《醫(yī)學(xué)免疫學(xué)教學(xué)課件》03 PPT課件2

醫(yī)學(xué)免疫學(xué)第四章免疫球蛋白Lecture3Antibody11.Concepts2.Structureofimmunoglobulins3.Immunogenicityofimmunoglobulins(Isotypes,Allotypes,&Idiotypes)4.Thefunctionofantibodies5.Antibodyclasses6.ArtificialAntibodyOutlineofthelecture2EmilvonBehring(1845-1917)antibody-In1890byvonBehringandKitasatodescribedanactivityinserumoftoxin-immunizedanimalsthatneutralizedtoxin.Transferofimmuneserumcouldprotectna?veanimalsfromdiphtheriaortetanus.History3抗體

(antibody,Ab)：是B細(xì)胞接受抗原刺激后增殖分化為漿細(xì)胞所產(chǎn)生的糖蛋白。主要存在于血清等體液中，能與相應(yīng)抗原特異性結(jié)合顯示免疫功能。是介導(dǎo)體液免疫的重要效應(yīng)分子。免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）：具有抗體活性或化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體類似的球蛋白。

---分泌型（secretedIg,sIg）:Ab---膜型（membraneIg,mIg）:BCR4Day02468RestingBcellAntibodyformingcell,AFC(plasmacell)YYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYY51.Concepts2.StructureofAntibody3.ImmunogenicityofAntibody(Isotypes,Allotypes,&Idiotypes)4.Thefunctionofantibodies5.Antibodyclasses6.ArtificialAntibodyOutlineofthelecture6StructureofantibodyBasicstructureHeavychainandLightchain（重鏈和輕鏈）VariableregionandConstantregion（可變區(qū)和恒定區(qū)）OtherstructuresHingeregion（鉸鏈）Joiningchain（J鏈）

Secretorycomponent(SC，分泌片)Domains（功能區(qū)）FragmentationofIgbyproteolyticcleavage71.BasicstructureHeavychainandLightchainVariableregionandConstantregionOtherstructuresHingeregion（鉸鏈）Joiningchain（J鏈）

Secretorycomponent(SC，分泌片)8ThebasicstructureFour-polypeptidesstructureTwoidenticalheavychainandtwoidenticallightchain(2H+2L)Lightchaincombinewithheavychainthroughinterchaindisulfidebonds;andtwoheavychainscombinewitheachotheralsothroughinterchaindisulfidebonds.9重鏈（heavychain，H）約440-550個氨基酸，根據(jù)重鏈恒定區(qū)結(jié)構(gòu)和免疫原性的差異而分為五類：γ、α、μ、δ、ε，相應(yīng)Ig：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE輕鏈（lightchain，L）約220個氨基酸，根據(jù)輕鏈恒定區(qū)免疫原性不同，分為和兩型。一個天然Ig分子兩條輕鏈的型別是相同的。在不同種屬的動物與鏈的比例不同：人：2：1，小鼠：20：11)

Heavychain(H)&Lightchain(L)10Ig根據(jù)重鏈恒定區(qū)結(jié)構(gòu)的差異分為五類11Accordingthedegreeofvariabilityinaminoacidsequence.VregionaretheN-terminalquarteroftheH-chainandtheN-terminalhalfoftheL-chain.CregionaretheC-terminalthree-quartersoftheH-chainandtheC-terminalhalfoftheL-chain.2)Variableregion(Vregion)andconstantregion(Cregion)12Vregions(VL+VH)arethesitewhereantigensbindspecificallytoantibodies.Fab(antigenbindingfragment)aretheN-terminalhalfoftheH-chainandalloftheL-chain.Fc(crystallizedfragment)aretheC-terminalhalfoftheH-chainfragmentthatcrystallized).FabFc13Hypervariableregions(高變區(qū)，HV)：SequencevariabilityinVregionsisconcentratedinseveralregions,calledHypervariableregions。Theyarealsocalledcomplementary-determiningregions(互補(bǔ)決定區(qū)，CDRs)

。Itiscomlementarytothestructureofepitope.Frameworkregions(骨架區(qū)，F(xiàn)R):theremainregionsinVregions.Hypervariableregions(HV,CDR)andframeworkregions(FR)14DomainsofIg15Hingeregion（鉸鏈區(qū)）Joiningchainandsecretorycomponent(SC)（J鏈和分泌片）

3)

Otherstructures16IgG,IgDandIgAcontainanextendedpeptidesequencebetweenCH1andCH2domains.Thisregion,calledhingeregion.Berichinprolinesandisflexible,givingIgG,IgDandIgAsegmentalflexibility.IgM,IgElackhingeregion,buttheyhaveCH2inthisregionandhaveextraCH4.(1)

Hingeregion(exceptforIgE,IgM)17Flexibilityofimmunoglobulins18Joiningchainaidtocombinemonomersinto polymers.FivemoleculesofIgMusually polymerizeintoalargerpentamer. Secretory

IgAisadimmer.Secretorycomponent(SC)canpreventthe secretoryIgAdimmersfromdegradationof otherproteases.SecretoryIgAalways distributeonlumenalsurface.(2)

Joiningchainandsecretorycomponent(SC)19SecretoryIgAisadimmer20IgMpolymerizeintoapentamer212.

ThedomainsofIgBothH-andL-chainshaveintrachaindisulfidebridgesevery90aminoacidresidues,whichcreatepolypeptideloops,domains,,of110aminoacids.免疫球蛋白的功能區(qū)22---HchainVariableregion

isonedomain,referredtoasVH;constantregionhasthreeorfourdomains,referredtoasCH1,CH2,CH3,CH4.(IgG,IgA,IgDhasthreedomains-CH1,CH2,CH3inCregion;whileIgM,IgEhasfourdomains-CH1,CH2,CH3,CH4inCregion).

---L-chainVariableregionisonedomain,referredtoasVL;constantregionalsohasonlyonedomain,referredtoasCL.23DomainsofIgG,IgA,IgD1)Hchain:>Vregion:VH;>Cregion:CH1,CH2,CH3.(IgE,IgMhasanotherCH4)2)Lchain:>Vregion:VL;>Cregion:CL;243.ImmunoglobulinfragmentsPapain（木瓜蛋白酶）digestion:

>Fabfragmentantigenbinding>Fcfragment.crystallizablePepsin（胃蛋白酶）digestion:

>

F(ab’)2(composedoftwoFab-likefragments);>TheFcfragmentisdegradedintomanysmallfragment.251.Concepts2.Structureofimmunoglobulins3.Immunogenicityofimmunoglobulins(Isotypes,Allotypes,&Idiotypes)4.Thefunctionofantibodies5.Antibodyclasses6.ArtificialAntibodyOutlineofthelecture26抗體的異質(zhì)性抗體的異質(zhì)性指抗體的結(jié)構(gòu)和功能上的不均一性或差異性。多種機(jī)制導(dǎo)致抗體的異質(zhì)性：抗原的多樣性：不同抗原含有不同的抗原表位，刺激產(chǎn)生特異性不同的抗體（V區(qū)不同）?？乖砦坏亩鄻有裕和豢乖卸喾N不同的抗原表位，刺激產(chǎn)生多種特異性不同的抗體（V區(qū)不同）。抗體類型的多樣性：針對同一抗原表位產(chǎn)生的抗體特異性相同（V區(qū)相同），但類、型可能不同（C區(qū)不同）。27Ig的類型類（class）：根據(jù)CH免疫原性的不同分為五大類

γμαδεIgGIgMIgAIgDIgE

亞類（subclass）：同一類免疫球蛋白根據(jù)重鏈的免疫原性和二硫鍵數(shù)目，位置的不同，可分為：IgG1-G4；IgA1-A2；IgM1-M2。型（type）：根據(jù)CL免疫原性的不同分為兩個型：κ型和λ型亞型（subtype）：同一型免疫球蛋白可根據(jù)CL的N端氨基酸排列的差異，又可分為亞型28Ig具有的抗原表位同種型（isotype）指同一種屬所有個體的Ig分子共有的抗原特異性標(biāo)志，位于IgC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(biāo)志，位于IgC區(qū)。獨(dú)特型（idiotype）指同一個體不同B細(xì)胞克隆產(chǎn)生的Ig分子所特有的抗原特異性標(biāo)志，獨(dú)特型由若干個抗原決定基組成，又稱為獨(dú)特位，主要存在于IgV區(qū)。29isotype:antigenicfeaturesofaclassofimmunoglobulin。

allotype:varyamongindividualswithinaspecies

idiotype:uniqueV-regionaminoacidsequencesofthehomogeneousimmunoglobulinmoleculesproducedbyasingleB-cellclone.301.Concepts2.Structureofimmunoglobulins3.Immunogenicityofimmunoglobulins(Isotypes,Allotypes,&Idiotypes)4.ThefunctionofIg5.Antibodyclasses6.ArtificialAntibodyOutlineofthelecture31ThefunctionofIgV區(qū)的功能中和作用（neutralization）：特異性結(jié)合抗原。

BCR能特異性識別并結(jié)合抗原分子，介導(dǎo)體液免疫應(yīng)答，產(chǎn)生抗體；抗體能特異性結(jié)合相應(yīng)抗原分子，發(fā)揮中和作用，例如抗體能中和細(xì)菌，病毒，毒素等，從而發(fā)揮免疫效應(yīng)。32peptidepeptideepitopebindingofHVandepitope33Bacterial‘Neutralization’ByAb34NeutralizationByAntiviralAntibodies35NeutralizationByAntitoxinAntibodies36C區(qū)的功能

激活補(bǔ)體

IgM和IgG與抗原形成免疫復(fù)合物后能激活補(bǔ)體經(jīng)典途徑；凝聚的IgG4和IgA能激活補(bǔ)體旁路激活途徑與免疫細(xì)胞表面FcR結(jié)合

1）調(diào)理作用（opsonization)IgFc段與吞噬細(xì)胞表面FcR結(jié)合，促進(jìn)吞噬細(xì)胞的吞噬作用；

2）抗體依賴細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用（Ab-dependentcell-mediatedcytotoxicity,ADCC)IgFc段與NK細(xì)胞等表面FcR結(jié)合，促進(jìn)NK細(xì)胞的細(xì)胞毒作用；

3)介導(dǎo)I型超敏反應(yīng)

IgEFc段與肥大細(xì)胞等表面FcεRⅠ結(jié)合，介導(dǎo)Ⅰ型超敏反應(yīng)。

穿過胎盤和粘膜

IgG通過胎盤，提供被動免疫保護(hù)；

sIgA穿過粘膜，參與黏膜局部的抗感染免疫。37激活補(bǔ)體IgM（CH3）和IgG（CH2）功能區(qū)有補(bǔ)體C1q的結(jié)合位點(diǎn)。IgM/IgG與抗原形成免疫復(fù)合物（IC）后，能通過經(jīng)典途徑激活補(bǔ)體。3839動畫演示調(diào)理吞噬作用40

抗體依賴細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用（antibodydependentcell-mediatedcytotoxicity，ADCC）:IgG類抗體與靶細(xì)胞表面抗原特異性結(jié)合，效應(yīng)細(xì)胞（NK細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞）借助所表達(dá)的IgGFcR與靶細(xì)胞表面IgG的Fc段結(jié)合，從而殺傷靶細(xì)胞41動畫演示ADCC作用42IgEcaninducetheclassIhypersensitivity.肥大細(xì)胞表面表達(dá)高親和力的IgEFc受體（FcεRI）。IgE與變應(yīng)原結(jié)合，導(dǎo)致FcεRI發(fā)生交聯(lián)就能激活肥大細(xì)胞，導(dǎo)致其脫顆粒，釋放生物活性介質(zhì)，導(dǎo)致Ⅰ型超敏反應(yīng)的發(fā)生。43---MastcellsandbasophilshavereceptorsforFcportionofIgE.BindingofantigenstoIgEalreadyboundtoFcreceptorsforIgEonmastcellsresultsindegranulationandinducingthetypeIhypersensitivity.IgEcaninducetheclassIhypersensitivity.粘膜免疫441.Concepts2.Structureofimmunoglobulins3.Immunogenicityofimmunoglobulins(Isotypes,Allotypes,&Idiotypes)4.Thefunctionofantibodies5.

Antibodyclasses6.ArtificialAntibodyOutlineofthelecture45immunoglobulinclassesThesearemonomerformsastheyappearwhenexpressedasaBcellantigenreceptor.Whensecreted,thestructurescanbequitedifferent.IgMisapentamerinserum,andIgAcanbeadimer.46IgG血清主要的抗體成分（75-80%）；半衰期長（20-23天）；出生后3個月開始合成，3-5歲接近成人水平；多數(shù)抗菌、抗病毒、抗毒素抗體均屬IgG類；再次免疫應(yīng)答的主要抗體；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(bǔ)體經(jīng)典途徑的能力；具有調(diào)理作用、ADCC作用等；參與Ⅱ型、Ⅲ型超敏反應(yīng)，某些自身免疫病的抗體也屬IgG。多能免疫球蛋白47初次應(yīng)答與再次應(yīng)答48IgM為五聚體，分子量最大，稱為巨球蛋白（macroglobulin）；血清中含量為5%-10%。半衰期短，約5天。個體發(fā)育中最先出現(xiàn)的Ig，胚胎晚期即能產(chǎn)生，臍帶血IgM增高提示胎內(nèi)感染（如風(fēng)疹病毒、巨細(xì)胞病毒感染等）；抗原初次刺激機(jī)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(qiáng)大激活補(bǔ)體能力和調(diào)理作用，在機(jī)體早期免疫防御中具有重要作用；天然ABO血型抗體是IgM；未成熟B細(xì)胞表達(dá)mIgM。49IgA分為單體的血清型和二聚體的分泌型IgA；約占血清Ig總量的15％，半衰期約5～8天。分泌型IgA主要由黏膜相關(guān)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(jī)體黏膜局部抗感染免疫的重要因素。新生兒出生4-6個月后才開始合成SIgA,初乳中的分泌型IgA可對嬰幼兒發(fā)揮自然被動免疫作用。50

由脊髓灰質(zhì)炎病毒引起，從消化道感染，粘附于腸道粘膜細(xì)胞并進(jìn)入血液，使脊髓灰質(zhì)前角的運(yùn)動神經(jīng)元受損，導(dǎo)致肌肉麻痹，特別是下肢癱瘓。脊髓灰質(zhì)炎減毒活疫苗（糖丸）sIgA脊髓灰質(zhì)炎（小兒麻痹）：51IgD血清中含量低（0.2%），血清型IgD生物學(xué)作用尚不清楚mIgD可作為B細(xì)胞分化成熟標(biāo)記，成熟B細(xì)胞同時表達(dá)mIgM和mIgDmIgMmIgD成熟B細(xì)胞活化B細(xì)胞未成熟B細(xì)胞52IgE血清中含量最低的Ig，僅占Ig總量的0.002％。主要由呼吸道、胃腸道粘膜固有層的漿細(xì)胞產(chǎn)生。屬親細(xì)胞性抗體，可與肥大細(xì)胞、嗜堿粒細(xì)胞表面FcεRⅠ高親和力結(jié)合，從而介導(dǎo)I型超敏反應(yīng)?？辜纳x和真菌感染CH453

IgE與肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞上的FcεRI結(jié)合,一旦受體交聯(lián)將導(dǎo)致細(xì)胞活化，釋放活性介質(zhì)，引起I型超敏反應(yīng)541.Concepts2.Structureofimmunoglobulins3.Antibodyclasses4.Immunogenicityofimmunoglobulins(Isotypes,Allotypes,&Idiotypes)5.Thefunctionofantibodies6.ArtificialAntibodyOutlineofthelecture55第一代抗體polyclonalantibody，PcAb(多克隆抗體)第二代抗體Monoclonalantibody，McAb(單克隆抗體)第三代抗體GeneticallyengineeringAb,GeAbRecombinantantibody

，ReAb (基因工程抗體/重組抗體)ArtificialAntibody561.多克隆抗體

（polyclonalantibody）

用含多種抗原決定基的抗原物質(zhì)免疫動物，刺激多個B細(xì)胞克隆所獲得的免疫血清（含多種抗體的混合物），此為多克隆抗體。來源廣泛，制備容易；特異性不高。蛋白質(zhì)抗原分子1、2、3、4、5表示B細(xì)胞決定基針對多種抗原決定基的多種抗體的混合物57帶有多個B細(xì)胞表位抗原針對不同表位的B細(xì)胞克隆增殖多種抗體的混合物（多克隆抗體）刺激小鼠58單克隆抗體

monoclonalantibody,mAb借助小鼠B細(xì)胞雜交瘤（hybridoma）技術(shù)，所制備的單一特異性（僅針對特定抗原表位）、高度均一（屬同一類、亞類、型別）的抗體。純度高、特異性強(qiáng)、可大量生產(chǎn)，但技術(shù)要求高。59H：次黃嘌呤A：氨基蝶呤T：胸腺嘧啶聚乙二醇60單克隆和多克隆抗體的比較和用途特異性敏感性均一性McAbPcAb低差無高強(qiáng)有1、用于免疫學(xué)檢測，輔助臨床診斷2、McAb用于親和層析，分離微量可溶性抗原3、標(biāo)記的McAb用于基礎(chǔ)研究，了解細(xì)胞分化等4、制備生物導(dǎo)彈用于腫瘤、移植等的臨床治療61基因工程抗體

(Geneticallyengineeringantibodies,GeAb)又稱重組抗體(recombinantantibodies)

借助DNA重組技術(shù)和蛋白質(zhì)工程技術(shù)，按人們的意愿在基因水平上對Ig進(jìn)行切割、拼接或修篩，重新組裝成為新型抗體分子。主要包括：人-鼠嵌合抗體；人源化抗體；改型抗體；小分子抗體等。62（一）人-鼠嵌合抗體（二）人源化抗體只有互補(bǔ)決定區(qū)（CDR）是鼠源的其余部位都是人源的V區(qū)是鼠源的C區(qū)是人源的用分子生