大學(xué)課程醫(yī)學(xué)免疫學(xué)免疫球蛋白課件

1、第四章 免疫球蛋白抗體的的發(fā)現(xiàn)及其特性 德國學(xué)者Behring和日本學(xué)者北里于1890年在Koch研究所應(yīng)用白喉外毒素免疫動物，發(fā)現(xiàn)在其血清中有一種能中和外毒素的物質(zhì)，稱為抗毒素，此即為在血清中發(fā)現(xiàn)的首例抗體。 1937年， Tiselius和Kabat用電泳方法將血清蛋白分成四個組分1938年，Tiselius和Kabat用肺炎球菌抗血清吸收試驗(yàn)證實(shí)了抗體的活性存在于血清中-球蛋白部分其后經(jīng)對不同免疫血清中的電泳分析、超速離心分析及分子量測定等方法，發(fā)現(xiàn)抗體不但存在于-球蛋白部分，也存在于-和（或） -球蛋白區(qū)內(nèi)免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）是指具有抗體活性或化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體

2、相似的球蛋白。包括正常和異常的Ig。具有膜型(membrane Ig，mIg)和分泌型(secreted Ig, sIg)兩種形式抗體（antibody，Ab)是B細(xì)胞識別抗原后增殖分化為漿細(xì)胞所產(chǎn)生的一種蛋白質(zhì)，主要存在于血清等體液中，能與相應(yīng)抗原特異性地結(jié)合，具有免疫功能免疫球蛋白：化學(xué)結(jié)構(gòu) 的概念抗體： 生物學(xué)功能 的概念 病原微生物B細(xì)胞抗體漿細(xì)胞BCRIgAb抗體的產(chǎn)生過程第一節(jié) 免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)一、基本結(jié)構(gòu) 四肽鏈結(jié)構(gòu) 所有Ig的基本單位都是四條肽鏈的對稱結(jié)構(gòu) 重鏈和輕鏈 可變區(qū)和恒定區(qū) 鉸鏈區(qū) 結(jié)構(gòu)域（一）重鏈和輕鏈重鏈（H）：分子量約為50-75KD，由450-500個氨基酸殘

3、基組成。由于恒定區(qū)氨基酸的組成和排列順序不同，將免疫球蛋白分為五類，又稱五個同種型，即IgM、IgD、IgG、IgA、IgE，其相應(yīng)的重鏈分別為、鏈輕鏈（L）：分子量約為25KD，由214個氨基酸殘基構(gòu)成。分為兩型，即、型，一個天然Ig分子上兩條輕鏈的型別總是相同的 （二）可變區(qū)（V）和恒定區(qū)（C）可變區(qū) 靠近N端氨基酸序列變化較大的區(qū)域，分別占重鏈和輕鏈的1/4和1/2恒定區(qū) 靠近C端氨基酸序列變化較大的區(qū)域，分別占重鏈和輕鏈的3/4和1/2高變區(qū) （HVR） 比較不同抗體V區(qū)的氨基酸序列，發(fā)現(xiàn)VH和VL各有3個區(qū)域的氨基酸組成和排列順序特別易變化，這些區(qū)域稱為HVR ，分別用HVR1、HV

4、R2、HVR3表示。高變區(qū)之外區(qū)域的氨基酸組成和排列順序相對不易變化，稱為骨架區(qū)（FR）互補(bǔ)決定區(qū)（CDR） VH和VL的三個高變區(qū)共同組成Ig的抗原結(jié)合部位，該部位形成一個與抗原決定基互補(bǔ)的表面，也稱為CDR，分別用CDR1、CDR2、CDR3表示Structure of the Variable RegionHypervariable (HVR) or complimentarity determining regions (CDR)HVR3FR1FR2FR3FR4HVR1HVR2Variability Index257550100Amino acid residue150100500Fr

5、amework regionsRecognition = complementaritycomplementarity-determining regions (CDRs)Maurits Escher (1898-1972), Angels and Devils（三）鉸鏈區(qū)：位于CH1與CH2之間，富含脯氨酸(四) 結(jié)構(gòu)域（功能區(qū)） Ig分子的每條肽鏈（H、L鏈）折疊成的幾個由鏈內(nèi)二硫鍵連接的球形結(jié)構(gòu) VH: CH1、CH2、CH3、CH4(IgM,IgE) VL、CL 功能區(qū)的功能不同，但結(jié)構(gòu)相似，即在各類Ig相應(yīng)功能區(qū)中，約有1/3的氨基酸序列相同 IgSF（免疫球蛋白超家族） 二、其他成

6、分J鏈和分泌片J鏈 穩(wěn)定多聚體結(jié)構(gòu)，并參與體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)分泌片（SP） 保護(hù)分泌型IgA免受環(huán)境中蛋白酶的破壞；并介導(dǎo)IgA的轉(zhuǎn)運(yùn)水解片段抗原結(jié)合片斷可結(jié)晶片斷 C端N端可變區(qū)（1/2L+1/4H）鉸鏈區(qū)(位于CH1與CH2之間，富含脯氨酸) 恒定區(qū)(1/2L+3/4H） C端N端 抗原結(jié)合部位 補(bǔ)體結(jié)合部位 Fc結(jié)合部位Ig分子結(jié)構(gòu)的功能區(qū)第二節(jié) 免疫球蛋白的異質(zhì)性異質(zhì)性（heterogeneity）：不同抗原表位刺激機(jī)體所產(chǎn)生的不同類型的免疫球蛋白分子，識別抗原的特異性不同，其重鏈類別和輕鏈型別也有差異；不同抗原表位誘導(dǎo)的同一類型的免疫球蛋白，其識別抗原的特異性不同內(nèi)源性和外源性因素一、免疫球蛋

7、白的類型類（class）：同一種屬的所有個體，重鏈恒定區(qū)所含抗原表位不同，分5類亞類（subclass）：同一類免疫球蛋白其重鏈的抗原性及二硫鍵數(shù)目和位置不同型（type）：同一種屬的所有個體內(nèi)，輕鏈C區(qū)所含抗原表位的不同亞型（subtype）：同一型免疫球蛋白，輕鏈C區(qū)N端氨基酸排列的差異二、外源因素所致的異質(zhì)性多樣性多樣性抗原的存在是免疫球蛋白異質(zhì)性（即具有不同的抗原識別特異性）的物質(zhì)基礎(chǔ)，反映出機(jī)體對抗原精細(xì)結(jié)構(gòu)的識別和應(yīng)答三、內(nèi)源因素所致的異質(zhì)性血清型同種型（isotype）:存在于同種抗體分子中的抗原表位，是同一種屬所有個體Ig分子共有的抗原特異性標(biāo)志，為種屬型標(biāo)志，存在于IgC區(qū)同

8、種異型（allotyoe）:存在于同種但不同個體中的免疫原性，是同一種屬不同個體間Ig分子所具有的不同抗原特異性標(biāo)志，為個體型標(biāo)志，存在于IgC區(qū)和V區(qū) 獨(dú)特型（idiotype）:同一種屬、同一個體來源的抗體分子由于其CDR區(qū)的氨基酸序列的不同，可顯示不同的免疫原性，稱為獨(dú)特型，是每個Ig分子所特有的抗原特異性標(biāo)志，其表位又稱為獨(dú)特位(idiotope)，存在于V區(qū)。針對獨(dú)特位產(chǎn)生相應(yīng)抗體，即抗獨(dú)特型抗體(anti-idiotype antibody, AId). 同種型獨(dú)特型同種異型免疫球蛋白血清型的分布（圖4-6）第三節(jié) 免疫球蛋白的功能三方面的“二合一”分子 結(jié)構(gòu)： Fab + Fc

9、功能： 抗原識別Fab 效應(yīng)功能Fc 效應(yīng)： 可對機(jī)體有利，也可對機(jī)體有害V區(qū)的功能： 識別并特異性結(jié)合抗原 由V區(qū)特別是HVR（CDR）的空間構(gòu)型所決定 Ig單體可結(jié)合兩個抗原表位，為雙價 Ab +Ag發(fā)揮免疫效應(yīng) B細(xì)胞膜表面的IgM和IgD是B細(xì)胞識別抗原的受體Neutralization by IgG Antibodies Protects Cells from Toxin ActionViral and Bacterial Infection of Cells can be Blocked by Neutralizing AntibodiesC區(qū)的功能： CH2: 結(jié)合細(xì)胞表面的補(bǔ)體

10、受體激活補(bǔ)體 CH3: 結(jié)合細(xì)胞表面的Fc受體 調(diào)理作用 ：抗體、補(bǔ)體促進(jìn)吞噬細(xì)胞吞噬 ADCC作用：具有殺傷活性的細(xì)胞通過識別抗體的Fc段直接殺傷靶細(xì)胞 介導(dǎo)I型超敏反應(yīng)：促進(jìn)肥大細(xì)胞和嗜堿性細(xì)胞釋放生物活性物質(zhì)，引起炎癥反應(yīng) 穿過胎盤和黏膜 Initiation of complement activation by binding of C1 to antibody. This results in the activation of C1r and C1s subunits, exposing an enzymatic active site.IgGIgG于出生后3個月開始合成IgG多

11、為單體，半衰期約為23天，占血清免疫球蛋白總量的75%80%是再次體液免疫應(yīng)答產(chǎn)生的主要IgIgG1、IgG2和IgG3的CH2能通過經(jīng)典途徑激活補(bǔ)體第四節(jié) 各類免疫球蛋白的特性與功能是唯一能通過胎盤的抗體通過Fc段與吞噬細(xì)胞表面FcR結(jié)合，發(fā)揮調(diào)理作用；與NK細(xì)胞結(jié)合，發(fā)揮ADCC作用；與葡萄球菌蛋白A（SPA）結(jié)合參與II、III型超敏反應(yīng)臨床使用的丙球和免疫球蛋白制劑中主要成分是IgGIgM分泌型為五聚體，是分子量最大的Ig單體（mIgM）是B細(xì)胞抗原受體的主要成分個體發(fā)育過程中最早出現(xiàn)，胚胎晚期已能合成，新生兒臍帶血中若IgM水平升高，表示該兒曾有宮內(nèi)感染 IgM是抗原刺激后出現(xiàn)最早的

12、抗體，檢測其水平可用于感染的早期診斷 天然血型抗體是IgM高效能，作用比IgG高5001000倍，可激活補(bǔ)體可參與II、III型超敏反應(yīng)IgA分為血清型和分泌型血清型IgA主要以單體形式存在，由骨髓產(chǎn)生分泌型IgA（sIgA）由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等處的黏膜固有層中漿細(xì)胞產(chǎn)生；主要存在于初乳、唾液、淚液，以及呼吸道、消化道和泌尿生殖道黏膜表面的分泌液中sIgA是參與黏膜局部免疫的主要抗體IgD半衰期短，不穩(wěn)定IgD是B細(xì)胞的重要表面標(biāo)志B細(xì)胞的分化過程中首先出現(xiàn)mIgM，后來出現(xiàn)mIgD，標(biāo)志著B細(xì)胞的成熟IgE含量最少糖含量高為親細(xì)胞抗體，其CH2和CH3功能區(qū)可與肥大細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)

13、胞上的高親和力FcR結(jié)合，引起I型超敏反應(yīng)與機(jī)體抗寄生蟲免疫有關(guān)第五節(jié) 人工制備抗體多克隆抗體 多克隆抗體（polyclonal antibody） 由于抗原組分的高度異質(zhì)性，傳統(tǒng)上通過接種動物所獲得的免疫血清或抗血清是多種抗體的混合物，稱為多克隆抗體 作用全面、來源廣泛、制備容易 特異性不高、易發(fā)生交叉反應(yīng) 一個 B 細(xì)胞只能生產(chǎn)一種抗體，對付某一 抗原決定基。 若有許多抗原決定基，則需許多株 B 細(xì)胞分別生產(chǎn)許多抗體。BBBYYYY抗 原BYB親和力成熟11Y22Y33Y44抗原決定基傳統(tǒng)抗血清抗 原免 疫所有抗體混合123412341234脾 臟淋巴結(jié)B 細(xì)胞 傳統(tǒng)抗血清的交叉反應(yīng)專一性

14、反應(yīng)沒有反應(yīng)交叉反應(yīng)+-? 1 2 3 Ag A x y z Ag B 1 2 0 Ag A123123123單克隆抗體單克隆抗體 由單一B淋巴細(xì)胞克隆所產(chǎn)生的、只作用于某一特定抗原決定簇的均一抗體稱為單克隆抗體（Monoclonal antibody，簡稱McAb） 純度高、特異性強(qiáng)、效價高、少或無血清交叉反應(yīng)1234mmmm12341234單抗細(xì)胞融合取出脾細(xì)胞+癌細(xì)胞各抗體分開 基因工程抗體基因工程抗體 又稱重組抗體，即應(yīng)用DNA重組和蛋白質(zhì)工程技術(shù)，按人們的意愿在基因水平上對Ig分子進(jìn)行切割、拼接或修飾，重新組裝成的新型抗體分子。鼠源單抗臨床應(yīng)用的障礙血清半衰期短，20h,在人體中易被清除人體免疫細(xì)胞Fc受體結(jié)合鼠IgG的Fc段的能力很差，不能有效引發(fā)抗體依賴性介導(dǎo)的細(xì)胞毒效應(yīng)（ADCC）和IgG、IgM所致的補(bǔ)體活化作用HAMA反應(yīng)：反復(fù)使用鼠源單抗會產(chǎn)生人抗鼠抗體（HAMA)，HAMA反應(yīng)可以有效快速地破壞這種鼠源單抗，并且發(fā)生過敏反應(yīng)與免疫復(fù)合物反應(yīng)的危險性很大,810天出現(xiàn)，2030天高峰，抗鼠抗體加速單抗清除。過敏休克影響單抗與靶細(xì)胞或抗原結(jié)合引起變態(tài)反應(yīng)和器官損害HAMA反應(yīng)的示意圖小鼠抗體人-鼠嵌合抗體重構(gòu)(改型)抗體完全人源抗體鼠源單抗的人源化改造1 人一鼠嵌合抗體(Chimeric Antibodies) 人一鼠嵌合抗體是將鼠源單抗的可變區(qū)與人抗體的恒定