病和某些寄生虫感染患者血清
13、中 特异性IgE水平增高。,第五节人工制备抗体,1、制备抗血清-多克隆抗体 2、单克隆抗体技术 3、基因工程抗体,1、含义：指由多个B细胞克隆产生的针对抗 原物质中多种抗原表位的多种抗体混合物。 如:免疫血清（含多种特异性抗体） 优点：作用全面,来源广泛，制备容易。 缺点：特异性不高，易发生交叉反应。,一、多克隆抗体,二、单克隆抗体 （monoclonal antibody, mAb）,针对单一抗原表位的特异性抗体。,定义：,杂交瘤细胞： 骨髓瘤细胞 - 无限增殖； 免疫B细胞 - 合成、分泌特异性抗体。 杂交瘤技术 : HAT培养基- 次黄嘌呤(H) 氨基蝶呤(A) 胸腺嘧啶核苷(T),每一
14、个杂交瘤细胞由一个B细胞和一个骨髓瘤细胞融合而成,单克隆抗体的制备过程,抗原(多表位)免疫小鼠 骨髓瘤细胞培养 免疫脾细胞 骨髓瘤细胞 细胞融合 HAT培养基 杂交瘤细胞的筛选与克隆化 mAb的大量制备,PEG,优点：结构均一、纯度高、特异性强、效价高、血清交叉反应少或无 缺点：鼠源性对人具有较强的免疫原性，反复人体使用后可诱导产生人抗鼠的免疫应答导致机体免疫损伤。,三、基因工程抗体 (genetic engineering antibody) 原理：借助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，重新组装成新型抗体分子。,根本出发点：解决抗体的鼠源性问
15、题 优点：人源化或完全人源的抗体，均一性 强，可工业化生产； 缺点：亲和力弱，效价不高。,基因工程抗体,思考题 1、掌握抗体的结构与功能。 2、比较并熟悉各类抗体的异同点。 3、简述人工制备抗体的方法。,60,1. 木瓜蛋白酶水解IgG所获片段中，能与抗原特异结合的是 AFab段 BFc段 CF(ab)2 段 DpFc段 E以上均不对,2. Ab的绞链区位于 AVL与CH1之间 BVH与CH1之间 CCH1与CH2之间 DCH2与CH3之间 ECH3与CH4之间,3.下列五类Ab的特性哪项是错误的 AIgG是唯一通过胎盘的免疫球蛋白 BSIgA多为双聚体 CIgM分子量最大 D免疫应答过程中产生最早的是IgG E正常血清中IgE含量最少,4抗体的超变区位于 A. VH和CH B. VL和VH C. Fc段 D. VH和CL E. CL和CH,5未成熟B淋巴细胞的mIg类别是 A. mIgM B. mIgG C. mIgE D. mIgA E. mIgD,6关于IgE特性的描述，下列哪些是正确的 A. IgE在五类Ig中含量最低 B. IgE有CH4区 C. IgE可介导型超敏反应 D. IgE有亲细胞性 E. IgE在种系发育过程中最早产生,1血清中含量最高的Ab是 ，含量最低的Ab是 。 2在五类Ab中，分子量最大的是 ；参与粘膜免疫的主要 是 。 3机体初次受微
