医学免疫学抗体

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1、第 八 章 抗 体,本章教学大纲【目的要求】1掌握 抗体和免疫球蛋白的概念、结构、类型和功能。各类免疫球蛋白的特性和功能。2熟悉 免疫球蛋白的类别转换机制；单克隆抗体的制备和应用。3了解 免疫球蛋白的基因结构和基因重排；基因工程抗体。,【教学内容】1.抗体和免疫球蛋白的概念以及免疫球蛋白分型（膜型和分泌型）。2.免疫球蛋白的基本结构，功能区，水解片段及其 它成分。3.免疫球蛋白的类型，同种型，同种异型和独特型。4.免疫球蛋白的基因结构及其重排和表达。Ig的类别转换。5.抗体V区和C区的功能。6.各类免疫球蛋白的特性和功能。7.单克隆抗体和基因工程抗体。,概念1. 抗体（antibody, Ab

2、）功能性概念 是由抗原刺激而产生并能与刺激其产生的抗原发生特异性结合的、具有免疫功能的糖蛋白。抗体主要存在血清中，也存在于如呼吸道粘膜液、小肠粘膜液、唾液以及乳汁等其它体液中。 2. 免疫球蛋白（immunoglobulin, Ig）结构性概念 具有抗体活性或化学结构与抗体分子相似的球蛋白。,存在形式BCR（B细胞受体) 膜型（membrane immunoglobulin, mIg）抗体 分泌型（secreted immunoglobulin, sIg）,第一节 抗体的分子结构,一、免疫球蛋白的基本结构,“Y”型，四肽链 重链 （5种: 、） 轻链 （2种: 、） 可变区 （V区） 超变区（

3、HVR，3个，又称CDR 互补决定区）骨架区: FR（4个） 恒定区 （C区） 铰链区,轻链：VL、CL 重链：VH CH1、CH2、CH3、CH4 IgG IgMIgA IgEIgD,二、功能区,功能区：是不连续，紧密折叠的区域，由重链和轻链经链内二硫键连接而成的球状结构。该区具有特殊的功能特性。,主要功能 1. VL和VH是抗原结合的部位（FV区）。 2. CL和CH上具有同种异型的遗传标记。 3. IgG的CH2和IgM的CH3具有补体固有成分C1q的结合点，参与激活补体系统。 4. CH3/CH4具有结合包括单核细胞、巨噬细胞、粒细胞、B细胞、NK细胞等细胞的Fc段受体的功能。 5.

4、IgG的CH2+CH3 具有介导IgG通过胎盘的特性。,Immunoglobulin Fragments: Structure/Function Relationships,三、免疫球蛋白的水解片段1. 木瓜蛋白酶（Papain）（将重链于近氨基端切断）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）Fc段不能与抗原结合，但可执行Ig的其他生物学功能。,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

5、：无生物学活性。3. 意义：阐明Ig分子生物学作用。,四、其它成分1. 连接链（joining chain，J链）：IgM五聚体，IgA双聚体2. 分泌片（secretory piece, SP）：SIgA,第二节 抗体的类型和生物学活性,一、抗体的类型 （一）同种型（isotype）同一种属每个个体都具有的免疫球蛋白的抗原特异性，其抗原决定簇主要存在于Ig的C区。,1.类和亚类（根据H链的抗原性不同）IgG (gamma)IgA (alpha)IgM (mu)IgD (delta)IgE (epsilon),(1)类,(2)亚类,IgG：IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 IgA：

6、IgA1, IgA2,2.型和亚型(根据轻链C区抗原特异性不同分型) (1)型 (kappa)型(lambda)型 (2)亚型(链)：OZ(+) (或1) ：第190位(亮氨酸)OZ(-) (或2) ：第190位(精氨酸)Kern(+)(或3) ：第154位(甘氨酸)Kern(-)(或4) ：第154位(丝氨酸),（二）同种异型（allotype）同一种属不同个体之间免疫球蛋白也具有的差异性，主要反映在分子的CH和CL上的一个或数个氨基酸的差异 (genetic markers 遗传标志)。Gm因子：Gm130Am因子：A2m1，A2m2Km因子：Km1，Km2，Km3（三）独特型（idiot

7、ype）在同一个体内，不同B细胞克隆所产生的免疫球蛋白分子V区以及T、B细胞表面抗原受体V区所具有的抗原特异性不同。由免疫球蛋白的超变区特有的氨基酸序列和构型决定。,二、抗体的生物学活性（一）特异性结合抗原超变区表位静电力、氢键、范德华力可逆影响因素：PH、温度、电解质中和效应 中和毒素和病毒与Ag结合 促吞噬细胞吞噬,1.结合基础,2.实际意义,（二）激活补体系统Ab（IgM、IgG）+ Ag C1q 补体经典途径 IgG4、IgA和 IgE的凝聚物 补体旁路途径 （三）结合Fc受体(1) 介导超敏反应：型超敏反应；(2) 调理作用（opsonization）：IgG + 抗原(颗粒性) F

8、cR（单核、巨噬细胞及中性粒细胞） 促吞噬细胞吞噬；(3) ADCC：IgG + 抗原(靶细胞) Fc R（NK 细胞） 杀伤靶细胞。（四）通过胎盘和粘膜,三、抗体的Fc受体 (一) IgG的FcR分、型，均属免疫球蛋 白超家族成员 FcR：单核细胞、 巨噬细胞、中性粒细胞，IgG(IgG1和IgG3)的高亲合力受体； FcR：分布广泛，以低亲和力结合免疫复合物和 多聚形式的IgG； FcR：IgG1、IgG3为低亲和力受体。巨噬细胞、 NK细胞、嗜酸性粒细胞和中性粒细胞，与单体或免疫复合物形式的IgG结合，介导NK细胞的ADCC效应及巨噬细胞的捕获或清除等。,(二) IgE的Fc受体 FcR

9、： 结构：跨膜糖蛋白，属Ig超家族, IgE的高亲和力受体。 分布和功能：嗜碱性粒细胞和肥大细胞，介导型速 发型超敏反应。 FcR(CD23)： 结构：穿膜糖蛋白，低亲和力受体, 属C型凝集素家族 成员。 分布：成熟B细胞、活化巨噬细胞和树突状细胞等。,(三) IgA的Fc受体FcR(CD89)为跨膜糖蛋白，属Ig超家族成员。为中等亲和力受体，主要表达于单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞等，介导吞噬、ADCC以及炎症介质的释放。 (四) IgM受体、IgD 前者主要表达于B细胞，二者共同表达于成熟B细胞。,FcR、FcR和FcR结构示意图,四、免疫球蛋白超家族 （一）概念许多细胞膜表面和机体的某些

10、蛋白分子，其多肽链折叠方式与Ig折叠相似，在DNA水平上和氨基酸序列上与IgV区或Ig C区有较高的同源性。编码这些多肽链的基因被称为免疫球蛋白基因超家族，基因表达产物称为免疫球蛋白超家族(Immunoglobulin superfamily, IGSF)。,（二）组成1. T细胞、B细胞抗原识别受体和信号传导分子2. MHC及相关分子3. Ig受体4. 某些细胞因子受体5. 神经系统功能相关分子6. 部分白细胞分化抗原（CD）,免疫球蛋白超家族分子的结构示意图,第三节 各类免疫球蛋白的特性和功能一、IgG1.一般特性(1)单体分子；(2)四个亚类；(3)血清中含量最高(75%Ig)；(4)半

11、衰期最长(2123天)；(5)35岁达成人水平(8.017mg/ml)；(6)可与SPA结合。,2.生物学活性 (1)通过胎盘（新生儿抗感染）； (2)激活补体（裂解细胞）； (3)调理作用（促进吞噬）； (4)介导ADCC（细胞毒作用）。 3.实际意义 (1)抗感染； (2)自身抗体 自身免疫病； (3)介导变态反应(、型)； (4)封闭抗体 肿瘤细胞逃逸； (5)亲合层析法 IgG纯化； (6)免疫学检测。,二、IgM 1.五聚体，分子量最大(900kd)，又称巨球蛋白； 2.人类发育过程中最早合成的Ig；3.体液免疫应答最先产生的 Ig 感染早期免疫； 4.占血清Ig含量的510%； 5

12、.半衰期5天 血清中特异性IgM 水平增高提示有近期感染； 6.激活补体；7.IgM不能通过胎盘 脐带血或新生儿血清中IgM水平升高表明胎儿有宫内感染； 8.B细胞膜IgM（mIgM） 体液免疫应答；9.自身抗体 自身免疫病。,三、IgA1.两种类型2.半衰期6天；3.占血清Ig含量的515%；4.粘膜局部抗感染免疫，阻止病原微生物黏附；5.聚合IgA激活补体替代途径。,血清型：IgA1，单体；分泌型：IgA2，二聚体, 粘膜局部浆细胞合成；分泌片由粘膜上皮细胞合成；,Origin of Secretory Component of sIgA,四、IgD1.单体分子2.存在形式：分泌性 血清中

13、，功能不清；膜结合性 B细胞表面, 3.意义（1）是B细胞成熟的重要标志；（2）抗原受体，对B细胞活化、增殖和分化起调节作用；4.占血清Ig含量的1%；5.半衰期3天。,五、IgE1.单体分子；2.血清中含量最低(占Ig的0.002%)；3.种系进化中出现最晚； 4.呼吸道和胃肠道浆细胞产生；5.介导型超敏反应；6.过敏性疾病和某些寄生虫感染患者血清中特异性IgE水平增高。,五大类免疫球蛋白特性比较（1）,五大类免疫球蛋白特性比较（2）,各类免疫球蛋白比较,第四节 免疫球蛋白的基因结构及其表达一、免疫球蛋白的基因库,免疫球蛋白基因组成,二、免疫球蛋白的基因结构及其重排和表达,免疫球蛋白基因结构

14、,三、抗体多样性的遗传学基础（1）胚系中众多的V、D、J基因片段； （2）V-D-J和V-J重排时，基因片段进行随机组合； （3）VDJ连接过程中的核苷酸缺失和N区的核苷酸插入； （4）L链H链之间随机配对组合； （5）体细胞突变。,四、免疫球蛋白的类转换（class switch）Ig类转换，又称同种型转换（isotype switch）：是指B细胞在受抗原刺激后，首先合成IgM, 然后转为合成IgG等其它类别。机制：B细胞 活化 基因重排形成V-D-JC 合成IgM CD40/CD40L信号及细胞因子作用 C基因被替换 合成具有相同抗原特异性的不同的Ig类和亚类。,TD-Ag刺激,B细胞基

15、因重排机制图,第五节 单克隆抗体和基因工程抗体一、多克隆抗体（polyclonal antibody） 1. 定义：抗原分子通常具有多个抗原决定簇，动物免疫后可刺激多种具有相应抗原受体的B细胞发生免疫应答，因而可产生多种针对不同抗原决定簇的抗体。这些由不同B细胞克隆产生的抗体称为多克隆抗体（polycolonal antibody, PcAb）。 2. 实际意义（1）预防、治疗感染性疾病（特异性差，可发生超敏反应） （2）临床诊断,二、单克隆抗体（monoclonal antibody, McAb）1. 定义：由单一克隆B细胞杂交瘤产生的、只识别抗原分子某一特定抗原决定簇的、具有高度特异性的抗体。每种单克隆抗体其类、亚类、型及亲和力完全相同，具有高度均一性。2. 特点 具有高度均一性。3. 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。4. 杂交瘤技术 HAT培养基：次黄嘌(H)、氨基蝶呤(A)和胸腺嘧啶核苷(T)。,