免疫球蛋白与抗体ppt课件

1 免疫球蛋白与抗 体 （ Ig, Ab） 2 u 掌握免疫球蛋白与抗体的概念及五类免疫 球蛋白的特性。 u 熟悉免疫球蛋白的结构、水解片段与功能； u 了解人工制备抗体的类型及临床应用。 本章学习要求 3 概述 抗体：受抗原刺激后，由B淋巴细胞分化成的浆 细胞产生的能与相应抗原特异结合的免疫球蛋白。 抗体主要存在于血清中，也见于其他体液和外分 泌液中，故将抗体介导的免疫称为体液免疫。 一、抗体 抗原抗原 B B 浆细胞浆细胞 抗体抗体 T T T T 效应淋巴细胞效应淋巴细胞 4 n1、Ab 的发现： 1890年，Behring 和北里在德国Koch实验室使用白 喉脱毒外毒素注射马，在马血清中发现了一种能中和白 喉外毒素的物质，称为“抗毒素” ，并挽救了成千上万 的白喉患儿,60%死亡率降到26%。 医学史上的一个重要里程碑，人类 防治传染病的重要方法血清疗法 诞生了。 获1901年的第一届诺贝尔奖 血清蛋白电泳图谱显示血清蛋白电泳图谱显示 ： 白蛋白球蛋白 b b b 未免疫动物血清 免疫动物血清 免疫动物血清 +抗原处理吸收后 证 明 ： 抗 体 是 球 蛋 白 免疫球蛋白可分为两种类型： 分泌性Ig ：存在于血清、体液以及分泌液中，具有 抗体的各种功能。 膜型Ig ：位于B淋巴细胞的表面，即膜表面免疫球 蛋白（mIg），是B淋巴细胞的抗原识别受体（BCR） 。 二、免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig） nIg指具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。 n抗体的化学本质是免疫球蛋白，但并非所有免疫球蛋 白都具有抗体的活性。 Ig Ab Ab=Ig Ig Ab Ig与Ab的关系 抗体= 生物学功能上的概念 Ig = 化学结构上的概念 8 第一节 免疫球蛋白的分子结构 一、基本结构 “Y”字型 四肽链 2条重链(heavy chain, H) 2条轻链(light chain, L) 二硫键连接 抗体的基本功能单位 9 轻链（L)：约214个AA残基，分子量约为25kD； 可分为和两型 IgG （IgG 和 IgG ） IgM （IgM 和 IgM ） IgA （IgA 和 IgA ） IgE （IgE 和 IgE ） IgD （IgD 和 IgD ） -S-S- S-S S-S N C L HH L N 重链(H)：约约450-550个氨基酸残基，分子量约约50-75 kD 重链分、和链 10 可变区和恒定区 可变区（variable region, V 区）：轻链和重链靠近N端的约 110个氨基酸变化很大，称为可变区，用VH和VL表示。 恒定区（constant region, C 区）：轻链和重链中氨基酸的 组成和排列顺序变化不大，序列较保守的区域。 H链有一个VH及34个CH区。 （其中IgM, IgE有CH4区） L链具有VL，CL两个功能区 。 铰链区：位于CH1与CH2之间 ，含有丰富的脯氨酸，易伸展 弯曲，而且易被木瓜蛋白酶、 胃蛋白酶等水解。 11 超变区：重链和轻链V区各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序高 度可变，称为超变区（hypervariable region, HVR）或决定簇互补决定 区（complementary determining region, CDR），分别为CDR1、 CDR2和CDR3。 是抗体与抗原分子发生特异性结合的部位。 骨架区：V区中，CDR以外区域的氨基酸组成和排列顺序相对不 易变化，称为骨架区（framework region, FR）。 可变区 可变区： 12 超变区决定与抗原决定簇结合。 骨架区主要稳定超变区的空间构型。 13 人类五类免疫球蛋白 14 1、连接链（Join Chain, J 链) 连接多聚体 Ig 的蛋白质，存在于SIgA 和IgM 。 J 链 SIgA（分泌型 IgA) J 链 IgM 15 2、 分泌片（Secretory piece,SP） 只存在于粘膜分泌型IgA中，由上皮细胞合成， 防止蛋白酶对IgA的水解。 SIgA SP 16 二、免疫球蛋白的结构域 功能区功能区：多肽链折叠成的由：多肽链折叠成的由链内二硫键链内二硫键连接而成的球连接而成的球 状结构，不连续，每个结构域具有各自的功能。状结构，不连续，每个结构域具有各自的功能。 VH和VL 抗原结合位点 CH2 和CH3 补体结合位点，活化补体 IgE 的 CH3 型超敏反应 FC段受体 亲细胞活性 CH1和CL 同种异型抗原决定簇 存在部位，遗传标志 铰链区 促进可变区与抗原表位结合； 暴露补体结合位点，活化补体 17 三、免疫球蛋白的水解片段 18 水解酶作用位点水解片段及其功能 木瓜蛋白 酶 铰链区重链间二硫 键近N端 （1）两个相同的Fab段：可与抗原结合 （2）一个Fc段：激活补体、结合细胞、通 过胎盘 胃蛋白酶铰链区重链间二硫 键近C端 （1）一个具有双价活性的 F(ab)2段：可 同时结合两个抗原表位 （2）若干个小分子多肽碎片(pFc) ：无 生物学作用 免疫球蛋白酶解后的比较 19 第二节 五类免疫球蛋白的特性与功能 20 21 1、IgG 1 1、 单体分子；单体分子； 2 2、 四个亚类；四个亚类； 3 3、 血清中含量最高血清中含量最高( (75%Ig75%Ig) )； 4 4、 半衰期最长半衰期最长(21(212323天天) )； 22 5、抗感染的主要抗体，具有抗菌、抗病毒、中和 毒素急免疫调节作用，能激活补体。 6、再次应答的主要抗体。 7、唯一能通过胎盘的抗体（在新生儿抗感染中起 重要作用）； 23 2、IgM 3、在免疫应答中产生最早。 功能： 理论上十价，但由于空间位阻，结合价为五价， 但仍具最强的溶菌、激活补体、免疫调理作用。 2、在个体发育中最早合成，脐带血中IgM升高，表 示胎儿有宫内感染，如风疹病毒、巨细胞病毒等。 4 4、占血清、占血清IgIg含量的含量的5 510%10%； 1 1、五聚体，分子量最大五聚体，分子量最大(900kd)(900kd)，又称巨球蛋白），又称巨球蛋白） 5 5、半衰期、半衰期5 5天天 24 3、IgA 分两型 血清型：IgA1,单体。占血清Ig10-20% 分泌型（SIgA）： IgA2IgA2，二聚体；，二聚体；婴儿可以从母乳中获得婴儿可以从母乳中获得 功能 粘膜局部抗感染免疫，起中和作用，阻止病原微生物黏附；粘膜局部抗感染免疫，起中和作用，阻止病原微生物黏附； 聚合聚合 IgA IgA 激活补体替代途径。激活补体替代途径。 粘膜局部浆细胞合成；粘膜局部浆细胞合成； 分泌片由粘膜上皮细胞合成；分泌片由粘膜上皮细胞合成； 25 4、IgD 2、血清中含量极少,约占血清Ig的1%。 4、B细胞成熟的表面标志。 3.3.存在形式：分泌型存在形式：分泌型 血清中，功能不清血清中，功能不清 1 1、单体分子、单体分子 膜结合型膜结合型 B B细胞表面。细胞表面。 意义：B细胞成熟的标志； 抗原受体，对抗原受体，对B B细胞活化、增殖和分化起调节细胞活化、增殖和分化起调节 作用。作用。 成熟B细胞可同时表达SmIgD和SmIgM。 不成熟B细胞只表达SmIgM。 26 5 5、IgEIgE 1、单体分子 4、具亲细胞性（亲细胞抗体） 功能：介导I型超敏反应 2、血清中含量极微； 3、呼吸道和消化道粘膜浆细胞产生。 27 IgGIgGIgMIgMIgA/SIgAIgA/SIgAIgDIgDIgEIgE 存在形式存在形式单体单体五聚体五聚体单体 单体/ /二聚体二聚体单体单体单体单体 相对分子质量相对分子质量 (1000)(1000) 146146970970160/385160/385184184188188 血清中总血清中总IgIg百分含百分含 量量 70757075510510152015201 10.0020.002 半衰期半衰期23 23 5 5 6 6 3 3 3 3 出现时间出现时间 出生后出生后 三个月三个月 出生前出生前 出生后四个出生后四个 月月 晚晚晚晚 五大类免疫球蛋白特性比较（1） 28 IgGIgGIgMIgMIgAIgAIgDIgDIgEIgE 与补体结合能力与补体结合能力 中和作用中和作用 调理作用调理作用 ADCCADCC 参与粘膜防御参与粘膜防御 能穿透胎盘能穿透胎盘 与细胞结合与细胞结合 参与超敏反应参与超敏反应 五大类免疫球蛋白特性比较（2） 29 第三节 抗体的生物学功能 30 （一） V区-识别并特异性结合抗原 病毒毒素 二聚体（SIgA） - 4 价 单体分子（IgG，IgE） - 2 价 五聚体（IgM） - 5 价 意义： （1）中和效应 - 中和毒素和病毒 31 Fab Fc 固定补体 与Fc受体结合 B Fc受体 Ig （2）与抗原结合 - C区变构，激活补体，与Fc 受体结合，起多种效应。 32 (二）激活补体 -发挥溶解细胞等多种活性 AbAb（IgMIgM、IgGIgG）+ Ag + Ag C1q C1q 补体补体经典经典途径途径 IgG4IgG4、IgAIgA和和 IgEIgE的的凝聚物凝聚物 补体补体旁路旁路途径途径 33 发挥杀伤作用 称 ADCC 激活NK细胞 促进吞噬 称调理作用 结合吞噬细胞 3. 超敏反应：结合肥大细胞及嗜碱性粒细胞。 （三）与Fc受体（FcR)结合-介导免疫细胞活性 体内多种细胞具有Fc受体，如吞噬细胞、NK细 胞、单核细胞、肥大细胞、粒细胞。 1. ADCC(抗体依赖细胞介导的细胞毒)作用 2. 调理作用：促进吞噬细胞吞噬细菌等颗粒性抗原。 34 35 36 37 4、通过胎盘(IgG)和粘膜 (IgA) IgG是唯一可通过胎盘的抗体，在新生儿抗感染 中有重要作用。 SIgA可通过分泌片介导穿越粘膜上皮细胞，在 粘膜表面抗感染中起作用重要。 38 39 与抗原作特异性结合 激活补体 结合细胞 激活吞噬细胞：调理作用 激活NK细胞：ADCC作用 激活肥大细胞：超敏反应 穿过胎盘和粘膜 V区活性 C区活性 抗体生物学活性总结 与具有Fc受体的细胞结合 40 第四节 人工制备抗体 多克隆抗体（polyclonal antibody，PcAb） 单克隆抗体（monoclonal antibody，McAb） 基因工程抗体 （engineering antibody） 41 利用抗原免疫动物后从血清中获得的抗体 ，含有由不同B细胞克隆产生的针对不同抗原 决定簇的多种类型抗体。 （1）预防、治疗感染性疾病（特异性差，可发生超敏 反应） 一、多克隆抗体（一、多克隆抗体（polyclonal antibodypolyclonal antibody） （2）临床诊断 Ag 42 抗血清（多克隆抗体）的制备 43 1975年建立的技术，通过杂交瘤技术获得的 针对单一抗原决定簇的高特异性抗体。 二、单克隆抗体（二、单克隆抗体（monoclonal antibodymonoclonal antibody） 概念：由单一克隆B细胞产生的,只针对某一 特定抗原决定簇的抗体。 44 45 多克隆抗体单克隆抗体 来源动物免疫血清、恢复期病人血 清或免疫接种人群 多为鼠源性 特点来源广泛、制备容易纯度高、特异性强、效价高、少 或无血清交叉反应、制备成本低 组成针对不同抗原表位的抗体的混 合物 针对单一表位，结构和组成高度 均一，抗原特异性及同种型一致 应用疾病的被动免疫治疗广泛用于疾病诊断、特异性抗原 或蛋白的检测和鉴