动物免疫学 抗体

1、73 Antibody and Immunoglobulin 掌握抗体和免疫球蛋白的概念，免疫球蛋白的结构 （基本结构、恒定性、可变区、功能区、酶解片段） 及其与功能的关系。 掌握五类免疫球蛋白的特性和功能特点，熟悉免疫 球蛋白的生物学活性。 了解免疫球蛋白分子的血清型（Ig的同种型、同种 异型及独特型）。 了解单克隆抗体（概念、特点、制备及意义）。 了解B细胞的发育过程本章要求： 无限的多样性（diversity) 功能与结构的双重性 可变区抗原结合 ( 特异性specificity ) 恒定区生物学效应功能 分泌型和膜型表达抗体生物体最奇妙的分子Ig基因结构Tonegawa1987单克隆抗

2、体制备技术Koler,Milstein & Jerne1984放射免疫测定技术Yalow1977抗体分子结构模型Edelman & Porter1972抗体生成、吞噬Ehrlich & Metchnikoff1908免疫血清疗法von Bering1901与抗体有关的诺贝尔奖获得者31 抗体的概念 概念（Fig） Ab 与 Ig 、 rG 在概念上的区别（Fig） Ab 的一般特性（insert） Ab 的产生（Fig） 抗体分子结构的发现者（Fig）32 抗体分子的基本结构 Basic Structure of Ab Molecules抗体分子的基本结构（Fig）（Mov.） 4条肽链 2条

3、重链，2条轻链； 420446 a.a，N端 C端顺序排列 H链 最初约110 a.a 排序V 区；其余a.a排序C区。 形成4个功能区（封闭环）VH , CH1 , CH2 , CH3 。 210230 a.a，N端 C端顺序排列 L链 最初约109 a.a 排序 V 区；其余a.a排序C区。 形成2个功能区（封闭环）VL , CL 。 铰链区： CH1和CH2之间，Ag和Ab结合时旋转、变构。 对称结构：（H2L2）n 重链（Heavy chain：H chain） 大约420446 a.a，糖基(+) 类别（Class ）： H chain ： , , , , . （Ig ）： IgG,

4、 IgM , IgA, IgE, IgD, 轻链（light chain：L chain） 大约210230 a.a，糖基 (-) 型别（ type）： ,1. 重链和轻链（Heavy & light chains）2.可变区与恒定区（Varible Constant regions） V 区 N-末端 1/2L+1/4(1/5)H 高变区（hypervarible region， HVR)： 形成Ag结合位点（Fig） 骨架区（Framework region，FR):维持高变区的空间构型。 C 区（Fig）3.铰链区（Hinge region）（Fig）FabVHCH1CH2CH3VLCL

5、Hinge regionFcCOONH3+特点：1) 极富弹性2) 富含脯氨酸功能:1) 有利于 Ab 与Ag的结合2) 有利于 Ab 与补体的结合VH+VL 一个抗原结合位点CH1+CL同种异型的遗传标记(IgG)CH2C1q的结合位点(IgG)CH3结合FcR (MC,M,B,NK)(IgM)CH3C1q的结合位点(IgE)CH2+CH3结合FcR (肥大细胞，嗜碱性粒细胞)4. 抗体分子的功能区（Fig）胃蛋白酶木瓜蛋白酶FcpFcF(ab)2Fab 木瓜蛋白酶：作用于IgG分子重链间二硫键的N端侧，将其裂解为Fab段和Fc段。胃蛋白酶：则切在该二硫键之C端侧，产生F(ab)2和pFc段

6、。 抗体分子的酶切片段（Fig）Fab（fragment antigen binding）Fc（ fragment crystallization ）J CHAIN IgA dimer存在：IgM（五聚体）, sIgA（二聚体）.IgM连接链（joining chain，J 链）化学本质：浆细胞分泌的多肽链SecretorypieceJoining chain6.连接链和分泌片 JSCIgA dimer化学本质: 多肽链(70kD)来源：上皮细胞作用： a.帮助IgA穿越黏膜 b.保护sIgA抵抗蛋白酶的水解作用 （Fig）chain （2）分泌片 （Secretory component，S

7、C)VHCH1CH2CH3CH4VLCLFabFcCOONH3+ C 区：1.固定补体2.结合组织细胞 调理作用 介导ADCC 介导I型超敏反应3.穿越胎盘和黏膜 V 区：特异性结合抗原(Mov.) 中和作用（病毒、毒素） 凝集细菌 阻止黏附33 抗体分子的生物学活性Fab 和 Fca.中和作用b.调理作用123456调理作用 FcR （antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity）抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用Target cellAbEffector cellTarget cell表达Fc受体的组织细胞(NK、M、中性粒细胞）通过识别抗体的Fc

8、段直接杀伤被抗体包被的的靶细胞。ADCCADCC（Mov.）NK靶细胞介导 ADCC经典途径激活补体C1qr2s2调理吞噬作用抗 体 的 抗 病 毒 效 应34 五类抗体的特点和功能 Ig G Ig M Ig A Ig E Ig D一、IgG 分子 IgG 结构（insert） IgG 特性（insert） IgG 功能（insert） IgG 分子（insert） IgM 结构（insert） IgM 特性（insert） IgM 功能（insert）二、IgM 分子 J 链分泌链IgA dimer分泌型IgA（sIgA）是黏膜分泌液中的主要免疫球蛋白，参与黏膜免疫的主要Ig。 三、IgA

9、分子 IgA 结构（insert） IgA 特性（insert） IgA 功能（insert） IgE 分 子 的 结 构 与肥大细胞和嗜碱性粒细胞 的 IgE受体结合，参与过敏反应。 参与抗寄生虫免疫反应IgE四、IgE 分子 IgE 结构（insert） IgE 特性（insert） IgE 作用（insert） IgD 分 子 的 结 构 在膜表面的表达是B 细胞成熟的主要标志； 膜型IgD 作为BCR的组成部分，发挥信号传导作用。五、IgD 分 子 IgD 结构（insert） IgD 特性（insert）35 单克隆抗体 （Monoclonal antibody，McAb） 1. 概

10、念（Mov.） 克隆（clone）：由单个细胞经无性繁殖形成具有相同 基因型的细胞群。 McAb：是将产生特定抗体的B细胞与能无限制生长的 骨髓瘤细胞融合，形成B细胞杂交瘤细胞。由克隆化的 B细胞所产生的抗体，称为单克隆抗体。 McAb的制备过程（Mov.） McAb的应用（Mov.） 用于传染病的诊断与防治； 利用免疫毒素（生物导弹）治疗肿瘤，是未来治疗肿瘤 的特效药物； 用于各种超微量物质的检测（ng1091012pg），比化 学法提高1000倍100万倍； 生物物种的鉴定（抗原同源性）。本章结束！谢谢！Ag 1Ab 1Ag 1-Ab 1Ag 2Ab 2Ag 2-Ab 2 抗体（antib

11、ody，Ab）是指在抗原刺激下产生，并能与 之特异性结合的免疫球蛋白。抗体的本质是免疫球蛋白。 抗体主要存在于血清中。含抗体的血清常称为免疫血清 或抗血清。抗体的概念抗体的概念（续） 分布：主要存在于动物血液（血清）中， 其次是淋巴液、 组织液、及其它外分泌液中。 分泌性抗体（ secreted Ig ，sIg ）存在于体液中的抗体。 亲细胞性抗体：是指能与细胞结合的抗体。IgG 与 NK细胞、Mon.、M、 PMN细胞结合 ADCC； IgE 与嗜碱性粒细胞、 肥大细胞结合 过敏反应。（Back）3-1Immune seraNormal sera抗体与免疫球蛋白的发现 将具有抗体活性或化学结

12、构与抗体相似的球蛋白统称为 免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）。 分泌型免疫球蛋白和膜型免疫球蛋白（SmIg，B细胞） The relationship between Ab & Ig and rG: AbIg，IgAb，rGor Ab。免疫球蛋白的概念（Mov.）(Back） Ab 的一般特性 特异性： Ab只能与相应Ag发生特异性结合，而不能与其他无 关Ag结合。 不均一性： 不是单纯一种Ig，而是一组不同种类Ig 分子的集合体； 其结构既相似又有差别，Ag性不同，包括IgG、IgM、 IgA、IgE、IgD。 双重性： 注入异体内 具有抗体活性和抗原性(Back）SmIgP

13、lasma cellsIgIgOn binding their cognate antigens, surface Ig can initiate a cascade of molecular signaling events that may culminate in B-cell activation, clonal proliferation, and the generation of plasma cells. The immunoglobulins that are secreted function as ANTIBODY and bind to the specific ant

14、igens.抗体的产生memory cells(Back）抗体的产生Rodney Porter 1917-1985Nobel Prize in 1972Gerald Edelman 1929 -Nobel Prize in 1972抗体分子结构的发现者免疫球蛋白的水解片断PorterEdelman（Back）Figure 2 The basic structure of immunoglobulins（Back)VHCH1CL1.二硫键连接的四肽链。2.Y形对称结构，二对链（重链，轻链）3.二端，NH2末端, -COOH末端4.可变区、恒定区5.环肽：功能区CH2CH3VLFabHinge r

15、egionFcCOONH3+Variabl region（V region）Constant region（C region）Variabl Constant regions(Back） 抗体 抗原表位AbAg抗体分子的抗原结合部位A. Lock and Key Concept - Thus, our concept of Ag-Ab reactions is one of a key (i.e. the Ag) which fits into a lock (i.e. the Ab).B. Non-covalent Bonds - These include hydrogen bonds,

16、electrostatic bonds, Van der Waals forces and hydrophobic bonds. C. Reversible - Since Ag-Ab reactions occur via non-covalent bonds, they are by their nature reversible.AbAgNATURE OF ANTIGEN-ANTIBODY REACTIONS(Back）Fab段Fc段C1q 结合位点被屏障结合抗原之前： 呈“Y”形 CH1 CH2结合抗原之后： 呈“T”形暴露的C1q结合位点IgM CH3区，IgG CH2区IgG分子结

17、合抗原前后的构象变化（Back）抗体分子的功能区（Back）抗体分子的酶切片断Allotypic marker抗体分子的酶切片断(Back）Plasma cellsIgA dimerpIgRSCEpithelial CellSecretory IgA（sIgA）（Back）IgG结构IgG1IgG4IgG3IgG2 g1，g2，g3 和 g4等IgG链分别参与组成IgG1、IgG2、IgG3和IgG4等分子。IgG3的铰链区最长，IgG2铰链区较短。四种亚类的IgG分子在血清中的浓度不同，所发挥的生物学特性亦不相同。IgG 分 子 的 四 种 亚 型 IgG1IgG2IgG3IgG4血清含量(

18、占IgG的百分比） 70 20 6 4 血清半衰期（d） 23 23 7 23通过胎盘 + + + +固定补体 + + + 结合Fc受体 + + +IgG四个亚类的特点（Back）IgG的特性单体结构：分子量150180KD血清含量：最多，约占血清总Ig的7080%半衰期：最长(t =23天)产生比较晚，是再次应答的主要抗体分布最广，血管外的主要抗体唯一能通过胎盘的Ig（人、猴类、家兔、猪部分通过）激活补体 IgG13（经典），IgG4（替代）结合细胞 巨噬细胞，单核细胞调理作用 NK细胞，M，PMN介导ADCC 结合SPA协同凝集实验（Back）IgG 抗感染的主要抗体 介导 II,III型

19、超敏反应 介导自身免疫 调理 介导 ADCC 固定补体中和病毒和毒素 抗菌 抗病毒抗外毒素IgG的功能：（Back） 血液中含量最高，半衰期长， 通过胎盘 抗感染免疫 多种生物学活性 （中和，调理， 活化补体）介导 ADCC调理吞噬作用NK靶细胞IgG 分 子（Back）Structure of IgM moleculesIgM J chainSerum IgMmIgM Iga Igb Iga IgbMembrane-bound IgMStructure of IgM moleculeMembrane-bound IgMBcR（Back） 五聚体结构，分子量最大900KD 血清中含量第三：9

20、半衰期：5.1d 出现最早的Ig 分布局限，主要在血管内 通过经典途径激活补体 凝集细菌 结合细胞 M，PMN,单核细胞-调理 NK细胞,巨噬细胞-介导ADCC IgM J 链 IgM 特性（Back）IgM 抗感染的先锋抗体 介导 II,III型超敏反应 介导自身免疫病 天然血型抗体 调理作用 (最强) 激活补体中和病毒和外毒素 凝集微生物 介导 ADCC 抗菌作用最强 (5001000IgG) 抗病毒 抗外毒素IgM功能：（Back）IgA 结构Origin of sIgAPlasma cellsIgA dimerOrigin of sIgA（Back）IgA 血清型：单体，170kd；分泌型：二聚体，420kd 血清含量：第二，1015；85是血清型 (血清型 IgA，serum IgA) 半衰期：6d 主要以分泌型存在( 外分泌液中） (secreto