病原生物學及免疫學教案

第二章免疫球蛋白與抗體目的與規(guī)定：掌握抗體、免疫球蛋白的概念；免疫球蛋白的生物學活性。熟悉免疫球蛋白的基本構造、功效區(qū)及其功效；各類免疫球蛋白特性及免疫功效。理解免疫球蛋白的抗原特異性；人工制備抗體的類型。一、基本概念1、抗體（antibody,Ab)是B細胞識別抗原后增殖分化為漿細胞所產生的一類能與對應抗原特異性結合的球蛋白。重要存在于血清等體液中。2、免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）是指含有抗體活性或化學構造與抗體相似的球蛋白3、區(qū)別與聯(lián)系抗體和免疫球蛋白的關系:抗體都是免疫球蛋白，并非全部免疫球蛋白都含有抗體活性?？贵w和免疫球蛋白的區(qū)別：抗體是生物學功效上的概念，免疫球蛋白是化學構造上的概念。Ig分為：分泌型Ig(sIg)和膜型Ig(mIg)二、免疫球蛋白的分子構造1.重鏈與輕鏈（1）根據重鏈分類：根據重鏈靠近羧基末端氨基酸構成及排列次序不同，將重鏈分為種：γ、α、μ、δ、ε。由它們構成的Ig分為五類：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE（2）根據輕鏈構造和抗原特異性不同分型：κ、λ型天然Ig分子中，重鏈同類，輕鏈同型2.可變區(qū)與恒定區(qū)（1）超變區(qū)（HVR）互補決定區(qū)（CDR）Ig的抗原結合部位Ig的獨特型決定簇（2）骨架區(qū)（FR）3、鉸鏈區(qū)位于CH1與CH2之間，含有豐富的脯氨酸，因此易伸展彎曲，并且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解。4、J鏈和分泌片J鏈：是一條多肽鏈，富含半胱氨酸，由漿細胞合成，以二硫鍵的形式共價結合到Ig的重鏈上。分泌片：由黏膜上皮細胞合成和分泌，以非共價形式結合到二聚體上，保護IgA，使之不受環(huán)境中酶的破壞，并介導IgA的轉運三、免疫球蛋白的功效區(qū)1、概念：Ig的H鏈、L鏈每隔110個氨基酸即由鏈內二硫鍵連接形成一種能行使特定功效的球性單位，稱為Ig的構造域或功效區(qū)（domain）。2、重要作用：VH+VL：特異性結合抗原決定簇的部位CH1+CL：同種異型(Allotype)遺傳標志CH2：補體結合位點;CH3：IgGFc受體,（IgEFc受體結合點）四、免疫球蛋白的水解片段木瓜蛋白酶(papain)水解IgG：得到2個Fab段和1個Fc段。胃蛋白酶(pepsin)裂解IgG：得到一種含有雙價活性的F（ab’）2段和若干個小分子多肽碎片（pFc’）五、抗體生物學活性1、V區(qū)的功效:（1）識別和結合特異性抗原單體（IgG,IgE)—2價二聚體(分泌型IgA)—4價五聚體(IgM)—10價（5價）（2）中和效應—中和毒素和病毒（3）與Ag結合—促吞噬細胞吞噬2、C區(qū)的功效：（1）激活補體:Ab(IgM、IgG)+AgC1q補體典型途徑IgG4、IgA和IgE的凝聚物補體旁路途徑（2）結合細胞表面的Fc受體1)調理作用：IgG+抗原(顆粒性)FcγR（單核、巨噬細胞及中性粒細胞）促吞噬細胞吞噬；2)ADCC：IgG+抗原(靶細胞)FcγR（NK細胞）殺傷靶細胞；3)介導超敏反映：Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型超敏反映。（3）穿過胎盤和黏膜：選擇性傳遞六、五類免疫球蛋白的特性與功效1、IgG多為單體，據重鏈（鏈）免疫原性IgG分4個亞型血清含量最高(75%～85%),也是丙種球蛋白的重要成分半衰期較長（16～24d）重要的抗感染抗體(含有抗菌、抗病毒、中和毒素和免疫調理作用)唯一能通過胎盤的Ig，新生兒抗感染的重要因素。參加II、III型超敏反映能與SPA結合，發(fā)生凝集反映2、IgM激活補體、結合抗原、免疫調理作用比IgG強天然血型抗體是IgM為五聚體，分子量最大，稱巨球蛋白。IgM激活補體、結合抗原、免疫調理作用比IgG強，高效能天然ABO血型抗體、類風濕因子均IgM類抗體IgM是個體發(fā)育中最早產生的抗體，胚胎晚期已能合成，且不通過胎盤，新生兒臍帶血中若IgM水平升高，提示胎兒曾有宮內感染IgM是抗原刺激后出現最早的抗體，半衰期短，IgM水平升高，提示近期感染，故檢測IgM水平可用于傳染病的早期診療。mIgM是B細胞抗原受體（BCR）的重要成分也可參加II、III型超敏反映3、IgA分為血清型和分泌型兩種。血清型IgA重要由腸系膜淋巴組織中的漿細胞產生，為單體。而分泌型IgA（sIgA）是由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等處的固有層中漿細胞產生，多為雙體、少三體。sIgA重要存在于唾液、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。IgA的特點sIgA參加皮膚粘膜的局部抗感染作用初乳中含有高濃度的sIgA----母乳喂養(yǎng)通過替代途徑激活補體參加Ⅲ型超敏反映4、IgD是B細胞的重要表面標志B細胞的分化過程中首先出現mIgM，mIgD的出現標志著B細胞成熟對避免免疫耐受有一定作用含量較低，半衰期短5、IgE血清中含量最低親細胞抗體，可與肥大細胞、嗜堿性粒細胞上的高親和力Fcε受體（FcεRⅠ）結合，引發(fā)Ⅰ型超敏反映FcεRⅡ分布于巨噬細胞、B細胞、嗜酸粒細胞過敏性疾病和某些寄生蟲感染患者血清中特異性IgE水平增高七、人工制備抗體多克隆抗體單克隆抗體基因工程抗體噬菌體抗體第三章補體系統(tǒng)（Complement,C）目的與規(guī)定：1、掌握補體的概念及生物學功效。2、熟悉補體三條激活途徑及特點。3、理解補體的構成、命名及理化性質；補體的異常。基本內容一、概述二、補體的激活途徑三、補體激活的調節(jié)四、補體的生物學作用五、補體的異常與疾病一、概述1、補體的定義補體：是存在于正常人和動物血清中的一組經活化后含有酶活性的蛋白質，涉及30多個可溶性蛋白和膜結合蛋白，故被稱為補體系統(tǒng)。在機體免疫系統(tǒng)中發(fā)揮抗感染、免疫調節(jié)作用，也參加免疫病理反映。2、補體的構成和命名（1）補體系統(tǒng)的構成補體的固有成分：參加典型激活途徑的成分（C1-C4）；參加旁路激活途徑的成分（D、B因子）；參加MBL途徑的成分（MBL，絲氨酸蛋白酶）；末端通路成分（C5-C9）參加調節(jié)的成分（C1克制物、I因子、P因子、H因子、C4結合蛋白等）補體受體：CR1-5、C3aR、C2aR、C4aR（2）補體系統(tǒng)的命名①固有成分：用C后加阿拉伯數字表達，如C1,C4,C2等。②其它成分：用英文大寫字母表達，如B因子、D因子、P因子、H因子等。③裂解片段：小片段用a表達,如C3a;大片段用b表達,如C3b。④酶活性成分：符號上劃一橫線,如C3bBb。⑤滅活補體片段：符號前加i表達，如iC3b。（3）補體的理化性質①重要產生細胞為肝細胞和巨噬細胞。②多數組分為糖蛋白。③血清中各成分含量不等，C3含量最多，D因子最少。④正常生理狀況下，以非活化形式存在。⑤性質不穩(wěn)定，加熱56℃，30min二、補體系統(tǒng)的激活與調節(jié)1、補體系統(tǒng)的激活（1）典型激活途徑:由抗原抗體復合物結合C1q啟動。1.激活劑Ag-Ab復合物(IgG、IgM)2.參加成分C1～C93.激活過程（三個階段）1）識別階段C1q分子的C端球形構造是與Ig上的補體結合位點相結合的部位，它的啟動可使C1r構型變化，成為含有活性的C1r并誘導C1s的活化，成為含有酯酶活性的C1s,在Mg++存在下可啟動補體活化的典型途徑。2）活化階段3）膜攻擊階段膜攻擊復合體（C5b6789n）形成à細胞裂解（2）MBL激活途徑:由MBL結合至細菌啟動。1.激活劑：急性期蛋白MBL(mannan-bindinglectin)C反映蛋白（3）旁路激活途徑:由病原微生物等提供接觸表面，而從C3開始激活。1.激活劑酵母、細菌的多糖成分（LPS）；凝聚的IgA、IgG4等。2.參加成分B、D、P因子、C3、C5～C93.替代途徑激活過程啟動階段----C3轉化酶激活階段----C5轉化酶效應階段----共同末端通路補體三條激活途徑的比較

典型激活途徑旁路激活途徑MBL途徑激活物質抗原抗體復合物細菌的肽聚糖、酵母多糖、脂脂多糖、凝聚的IgAMBL有關的絲氨酸蛋白酶（MASP）起始分子C1qC3C4、C2參加成分C1、C4、C2、C3、C5～C9C3、C5～C9、B因子、D因子、C2～C9所需離子Ca2+、Mg2+Mg2+Ca2+C3轉化酶C4b2bC3bBbC4b2bC5轉化酶C4b2b3bC3bnBbC4b2b3b生物學作用參加特異性免疫效應，感染后期發(fā)揮作用。參加非特異性免疫效應，感染早期發(fā)揮作用。參加非特異性免疫效應，感染早期發(fā)揮作用。2、補體激活的調節(jié)（1）自行衰變調節(jié)補體激活過程中的某些中間產物極不穩(wěn)定，成為級聯(lián)反映的重要自限因素。C3轉化酶和C5轉化酶不穩(wěn)定C3b,C4b,C5b不穩(wěn)定（2）調節(jié)因子的作用按其作用特點可分為三類：①避免或限制補體在液相中自發(fā)激活的克制劑②克制或增強補體對底物正常作用的調節(jié)劑③保護機體組織細胞免遭補體破壞作用的克制劑三個環(huán)節(jié)：C1活化、C3轉化酶形成、MAC組裝(C1INH、H、I等）三、補體系統(tǒng)的生物學活性補體系統(tǒng)的功效可分為兩大方面：1、補體在細胞表面激活并形成MAC，介導溶細胞效應；2、補體激活過程中產生不同的蛋白水解片段，從而介導多個生物學效應。（1）調理作用與免疫粘附（2）炎癥介質作用①過敏毒素作用過敏毒素C5a、C3a和C4aC5a、C3aà肥大細胞和嗜堿性粒細胞（C5aR、C3aR)à釋放活性介質(如組胺、白三烯及前列腺素等)à過敏反映性病理變化。②趨化作用趨化因子C5a、C3a、C4a和C5b67à吞噬細胞向感染部位聚集à炎癥反映。③激肽樣作用C2a、C4a能增強血管的通透性à炎性滲出、水腫。（3）去除免疫復合物Ag-Ab復合物（可溶性）àC3b或C4bà與血細胞（如紅細胞、血小板）CR結合à吞噬去除。（4）免疫調節(jié)作用①C3b捕獲、固定抗原，促吞噬細胞等抗原提呈細胞解決和提呈；②C3b與B細胞表面CR1結合促B細胞增殖分化。③增強殺傷細胞的ADCC效應四、血清補體異常與疾病1、補體的遺傳缺點（1）C1、C2、C4缺損發(fā)生系統(tǒng)性紅斑狼瘡。（2）C1INH缺點遺傳性血管神經性水腫。（3）I因子缺點造成嚴重的重復細菌感染。2、補體含量增高炎癥、腫瘤3、補體含量減少（1）補體消耗過多：血清病、腎小球腎炎、SLE、類風濕關節(jié)炎。（2）補體大量喪失：腎病綜合癥、大面積燒傷（3）補體合成局限性：肝硬化、慢活肝。第五章重要組織相容性復合體（majorhistocompatibilitycomplex,MHC)目的與規(guī)定：1、掌握重要組織相容性復合體及重要組織相容性抗原的概念。2、熟悉HLA復合體的基因構成；HLA的構造、分布與功效。3、理解HLA在醫(yī)學上的意義?；緝热莞攀鯤LA復合體的基因構造HLA復合體的遺傳特點HLA分子構造及其分布MHC的生物學功效HLA與醫(yī)學一、概述20世紀40年代發(fā)現小鼠近交系之間皮膚移植的排斥反映移植抗原或組織相容性抗原引發(fā)的免疫應答其中能引發(fā)強而快速排斥反映的抗原被稱為重要組織相容性抗原組織相容性抗原分布在不同染色體上的多個基因決定?；靖拍睿篗HC（重要組織相容性復合體）：是脊椎動物某一染色體上編碼重要組織相容性抗原、控制免疫細胞間互相識別、調節(jié)免疫應答的一組緊密連鎖的基因群。小鼠的MHC：H-2復合體人的MHC：HLA復合體人的MHC：HLA復合體HLA（humanleukocyteantigen):最初在人的白細胞上發(fā)現的HLA：即人類白細胞抗原，是人的MHC編碼的抗原。概念分辨：MHC、H-2復合體、HLA復合體------基因MHC分子、H-2分子、HLA分子------抗原二、人類HLA復合體的基因構造（一）定位第6號染色體短臂（6p21,3）（二）分成三類基因區(qū)1.Ⅰ類基因典型：B、C、A位點非典型：E、F、G位點等2.Ⅱ類基因典型：DP、DQ、DR位點非典型：DN、DM、DO位點等3.Ⅲ類基因C4、C2、B因子、TNF、HSP70等三、HLA復合體的遺傳特性從遺傳水平上調控免疫應答功效單元型遺傳共顯性遺傳多態(tài)性連鎖不平衡四、HLA分子的構造及其分布HLAⅠ類分子HLAⅡ類分子分布特點：廣泛分布于各組織有核細胞及血小板和網織紅細胞的表面，但在神經細胞、成熟的紅細胞和滋養(yǎng)層細胞表面沒有體現分布特點：重要分布于APC細胞、胸腺上皮細胞和活化的T細胞表面HLAI和HLAII類分子構造比較肽鏈構造域抗原結合槽與T細胞CD分子結