疫学基本概念课件

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1、 免疫学基本概念及理论免疫学基本概念及理论西安交通大学医学院免疫学系西安交通大学医学院免疫学系 雷艳君雷艳君 副教授副教授 Email: 疫学基本概念 基础免疫学基础免疫学免疫生物学免疫生物学 分子免疫学分子免疫学 免疫遗传学免疫遗传学 免疫病理学免疫病理学血液免疫学血液免疫学 肿瘤免疫学肿瘤免疫学 移植免疫学移植免疫学 生殖免疫学生殖免疫学 临床免疫学临床免疫学 免疫学免疫学( (immunology)immunology) 研究机体免疫系统结构和功能、免疫相关疾病发生机研究机体免疫系统结构和功能、免疫相关疾病发生机制、免疫学诊断和防治措施的独立学科。制、免疫学诊断和防治措施的独立学科。疫学

2、基本概念免疫的概念（免疫的概念（Concept of immunity） 传统概念：传统概念：免疫指抵御传染病的能力免疫指抵御传染病的能力 现代概念：现代概念：是指机体识别并排除是指机体识别并排除 “ “非己非己”物质所产生的物质所产生的 生物学效应，是一种生理性防御功能。其作用生物学效应，是一种生理性防御功能。其作用 是维持机体内环境的平衡和稳定是维持机体内环境的平衡和稳定, ,正常情况下正常情况下 对机体是有利的对机体是有利的, ,但在一定条件下也可以有害。但在一定条件下也可以有害。 疫学基本概念免疫功能免疫功能 基本功能基本功能 免疫防御免疫防御immune defense 免疫稳定免疫

3、稳定immune homeostasis 免疫监视免疫监视 Immune surveillance 功能正常功能正常 抗感染抗感染清除损伤细胞清除损伤细胞 衰老细胞衰老细胞清除突变细胞清除突变细胞病毒感染的细胞病毒感染的细胞 功能异常功能异常 超敏反应超敏反应( (过高过高) ) 严重感染严重感染( (过低过低) ) 自身免疫病自身免疫病( (过高过高) ) 肿瘤肿瘤( (过低过低) )病毒持续性感染病毒持续性感染( (过低过低) )疫学基本概念免疫系统的组成免疫系统的组成疫学基本概念免疫应答的种类免疫应答的种类u固有免疫固有免疫(天然免疫天然免疫/非特异性免疫非特异性免疫) Innate I

4、mmunity(natural/nonspecific)u适应性免疫适应性免疫(获得性免疫获得性免疫/特异性免疫）特异性免疫） Adaptive Immunity(acquired/specific）疫学基本概念固有免疫（固有免疫（Innate Immunity） 概念概念: :生物在长期种系进化过程中逐渐形成的防御功能生物在长期种系进化过程中逐渐形成的防御功能 经遗传而获得经遗传而获得, ,并非针对特定抗原并非针对特定抗原, ,属天然免疫。属天然免疫。 ( (第一道防线第一道防线) ) 特点特点: : 与生具有与生具有; ; 非特异性；无记忆性；作用迅速。非特异性；无记忆性；作用迅速。 包括

5、：物理屏障：包括：物理屏障：皮肤粘膜屏障、血脑屏障、血胎屏障皮肤粘膜屏障、血脑屏障、血胎屏障 化学屏障：化学屏障：溶菌酶、抗菌肽、补体、细胞因子、溶菌酶、抗菌肽、补体、细胞因子、APRAPR等等 细胞屏障：细胞屏障：粒细胞、粒细胞、MM 、DCDC、NKNK等等 疫学基本概念适应性免疫适应性免疫（Adaptive Immunity） 概念概念: : 个体发育过程中接触特定抗原后产生个体发育过程中接触特定抗原后产生, , 仅针对该仅针对该 特定抗原而发生反应特定抗原而发生反应. . 特点特点: : 特异性特异性; ; 耐受性耐受性; ; 记忆性记忆性 效应细胞效应细胞: T: T细胞（介导细胞免

6、疫应答）细胞（介导细胞免疫应答） B B细胞（介导体液免疫应答）细胞（介导体液免疫应答） 分为三阶段：识别阶段、分为三阶段：识别阶段、 活化增殖阶段活化增殖阶段 效应阶段效应阶段疫学基本概念固有免疫和适应性免疫之间的关系固有免疫和适应性免疫之间的关系n固有免疫是适应性免疫应答启动的前提固有免疫是适应性免疫应答启动的前提n协助适应性免疫应答产物发挥效应协助适应性免疫应答产物发挥效应 抗体是固有免疫系统的抗体是固有免疫系统的 “ “眼睛眼睛” Antibody Complement lysis of target cell M NK: NK: ADCCn适应性免疫细胞与固有免疫细胞之间的协同作用适

7、应性免疫细胞与固有免疫细胞之间的协同作用 n固有免疫与适应性免疫的时间互补固有免疫与适应性免疫的时间互补T cellIFN- 、IL-18IL-1，IL-12M 、NKNK疫学基本概念n抗原抗原(Ag):(Ag):是一类能刺激机体免疫系统产生特异性是一类能刺激机体免疫系统产生特异性 免疫应答免疫应答; ;并能与相应的免疫应答产物并能与相应的免疫应答产物( (抗抗 体和体和/ /或效应淋巴细胞或效应淋巴细胞) )在体内或体外特异在体内或体外特异 性结合的物质。性结合的物质。n两种特性：两种特性：免疫原性（免疫原性（Immunogenicity)Immunogenicity) 抗原性抗原性/ /反

8、应原性反应原性 (Antigenicity) (Antigenicity)抗原是机体免疫应答的启动因素抗原是机体免疫应答的启动因素疫学基本概念半抗原半抗原(Hapten)：CarrierHaptenCompleteantigen只具有反应原性而无免疫原性的抗原物质只具有反应原性而无免疫原性的抗原物质 如：激素、某些药物等如：激素、某些药物等Haptens are valuable research and diagnostic tools疫学基本概念疫学基本概念DNP： dinitrophenyl（二硝基氟苯）（二硝基氟苯）疫学基本概念Overall configuration of a ha

9、pten plays a major role in determining whether it can react with a given antibody.疫学基本概念抗原的特异性抗原的特异性克隆选择学说克隆选择学说疫学基本概念抗原表位决定抗原的特异性抗原表位决定抗原的特异性 抗原表位抗原表位(Epitope/Antigenic determinant) 抗原分子中决定抗原特异性的特抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团殊化学基团, ,其性质、数目、位置和其性质、数目、位置和空间构象决定着抗原的特异性。空间构象决定着抗原的特异性。疫学基本概念表位类型表位类型疫学基本概念疫学基本概念 被

10、被TCRTCR识别的抗原表位。存在于抗原分子的任何部位识别的抗原表位。存在于抗原分子的任何部位, ,为为线性表位线性表位, ,需经抗原递呈细胞需经抗原递呈细胞(APC)(APC)加工处理加工处理, ,与与MHCMHC结合，结合，被被TCRTCR识别的肽段。识别的肽段。 T T细胞表位和细胞表位和B B细胞表位细胞表位(T and B cell epitopes) T细胞表位：细胞表位：疫学基本概念B 细胞表位细胞表位 被被BCRBCR识别的抗原表位。存在于抗原分子表面或转折识别的抗原表位。存在于抗原分子表面或转折处处,具有构象依赖性无需与具有构象依赖性无需与MHC结合结合,可直接被可直接被BC

11、R识别。识别。疫学基本概念 T T细胞表位与细胞表位与B B细胞表位的特性比较细胞表位的特性比较T T细胞表位细胞表位B B细胞表位细胞表位识别受体识别受体MHCMHC分子分子表位成分表位成分表位大小表位大小表位类型表位类型表位位置表位位置TCRTCR需要，具有需要，具有MHCMHC限制性限制性蛋白质降解后的多肽蛋白质降解后的多肽8-128-12个个aa(CD8aa(CD8+ +T)T)13-1713-17个个aa(CD4aa(CD4+ +T)T)线性表位线性表位多在抗原分子内部多在抗原分子内部BCRBCR不需要，无不需要，无MHCMHC限制性限制性各种天然抗原分子各种天然抗原分子5-155-

12、15个个aa,5-7aa,5-7个单糖或个单糖或核苷酸核苷酸构象表位或线性表位构象表位或线性表位多在抗原分子表面多在抗原分子表面疫学基本概念五、抗原的种类及医学上的重要抗原五、抗原的种类及医学上的重要抗原n免疫原、半抗原、耐受原、变应原免疫原、半抗原、耐受原、变应原n蛋白质蛋白质, , 多糖多糖, , 核酸、脂类抗原等核酸、脂类抗原等n根据诱生抗体时是否需根据诱生抗体时是否需ThTh细胞参与分类细胞参与分类n根据根据AgAg与机体的亲缘关系分类与机体的亲缘关系分类疫学基本概念Inhalant allergenInhalant allergenpollenpollendust mitesdust

13、 mitesmold sporesmold sporesanimal hair and danderanimal hair and danderDrugsDrugspenicillinpenicillinsulfonamidessulfonamideslocal anestheticslocal anestheticssalicylatessalicylatesFoodsFoodsnutsnutsseafoodseafoodmilkmilkpeas, beanspeas, beansAllergenAllergen（变应原）（变应原）Ag which can induce hypersensi

14、tivityInsectInsectbee venombee venomant venomant venom疫学基本概念The most common allergens in our “artificial” world.Dust mites Pollens Sugi pollens are the dominant outdoor antigen in Japan.In “bio-deprived” indoor space, mites become the dominant antigen. 疫学基本概念n存在于人、动物、植物及微生物等存在于人、动物、植物及微生物等 不同物种间的共同抗

15、原。不同物种间的共同抗原。 如：链球菌与人肾小球基底膜及心肌内膜如：链球菌与人肾小球基底膜及心肌内膜 大肠埃希菌大肠埃希菌8686含人类血型物质。含人类血型物质。n医学意义：医学意义： 是引起免疫病理损伤的物质基础。是引起免疫病理损伤的物质基础。 借助异嗜性抗原辅助临床诊断借助异嗜性抗原辅助临床诊断异嗜性抗原异嗜性抗原 (heterophil antigen) (heterophil antigen)疫学基本概念( (一一) )胸腺依赖性抗原胸腺依赖性抗原(TD-Ag)(TD-Ag) 指在刺激机体指在刺激机体B B细胞产生抗体细胞产生抗体时需时需ThTh细胞辅助的抗原。细胞辅助的抗原。 Blo

16、od cells, Serum proteins, Blood cells, Serum proteins, Bacteria and most proteins. Bacteria and most proteins. (1) require Th cells (2) induce cellular immunity and humoral immunity (3) antibody classes: IgM, IgG,IgA (4) apparent memoryFeatures:疫学基本概念Features: (1) not require Th cells (2) induce onl

17、y humoral immunity, not cellular immunity (3) antibody class: IgM (4) no apparent memory( (二二) )胸腺非依赖性抗原胸腺非依赖性抗原(TI-Ag)(TI-Ag)指可直接激活指可直接激活B B细胞，产生抗体，无需细胞，产生抗体，无需ThTh细胞辅助的抗原。细胞辅助的抗原。抗原带有重复出现的同一抗原决定簇。抗原带有重复出现的同一抗原决定簇。 LPS、 polymeric bacterial flagellin 、 Polysaccharides疫学基本概念根据根据AgAg与机体的亲缘关系分类与机体的亲缘关系

18、分类n异种抗原异种抗原(xenoantigen) (xenoantigen) n同种异型抗原同种异型抗原(alloantigen) (alloantigen) n自身抗原自身抗原(autoantigen)(autoantigen)n异嗜性抗原异嗜性抗原(heterophil antigen) (heterophil antigen) 疫学基本概念免疫球蛋白免疫球蛋白/ /抗体抗体 Antibody Antibody疫学基本概念Kabat and Tiselius - 1938Injected a rabbit w/ ovaAbsorbed Serum w/ova Ag.BeforeAfterR

19、esult:g fractionis responsiblefor immuneprotection疫学基本概念疫学基本概念一、抗体的概念（一、抗体的概念（Concept Concept ） 抗体抗体( (Ab):Ab):B B细胞接受抗原刺激增殖为浆细胞细胞接受抗原刺激增殖为浆细胞, ,由由 浆细胞合成分泌的浆细胞合成分泌的, ,并能与相应的抗原并能与相应的抗原 发生特异性结合的球蛋白。发生特异性结合的球蛋白。 免疫球蛋白免疫球蛋白( (IgIg): ):具有抗体活性或化学结构与抗具有抗体活性或化学结构与抗 体相似的球蛋白。体相似的球蛋白。 IgIg的两种形式的两种形式: : 分泌型（分泌型

20、（Secreted /Soluble antibody Secreted /Soluble antibody ） 膜型膜型( (membrane membrane IgIg, , mIgmIg) )：BCRBCR疫学基本概念二、二、IgIg分子的结构（分子的结构（structurestructure） “ “Y”Y”字型的四肽链字型的四肽链, ,两两 条完全相同的重链条完全相同的重链(H)(H) 和两条完全相同的轻和两条完全相同的轻 链链(L)(L)通过二硫键连接而通过二硫键连接而 成。成。 nH链链:约约450550氨基酸氨基酸 nL链链:约约210氨基酸氨基酸疫学基本概念恒定区恒定区(co

21、nstant,region,C(constant,region,C）n羧基端羧基端: : L L链链1/2-CL 1/2-CL H H链链3/4-CH (CH1 CH2 CH3)3/4-CH (CH1 CH2 CH3)可变区可变区(variable region,V)(variable region,V)n氨基端氨基端:L:L链链1/2VL, 1/2VL, H H链链1/4VH1/4VHn抗原结合部位抗原结合部位(antigen-binding (antigen-binding site) site) n高变区高变区(HVR):(HVR):VHVH和和VLVL各有各有3 3个个氨基酸组成和排列

22、顺序高度可变氨基酸组成和排列顺序高度可变的区域的区域. .n骨架区（骨架区（framework region)framework region)疫学基本概念Complementarity-determining regions (CDR)Variability in CDRsHypervariable region (HVR)疫学基本概念疫学基本概念高变区在高变区在Ig分子表面形成三个环状结构与抗原结合分子表面形成三个环状结构与抗原结合疫学基本概念疫学基本概念疫学基本概念Models of the variable domains of six antibodies with their an

23、tigen-binding regions shown in purple疫学基本概念Ig Ig 的分类的分类n根据根据H链链C区结构和抗原性的不同将区结构和抗原性的不同将Ig分为分为5类：类： (Gamma) (Mu) (Alpha) (Delta) (Epsilon) IgG IgM IgA IgD IgEn亚类：亚类： heavy chains: 1 IgA1 2 IgA2 heavy chains: 1 IgG1 2 IgG2 3 IgG3 4 IgG4 疫学基本概念Ig Ig 的分型的分型n根据根据L L链结构和抗原性将链结构和抗原性将L L链分为链分为2 2种：种： or or h

24、umans: 60% of light chains are and 40% are ; mice: 95% are and 5% are . n亚型：亚型： chain - 3 subtypes in mice and 4 in human疫学基本概念nCH1CH2之间，之间，富含脯氨酸富含脯氨酸n赋予赋予IgIg柔性，使柔性，使IgIg两臂可两臂可伸展弯伸展弯曲曲, ,利于与抗原结合（利于与抗原结合（flexibility, enabling the 2 arms to move relatively freelynIgMIgM和和IgEIgE无铰链区无铰链区3.3.铰链区铰链区(hing

25、e)(hinge)疫学基本概念疫学基本概念4.J4.J链和分泌片链和分泌片(SP)(SP)nJ J链（链（Joining chain）: : 借二硫键连接到借二硫键连接到 链或链或 链。链。 facilitate the polymerization of IgA and IgM n分泌片分泌片( (secretory piece,SP) ) 由粘膜上皮细胞合成分泌由粘膜上皮细胞合成分泌, ,结合结合到二聚体上到二聚体上. .抗蛋白水解酶抗蛋白水解酶, ,保护保护SIgASIgA铰链区。铰链区。疫学基本概念疫学基本概念IgA, IgD, IgG IgE, IgMCH1HingeCH2CH3CH

26、1CH2CH3CH4三、功能域及其功能三、功能域及其功能疫学基本概念uVL VH:VL VH:抗原结合部位抗原结合部位. .uCL CH1:CL CH1:具有部分同种型和同种异型的遗传标记具有部分同种型和同种异型的遗传标记. . uCH2:CH2:补体结合位点补体结合位点, ,通过胎盘通过胎盘( (IgGIgG). ). uCH3:CH3:结合细胞结合细胞FcR(IgGFcR(IgG), ),活化补体活化补体( (IgMIgM). ).uCH4:CH4:结合细胞结合细胞FcR(IgEFcR(IgE). ). u铰链区铰链区: :可使可使IgIg自由转动和伸展自由转动和伸展. .疫学基本概念nS

27、ecreted Ig: Binding to cells by Fc receptors. nMembrane Ig: An extracellular hydrophilic “spacer” sequence composed of 26 amino acid residues. A hydrophobic transmembrane sequence A short cytoplasmic tailCH3(IgG)/ CH4(IgE, IgM)结合细胞功能结合细胞功能:疫学基本概念Fab: Fragment of antigen bindingFc: Fragment crystalli

28、zable四、酶解片段四、酶解片段(Enzymatic Fragments) 木瓜蛋木瓜蛋白酶白酶胃蛋白酶胃蛋白酶疫学基本概念n类类(class):(class):根据根据H H链链C C区抗原性差异区抗原性差异, ,分为分为 、 、 、 、 链链, , 即即IgGIgG、IgAIgA、IgMIgM、IgDIgD和和IgEIgE。n亚类亚类(subclass): (subclass): 根据重链的二硫键数目和位置不同根据重链的二硫键数目和位置不同, ,又可又可分为亚类分为亚类, , 人人IgGIgG有有IgG1IgG1IgG4IgG4四个亚类；四个亚类；IgAIgA有有2 2个亚类个亚类n型型

29、(type)(type)：根据轻链：根据轻链C C区抗原性的不同区抗原性的不同, ,可将可将IgIg轻链分为两种：轻链分为两种： 和和 型。型。五、五、IgIg的异质性的异质性(heterogenecity)（一）免疫球蛋白的多样性（一）免疫球蛋白的多样性 （二）免疫球蛋白的类型（二）免疫球蛋白的类型 疫学基本概念IgG1, 3, and 4 cross placentacomplement activation IgG3 IgG1, IgG2 inefficent, IgG4 noneDifferent Biological ActivitiesFc Receptor Binding IgG

30、1 and IgG3IgG4IgG2疫学基本概念同种型同种型( (isotypeisotype): ):同一种属内所有个体某一型同一种属内所有个体某一型别别IgIg所共有的抗原特异性标记所共有的抗原特异性标记. .位于位于CHCH和和CLCL上。上。 同种异型同种异型( (allotypeallotype): ):同一种属不同个体间的同一种属不同个体间的IgIg抗原性的不同抗原性的不同. .可作为个体遗传标记可作为个体遗传标记. .位于位于IgIg的的恒定区。恒定区。独特型独特型( (idiotypeidiotype): ):是指存在于是指存在于IgIg分子分子V V区上的区上的抗原特异性抗原

31、特异性. .（三）（三）IgIg的抗原性的抗原性(Serum types)(Serum types)疫学基本概念疫学基本概念疫学基本概念Allelic variation within a species that leads to minor, butdetectable differences in constant regions between strains.疫学基本概念Antigenic differences defined by variable regions (VH and VL). Can generate anti-idiotype Abs疫学基本概念Ab2Ab2b b

32、b bAb2Ab2 疫学基本概念抗独特型抗体和独特型网络抗独特型抗体和独特型网络 （1）抗原刺激机体产生特异性抗体）抗原刺激机体产生特异性抗体Ab1，抗体分子本身，抗体分子本身 具有独特型，称为独特型抗体。具有独特型，称为独特型抗体。（2）Ab1在体内的数量大时，可作为抗原诱发抗独特型在体内的数量大时，可作为抗原诱发抗独特型 抗体抗体Ab2的产生的产生（3）Ab2可分为可分为Ab2 ，Ab2b b。其中。其中Ab2 是抗是抗Ab1V区区 骨架部分；骨架部分； Ab2b b是抗是抗Ab1V区区CDR部分，又称抗部分，又称抗 原内影像原内影像(internal image)。（4）独特型网络：抗原

33、）独特型网络：抗原Ab1-Ab2-Ab3-疫学基本概念Ab2b b serve to up-regulate specific antibody response 疫学基本概念Ab2 serve to down-regulate specific antibody response 疫学基本概念五、抗体的生物学功能五、抗体的生物学功能疫学基本概念生理效应生理效应: : 中和毒素中和毒素, ,中和病毒作用中和病毒作用病理效应病理效应: : 自身免疫性疾病自身免疫性疾病在在B B细胞表面起受体作用细胞表面起受体作用( (mIgmIg) )与抗原特异性结合与抗原特异性结合 抗体的抗体的FabFab段

34、与抗原表位特异性结合段与抗原表位特异性结合, ,表表现出多种生物学效应。现出多种生物学效应。疫学基本概念Neutralization: 抗体中和外毒素抗体中和外毒素疫学基本概念Neutralization: Neutralization: 抗体中和病毒抗体中和病毒疫学基本概念抗体阻止细菌吸附抗体阻止细菌吸附疫学基本概念激活补体激活补体AbsAbs与与AgAg结合结合, ,能够激活补体能够激活补体疫学基本概念 Abs Abs与细胞结合与细胞结合(FcR)(FcR)M , NK cells, mast cells, basophils表面均表达表面均表达FcR.u IgG + M 调理作用调理作用

35、(Opsonization)u IgG + NK ADCCu IgE + mast cell I型超敏反应型超敏反应 (hypersensitivity)介导介导介导介导介导介导疫学基本概念抗体的调理作用：抗体的调理作用：指抗体与抗原结合后可增强吞噬指抗体与抗原结合后可增强吞噬 细胞的吞噬作用细胞的吞噬作用疫学基本概念ADCC（抗体依赖细胞介导的细胞毒作用）（抗体依赖细胞介导的细胞毒作用） 指抗体与靶细胞表面的抗原表位结合后，可通过其指抗体与靶细胞表面的抗原表位结合后，可通过其Fc段与段与NK细胞表面的细胞表面的Fc受体结合，诱导受体结合，诱导NK细胞对靶细胞的杀伤。细胞对靶细胞的杀伤。疫学基

36、本概念介导介导I I型超敏反应型超敏反应Unique to IgE疫学基本概念IgG fetus, SIgA babyplacentamilk通过胎盘和粘膜通过胎盘和粘膜IgA (major)IgMMucosal surface of the respiratory, gastrointestinal and urogenital tracts. 疫学基本概念 各类各类Igs的生物学特性与功能的生物学特性与功能Characteristics and Functions of Igs疫学基本概念（一）（一）IgG的特性及功能的特性及功能1.1.血清中含量最高血清中含量最高2.2.是再次应答的主要

37、抗体。具有抗菌、抗病毒、抗毒素作用是再次应答的主要抗体。具有抗菌、抗病毒、抗毒素作用, ,起主力免疫作用。起主力免疫作用。3.3.激活补体激活补体4.4.通过胎盘通过胎盘5.5.结合细胞结合细胞, ,介导调理作用和介导调理作用和ADCCADCC效应效应6.6.某些自身抗体某些自身抗体IgGIgG可引起可引起II II、IIIIII型超敏反应型超敏反应疫学基本概念 （二）（二）IgM的特性与功能的特性与功能: 1.1. 五聚体五聚体, 巨球蛋白巨球蛋白, 是初次应答的主要是初次应答的主要Ig。 5. 天然血型抗体属于天然血型抗体属于IgM; 6. 在在B细胞表面起抗原受体作用细胞表面起抗原受体作

38、用(mIgM); 7. 某些自身抗体某些自身抗体IgM, 可引起可引起型超敏反应型超敏反应 2. 早期抗菌、抗病毒、抗毒素抗体早期抗菌、抗病毒、抗毒素抗体, 起先锋免疫作用起先锋免疫作用; 3. 活化补体比活化补体比IgG强大强大; 4. 不能通过胎盘不能通过胎盘, 若脐血中检出若脐血中检出IgM,提示宫内有感染提示宫内有感染; 疫学基本概念 IgA IgA的特性与功能的特性与功能u 血清型血清型IgA:单体单体, 出生后出生后4-6个月合成个月合成, 占血清总占血清总Ig的的 10%, 半衰期约半衰期约56天天, 可介导调理作用和可介导调理作用和ADCC效应。效应。u 分泌型分泌型IgA(S

39、IgA): 二聚体二聚体, 分布于初乳、唾液、泪液、胃分布于初乳、唾液、泪液、胃 肠液、气管分泌液等外分泌液中肠液、气管分泌液等外分泌液中, 参与粘膜局部免疫。参与粘膜局部免疫。 疫学基本概念 IgD 血清浓度很低（血清浓度很低（0.03mg/ml),在在B细胞表面起抗原识别受体作细胞表面起抗原识别受体作用用(mIgD)。是。是B细胞分化发育细胞分化发育成熟的标志。成熟的标志。 IgE 为单体，正常血清浓度极为单体，正常血清浓度极低低, ,为亲细胞抗体，无铰链区，为亲细胞抗体，无铰链区，有有CH4CH4区，介导区，介导I I型超敏反型超敏反应。应。疫学基本概念疫学基本概念Ig 结构结构疫学基本

40、概念DisulfidebondsConstant: CH1, CH2, CH3, CH4Variable: VH, VLVariable and Constant Regions疫学基本概念Domain Folding of Ig Light ChainComplementarity Determining Regions (CDRs)疫学基本概念 The total population of antibody specificities that an individual can produce (repertoire) has been estimated to be at least

41、 101012 !抗体的异质性抗体的异质性一、抗体的多样性一、抗体的多样性 / 抗原特异性抗原特异性How can this be done?How can this be done?人体产生的抗体的多样性远远多人体产生的抗体的多样性远远多于人类自身携带的基因总数于人类自身携带的基因总数二、抗体的类型二、抗体的类型Class、subclass、type 、subtype疫学基本概念 In 1978, was given by S. Tonegawa Separate genes encode the V and C regions of Ig and that the genes are re

42、arranged in the course of B-cell differentiation In 1987, Tonegawa was awarded the Nobel prizeIg的基因重排理论的基因重排理论疫学基本概念疫学基本概念Ig 的基因结构的基因结构Ig 基因以基因簇的形式存在基因以基因簇的形式存在疫学基本概念人人Ig基因片段基因片段基因片段 Ig基因 V D J CIGH95(50)239(6)11(9)IGK90(60)051IGL60(30)077(4)疫学基本概念疫学基本概念Ig基因重排：基因重排：指指B细胞在发育过程中对细胞在发育过程中对Ig基因基因V、(D)、J

43、 基因片段的重排基因片段的重排疫学基本概念疫学基本概念疫学基本概念In the case of the heavy chainIn naive, mature B cells, the primary mRNA transcript contains VDJ and BOTH C and C .This primary transcript can be differentially processed to give rise to mRNA encoding either IgM or IgD.This explains why naive B cells express both IgM

44、 and IgD.The variable region of both are encoded by the same VDJ - so they have the same antigen specificity.疫学基本概念成熟的成熟的B细胞同时表达细胞同时表达mIgM和和mIgD，此过程通过，此过程通过mRNA不同的剪切方式获得。不同的剪切方式获得。疫学基本概念Ig重排后基因转录为重排后基因转录为primary transcript RNA ，其剪切决定，其剪切决定B细胞表达细胞表达mIgM或或sIgM疫学基本概念基因重排是抗体分子多样性产生的分子基础基因重排是抗体分子多样性产生的分子

45、基础1. Ig基因基因V、D、J基因片段随机组合基因片段随机组合2. 在在V-D、D-J、及、及V-J的连接过程中，常发生接头的连接过程中，常发生接头处核苷酸丢失或插入的现象，增加处核苷酸丢失或插入的现象，增加VDJ的多样性。的多样性。3. 体细胞的突变体细胞的突变疫学基本概念Generation of antibody diversity疫学基本概念人工制备抗体人工制备抗体（preparation of antibody)疫学基本概念n克隆克隆(Clone)：是指由一个祖先细胞经分化、增埴所产生是指由一个祖先细胞经分化、增埴所产生的遗传性状完全相同的细胞系或细胞群。的遗传性状完全相同的细胞系

46、或细胞群。n多克隆抗体（多克隆抗体（polyclonal antibody pAg）：）：由多个由多个B细细胞克隆产生的针对多种不同抗原表位的抗体。胞克隆产生的针对多种不同抗原表位的抗体。n单克隆抗体单克隆抗体(Monoclonal antibody McAb)：由单一由单一B细胞细胞克隆针对某一特定抗原表位所产生的克隆针对某一特定抗原表位所产生的,只能与该抗原表位只能与该抗原表位结合的均一特异性结合的均一特异性Ab。抗体形成细胞骨髓瘤细胞抗体形成细胞骨髓瘤细胞杂交瘤细胞杂交瘤细胞 McAb McAb特点特点：高度均一、高度特异性、可持续稳定生产：高度均一、高度特异性、可持续稳定生产疫学基本概

47、念疫学基本概念基因工程抗体基因工程抗体 是通过是通过DNADNA重组和蛋白质工程技术，在基因水平重组和蛋白质工程技术，在基因水平上对上对IgIg分子进行切割、拼接或修饰，重新组装成新分子进行切割、拼接或修饰，重新组装成新型的抗体分子又称重组抗体型的抗体分子又称重组抗体 。定义：定义：基因工程抗体技术的方向：基因工程抗体技术的方向：n 将鼠源抗体人源化将鼠源抗体人源化n 对抗体的功能加以改进，使其可用于临床治疗对抗体的功能加以改进，使其可用于临床治疗疫学基本概念基因工程抗体的种类基因工程抗体的种类人人- -鼠嵌合抗体、改型抗体、人源抗体、小分子抗体等鼠嵌合抗体、改型抗体、人源抗体、小分子抗体等

48、。疫学基本概念单克隆抗体的临床应用单克隆抗体的临床应用nDiagnostic Applications -诊断抗体诊断抗体nTherapeutic Applications -Transplant rejection 抗抗CD3、IL-2R单单抗抗 -Cardiovascular disease -Cancer -Infectious Diseases -Inflammatory disease 抗抗RSV（呼吸道合胞病毒）抗体（呼吸道合胞病毒）抗体 - Autoimmune disease：抗抗CD2、LFA-1抗体抗体nClinical Applications -Purification

49、 of drugs, Imaging the target疫学基本概念H2003PsoriasisRaptivaGenentech/XomaC1997Non-Hodgkins LymphomaRituxanBiogenIdec/Genentech/RocheM2003Non-Hodgkins Lymphoma BexxarCorixa/GlaxoSmithKlineC2004Colorectal CancerErbitux BMS/ImClone SystemsH2003Asthma XolairNovartis/Genentech/TanoxPD2002Rheumatoid Arthriti

50、sHumiraAbbott/CATH2001Chronic Lymphocytic LeukemiaCampathSchering /ILEX OncologyH2000Acute Myleoid LeukemiaMylotargWyethC1998Acute Transplant RejectionSimulectNovartisC1998Crohns, Rheumatoid ArthritisRemicadeJ & JHH19982004Breast CancerColorectal CancerHerceptinAvastin Genentech/RocheH1998Viral Resp

51、iratory DiseaseSynagisMedImmune/AbbottH1997Acute Transplant RejectionZenapaxPDLIM2002Non-Hodgkins LymphomaZevalinBiogenIdecC1994Acute Cardiac ConditionsReoProJ&J/Eli Lilly M1986Organ Transplant RejectionOrthoclone-OKTOrtho BiotechAntibody Type (2)Date of FDA ApprovalIndicationsName of Product(1)Comp

52、any Name 截止截止2009年，美国年，美国FDA批准生产用于临床治疗的单克隆批准生产用于临床治疗的单克隆 抗体有抗体有32种。我国种。我国SFDA已批准上市的有已批准上市的有11种抗体药物种抗体药物疫学基本概念抗体药物的主要作用机制抗体药物的主要作用机制n靶向载体作用：靶向载体作用：利用抗体靶向性强，特异性好的优点，将抗体标记毒利用抗体靶向性强，特异性好的优点，将抗体标记毒素、放射性核素或者化学药物，进入体内后特异性杀伤靶细胞。素、放射性核素或者化学药物，进入体内后特异性杀伤靶细胞。n免疫应答作用：免疫应答作用：直接用抗体本身具有的直接用抗体本身具有的ADCC、CDC效应杀伤靶细胞效应

53、杀伤靶细胞n靶点封闭作用：靶点封闭作用：用抗体作为拮抗剂，封闭靶抗原（受体）的功能表位，用抗体作为拮抗剂，封闭靶抗原（受体）的功能表位，阻断其效应。阻断其效应。IL-2R和和EGFR抗体。抗体。n抗体的中和作用：抗体的中和作用：用抗体与靶抗原（配体）的结合，阻断功能效应的用抗体与靶抗原（配体）的结合，阻断功能效应的发挥。发挥。TNF- 抗体抗体n信号转导作用：信号转导作用：阻断信号传递，从而影响靶细胞的生存。阻断信号传递，从而影响靶细胞的生存。HER-2抗体抗体n免疫调节作用：免疫调节作用：利用针对免疫细胞的抗体，起到免疫调节的作用。利用针对免疫细胞的抗体，起到免疫调节的作用。CD3抗体抗体疫

54、学基本概念临床用抗体药物临床用抗体药物Anti-molecule on the surface of cells antibodyAnti-cytokines monoclonal antibodyMonoclonal antibodies coupled with toxic agent. (抗体导向药物)nAnti-CD20 antibodies：Rituximab, Zevalin, Bexxar 治疗恶性治疗恶性B细胞淋巴瘤细胞淋巴瘤nAnti-CD3 antibodies: Othoclone (OKT3) 用于临床急性心、肝、肾及骨髓移植排斥反应的治疗用于临床急性心、肝、肾及骨髓移

55、植排斥反应的治疗nAnti-Her-2 antibodies: Her-2/neu 治疗乳腺癌治疗乳腺癌疫学基本概念 The Complement System（补体系统）（补体系统）疫学基本概念 一、概述（一、概述（IntroductionIntroduction） 补体系统补体系统（Complement system）: : 由由3030多种蛋白质组成多种蛋白质组成, ,广泛存在于血清、组织液广泛存在于血清、组织液 和细胞膜表面和细胞膜表面. . 被激活后具有调理吞噬、溶解细胞、介被激活后具有调理吞噬、溶解细胞、介导炎症、调节免疫应答和清除免疫复合物等生物学功能。导炎症、调节免疫应答和清除

56、免疫复合物等生物学功能。 三条激活途径（三条激活途径（Activation Pathway）: 一系列丝氨酸蛋白酶的一系列丝氨酸蛋白酶的级联酶解反应级联酶解反应. . 疫学基本概念补体系统的组成补体系统的组成(Component of complement system)(Component of complement system)1. 1. 补体固有成分补体固有成分: :n经典激活途径经典激活途径( (Classic pathway)组分组分: : C1 C1、C4C4、C2C2、C3C3n旁路激活途径旁路激活途径(Alternative pathway)(Alternative path

57、way)组分组分: : Factor B/D/P (Bf Factor B/D/P (Bf、DfDf、Pf)Pf)、C3C3nMBLMBL途径途径(Lectin pathway)(Lectin pathway)组分组分: : MBL MBL、MBLMBL相关丝氨酸蛋白酶相关丝氨酸蛋白酶(MASP)(MASP)、C3C3n共同末端反应共同末端反应(Common terminal reaction)(Common terminal reaction)组分组分: : C5 C5、C6C6、C7C7、C8C8、C9 C9 疫学基本概念2. 2. 补体调节蛋白补体调节蛋白: :3. 3. 补体受体补体受

58、体: : CR15, C3a/C4a/C5a receptorn血浆可溶性调节蛋白血浆可溶性调节蛋白: : H H因子、因子、I I因子、因子、C1INHC1INH、C4bpC4bp、S S蛋白蛋白n膜结合调节蛋白膜结合调节蛋白: :衰变加速因子衰变加速因子(DAF)(DAF) 膜辅助蛋白（膜辅助蛋白（MCPMCP）、）、CD59CD59等等疫学基本概念补体的理化性质补体的理化性质 physicochemical propertynAre synthesized by liver hepatocytes, blood monocytes, tissue macrophage and epith

59、elial cells of the gastrointestinal and genitourinary. nComplement components are glycoproteins, concentration of complement is relatively stable. Belong to globulin protein,constitute 5% of the serum globulin fraction. nMost of complement components circulate in the serum in functional inactive for

60、ms as proenzymes.nComplement is not stable, The activity is inactivated by heating serum at 56 for 30 minutes.疫学基本概念二、补体的激活途径二、补体的激活途径（Complement Activation）nClassical pathway 经典途径经典途径nAlternative pathway 替代途径替代途径nMBL pathway 甘露聚糖结合凝集素途径甘露聚糖结合凝集素途径疫学基本概念经典途径经典途径n激活物激活物: : Antigen-antibody complex, I

61、gM, IgG1/2/3 n参与成分参与成分: : C1C9n过程过程: : Recognize phase（识别阶段）（识别阶段） Activate phase（活化阶段）（活化阶段） Membrane attack phase（膜攻击阶段）（膜攻击阶段）疫学基本概念疫学基本概念疫学基本概念疫学基本概念疫学基本概念疫学基本概念疫学基本概念疫学基本概念疫学基本概念旁路途径旁路途径（Alternative pathway）1、激活物：、激活物： 细菌、内毒素、酵母多糖、葡聚糖等细菌、内毒素、酵母多糖、葡聚糖等 2、参与成分：、参与成分： C3、B因子、因子、D因子、因子、P因子因子疫学基本概念疫

62、学基本概念u 激活顺序激活顺序: : 细菌细菌( (多糖成分多糖成分) )提供反应表面提供反应表面 C3bC3b、BfBf、DfDf参与参与 C3C3转化酶和转化酶和C5C5转化酶转化酶； u C3bC3b放大效应放大效应( (正反馈正反馈) )：C3C3C3bBbC3bBbC3bC3bC3aC3aB B因子因子C3bBC3bBDD因子因子C3bBbC3bBb旁路途径旁路途径疫学基本概念1 1、激活物、激活物: : 病原微生物表面的糖成病原微生物表面的糖成分分2 2、参与成分、参与成分: : MASP2、 MASP1、C4、C2、C3，C59。Mannose-binding lectin（MB

63、L）pathway疫学基本概念Mannose-binding lectin pathwayC4MBLC4bC4aC4bC2C2bC2aC2aC4b2a is C3 convertase;it will lead to the generation of C5 convertaseMASPMASP2疫学基本概念疫学基本概念补体活化共同的末补体活化共同的末端效应端效应 The three complement pathway converge at the menbrane-attack complex疫学基本概念疫学基本概念疫学基本概念疫学基本概念三、补体活化的调控三、补体活化的调控( (Reg

64、ulation)Regulation) 补体活性片段发生自发性衰变；补体活性片段发生自发性衰变； 控制补体活化的启动；控制补体活化的启动； 血浆和细胞膜表面多种补体调节蛋白，控制级血浆和细胞膜表面多种补体调节蛋白，控制级 联酶促反应过程中酶活性和联酶促反应过程中酶活性和MACMAC组装等关键步组装等关键步 骤而发挥调节作用。骤而发挥调节作用。疫学基本概念疫学基本概念Regulation of classical and MBL pathway1. C1 inhibitor(C1Inh) 抑制抑制C1r，C1s和和MASP活性，阻断活性，阻断C4b2a形成形成疫学基本概念2. C4bBP, Fa

65、ctor I疫学基本概念NH2CLCLCLCLNH2CLCLCLCL 补 体 抑 制 因 子CD55CD46胞浆区胞膜GPI锚固3. 3. 膜辅助蛋白膜辅助蛋白（MCP/CD46MCP/CD46）和衰变加速）和衰变加速因子（因子（ DAF DAF / CD55CD55） 均表达于自身细胞如外周血均表达于自身细胞如外周血细胞、上皮细胞、内皮细胞和细胞、上皮细胞、内皮细胞和成纤维细胞表面，保护宿主细成纤维细胞表面，保护宿主细胞免遭补体介导的溶解作用。胞免遭补体介导的溶解作用。MCP：与与C3b结合，辅助、结合，辅助、 促进促进I因子裂解灭活因子裂解灭活C3b疫学基本概念Decay-accelera

66、ting factor (DAF)DAF：抑制宿主细胞表面抑制宿主细胞表面C3，C5转化酶组装和效应转化酶组装和效应疫学基本概念疫学基本概念经经 典典 途途 径径 的的 调调 节节IgM/IgG 的复合物的复合物C1q : r : s C1q C1r : s C1-INH C4C4b + C2C4aC2aC4b2bC3C3bC3aC4c +C4dC2b DAF, C4BP + I Ca+Mg+ Ca+疫学基本概念nCR1,MCP or factor H prevents binding of C3b and Factor B.nInhibitor-bound C3b is cleaved by

67、 factor I.Regulation of alternative pathway 疫学基本概念Regulation of alternative pathway Factor H C3b Bb 哺乳动物细胞表面 微生物细胞表面 C3b 灭活 H唾液酸 H疫学基本概念nS protein ：阻止阻止C5b67插插入细胞脂质双层膜。入细胞脂质双层膜。n膜反应性溶破抑制物膜反应性溶破抑制物(MIRL/ CD59):广泛表达于多种组织广泛表达于多种组织细胞和血细胞表面。阻止细胞和血细胞表面。阻止MAC的组装的组装n同源限制因子同源限制因子 (HRF) ：表达：表达于外周血细胞表面，与于外周血细胞

68、表面，与C8结结合，抑制补体介导的溶血。合，抑制补体介导的溶血。补体激活末端通路的调节补体激活末端通路的调节疫学基本概念补体受体补体受体 ( Complement Receptor CR) Many cells express one or more membrane receptors for complement products, and CR is essential because the majority of the effects of complement are mediated through these molecules.疫学基本概念1. CR1 （C3b/C4bR、

69、CD35） ligand: C3b、C4b Expressed cell: erythrocytes and leukocytes Function: Inhibit complement activation, assist factor I to degrade C3b or C4b Opsonization Clearance of immune-complex Immune regulation 补体受体补体受体( Complement Receptor，CR)疫学基本概念C3b-CR1 mediate opsonization疫学基本概念免疫粘附免疫粘附/清除清除(Immune cl

70、earance)疫学基本概念2. CR2 （ C3dR，CD21 ） ligand: iC3b, C3d and C3dg Expressed cell: B Lymphcyte Function: Co-receptor of B cell Specific receptor of EB virus疫学基本概念B Cell Co-Receptor ComplexCD19Enhances B Cell Signalling疫学基本概念3. CR3 and CR4（ iC3bR、CD11b/CD18） Belong to the integrin family of cell adhesion

71、molecules Ligand: iC3b Expressed cell: mononuclear phagocytes, neutrophils, NK cells and mast cells Function: Aiding adhesion of leukocytes to complement- coated particles and facilitating phagocytic ingestion of these particles 疫学基本概念4. C3aR and C5aR Ligand: C3a, C5a Expressed cell: C3aR: eosinophi

72、ls, basophiles, neutrophils, C5aR: all leukocytes and mast cells Function: behave like chemokine. mediate inflammatory response. 疫学基本概念疫学基本概念补体的生物学作用补体的生物学作用n溶菌、杀菌和细胞毒作用溶菌、杀菌和细胞毒作用n介导调理作用介导调理作用n介导炎症反应介导炎症反应n促进免疫复合物被清除促进免疫复合物被清除n调节免疫应答调节免疫应答疫学基本概念n激肽样作用激肽样作用(C2b):(C2b): C2b C2b能引起局部炎症充血和水肿。能引起局部炎症充血和

73、水肿。n过敏毒素过敏毒素(C3a,C5a):(C3a,C5a): C3aC3a和和C5aC5a被称为过敏毒素被称为过敏毒素(anaphylatoxin),(anaphylatoxin), 可使肥大细胞、嗜碱性粒细胞等释放组胺等生物活性物质。可使肥大细胞、嗜碱性粒细胞等释放组胺等生物活性物质。n趋化因子趋化因子(C3a,C5a,C567): (C3a,C5a,C567): C5a C5a对中性粒细胞等有很强趋化作用对中性粒细胞等有很强趋化作用, ,使其活化使其活化, ,移居移居至至 感染部位发挥吞噬作用感染部位发挥吞噬作用. .介导、参与炎症反应介导、参与炎症反应（ inflammation r

74、esponse ）疫学基本概念疫学基本概念n遗传性的补体成分缺陷n补体异常的激活n某些微生物借助多种机制逃避宿主补体系统的攻击，甚至利用补体蛋白增强其感染性。n肿瘤细胞可通过某些机制逃避补体攻击。补体系统与疾病补体系统与疾病疫学基本概念遗传性补体缺陷遗传性补体缺陷n补体固有成分缺陷：补体固有成分缺陷： 严重的反复感染、自身免疫病严重的反复感染、自身免疫病n补体调节蛋白缺陷：补体调节蛋白缺陷： 补体异常激活补体异常激活 CINH缺陷缺陷 遗传性血管性水肿遗传性血管性水肿 膜结合补体调节（膜结合补体调节（DAF）蛋白缺乏：导致细胞溶解）蛋白缺乏：导致细胞溶解 加剧：陈发性夜间血红蛋白尿。加剧：陈发

75、性夜间血红蛋白尿。 红细胞表面红细胞表面CR1表达减少：自身免疫病表达减少：自身免疫病SLE 疫学基本概念补体功能异常相关的疾病补体功能异常相关的疾病 补体异常激活可导致炎症性疾病补体异常激活可导致炎症性疾病 肾脏疾病（肾炎）、呼吸系统（急性呼吸窘迫综合症）肾脏疾病（肾炎）、呼吸系统（急性呼吸窘迫综合症）、神经系统（老年性痴呆）、某些自身免疫病、全身炎症、神经系统（老年性痴呆）、某些自身免疫病、全身炎症反应等反应等补体与某些传染性疾病补体与某些传染性疾病补体与某些传染性疾病补体与某些传染性疾病 1. 1. 1. 1. 某些病毒可表达补体调节蛋白（某些病毒可表达补体调节蛋白（某些病毒可表达补体调

76、节蛋白（某些病毒可表达补体调节蛋白（CCPCCPCCPCCP）模拟蛋白）模拟蛋白）模拟蛋白）模拟蛋白 2. 2. 2. 2. 病原体整合、上调或结合病原体整合、上调或结合病原体整合、上调或结合病原体整合、上调或结合CCPCCPCCPCCP 3. 3. 3. 3. 病原体干扰补体与免疫复合物的结合病原体干扰补体与免疫复合物的结合病原体干扰补体与免疫复合物的结合病原体干扰补体与免疫复合物的结合 4. 4. 4. 4. 病原体利用病原体利用病原体利用病原体利用CRCRCRCR或或或或CCPCCPCCPCCP作为受体而感染靶细胞作为受体而感染靶细胞作为受体而感染靶细胞作为受体而感染靶细胞疫学基本概念补

77、体与肿瘤：参与肿瘤的免疫逃逸补体与肿瘤：参与肿瘤的免疫逃逸补体与肿瘤：参与肿瘤的免疫逃逸补体与肿瘤：参与肿瘤的免疫逃逸 1. 1. 1. 1. 各系统肿瘤细胞表面均高表达各系统肿瘤细胞表面均高表达各系统肿瘤细胞表面均高表达各系统肿瘤细胞表面均高表达MCPMCPMCPMCP、DAFDAFDAFDAF或或或或CD59CD59CD59CD59 2. 2. 2. 2. 肿瘤细胞高表达肿瘤细胞高表达肿瘤细胞高表达肿瘤细胞高表达DAFDAFDAFDAF，抑制补体对肿瘤细胞的，抑制补体对肿瘤细胞的，抑制补体对肿瘤细胞的，抑制补体对肿瘤细胞的CDCCDCCDCCDC， 并赋予肿瘤细胞抵抗并赋予肿瘤细胞抵抗并赋予肿瘤细胞抵抗并赋予肿瘤细胞抵抗NKNKNKNK细胞杀瘤效应的能力细胞杀瘤效应的能力细胞杀瘤效应的能力细胞杀瘤效应的能力疫学基本概念