醫(yī)學(xué)免疫學(xué) 第六講抗體

抗體

人血清蛋白電泳分離圖2

抗體的概念抗體(antibody,Ab)

是機(jī)體免疫系統(tǒng)在抗原刺激下誘導(dǎo)B細(xì)胞活化，使之增殖分化為漿細(xì)胞后產(chǎn)生的一類(lèi)能與相應(yīng)抗原特異性結(jié)合，而產(chǎn)生免疫效應(yīng)的球蛋白。主要分布于血清和體液中，是介導(dǎo)體液免疫的重要效應(yīng)分子。將具有抗體活性或化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體相似的球蛋白統(tǒng)一命名為免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)。3分泌型與膜型免疫球蛋白分泌型Ig(secretedIg,sIg)存在于血清和體液中的抗體；能與相應(yīng)抗原特異性結(jié)合，在其他固有免疫細(xì)胞和免疫分子協(xié)助下產(chǎn)生免疫效應(yīng)。膜型Ig

(membraneIg,mIg)表達(dá)于B細(xì)胞膜表面的Ig單體，胞外區(qū)結(jié)構(gòu)與血清中的Ig基本相同；mIgM/mIgD具有特異性識(shí)別結(jié)合相應(yīng)抗原表位的功能，構(gòu)成B細(xì)胞膜上的抗原受體(BCR)。4sIgG

vs

mIgG5提綱抗體的結(jié)構(gòu)抗體的免疫原性抗體的功能各類(lèi)抗體的特性與功能Ig的基因結(jié)構(gòu)及其重排與表達(dá)人工制備抗體

Ig超家族6I.

抗體的結(jié)構(gòu)抗體的基本結(jié)構(gòu)重鏈和輕鏈、可變區(qū)和恒定區(qū)、超變區(qū)/互補(bǔ)決定區(qū)、骨架區(qū)、鉸鏈區(qū)、功能區(qū)/結(jié)構(gòu)域抗體的輔助成分

J鏈和分泌片抗體分子的水解片段木瓜蛋白酶水解片段和胃蛋白酶水解片段71.抗體的基本結(jié)構(gòu)重鏈和輕鏈可變區(qū)和恒定區(qū)超變區(qū)/互補(bǔ)決定區(qū)骨架區(qū)鉸鏈區(qū)功能區(qū)/結(jié)構(gòu)域8二硫鍵連接組成的一個(gè)對(duì)稱(chēng)的Y形四肽鏈分子重鏈和輕鏈重鏈(heavychain,H鏈)根據(jù)結(jié)構(gòu)組成不同，分為5種：γ、μ、α、δ、ε鏈分別對(duì)應(yīng)5類(lèi)抗體：IgG、IgM、IgA、IgD、IgE輕鏈(lightchain,L鏈)根據(jù)結(jié)構(gòu)組成不同分為：κ鏈和λ鏈分別對(duì)應(yīng)：κ型Ig和λ型Ig正常人血清免疫球蛋白κ:λ2:19功能區(qū)/結(jié)構(gòu)域(Igdomain)10超變區(qū)/互補(bǔ)決定區(qū)(HVR/CDR)11抗原結(jié)合部位VH的3個(gè)HVR/CDR+VL的3個(gè)HVR/CDR↓Ig的抗原結(jié)合部位(antigen-bindingsite)一個(gè)抗體分子至少有2個(gè)抗原結(jié)合部位12鉸鏈區(qū)(hingeregion)13

Ig各功能區(qū)/結(jié)構(gòu)域的作用可變區(qū)VH和VL(HVR/CDR)

–特異性結(jié)合抗原；恒定區(qū)CH和CL

–具有Ig同種異型遺傳標(biāo)志；IgG的CH2和IgM的CH3

–具有補(bǔ)體C1q結(jié)合位點(diǎn)，啟動(dòng)補(bǔ)體活化的經(jīng)典途徑；IgG的CH2

–介導(dǎo)IgG通過(guò)胎盤(pán)；IgG的CH3

–結(jié)合吞噬細(xì)胞和NK細(xì)胞表面的IgG

Fc受體，介導(dǎo)調(diào)理作用和ADCC；IgE的CH2和CH3

–結(jié)合肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞表面的IgE

Fc受體，介導(dǎo)I型超敏反應(yīng)和抵御寄生蟲(chóng)感染。142.抗體的輔助成分15分泌片sIgA經(jīng)上皮細(xì)胞分泌到粘膜表面163.抗體分子(IgG)的水解片段17木瓜蛋白酶(papain)水解IgG2Fab(fragment,antigenbinding)完整的輕鏈(VL+CL)和部分重鏈(VH+CH1)組成；只能與一個(gè)相應(yīng)抗原表位結(jié)合；不能形成大分子免疫復(fù)合物。Fc(fragment,crystallizable)兩條重鏈的CH2和CH3結(jié)構(gòu)域；無(wú)抗原結(jié)合活性；是Ig與補(bǔ)體或效應(yīng)細(xì)胞(Fc受體)結(jié)合并相互作用的部位；Ig的同種型抗原表位主要存在于此。18胃蛋白酶(pepsin)水解IgGF(ab’)22個(gè)Fab及鉸鏈區(qū)組成；可同時(shí)結(jié)合2個(gè)抗原表位；可形成大分子免疫復(fù)合物。pFc’無(wú)生物學(xué)活性。白喉/破傷風(fēng)抗毒素等動(dòng)物血清制品，經(jīng)胃蛋白酶水解后獲得的F(ab’)2保留了結(jié)合相應(yīng)抗原的生物學(xué)活性，同時(shí)去除了Fc段可減少超敏反應(yīng)的發(fā)生。1920抗原-抗體反應(yīng)的等價(jià)區(qū)(肉眼可見(jiàn)免疫復(fù)合物沉淀)抗原過(guò)剩區(qū)存在游離抗原(肉眼不可見(jiàn)沉淀)抗體過(guò)剩區(qū)存在游離抗體(肉眼不可見(jiàn)沉淀)大分子免疫復(fù)合物2023/2/20II.抗體的免疫原性抗體既可與相應(yīng)的抗原發(fā)生特異性結(jié)合，其本身又可激發(fā)機(jī)體產(chǎn)生特異性免疫應(yīng)答。其結(jié)構(gòu)和功能基礎(chǔ)是在抗體分子中包含有多種不同的抗原表位，呈現(xiàn)出不同的免疫原性?？贵w分子上有三類(lèi)不同的抗原表位，分別為：同種型同種異型獨(dú)特型211.抗體的同種型抗原表位同一種屬所有個(gè)體抗體分子共有的抗原特異性標(biāo)志，存在于抗體的C區(qū)，為種屬型標(biāo)志。不同種屬來(lái)源的抗體分子對(duì)異種動(dòng)物具有免疫原性，可刺激機(jī)體產(chǎn)生針對(duì)該異種抗體的免疫應(yīng)答。臨床表現(xiàn)舉例：大量注射異種動(dòng)物抗體(破傷風(fēng)抗毒素)后可能引發(fā)“血清病”，主要臨床癥狀為發(fā)熱、皮疹、淋巴結(jié)腫大、關(guān)節(jié)腫痛和一過(guò)性蛋白尿等。22抗體的類(lèi)型根據(jù)重鏈C區(qū)肽鏈氨基酸組成不同分類(lèi)5類(lèi)(class)：IgG、IgM、IgA、IgD、IgE亞類(lèi)(subclass)：IgG1~IgG4；IgA1、IgA2IgM、IgD、IgE尚未發(fā)現(xiàn)存在亞類(lèi)根據(jù)輕鏈C區(qū)肽鏈氨基酸組成不同分型2型(type)：κ型和λ型亞型(subtype)：λ1、λ2、λ3、λ4232.抗體的同種異型抗原表位同一種屬不同個(gè)體間抗體分子所具有的不同抗原特異性標(biāo)志，存在于抗體的C區(qū)，由一個(gè)或數(shù)個(gè)氨基酸殘基出現(xiàn)差異所致，為個(gè)體型標(biāo)志。同一種屬但不同個(gè)體來(lái)源的抗體分子也具有免疫原性，也可刺激機(jī)體產(chǎn)生特異性免疫應(yīng)答。目前僅在IgG、IgA重鏈C區(qū)和κ型輕鏈C區(qū)中發(fā)現(xiàn)有同種異型抗原標(biāo)志，體現(xiàn)了重鏈和輕鏈C區(qū)編碼基因的遺傳多樣性。243.抗體的獨(dú)特型抗原表位每個(gè)抗體分子所獨(dú)有的抗原特異性標(biāo)志，存在于抗體的V區(qū)，為細(xì)胞型標(biāo)志。獨(dú)特型表位又稱(chēng)為獨(dú)特位

(idiotope)，在異種、同種異體甚至同一個(gè)體內(nèi)均可能刺激機(jī)體產(chǎn)生相應(yīng)抗體，即抗獨(dú)特型抗體(anti-idiotypicantibody)。自身體內(nèi)產(chǎn)生的抗獨(dú)特型抗體可參與體液免疫應(yīng)答的調(diào)控。25III.

抗體的功能激活補(bǔ)體結(jié)合Fc受體V區(qū)的作用C區(qū)的作用識(shí)別結(jié)合抗原26抗體的功能V區(qū)的作用識(shí)別結(jié)合抗原

–

中和毒素并阻斷病原體入侵C區(qū)的作用激活補(bǔ)體結(jié)合Fc受體

–

調(diào)理作用、ADCC、介導(dǎo)I型超敏反應(yīng)穿過(guò)胎盤(pán)和黏膜27中和毒素28阻斷病原體入侵29阻斷感染擴(kuò)散30激活補(bǔ)體系統(tǒng)31

Fc受體IgG、IgE、IgA抗體，可通過(guò)其Fc段與表面具有相應(yīng)Fc受體(FcR)的細(xì)胞結(jié)合，產(chǎn)生不同的生物學(xué)作用。IgG、IgE、IgA的Fc受體分別為：FcγR、FcεR、FcαR32抗體介導(dǎo)的調(diào)理作用33抗體依賴(lài)的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用

antibody-dependentcell-mediatedcytotoxicity34ADCC介導(dǎo)I型超敏反應(yīng)35表面結(jié)合IgE的致敏肥大細(xì)胞被變應(yīng)原激發(fā)的肥大細(xì)胞多價(jià)變應(yīng)原使幾個(gè)IgE/FcεRI“交聯(lián)”組胺,脂類(lèi)介質(zhì)細(xì)胞因子穿過(guò)胎盤(pán)(IgG)和黏膜(sIgA)36FcRn介導(dǎo)IgG穿過(guò)胎盤(pán)pIgR介導(dǎo)sIgA穿過(guò)黏膜抗體的主要生物學(xué)功能37IV.各類(lèi)抗體的特性與功能381.IgG血清含量最高(75~80%)，半衰期最長(zhǎng)(~23天)，單體，4個(gè)亞類(lèi)(IgG1~IgG4)，出生后3個(gè)月開(kāi)始合成。激活補(bǔ)體

–

主要是經(jīng)典途徑；通過(guò)結(jié)合FcγR，發(fā)揮調(diào)理作用、ADCC；唯一能穿過(guò)胎盤(pán)的抗體

–

新生兒抗感染免疫；結(jié)合抗原的親和力高，是機(jī)體抗感染的“主力軍”，也是再次體液免疫應(yīng)答時(shí)產(chǎn)生的主要抗體；參與II、III型超敏反應(yīng)，某些自身抗體屬于IgG；可利用其Fc段與葡萄球菌蛋白A

(SPA)的可逆性結(jié)合，純化IgG，用于免疫診斷。392.IgM占血清抗體總量5~10%，半衰期較短(10天)，膜結(jié)合型為單體，血清型為五聚體(分子量最大的抗體)，個(gè)體發(fā)育過(guò)程中最早合成和分泌的抗體(胚胎晚期即可產(chǎn)生)。激活補(bǔ)體

–

經(jīng)典途徑，比IgG更高效；臍帶血IgM含量升高，提示胎兒宮內(nèi)感染；初次體液免疫應(yīng)答中最早出現(xiàn)的抗體，是機(jī)體抗感染的“先頭部隊(duì)”；血清中檢出IgM，提示新近發(fā)生感染，有助于早期診斷；天然血型抗體、類(lèi)風(fēng)濕因子屬于IgM；mIgM是BCR的主要成分。40初次應(yīng)答再次應(yīng)答412023/2/20體液免疫的初次應(yīng)答和再次應(yīng)答特點(diǎn)初次應(yīng)答再次應(yīng)答應(yīng)答速度慢（初始B細(xì)胞）快（記憶性B細(xì)胞）應(yīng)答強(qiáng)度

/

抗體含量低高持續(xù)時(shí)間短長(zhǎng)抗體類(lèi)別通常IgM

>IgGIgG為主，特定情況下為IgA或IgE抗體親和力平均親和力低平均親和力高（親和力成熟）423.IgA占血清抗體總量10~15%，半衰期短(6天)，血清型為單體，分泌型為二聚體，出生后4~6個(gè)月開(kāi)始合成。sIgA(人體產(chǎn)生抗體總量的2/3)是外分泌液中的主要抗體類(lèi)別，存在于胃腸道、呼吸道、泌尿生殖道的分泌液，以及唾液、淚液、乳汁中，在黏膜局部抗感染免疫中發(fā)揮重要作用。新生兒易患呼吸道、胃腸道感染，可能與sIgA合成不足有關(guān)，嬰兒可從母乳中獲得sIgA，是一種重要的自然被動(dòng)免疫。434.IgD血清含量很低，半衰期很短(3天)，血清型和膜結(jié)合型均為單體，個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)間均可產(chǎn)生。血清型IgD的生物學(xué)功能尚不清楚；mIgD是構(gòu)成BCR的成分，是B細(xì)胞發(fā)育成熟的標(biāo)志：未成熟B細(xì)胞僅表達(dá)mIgM，成熟B細(xì)胞可同時(shí)表達(dá)mIgM和mIgD，又稱(chēng)為初始B細(xì)胞；B細(xì)胞活化后，其表面mIgD逐漸消失。44B細(xì)胞發(fā)育分化過(guò)程中Ig的表達(dá)455.IgE血清含量最低，半衰期很短(2.5天)，單體。過(guò)敏或寄生蟲(chóng)感染時(shí)，特異性IgE含量顯著升高。親細(xì)胞抗體，可與肥大細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞表面的FcεRI結(jié)合，使上述細(xì)胞致敏；當(dāng)機(jī)體再次接觸相同的過(guò)敏原后，可引起I型超敏反應(yīng)。與機(jī)體抗寄生蟲(chóng)感染有關(guān)。46各類(lèi)抗體的主要功能AntibodyIsotypeIsotype-SpecificEffectorFunctionsIgG1.Activationoftheclassicalpathwayofcomplement2.Opsonizationofantigensforphagocytosisbymacrophagesandneutrophils3.Antibody-dependentcell-mediatedcytotoxicitymediatedbynaturalkillercells4.Neonatalimmunity:transferofmaternalantibodyacrosstheplacentaandgutIgM1.Activationoftheclassicalpathwayofcomplement2.AntigenreceptorofnaiveBlymphocytes*IgAMucosalimmunity:secretionofIgAintothelumensofthegastrointestinalandrespiratorytractsIgDAntigenreceptorofnaiveBlymphocytes*IgEMastcelldegranulation(immediatehypersensitivityreactions)47V.

Ig基因結(jié)構(gòu)及其重排與表達(dá)Ig胚系基因結(jié)構(gòu)和定位Ig基因重排與表達(dá)Ig的類(lèi)別轉(zhuǎn)換/同種型轉(zhuǎn)換481.人Ig胚系基因結(jié)構(gòu)和定位492.Ig基因重排和表達(dá)Ig的胚系基因是以被分隔開(kāi)的基因片段形式成簇存在的，只有通過(guò)基因重排形成V-D-J(重鏈)或V-J(輕鏈)連接后，再與C基因片段連接，才能編碼完整的Ig多肽鏈，進(jìn)一步加工、組裝成有功能的Ig分子。在重組酶的作用下，在眾多的V(D)J基因片段中隨即選取1個(gè)V基因片段、1個(gè)D基因片段(輕鏈無(wú)D基因片段)和1個(gè)J基因片段重排在一起，形成V

(D)

J連接，再與C基因片段連接，最終表達(dá)為有功能的Ig分子。50胚系基因重排基因初級(jí)RNA模板信使RNA新生多肽成熟多肽組裝成Ig分子512023/2/203.Ig的類(lèi)別轉(zhuǎn)換B細(xì)胞在Ig可變區(qū)基因重排完成后，其子代細(xì)胞均表達(dá)同一個(gè)可變區(qū)基因，但恒定區(qū)基因的表達(dá)在子代細(xì)胞受抗原刺激而增殖并分化的過(guò)程中是可變的。每個(gè)B細(xì)胞最初均表達(dá)IgM，在免疫應(yīng)答中首先分泌IgM，但隨后可表達(dá)IgG、IgA或IgE，而其IgV區(qū)不發(fā)生改變，這種V區(qū)相同(結(jié)合抗原的特異性相同)而Ig

(重鏈)類(lèi)別發(fā)生變化的過(guò)程稱(chēng)為Ig的類(lèi)別轉(zhuǎn)換(classswitching)或同種型轉(zhuǎn)換(isotypeswitching)。52類(lèi)別轉(zhuǎn)換的遺傳學(xué)基礎(chǔ)是同一重鏈可變區(qū)基因(DVJ)與不同重鏈C基因片段的重排。在C基因片段的上游內(nèi)含子中有一段稱(chēng)為轉(zhuǎn)換區(qū)(switchregion,S區(qū))的序列，不同的轉(zhuǎn)換區(qū)之間可發(fā)生S-S重排。Ig類(lèi)別轉(zhuǎn)換的機(jī)制532023/2/20Ig的類(lèi)別轉(zhuǎn)換542023/2/20VI.人工制備抗體多克隆抗體單克隆抗體基因工程抗體551.多克隆抗體天然抗原分子中常含多種不同的抗原表位，以該抗原物質(zhì)刺激機(jī)體免疫系統(tǒng)，體內(nèi)多個(gè)B細(xì)胞克隆被激活，產(chǎn)生針對(duì)多種不同抗原表位的混合抗體，即為多克隆抗體(polyclonal