教學培訓-醫(yī)學免疫學課件-抗體

1、第 四 章 免疫球蛋白1972年諾貝爾生理醫(yī)學獎第 四 章 免疫球蛋白1972年諾貝爾生理醫(yī)學獎內(nèi)容提要概述免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)抗體的抗原性抗體的功能五類免疫球蛋白的特性人工制備抗體內(nèi)容提要概述抗體的發(fā)現(xiàn)和研究 ： 1889年：綠膿桿菌 感染 動物血清 凝集反應（凝集素） 1890年(Behring): 白喉類毒素 免疫 動物血清綠膿桿菌白喉毒素中和毒素(抗毒素)抗體的發(fā)現(xiàn)和研究 ：凝集反應 1890年(Behring) 并發(fā)現(xiàn)在血清蛋白中主要是r-球蛋白（丙種球蛋白）具有抗體活性。 1972年，獲得諾貝爾生理醫(yī)學獎?？贵w(antibody，Ab)凝集素抗毒素溶菌素沉淀素1930年發(fā)現(xiàn)： 并發(fā)現(xiàn)在

2、血清蛋白中主要是r-球蛋白（丙種球蛋白）具有抗體血清蛋白電泳圖譜顯示albuminglobulinabgabgabgnonimmune serumimmunized serumimmunized serum was incubated with the antigen血清蛋白電泳圖譜顯示albuminglobulinabgab概念1. 抗體（antibody, Ab）功能性概念 是介導體液免疫的重要效應分子。是B細胞接受抗原刺激后增殖分化為漿細胞所產(chǎn)生的糖蛋白，通過與相應抗原特異性結(jié)合發(fā)揮體液免疫功能。 2. 免疫球蛋白（immunoglobulin, Ig）結(jié)構(gòu)性概念 具有抗體活性或 化學結(jié)

3、構(gòu)與抗體相似的球蛋白。概念教學培訓_醫(yī)學免疫學課件-抗體存在形式 BCR 膜型（membrane immunoglobulin, mIg） 抗體 分泌型（secreted immunoglobulin, sIg） 理化性質(zhì)屬球蛋白，在電泳圖譜上大部分抗體活性在球蛋白，具有抗原性。CKRCRcomplementcytokine存在形式理化性質(zhì)CKRCRcomplementcytok二、Ig的結(jié)構(gòu)(IgG 為例)重鏈與輕鏈 (H or L)可變區(qū)和恒定區(qū) (V or C)超變區(qū)與骨架區(qū) (HVR or FR)鉸鏈區(qū)，J鏈和分泌片結(jié)構(gòu)域水解片段結(jié)構(gòu)二、Ig的結(jié)構(gòu)(IgG 為例)重鏈與輕鏈 (H or

4、 L)教學培訓_醫(yī)學免疫學課件-抗體基本結(jié)構(gòu) * 兩條相同的重鏈+兩條相同的輕鏈分類和分型（1）根據(jù)重鏈氨基酸組成、序列及結(jié)構(gòu)的差異，將Ig 分為五類：IgM () 、IgG()、IgA()、IgD()、 IgE() 亞類：IgG：IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 IgA：IgA1, IgA2 （2）分兩型： 根據(jù)輕鏈氨基酸組成、序列及結(jié)構(gòu)的差異， 可將輕鏈分為兩型：和型 N端C端基本結(jié)構(gòu)N端C端教學培訓_醫(yī)學免疫學課件-抗體可變區(qū)和恒定區(qū) 1.可變區(qū)（variable region，V區(qū)）：位于Ig分子N端，占輕鏈1/2和重鏈1/4或1/5；決定抗體與抗原結(jié)合的特異性。 HVR=

5、CDR * 超變區(qū)（HVR）：在VL和VH中，某些特定位置的氨基酸殘基的排列順序高度可變。輕、重鏈各有3個HVR。 *互補決定區(qū)（CDR）：超變區(qū)乃抗體與抗原（表位）特異性結(jié)合的位置。 * 骨架區(qū)（FR）：V區(qū)中非HVR部位。VH和VL各有4個FR。 2.恒定區(qū)（constant region,C區(qū))：位于Ig 分子的C端，占輕鏈1/2和重鏈3/4或4/5。在同一種屬中，同一類重鏈和同一類輕鏈C區(qū)氨基酸的組成或排列比較恒定。介導Ig多種生物學功能?？勺儏^(qū)和恒定區(qū)教學培訓_醫(yī)學免疫學課件-抗體教學培訓_醫(yī)學免疫學課件-抗體鉸鏈區(qū) 位于CH1和CH2之間可轉(zhuǎn)動的區(qū)，含豐富的脯氨酸，易伸展彎曲，有利

6、于Ig V區(qū)與抗原互補性結(jié)合；有利于暴露補體結(jié)合位點；對蛋白酶敏感。其它成分 J鏈（joining chain） 分泌片（secretory piece, sp）水解片段功能區(qū)教學培訓_醫(yī)學免疫學課件-抗體Flexibility of immunoglobulinsFlexibility of immunoglobulins 1. 連接鏈（joining chain，J鏈）：IgM五聚體，IgA雙聚體 2. 分泌片（secretory piece, SP）：SIgA 1. 連接鏈（joining chain，J鏈）：IgM 免疫球蛋白的水解片段 1. 木瓜蛋白酶（Papain）（將重鏈于近氨基

7、端切斷） Fab段（fragment of antigen- binding，抗原結(jié)合片段）：Fab段可以 與抗原結(jié)合，具有抗體的活性。 Fc段（fragment crystalizable，可結(jié)晶片段）：異種間免疫有抗原性 2. 胃蛋白酶（Pepsin）（將重鏈于近羧基端切斷） F( ab )2 ：可結(jié)合2個抗原表位。 pFc ：無生物學活性。 3. 意義：闡明Ig分子生物學作用。 免疫球蛋白的水解片段教學培訓_醫(yī)學免疫學課件-抗體免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)域Ig的多肽鏈分子可折疊成若干個由鏈內(nèi)二硫鍵連接的球形結(jié)構(gòu)。每個球形結(jié)構(gòu)約由110個氨基酸組成，具有一定的生理功能，故稱為功能區(qū)（domain）。

8、VH和VL：與抗原特異性結(jié)合的部位；CL和CH1：某些同種異型（allotype）遺傳標記；IgG的CH2、IgM的CH3： 補體C1q結(jié)合點 激活補體經(jīng)典途徑；IgG的CH3： 結(jié)合單核/巨噬細胞表面FcR 不同生物學效應免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)域Ig的多肽鏈分子可折疊成若干個由鏈內(nèi)二硫鍵與抗原特異性結(jié)合的部位某些同種異型遺傳標記結(jié)合補體結(jié)合FcR與抗原特異性結(jié)合的部位某些同種異型遺傳標記結(jié)合補體結(jié)合FcR三、免疫球蛋白的異質(zhì)性 不同抗原表位刺激所產(chǎn)生不同的抗體分子，其識別抗原的特異性不同（V區(qū)不同） 同一抗原表位誘生的不同類型的抗體，其識別抗原的特異性相同（C區(qū)不同） 免疫球蛋白有不同種類 免疫球

9、蛋白同時可作為抗原，其具有不同的抗原特異性免疫球蛋白具有抗原性三、免疫球蛋白的異質(zhì)性 不同抗原表位刺激所產(chǎn)生不同的抗體Ig的血清型同種型（isotype）指同一種屬所有個體的Ig分子共有的抗原特異性標志，位于Ig的C區(qū)。同種異型（allotype）指同一種屬不同個體間Ig分子所具有的不同的抗原特異性標志，位于Ig的C區(qū)。獨特型（idiotype）指同一個體不同B細胞克隆產(chǎn)生的Ig分子所特有的抗原特異性標志，獨特型由若干個抗原決定簇組成，主要存在于V區(qū)。Ig的血清型教學培訓_醫(yī)學免疫學課件-抗體免疫網(wǎng)絡學說 1972年Jerne根據(jù)現(xiàn)代免疫學對抗體分子獨特型的認識，提出了免疫網(wǎng)絡學說，獲1984

10、年諾貝爾醫(yī)學獎。 在抗原刺激發(fā)生之前，機體處于一種相對的免疫穩(wěn)定狀態(tài)，當抗原進入機體后打破了這種平衡，導致了特異性抗體（Ab1）的產(chǎn)生，當達到一定量時將引起針對Ab1分子獨特型的免疫應答，即產(chǎn)生抗獨特型Ab2。抗獨特型抗體分為兩種，分別針對V 區(qū)的支架部位（型，即Ab2）和抗原結(jié)合部位（型，即Ab2）。Ab2與抗原決定基結(jié)構(gòu)相似，并能與抗原競爭性地和Ab1結(jié)合，因而型抗獨特型抗體被稱為抗原的內(nèi)影像（internal image）。抗獨特型抗體作為一種負反饋因素，對特異性抗體的分泌起抑制作用。免疫網(wǎng)絡學說四、免疫球蛋白的生物學功能V區(qū)的功能與抗原特異性結(jié)合； 中和作用：阻止病毒、中和細菌毒素；四

11、、免疫球蛋白的生物學功能V區(qū)的功能Neutralization By Antiviral AntibodiesNeutralization By Antiviral An可變區(qū)（variable region，V區(qū)）：位于Ig分子N端，占輕鏈1/2和重鏈1/4或1/5；HVR=CDRpFc ：無生物學活性。IgG的CH2、IgM的CH3：Fab段（fragment of antigen- binding，抗原結(jié)合片段）：Fab段可以出生后3個月開始合成，3-5歲接近成人水平；在同一種屬中，同一類重鏈和同一類輕鏈C區(qū)氨基酸的組成或排列比較恒定。未成熟B細胞僅表達mIgM，記憶B細胞mIgM消失。

12、Ab2與抗原決定基結(jié)構(gòu)相似，并能與抗原競爭性地和Ab1結(jié)合，因而型抗獨特型抗體被稱為抗原的內(nèi)影像（internal image）。在抗原刺激發(fā)生之前，機體處于一種相對的免疫穩(wěn)定狀態(tài)，當抗原進入機體后打破了這種平衡，導致了特異性抗體（Ab1）的產(chǎn)生，當達到一定量時將引起針對Ab1分子獨特型的免疫應答，即產(chǎn)生抗獨特型Ab2。免疫球蛋白（immunoglobulin, Ig）結(jié)構(gòu)性概念與細胞表面FcR結(jié)合多克隆抗體(polyclonal antibody, PAb)：是血清中含量最低的Ig；pFc ：無生物學活性。* 超變區(qū)（HVR）：在VL和VH中，某些特定位置的氨基酸殘基的排列順序高度可變。指同

13、一種屬不同個體間Ig分子所具有的不同的抗原特異性標志，位于Ig的C區(qū)?？贵w的發(fā)現(xiàn)和研究 ：Bacterial Neutralization By Ab可變區(qū)（variable region，V區(qū)）：位于Ig分子C區(qū)的功能 激活補體 IgM、IgG13 激活補體經(jīng)典途徑 IgA、 IgE或IgG4 激活補體旁路途徑 與細胞表面FcR結(jié)合 1）調(diào)理作用：IgFc段與吞噬細胞表面FcR結(jié)合促吞噬； 2）抗體依賴的細胞介導的細胞毒作用 （Ab-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC) 3)介導I型超敏反應 穿過胎盤和粘膜：IgG通過胎盤；sIgA穿過粘膜的功

14、能參與免疫應答的調(diào)節(jié)C區(qū)的功能nonimmune serum* 超變區(qū)（HVR）：在VL和VH中，某些特定位置的氨基酸殘基的排列順序高度可變。指同一種屬不同個體間Ig分子所具有的不同的抗原特異性標志，位于Ig的C區(qū)。IgM () 、IgG()、IgA()、IgD()、 IgE()多克隆抗體(polyclonal antibody, PAb)：主要由呼吸道、胃腸道粘膜固有層的漿細胞產(chǎn)生有利于暴露補體結(jié)合位點；同種異型（allotype）J鏈（joining chain）發(fā)育早，個體發(fā)育最先出現(xiàn)，臍帶血IgM增高提示胎內(nèi)感染（如風疹病毒、巨細胞病毒感染等）；抗獨特型抗體分為兩種，分別針對V 區(qū)的支

15、架部位（型，即Ab2）和抗原結(jié)合部位（型，即Ab2）。補體C1q結(jié)合點 激活補體經(jīng)典途徑；參與型、型超敏反應，某些自身免疫病的抗體也屬IgG抗獨特型抗體作為一種負反饋因素，對特異性抗體的分泌起抑制作用?？勺儏^(qū)（variable region，V區(qū)）：位于Ig分子N端，占輕鏈1/2和重鏈1/4或1/5；介導I型超敏反應(IgE)nonimmune serum教學培訓_醫(yī)學免疫學課件-抗體教學培訓_醫(yī)學免疫學課件-抗體介導I型超敏反應(IgE)hypersensitivityAg介導I型超敏反應(IgE)Ag教學培訓_醫(yī)學免疫學課件-抗體五、Ig的特性和功能IgGIgMIgAIgDIgE五、Ig的

16、特性和功能IgG教學培訓_醫(yī)學免疫學課件-抗體IgG的特性和功能出生后3個月開始合成，3-5歲接近成人水平；血清中的主要抗體成分（75-80%）；半衰期長；多數(shù)抗菌、抗病毒、抗毒素抗體均屬IgG類；是唯一能通過胎盤的Ig，發(fā)揮自然被動免疫功能；具有活化補體經(jīng)典途徑的能力（IgG3IgG1IgG2）；具有調(diào)理作用、ADCC作用和結(jié)合SPA (葡萄球菌蛋白A)等；參與型、型超敏反應，某些自身免疫病的抗體也屬IgG多IgG的特性和功能出生后3個月開始合成，3-5歲接近成人水平教學培訓_醫(yī)學免疫學課件-抗體IgM的特性和功能分子量最大，為五聚體，稱為巨球蛋白；發(fā)育早，個體發(fā)育最先出現(xiàn)，臍帶血IgM增高

17、提示胎內(nèi)感染（如風疹病毒、巨細胞病毒感染等）；抗原初次刺激機體時，是體內(nèi)最先產(chǎn)生的Ig；血清IgM升高說明有近期感染；有強大激活補體能力和調(diào)理作用，在機體早期免疫防御中具有重要作用；未成熟B細胞僅表達mIgM，記憶B細胞mIgM消失。IgM的特性和功能分子量最大，為五聚體，稱為巨球蛋白；教學培訓_醫(yī)學免疫學課件-抗體替代輕鏈VHDHJHDHJH VLJLIgMIgDIgMB220 不成熟B細胞前B細胞B祖細胞 成熟B細胞輕鏈基因重鏈基因RAG-1/2輕 鏈膜型重鏈 VHDHJH DHJHVHDHJHVHDHJH VLJL VLJL+-mmm+dk or lk or l替代輕鏈Vpre-B +

18、l5 胚系k + lVpre-B + l5 胚系k + l B 細 胞 發(fā) 育 過 程-替代輕鏈VHDHJHDHJH VLJLIgMIgDIgMBIgA的特性和功能分為單體的血清型和二聚體的分泌型IgA；分泌型IgA 主要由黏膜相關淋巴組織產(chǎn)生，存在于唾液、淚液、乳汁及呼吸道、消化道、泌尿道的分泌液中和黏膜表面，是機體黏膜局部抗感染免疫的重要因素。調(diào)理吞噬、中和毒素初乳中的sIgA可對嬰幼兒發(fā)揮自然被動免疫作用IgA的特性和功能分為單體的血清型和二聚體的分泌型IgA；教學培訓_醫(yī)學免疫學課件-抗體IgD的特性和功能血清中含量低（0.2%），其生物學作用尚不清楚mIgD可作為B細胞分化成熟標記，成熟B細胞同時表達mIgM和mIgDmIgMmIgD成熟B細胞活化B細胞未成熟B細胞IgD的特性和功能血清中含量低（0.2%），其生物學作用尚不IgE的特性和功能是血清中含量最低的Ig；主要由呼吸道、胃腸道粘膜固有層的漿細胞產(chǎn)生屬嗜細胞抗體，可與肥大細胞、嗜堿粒細胞表面FcR結(jié)合，介導I型超敏反應。與抗寄生蟲免疫有關。IgE的特性和功能是血清中含量最低的Ig；教學培訓_醫(yī)學免疫學課件-抗體六、人工制備抗體 1.多克隆抗體(polyclonal antibody, PAb)： 一種天然抗原通常具有多個表位，可刺激多個B細胞克隆發(fā)生免疫應答，產(chǎn)生的抗體為針