免疫學(xué) 第四章免疫球蛋白

第四章免疫球蛋白

當(dāng)前第1頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)內(nèi)容與要求1、免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)（掌握）2、抗體的異質(zhì)性（熟悉）3、免疫球蛋白的生物學(xué)特性（掌握）4、人工制備抗體（熟悉）當(dāng)前第2頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)當(dāng)前第3頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)與抗體有關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者1901VonBering血清治療1908Ehrlich&Metchnikoff抗體生成、吞噬1972Edelman&Poter抗體分子結(jié)構(gòu)1977Yalow放射免疫測(cè)定1984Koler,Milstein&Jerne單克隆抗體1987TonegawaIg基因結(jié)構(gòu)當(dāng)前第4頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)Ab&Ig的發(fā)現(xiàn)與命名

1890，Behring&Kitasato:血清中具有防御作用的保護(hù)成分統(tǒng)稱為抗體(Ab)。

1939，Tiseling&Kabat:抗體主要存在于血清

-球蛋白組分中。

1968,WHO:統(tǒng)稱為免疫球蛋白（Ig）。當(dāng)前第5頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)

抗體(Antibody,Ab）

是B細(xì)胞識(shí)別抗原后增殖分化為漿細(xì)胞所產(chǎn)生的一種糖蛋白。能與相應(yīng)抗原特異性地結(jié)合，發(fā)揮免疫功能。主要存在于血清等體液中。免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）具有抗體活性或化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體相似的球蛋白。

Ab

≈

Ig當(dāng)前第6頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)免疫球蛋白包括：血清型抗體（分泌型(secretedIg,SIg)存在于血液及組織液中，具有抗體的各種免疫功能；膜型Ig(membraneIg,mIg)，是B細(xì)胞表面的分子即抗原受體(BCR)。骨髓瘤蛋白當(dāng)前第7頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)第一節(jié)免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)一、Ig基本結(jié)構(gòu)：四肽鏈結(jié)構(gòu)

由兩條相同的重鏈（HeavyChain）和兩條相同的輕鏈（Lightchain）通過鏈間二硫鍵連結(jié)形成。分子式為：H2L2四條肽鏈兩端游離的NH2和COOH方向一致分別命名為N端和C端N端C端當(dāng)前第8頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)（一）重鏈和輕鏈輕鏈（L鏈）：214aa（25kDa）

κ鏈λ鏈輕鏈決定型別κ型λ型正常人κ：λ≈2：1重鏈（H鏈）:450~550aa（50~75kDa）

鏈鏈鏈鏈鏈Ig類別IgGIgAIgMIgDIgE

當(dāng)前第9頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)（二）可變區(qū)和恒定區(qū)

（VariableregionandConstantregion）V區(qū)：VH、VL

可變區(qū)（V區(qū)）：氨基酸種類、排列順序差異較大，構(gòu)成抗體的多樣性。恒定區(qū)（C區(qū)）

氨基酸種類、排列順序恒定C區(qū)：CL、CH

當(dāng)前第10頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)高變區(qū)

（hypervariableregion，HVR）VH、VL各有3個(gè)區(qū)域的氨基酸組成及排列順序高度可變，稱為高變區(qū)或互補(bǔ)決定區(qū)(complementarity-determinantregion,CDR)：CDR1、CDR2、CDR3。共同組成Ig的抗原結(jié)合部位。骨架區(qū)(Framework,FR)FR1、FR2、FR3、FR4。

當(dāng)前第11頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)當(dāng)前第12頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)當(dāng)前第13頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)（三）鉸鏈區(qū)（hingeregion）位于CH1和CH2之間，富含脯氨酸，易發(fā)生伸展和一定程度的移動(dòng)，便于抗體更好地與抗原結(jié)合。當(dāng)前第14頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)HypervariableRegion（四）結(jié)構(gòu)域當(dāng)前第15頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)結(jié)構(gòu)域（功能區(qū)）

Ig分子的H2L2通過鏈內(nèi)二鍵折疊成若干個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)（110aa），每個(gè)結(jié)構(gòu)域一般具有獨(dú)特的功能，又稱為功能區(qū)。L鏈：VL區(qū)CL區(qū)H鏈：VH區(qū)CH1區(qū)CH2區(qū)CH3區(qū)CH4區(qū)(IgM,IgE)當(dāng)前第16頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)TheImmunoglobulinSuperfamily當(dāng)前第17頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)

V區(qū)

C區(qū)VL+VH功能區(qū)：抗原結(jié)合部位CH3功能區(qū)：是Ig與其Fc受體結(jié)合的部位(固定細(xì)胞）CL和CH區(qū)：具有同種異型抗體的遺傳標(biāo)記。CH2區(qū)：IgG的補(bǔ)體結(jié)合點(diǎn)和通過胎盤的部位功能區(qū)的作用當(dāng)前第18頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)IgGCH3區(qū)：可與單核-M細(xì)胞、中性粒細(xì)胞上的IgG-Fc受體結(jié)合——調(diào)理作用.當(dāng)前第19頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)當(dāng)前第20頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)Antibody-dependentCell-mediatedCytotoxicity(ADCC)當(dāng)前第21頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)當(dāng)前第22頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)

J鏈由漿細(xì)胞合成二、J鏈和分泌片

（JoiningChainandSecretoryPiece）SP由粘膜上皮細(xì)胞合成和分泌

IgM

SIgA

SP

J鏈當(dāng)前第23頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)分泌片：由粘膜上皮細(xì)胞合成的一條多肽鏈，是上皮細(xì)胞膜上的多聚Ig受體的胞外區(qū)部分，為分泌型IgA產(chǎn)生所必需，可保護(hù)sIgA免受蛋白酶的水解破壞。當(dāng)前第24頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)三、免疫球蛋白的水解片段木瓜蛋白酶水解裂解部位：鉸鏈區(qū)近N端裂解片段：2Fab+FcFab結(jié)合價(jià)：單價(jià)胃蛋白酶水解裂解部位：鉸鏈C區(qū)端裂解片段F(ab’)2+pFc’Fab結(jié)合價(jià)：二價(jià)當(dāng)前第25頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)胃蛋白酶木瓜蛋白酶FcpFcF(ab′)2Fab

Ig的水解片段木瓜蛋白酶作用于IgG分子重鏈間二硫鍵的N端側(cè)，將其裂解為Fab段和Fc段。胃蛋白酶則切在該二硫鍵之C端側(cè)，產(chǎn)生F(ab’)2和pFc段。當(dāng)前第26頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)

IgG水解片段

木瓜蛋白酶 胃蛋白酶裂解部位 鉸鏈區(qū)近N端鉸鏈區(qū)近C端裂解片段2Fab+FcF(ab)2’+pFc’Fab結(jié)合價(jià)單價(jià)二價(jià)同種型抗原決定簇存在消失免疫動(dòng)物 產(chǎn)生抗IgG不產(chǎn)生抗IgG超敏反應(yīng)的可能性 大小當(dāng)前第27頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)第二節(jié)Ig的異質(zhì)性Ig的類型抗體的多樣性-----外源性因素

Ig的血清型-----內(nèi)源性因素當(dāng)前第28頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)（一）免疫球蛋白的類型1、類：按CH抗原性的差異，人類Ig分為5類即IgG、IgA、IgM、IgD及IgE。2、亞類：有的同一類IgCH氨基酸數(shù)目或順序仍有一定的差異，借此可分為若干亞類，如IgG1~IgG4；IgA1和IgA2。3、型：按輕鏈C區(qū)抗原性的差異分為、兩型。4、亞型：λ1、λ2、λ3當(dāng)前第29頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)（二）外源性因素所致的異質(zhì)性

--Ig的多樣性外源性抗原可含有多種不同表位。故所誘生的抗體類型和特異性各異。體內(nèi)所產(chǎn)生的抗體乃異質(zhì)性抗體的總和，包含針對(duì)各種抗原表位的不同特異性抗體以及對(duì)同一表位的不同類型抗體。當(dāng)前第30頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)（三）內(nèi)源性因素所致的異質(zhì)性

---Ig血清型1、同種型：同種內(nèi)所有正常個(gè)體2、同種異型：同種內(nèi)不同個(gè)體3、獨(dú)特型：單細(xì)胞克隆產(chǎn)生的Ig（VH、VL抗原結(jié)合部位的高變區(qū)）當(dāng)前第31頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)（三）內(nèi)源性因素所致的異質(zhì)性

---Ig血清型（一）同種型（isotype）

同一種屬共有的Ig特異性標(biāo)志。存在于IgC區(qū)。（二）同種異型（allotype）同一種屬不同個(gè)體Ig的特異性遺傳標(biāo)志（geneticmarker）。存在于IgC區(qū)和V區(qū)IgG：Gm,IgGmarkerIgA：AmA2m1,A2m2IgE：Em1κ：Km

（三）獨(dú)特型（idiotype）

一個(gè)淋巴細(xì)胞克隆獨(dú)有的Ig特異性標(biāo)志，存在于IgV區(qū)。每一V區(qū)均存在5-6個(gè)獨(dú)特位。分為獨(dú)有和交叉獨(dú)特型兩種：privateandcrossidiotype當(dāng)前第32頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)

Ab2（抗獨(dú)特型抗體）依其性質(zhì)與功能分為α、、、四種類型。

Ab2α識(shí)別和結(jié)合Ab1骨架上的獨(dú)特型，不影響Ab1與相應(yīng)抗原的結(jié)合；

Ab2（抗原內(nèi)影像）識(shí)別并結(jié)合Ab1上抗原表位結(jié)合的補(bǔ)位，抑制Ab1與抗原的結(jié)合；

Ab2識(shí)別并結(jié)合Ab1上與補(bǔ)位相關(guān)及臨近的獨(dú)特位可抑制Ab1與抗原的結(jié)合；Ab2α與Ab2都有調(diào)節(jié)相應(yīng)Ab1克隆增殖的作用；

Ab2識(shí)別Ab1骨架附近的獨(dú)特位，又識(shí)別抗原表位，與自身免疫病的發(fā)病機(jī)制有關(guān)。這樣，Ig的可變區(qū)、抗原結(jié)合部位、獨(dú)特型決定基是在同一結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上。當(dāng)前第33頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)免疫球蛋白血清型血清型分布類別變異部位

同種型同種內(nèi)所有正常個(gè)體類（IgG、IgA、IgM、IgD、IgE）CH

亞類IgG1-4、IgA1-2）CH

型和亞型CL同種異型同種內(nèi)不同個(gè)體Gm1-Gm30、A2m1-A2m2、CH、CL獨(dú)特型單細(xì)胞克隆產(chǎn)生的Ig極多，＞108VH、VL抗原結(jié)合部位的高變區(qū)當(dāng)前第34頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)第三節(jié)免疫球蛋白的功能當(dāng)前第35頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)當(dāng)前第36頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)識(shí)別并特異性結(jié)合抗原：中和病毒或毒素

，借助C區(qū)功能清除病原微生物或造成免疫損傷；B細(xì)胞表面的IgM、IgD是B細(xì)胞的BCR，可特異性識(shí)別并結(jié)合抗原。V區(qū)的功能當(dāng)前第37頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)C區(qū)的功能1.激活補(bǔ)體（IgG:CH2,IgM:CH3）經(jīng)典途徑，利用補(bǔ)體的溶細(xì)胞（細(xì)胞毒）效應(yīng)溶解抗原靶細(xì)胞當(dāng)前第38頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)2.結(jié)合細(xì)胞的Fc受體（IgGFc、IgEFc與細(xì)胞表面的相應(yīng)受體結(jié)合）①調(diào)理吞噬作用(opsonization)（IgGFc段與吞噬細(xì)胞表面的IgGFc受體結(jié)合，調(diào)理吞噬）當(dāng)前第39頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)補(bǔ)體介導(dǎo)的調(diào)理吞噬，抗體也參與作用。當(dāng)前第40頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)②（IgG）抗體依賴細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用（ADCC效應(yīng)）antibody—dependentcell—mediatedcytotoxicity：表達(dá)IgGFc受體的細(xì)胞通過識(shí)別抗體的Fc段直接殺傷被抗體包被的靶細(xì)胞當(dāng)前第41頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)Antibody-dependentCell-mediatedCytotoxicity(ADCC)當(dāng)前第42頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)NK細(xì)胞的ADCC作用MΦ的ADCC作用當(dāng)前第43頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)肥大細(xì)胞I型超敏反應(yīng)③介導(dǎo)I型超敏反應(yīng)：IgE通過FcR與肥大細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞表面的IgEFcR結(jié)合而介導(dǎo)當(dāng)前第44頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)3.穿過胎盤和黏膜穿過胎盤（IgG的CH2）：胎盤母體一側(cè)的滋養(yǎng)層細(xì)胞表達(dá)特異性IgG輸送蛋白（FcRn），進(jìn)行選擇性傳遞穿過黏膜（SIgA）：發(fā)揮局部抗感染作用當(dāng)前第45頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)第三節(jié)五類Ig的特性與功能當(dāng)前第46頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)

各類免疫球蛋白的主要區(qū)別

IgGIgMIgASIgAIgDIgE全身性防御抗體++±---局部性防御抗體+早期性防御抗體+介導(dǎo)Ⅰ型超敏反應(yīng)+介導(dǎo)Ⅱ、Ⅲ型超敏反應(yīng)++B細(xì)胞膜抗原受體（SmIg）++當(dāng)前第47頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)IgG出生后3月開始合成，3-5歲近成人水平，血清中含量最高，占總Ig的75%～80%抗感染的主要抗體，再次應(yīng)答的主要抗體具有多種功能：經(jīng)典途徑激活補(bǔ)體、調(diào)理作用、ADCC高親和力抗體與SPA結(jié)合，用于免疫快速診斷能通過胎盤，對(duì)新生兒抗感染起重要作用當(dāng)前第48頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)IgM五聚體，具有很強(qiáng)的抗原結(jié)合能力和補(bǔ)體結(jié)合能力，但親和力低。占總Ig的5%～10%分子量最大,不能通過血管進(jìn)入組織。在系統(tǒng)發(fā)育和個(gè)體發(fā)育過程中最早出現(xiàn)的Ig（胚胎發(fā)育晚期即可出現(xiàn)），臍帶血IgM升高——胎兒宮內(nèi)感染。初次應(yīng)答的主要抗體在疾病中最早出現(xiàn)的抗體——近期感染的指標(biāo)mIgM是B細(xì)胞抗原受體，為單體結(jié)構(gòu)當(dāng)前第49頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)當(dāng)前第50頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)C1rC1sC1qC1rC1sC1qNoactivationActivation補(bǔ)體結(jié)合能力強(qiáng)當(dāng)前第51頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)IgAIgA有兩型：血清IgA（單體）占總Ig的10%～15%SIgA（二聚體）SIgA是人體外分泌液中的主要抗體(存在于黏膜分泌液、初乳、唾液、淚液中)。SIgA對(duì)防御病原微生物從黏膜入侵機(jī)體以及在黏膜局部免疫中發(fā)揮重要作用，又稱為局部防御性抗體或局部抗感染抗體。當(dāng)前第52頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)IgD血清型IgD含量很低。膜型IgD存在于成熟B細(xì)胞表面，是B細(xì)胞成熟的標(biāo)志，是BCR的組成部分。當(dāng)前第53頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)

IgE血清IgE的含量最低，只有IgG的4萬分之一。為親細(xì)胞性受體，IgE的CH2、CH3能夠與肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞表面的IgE-Fc受體結(jié)合，介導(dǎo)Ⅰ型超敏反應(yīng)。與抗寄生蟲感染有關(guān)。當(dāng)前第54頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)第四節(jié)人工制備抗體克?。河梢粋€(gè)始祖細(xì)胞分化、增殖所產(chǎn)生的遺傳性狀完全相同的細(xì)胞群。多克隆抗體（polyclonalantibody，PcAb）單克隆抗體（monoclonalantibody，McAb）基因工程抗體（geneengineeringantibody，GeAb）

當(dāng)前第55頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)多克隆抗體(polyclonalantibody,pAb)用天然抗原免疫動(dòng)物制備的抗體（免疫血清）。

缺點(diǎn)：特異性不高，易出現(xiàn)交叉反應(yīng)。且不易大量制備。當(dāng)前第56頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)單克隆抗體(monoclonalantibody,mAb)由一個(gè)克隆細(xì)胞產(chǎn)生、只作用于某一抗原決定基的均一抗體。優(yōu)點(diǎn)：高度特異性和均一性，純度高、效價(jià)高、無交叉反應(yīng)，易于大量制備，成本低。應(yīng)用雜交瘤技術(shù)將免疫的小鼠脾細(xì)胞與惡性漿細(xì)胞瘤細(xì)胞融合成為雜交瘤細(xì)胞，獲得單個(gè)漿細(xì)胞克隆制備的抗體當(dāng)前第57頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)每一種漿細(xì)胞克隆產(chǎn)生一種特異性抗體分子當(dāng)前第58頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)即雜交瘤技術(shù)，系將產(chǎn)生抗體的B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞進(jìn)行雜交，產(chǎn)生的雜交瘤細(xì)胞，既可在體外大量無限生產(chǎn)繁殖又能合成和分泌抗體。單克隆抗體技術(shù)當(dāng)前第59頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)當(dāng)前第60頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)單克隆抗體在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用1、臨床檢測(cè)各種病原體、腫瘤抗原等2、檢測(cè)淋巴細(xì)胞的表面標(biāo)志3、機(jī)體微量成分的測(cè)定4、抑制器官移植排斥5、治療自身免疫疾病6、生物導(dǎo)彈7、親和層析中重要的配體當(dāng)前第61頁\共有69頁\編于星期五\2點(diǎn)pAb mAb 產(chǎn)生細(xì)胞 多種漿細(xì)胞克隆一種漿細(xì)胞克隆抗體 非均一性 均一性 純度不高