抗体

第三章 抗体,1.掌握抗体和免疫球蛋白的概念，免疫球蛋白的结构及其与功能的关系； 2.掌握五类免疫球蛋白的特性和功能特点； 3.掌握抗体的生物学活性；4.了解单克隆抗体；,课程目标,1890年，Behring 和北里在德国Koch实验室从豚鼠体内发现了第一种抗体：白喉抗毒素，从而挽救了成千上万的白喉患儿，死亡率从60%降到26%。 获1901年的第一届诺贝尔奖。,抗体的发现,20世纪获得诺贝尔医学生理学奖的免疫学家,血清蛋白电泳扫描示意图,抗体(antibody，Ab)： B细胞或记忆B细胞接受抗原刺激增殖为浆细胞，由浆细胞合成分泌的，能与相应的抗原发生特异性结合的免疫球蛋白。,免疫球蛋白（Ig）：具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白,免疫球蛋白的分类： 分泌型（SIg） 主要存在于血液及组织液中 膜型（mIg） 构成B细胞膜上的抗原受体,所有的Ab都是Ig并非所有的Ig都具有Ab活性,第一节 抗体的结构,“Y”字型的四肽链,两条完全相同的重链(H)和两条完全相同的轻链(L)二硫键连接而成。,两对：一对重链(H) 一对轻链(L)两端：氨基端(N) 羧基端(C)两区：可变区(V) 恒定区(C),一、基本结构,（一）H链与L链,H链：约450550个氨基酸 根据H链结构和抗原性分为5类： IgG IgM IgA IgD IgEL链：约214个氨基酸 根据L链结构和抗原性分为2种 : 2:1,可变区：抗体分子中轻链和重链靠近N端的氨基酸序列变化较大，形成的结构域称为可变区（V区），分别占重链和轻链的1/4、1/2。重链和轻链的V区分别称为VH和VL.恒定区：靠近C端的氨基酸序列相对恒定的区域称为恒定区（C区）.重链和轻链的C区分别称为CH和CL.,（二）可变区和恒定区,高变区（hypervarible region，HVR）或互补决定区( complementary determining region, CDR) VH和VL各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序高度可变，共同组成Ig的抗原结合部位，识别并结合抗原。,骨架区：V区中CDR之外区域的氨基酸组成和排列顺序相对变化不大，称为骨架区(FR)VH或VL各有4个骨架区，分别用FR1、FR2、FR3和FR4表示。,抗原,抗体 CDR,表位,Ab,Ag,铰链区 位于CH1与CH2之间，含有丰富的脯氨酸，因此易伸展弯曲，能改变两个结合抗原的Y形臂之间的距离，有利于两臂同时结合两个抗原表位。而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解，产生不同的水解片段。,（三）铰链区,免疫球蛋白的基本结构,“Y”型，四肽链重链 （5种: 、） 轻链 （2种: 、）可变区 （V区） 高变区:（HVR，3个，又称CDR 互补决定区） 骨架区: FR（4个）恒定区 （C区）铰链区,二、抗体的其他成分1. J链（joining chain）(1) 化学本质：为富含半胱氨酸的多肽链，浆细胞合成，将单体Ig分子连接成多聚体。(2)连接二聚体IgA和五聚体IgM。,2.分泌片（Secretory Piece，SP)（1）来源：黏膜上皮细胞合成分泌。（2）化学组成：糖肽链。（3）作用：只存在于粘膜分泌型IgA中 a.帮助SIgA穿越黏膜 b.保护SIgA免受蛋白酶的水解作用,其他成分,三、抗体分子的水解片段 木瓜蛋白酶（papain）水解片段水解部位：重链链间二硫键近N端 水解片段：2个Fab片段：结合抗原（单价） 1个Fc片段：结合补体；固定细胞；通 过胎盘,胃蛋白酶（pepsin）水解片段 水解部位：重链链间二硫键近C端 水解片段 1个F(ab)2片段：结合Ag（双价） pFc片段：无生物学活性 既保留了F(ab)2片段结合抗原的活性，又避免了Fc段引起的副作用。,功能区或结构域（domain） 概念： Ig分子的H链和L链通过链内二硫键折叠成数个环形结构。每个结构域一般具有相应的功能。,V区,C区,第二节 抗体主要生物学功能,一、特异性抗原结合,V区与抗原表位特异性结合1、中和毒素 2、结合病毒3、阻止细菌粘附,Neutralization: 抗体中和外毒素,Neutralization: 抗体中和病毒,抗体阻止细菌吸附,免疫球蛋白的主要生物学功能 一、 识别并特异性结合抗原 单体(IgG, IgE) 2价 二聚体(分泌型IgA) 4价 五聚体(IgM) 10价（5价） 中和效应 中和毒素和病毒 与Ag结合 促吞噬细胞吞噬,1.抗体的结合价,2.实际意义,34,微免教研室制作,二、激活补体,抗体 + 补体对 E. coli 的作用,正常的 E. coli,抗体激活补体系统对E. coli 作用的电镜照片,36,微免教研室制作,三、与免疫细胞表面Fc受体结合,不同Ig分子可借助C区结合不同的组织细胞和免疫细胞，产生不同效应；1、调理作用2、ADCC3、I型超敏反应,（一）调理作用（oposonization）,又称调理素作用，是指抗体、补体与吞噬细胞表面结合，促进吞噬细胞吞噬细菌等颗粒性抗原的作用。抗体的调理作用主要是通过IgM，IgG(IgG1 和 IgG3) 的 Fc 段与中性粒细胞、巨噬细胞表面的 IgMFcR ，IgGFcR 结合，从而增强其吞噬作用的。,（二）ADCC效应,ADCC 效应中文名称是“抗体依赖细胞介导的细胞毒性作用”(antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity)。是指表达Fc受体的细胞通过与抗体的Fc段结合直接杀伤被抗体结合的靶细胞。当IgG抗体通过Fab段与靶细胞表面抗原决定簇特异性结合后，其Fc段可与NK细胞表面FcRIII结合，从而使NK细胞对靶细胞产生非特异性杀伤作用，即ADCC作用。,（三）介导I型超敏反应,四、穿过胎盘和粘膜,IgA胞吞转运过程,二、 C区的功能 1.激活补体系统 Ab + Ag 补体经典途径 2.介导免疫细胞活性 (1)调理作用(opsonization)：IgG + 抗原(颗粒性) FcR（单核、巨噬细胞及中性粒细胞）促吞噬细胞吞噬； (2)ADCC：IgG + 抗原(靶细胞) Fc R（NK 细胞） 杀伤靶细胞； (3)介导超敏反应：型、型和型超敏反应。 3.穿越胎盘和粘膜,44,微免教研室制作,第三节 各类免疫球蛋白的特征与作用,一、IgG (主力部队)特性：单体，4个亚类；再次应答的主要Ig；血清中含量最高，约占血清总Ig的75%；出生后3个月开始合成，分布于血液及组织液中，半衰期为23天。,IgG的功能,1、具有抗菌、抗病毒、抗毒素作用，起主力免疫作用。2、激活补体 IgG13激活经典途径溶菌、溶细胞 IgG4激活旁路途径溶菌、溶细胞3、通过胎盘（唯一）4、结合细胞，介导调理作用和ADCC效应5、某些自身抗体IgG可引起II、III型超敏反应,二、IgM （快速反应部队）,特性:五聚体，10价，无铰链区，90kD，分子量最大，巨球蛋白，是初次应答的主要Ig，约占血清总Ig的510%，胚胎晚期合成，半衰期短，约5天 。,IgM的功能,1、早期抗菌、抗病毒、抗毒素抗体，起先锋免疫作用；2、活化补体，比IgG强大；3、不能通过胎盘，若脐血中检出IgM，提示宫内有感染；4、天然血型抗体属于IgM；5、在B细胞表面起抗原受体作用(mIgM)；6、某些自身抗体IgM可引起、型超敏反应。,三、IgA （边防部队）,血清型IgA：单体，出生后4-6个月合成，占血清总Ig的10%，半衰期约56天，可介导调理作用和ADCC效应。分泌型IgA(SIgA)：二聚体，分布于初乳、唾液、泪液、胃肠液、气管分泌液等外分泌液中，在免疫防护中起局部免疫作用。,SIgA,婴儿出生半年形成产妇通过初乳传递作用机制：1、阻抑粘附2、中和毒素3、溶解细菌4、免疫排除,四、IgD单体，血清含量低，B细胞成熟标志，在B细胞表面起抗原识别受体作用(mIgD)。五、IgE单体，无铰链区，有CH4区。血清中含量极少，为亲细胞抗体，与嗜碱性粒细胞、肥大细胞上的IgEFcRI结合，介导I型超敏反应。介导ADCC效应、抗寄生虫感染等。,B细胞分化发育过程中mIgD的表达,第四节 人工制备抗体一、多克隆抗体（polyclonal antibody） 在含多种抗原表位的抗原物质刺激下，体内多个B细胞克隆被激活并产生针对多种抗原表位的抗体，其混合物即为。 特点：来源广泛，容易制备；但特异性不高，易发生交叉反应，难以大量生产。,二、单克隆抗体（monoclonal antibody，mAb） Kohler 和 Milstein 于1975年建立体外细胞融合技术，获得针对单一抗原表位的高特异性抗体。,Georeges Kohler (1946-1995),Cesar Milstein(1927-2002),单克隆抗体（monoclonal antibody，mAb） 概念：由一个识别一种抗原表位的B细胞克隆产生的同源抗体，称为。 特点：结构和组成高度均一；抗原特异性及同种型一致；易于大量制备和纯化。优点：纯度高，特异性强，效价高，少或无血清交叉反应，制备成本低。 制备原理：杂交瘤细胞和单克隆抗体技术。 应用：作为诊断试剂用于血清学检查；治疗自身免疫病和抑制移植排斥反应；治疗肿瘤的生物导弹。,多克隆抗体与单克隆抗体的比较,三、基因工程抗体 (genetic engineering antibody) 应用DNA重组技术和蛋白质工程技术，按人类意愿在基因水平上对Ig分子进行切割、拼接或修饰，重新组装的新型抗体。保留了天然抗体的特异性和主要生物学活性，去除无关结构，并可赋予新的生物学活性。 1. 人鼠嵌合抗体 2. 改型抗体或称CDR移植抗体 3. 双特异性抗体 4. Fab抗体 5. Fv抗体 6. 单价抗体 7. 单域抗体 8. 最小识别单位,抗体名称 抗体种类 靶向抗原 适应症 批准日期OKT3 鼠单抗 CD3 移植排斥 1986Panorex 鼠单抗 17-1A 大肠癌 1995ReoPro 人-鼠嵌合Fab 血小板受体 冠心病 1994 ba Rituxan 人-鼠嵌合抗体 CD20 淋巴瘤 1997Simulect 人-鼠嵌合抗体 CD25 移植排斥 1998Remicade 人-鼠嵌合抗体 TNF- 炎症性肠病、 1998 类风湿关节炎 1999Zanapax 人源化抗体 CD25 移植排斥 1997Herceptin 人源化抗体 HER-2 乳腺癌 1998Synagis 人源化抗体 RSV F蛋白 RSV感染 1998Mylotarg 人源化抗体 - CD33 淋巴瘤 2000 化疗药物交连物Campath 人源化抗体 CD52 淋巴瘤 2001,已批准上市的治疗用单抗,63,微免教研室制作,要点回顾1、名词解释：免疫球蛋白，单克隆抗体。2、试述Ig的基本结构与功能区? 3、简述Ig的生物学活性?4、试述各类Ig的主要特性和功能?5、单克隆抗体有那些优点与缺点？,64,微免教研室制作,1、能与肥大细胞表面的FcR结合、并介导I型超敏反应的免疫球蛋白是（）2. 分子量最大的一类免疫球蛋白是（）3、在局部黏膜感染免疫中发挥重要作用的是（）4、具有J链的免疫球蛋白是（）