医学免疫学-抗体[业内借鉴]

1、第四章第四章 医学免疫学 主讲：陆春雪主讲：陆春雪 引 言 非典战役中的英雄人物非典战役中的英雄人物姜素椿教授姜素椿教授 引 言 一、定义一、定义 1、抗体（、抗体（antibody, Ab）：）：B细胞或记细胞或记 忆忆B细胞增殖分化为浆细胞所产生的，细胞增殖分化为浆细胞所产生的， 能与相应抗原发生特异性结合的免疫球能与相应抗原发生特异性结合的免疫球 蛋白。蛋白。 Emil von Behring (1845-1917) 19世纪世纪80年代末即发现抗体，年代末即发现抗体， 1937年，用电泳方法将血清蛋白分为年，用电泳方法将血清蛋白分为 白蛋白、白蛋白、1、 2、及及球蛋白球蛋白等等 组分

2、，证实组分，证实抗体活性主要存在于抗体活性主要存在于区区， 也可延伸到也可延伸到区和区和2 球蛋白区球蛋白区 。 2、免疫球蛋白免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig): 具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球 蛋白。蛋白。 概念概念不同不同 Ab都是都是Ig，Ig不一定是不一定是Ab（Ig包含包含Ab） Ab是生物学是生物学功能功能上概念上概念,Ig是化学是化学结构结构上概念上概念 二、二、Ab与与Ig的区别与联系的区别与联系 概 述 一、抗体的基本结构一、抗体的基本结构 抗体分子的基本结构抗体分子的基本结构 四肽链结构四肽链结构: 两条相同两条相同

3、的的重链（重链（H链）链）和和 两条相同两条相同的的轻链（轻链（L链）链） 以二硫键连接而成以二硫键连接而成 （一）（一）重链和轻链重链和轻链 H链: 分子量约为50-75kD，450-550个氨基酸残基 L链: 分子量约为25kD，约214个氨基酸残基 重链重链（H链）类与亚类链）类与亚类 IgA: IgM: IgE: IgD: IgG: 抗体结构示意图抗体结构示意图 类：类：重链抗原性重链抗原性的差异的差异 不同类的抗体分子，链内二硫键的数目和位置、连接寡糖的数量、 结构域的数目及铰链区的长度等均不完全相同。 亚类：亚类：H链链铰链区氨基酸铰链区氨基酸的组成，的组成， H链链二硫键的数目、

4、位置二硫键的数目、位置 IgG: IgG1 IgG4 IgA: IgA1、 IgA2 链链 链链 轻链轻链（L链）型与亚型链）型与亚型 L链恒定区氨基酸链恒定区氨基酸 链恒定区个别氨基酸：链恒定区个别氨基酸：1 4 每类Ab的轻链都可以有链和链 两型轻链的功能无差异 不同种属生物，两型轻链的比例不同 Ab的重链和轻链都可折叠为数个球形结构域，的重链和轻链都可折叠为数个球形结构域， 每个结构域一般具有其相应的功能。每个结构域一般具有其相应的功能。 （二）（二）可变区和恒定区可变区和恒定区 抗体的结构域（功能区）抗体的结构域（功能区） 可变区可变区 （ H链和链和L 链靠近链靠近N端约端约 110

5、个氨基酸的个氨基酸的 序列变化很大，序列变化很大， 称为可变区。称为可变区。 高变区高变区 （hyper CDR共同组成共同组成Ig的的Ag结合部位，决定着结合部位，决定着Ab的特的特 异性，负责识别及结合异性，负责识别及结合Ag。 v骨架区骨架区 （framework 恒定区恒定区H链和链和L链靠链靠 近近C端的其余氨基酸数量、种类、排列顺序端的其余氨基酸数量、种类、排列顺序 相对稳定，称为恒定区。相对稳定，称为恒定区。 同一种属的个体，所产生的同一种属的个体，所产生的 针对不同针对不同Ag的同一类别的同一类别 的的Ab，其免疫原性相同。，其免疫原性相同。 （三）铰链区（三）铰链区：位于位于

6、CH1与与CH2间，富含脯氨酸间，富含脯氨酸 易伸展弯曲，易伸展弯曲，有利于有利于Fab段同时结合两个不段同时结合两个不 同距离的抗原表位；同距离的抗原表位； 易被易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解；水解； 有利于有利于Ab分子变构，暴露其补体结合位点；分子变构，暴露其补体结合位点； 五类五类Ab或亚类的铰链区不尽相同或亚类的铰链区不尽相同 * IgG、IgA、 IgD有铰链区有铰链区 * IgM和和IgE无铰链区无铰链区 二、抗体的辅助成分 （一）（一）J链链 （joining chain）：）：浆细胞合成，将浆细胞合成，将 单体单体Ab分子连接成多聚体。分子连接成多聚体。

7、 （二）分泌片（二）分泌片 （secretory piece,SP） * 保护保护sIgA的铰链区免受蛋白水解酶降解；的铰链区免受蛋白水解酶降解； * 介导介导IgA二聚体从黏膜下到黏膜表面的转运二聚体从黏膜下到黏膜表面的转运 三、抗体分子的水解片段 目的：研究Ab的结构和功能 分离纯化特定的Ab多肽片段 u木瓜蛋白酶（木瓜蛋白酶（papain）水解水解 IgGIgG 2 2个个FabFab段段( (fragment antigen binding, ,抗原结合片段抗原结合片段) ) 1 1 个个FcFc段（段（fragment crystallizable, ,可结晶片段）可结晶片段） u胃

8、蛋白酶（胃蛋白酶（pepsin）水解水解IgGIgG 1 1个个F( ab)F( ab)2 2 pFc pFc 抗体的水解片段抗体的水解片段 第二节第二节 抗体的多样性与免疫原性抗体的多样性与免疫原性 多样性：多样性：自然界存在的抗原数目繁多，每一种自然界存在的抗原数目繁多，每一种 抗原分子抗原分子 的结构又十分复杂，含有多种不同的的结构又十分复杂，含有多种不同的 抗原表位。理论上，抗原表位。理论上，每一种抗原表位可诱导产每一种抗原表位可诱导产 生一种特异性抗体生一种特异性抗体，以及，以及针对同一抗原表位可针对同一抗原表位可 产生不同类型的抗体产生不同类型的抗体。 Ab的免疫原性的免疫原性：A

9、bAb具有二重性，可以是具有二重性，可以是抗抗 体体，也可以成为，也可以成为抗原抗原，表现，表现为三类不同的为三类不同的抗原抗原 表位表位： ( (一）同种型：一）同种型：存在于同类抗体分子中的抗原存在于同类抗体分子中的抗原 表位，是同一种属所有个体表位，是同一种属所有个体AbAb分子共有的分子共有的抗原抗原 特异性标志特异性标志，为种属型标志，存在于，为种属型标志，存在于Ab CAb C区。区。 IgG IgM 张三的张三的IgG 李四的李四的IgG C区区 张三张三IgG 羊羊 羊抗张三羊抗张三IgG的抗体的抗体 所有人的所有人的IgG 结合结合 （二）同种异型（二）同种异型：同一种属：同

10、一种属不同个体间不同个体间Ab 分子所具有的不同抗原特异性标志，为个体分子所具有的不同抗原特异性标志，为个体 型标志。存在于型标志。存在于Ab C区，由同一基因座的不区，由同一基因座的不 同等位基因所编码，均为共显性。同等位基因所编码，均为共显性。 张三的张三的IgG 李四的李四的IgG （三）独特型（三）独特型（idiotype,Id)idiotype,Id)：同一种属、同同一种属、同 一个体来源的抗体分子，一个体来源的抗体分子，CDRCDR区的氨基酸序列的区的氨基酸序列的 不同，显示不同的免疫原性，是每个不同，显示不同的免疫原性，是每个AbAb分子特分子特 有的抗原特异性标志，其表位又称为

11、有的抗原特异性标志，其表位又称为独特位独特位 （idiotope)idiotope)。存在于存在于V V区。区。 独特型可刺激异种、同种异体以及自体产独特型可刺激异种、同种异体以及自体产 生相应生相应Ab,Ab,即即抗独特型抗体（抗独特型抗体（AIdAId或或Ab2)Ab2) 同一个体内同一个体内，特异性不同的抗体，其，特异性不同的抗体，其V V区区 抗原特异性不同抗原特异性不同 伤寒杆菌的抗体伤寒杆菌的抗体 痢疾杆菌的抗体痢疾杆菌的抗体 V区 Ab2、Ab2负反馈调节负反馈调节Ab1; Ab1、Ab3负反馈调节负反馈调节Ab2 第三节 抗体的功能 一、识别抗原：一、识别抗原：V区的功能区的功

12、能 V区的区的CDR在识别和结合特异性抗原中在识别和结合特异性抗原中 起决定性作用起决定性作用 实际意义实际意义: * *中和效应：中和效应： 中和毒素、病毒，阻止细菌吸附中和毒素、病毒，阻止细菌吸附 * *启动体液免疫应答启动体液免疫应答:BCR（mIgM、 mIgD）特）特 异性识别异性识别Ag分子分子 * *抗原与抗体的抗原与抗体的检测检测: 二、激活补体：二、激活补体： C区的功能区的功能 1、调理作用：、调理作用： 三、结合三、结合Fc受体：受体：C区功能区功能 抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 (antibody-dependent cell-media

13、ted cytotoxicity，ADCC) : IgE的的Fc段可与段可与肥大细胞肥大细胞和和嗜碱性粒细胞嗜碱性粒细胞表表 面的高亲和力面的高亲和力IgE Fc受体（受体（FcR )结合，并结合，并 使其致敏。若相同变应原再次进入机体与致敏使其致敏。若相同变应原再次进入机体与致敏 靶细胞表面的特异性靶细胞表面的特异性IgE结合，即可使之脱颗粒，结合，即可使之脱颗粒， 释放组胺等生物活性介质，引起释放组胺等生物活性介质，引起型超敏反应型超敏反应 。 3、介导型超敏反应 四、穿过胎盘和黏膜：四、穿过胎盘和黏膜：C区功能区功能 穿过胎盘穿过胎盘 ： IgG 意义：新生儿抗感染意义：新生儿抗感染 穿

14、过黏膜：穿过黏膜：sIgA 意义：意义： 黏膜局部抗感染黏膜局部抗感染 第四节 各类抗体的特性与功能 一、一、IgG 血清中含量最高血清中含量最高,约占血清总约占血清总Ig的的75%; 半衰期最长半衰期最长(2023天），是再次应答的主天），是再次应答的主 要抗体；也是抗感染的主要抗体；要抗体；也是抗感染的主要抗体； 是唯一能通过胎盘的抗体；是唯一能通过胎盘的抗体； 与细胞表面与细胞表面FcR结合结合调理作用、调理作用、ADCC 能结合能结合SPA 纯化抗体、免疫诊断纯化抗体、免疫诊断 参与参与II、III型超敏反应型超敏反应 二二、 IgM 1 1、占血清、占血清IgIg含量的含量的5 51

15、0%10%； 2 2、两种形式存在、两种形式存在 单体：单体：mIgMmIgM表达于表达于B B细胞表面，构成细胞表面，构成BCRBCR 分泌型：分泌型：五聚体，分子量最大五聚体，分子量最大； 3 3、个体发育中最早合成和分泌的、个体发育中最早合成和分泌的AbAb； 4 4、IgM IgM 不能通过胎盘不能通过胎盘 脐带血脐带血IgMIgM升高提示胎儿有宫内感染；升高提示胎儿有宫内感染； 5、初次体液免疫应答中最早出现的初次体液免疫应答中最早出现的Ab -早期抗感染早期抗感染; 6、半衰期、半衰期: 5天天 - 血清中特异性血清中特异性IgM 增高提示增高提示 有近期感染；有近期感染； 7、激

16、活补体能力强；激活补体能力强； 8、自身抗体（如：类风湿因子）、天然血型、自身抗体（如：类风湿因子）、天然血型 Ab为为IgM； 1.两种类型：两种类型： 血清型血清型 - 单体，血清中；单体，血清中； 分泌型分泌型 - 二聚体，由二聚体，由J链连接，含上皮细胞链连接，含上皮细胞 合成的合成的SP,经分泌性上皮细胞分泌经分泌性上皮细胞分泌 至外分泌液中；至外分泌液中； 2.占血清占血清Ab含量的含量的1015%； 抗感染：阻止病原体黏附到细胞表面抗感染：阻止病原体黏附到细胞表面 中和毒素中和毒素 四、四、IgD 1.单体分子单体分子; 2.存在形式：存在形式： 分泌型分泌型: 血清中，功能不清

17、血清中，功能不清; 膜结合型膜结合型: 构成构成BCR,是是B细胞发育成熟的细胞发育成熟的 重要标志。重要标志。 未成熟未成熟B细胞细胞:mIgM 成熟成熟B细胞细胞:mIgM + mIgD 3.占血清占血清Ig含量的含量的0.2%； 4.半衰期半衰期: 3天。天。 mIgM mIgD 成熟成熟B细胞细胞未成熟未成熟B细胞细胞 五、五、IgE 1.单体分子；单体分子； 2.血清中含量最低血清中含量最低(占占Ig的的0.002%)； 3.半衰期半衰期: 2天；天； 4.黏膜下淋巴组织中的浆细胞分泌；黏膜下淋巴组织中的浆细胞分泌； 5.亲细胞抗体，介导亲细胞抗体，介导 I 型超敏反应；型超敏反应；

18、 6.过敏性疾病和某些寄生虫感染患者血清中过敏性疾病和某些寄生虫感染患者血清中 特异性特异性IgE水平增高。水平增高。 第五节人工制备抗体第五节人工制备抗体 1、制备抗血清、制备抗血清-多克隆抗体多克隆抗体 2、单克隆抗体技术、单克隆抗体技术 3、基因工程抗体、基因工程抗体 1 1、含义：、含义： 作用全面作用全面, , 一、多克隆抗体一、多克隆抗体 带有多个表位带有多个表位 抗原抗原 针对不同表位针对不同表位 的的B细胞细胞 克隆增殖克隆增殖 多种抗体的混合物多种抗体的混合物 （多克隆抗体）（多克隆抗体） 二、单克隆抗体二、单克隆抗体 （monoclonal antibody, mAb） 针

19、对单一抗原表位的特异性抗体。针对单一抗原表位的特异性抗体。 定义：定义： 杂交瘤细胞：杂交瘤细胞： 骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞 - - 无限增殖；无限增殖； 免疫免疫B B细胞细胞 - - 合成、分泌特异性抗体合成、分泌特异性抗体 杂交瘤技术杂交瘤技术HATHAT培养基培养基 次黄嘌呤次黄嘌呤(H) (H) 氨基蝶呤氨基蝶呤(A) (A) 胸腺嘧啶核苷胸腺嘧啶核苷(T)(T) 每一个杂交瘤细胞由一个每一个杂交瘤细胞由一个B细胞和一个骨髓瘤细胞融合而成细胞和一个骨髓瘤细胞融合而成 单克隆抗体的制备过程单克隆抗体的制备过程 抗原抗原( (多表位多表位) )免疫小鼠免疫小鼠 骨髓瘤细胞培养骨髓瘤细胞培养 免疫脾细胞免疫脾细胞 骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞 细胞融合细胞融合 HATHAT培养基培养基 杂交瘤细胞的筛选与克隆化杂交瘤细胞的筛选与克隆化 mAbmAb的大量制备的大量制备 PEGPEG 根本出发点：根本出发点： 优点：优点： 缺点：缺点： 基因工程抗体基因工程抗体 思考题思考题 1 1、掌握抗体的结构与功能。、掌握抗体的结构与功能。 2 2、比较并熟悉各类抗体的异同点。、比较并熟悉各类抗体的异同点。 3 3、简述人工制备抗体的方法。、简述人工制备抗体的方法。 60 1. 木瓜蛋白酶水解IgG所获片段中，能与抗原特异结合的是 AFab段 BFc