医学免疫学第六版4抗体课件

1、医学免疫学第六版4抗体医学免疫学第六版4抗体医学免疫学第六版4抗体抗体的发现Emilvon Behring （埃米尔冯贝林 ） （1854 1917）发现抗毒素并治愈白喉患者医学免疫学第六版4抗体医学免疫学第六版4抗体医学免疫学第六版抗体的发现Emilvon Behring （埃米尔冯贝林 ） （1854 1917）发现抗毒素并治愈白喉患者抗体的发现Emilvon Behring （埃米尔冯贝白喉杆菌白喉杆菌 上百只病死白喉毒素分别抽取血液分离血清分别向两只试管内加入白喉毒素 上百只病死白喉毒素分别抽取基本概念抗体的结构抗体的多样性和免疫原性抗体的功能各类抗体的特性和功能人工制备抗体 内 容基

2、本概念内 容基本概念抗体（antibody, Ab）: 是B淋巴细胞或记忆B细胞接受抗原激活后增殖分化为浆细胞所产生的能与相应抗原特异性结合的免疫球蛋白。 B PAgAb特异性结合（Ab活性） 分布：血清、组织液、外分泌液及某些细胞膜表面 基本概念抗体（antibody, Ab）: B P免疫球蛋白（immunoglobulin, Ig）: 具有抗体活性或化学结构与抗体分子相似的球蛋白。 两种存在形式：分泌型(secreted immunoglobulin, sIg) -体液, 介导体液免疫应答。 膜型（membrane immunoglobulin, mIg） - B细胞膜，抗原受体(BCR

3、)。 基本概念免疫球蛋白（immunoglobulin, Ig）: 基本概基本概念 凝胶电泳法 球蛋白 = 丙种球蛋白 = 胎盘球蛋白 = 抗体分子？5基本概念 凝胶电泳法 球蛋白 = 丙种球抗体都是免疫球蛋白并非所有的免疫球蛋白都是抗体基本概念Ab与Ig的关系？ Ig是化学结构的概念，Ab是生物学功能上的概念 6抗体都是免疫球蛋白基本概念Ab与Ig的关系？ Ig是化学结构 第一节 抗体的结构 （ Structure of Ab Molecules） 一. 基本结构 第一节 抗体的结构 恒定区（constant region, C区） 铰链区 (hinge region)三个区（五个区） 可变

4、区（variable region, V区） 超变区（hypervariable region, HVR） 骨架区（framework region, FR） 免疫球蛋白的结构基本结构 4条肽链通过二硫键连接形成”Y”字形结构.两对链 重链（heavy chain，H） 2条 轻链（light chain，L） 2条N端C端互补决定区(complementarity determining region, CDR)7恒定区（constant region, C区） 三个区（结构域（功能区） 免疫球蛋白的结构 抗体分子每条多肽链分别由2-5个约含110个aa折叠形成的球形结构域，具有不同的生物学

5、功能，又称为功能区。轻链包括VL和CL两个结构域,重链含有1个VH和3-4个CH结构域。结构域（功能区） 免疫球蛋白的结构 抗体分子每条多肽链分别由结构域（功能区） 免疫球蛋白的结构结构域（功能区） 免疫球蛋白的结构医学免疫学第六版4抗体课件医学免疫学第六版4抗体课件医学免疫学第六版4抗体课件(一)重链和轻链 二硫键连接 （Heavy & light chains） 重链（Heavy chain, H链）根据恒定区氨基酸组成和排列顺序不同分为： 重链分： Ig分： IgA IgG IgD IgE IgM(一)重链和轻链 二硫键连接免疫球蛋白的结构根据重链C区氨基酸组成和排列顺序的不同，Ig分为

6、五类（class） IgG - (gamma)； IgA - (alpha) IgM - (mu)； IgD - (delta) IgE -(epsilon) 8免疫球蛋白的结构根据重链C区氨基酸组成和排列顺序的不同，Igsubclasssubclass轻链（light chain, L链）根据恒定区氨基酸组成和排列顺序不同分为两型：(type) 、 正常人血清免疫球蛋白: =2:1小鼠: =20:1 过多-B细胞瘤根据 C区个别氨基酸差异，分为四个亚型subtype轻链（light chain, L链）可变区（V区） N-末端 1/2L链 + 1/4(或1/5)H链氨基酸序列变化较大 VL

7、VH 超（高）变区 (HVR) 骨架区 （FR）免疫球蛋白的结构9（二）可变区与恒定区（Variable & constant regions）可变区（V区）免疫球蛋白的结构9（二）可变区与恒定区（Va超（高）变区（hypervariable region，HVR) 亦称为互补决定区(complimentarity determining region,CDR): CDR1、CDR2、 CDR3共同构成Ag结合部位。骨架区（Framework region，FR): 维持超（高）变区的空间构型。免疫球蛋白的结构11超（高）变区（hypervariable region，H超变区/互补决定区骨架

8、区超变区/互补决定区骨架区医学免疫学第六版4抗体课件医学免疫学第六版4抗体课件CDR：包括CDR1、CDR2 、 CDR3;抗原结合部位免疫球蛋白的结构12CDR：包括CDR1、CDR2 、 CDR3;抗原结合部位抗原B细胞表位 抗体 CDR表位AbAg抗原B细胞表位 抗体 CDR表位AbAg恒定区（C区） C-末端1/2L链 + 3/4(4/5)H链 氨基酸序列相对稳定 CL CH同一种属的不同个体，针对不同抗原所产生的同一类别Ab，其免疫原性相同。恒定区（C区）同一种属的不同个体，针对不同抗原所产生的同一类3 铰链区（Hinge region） 位于Y形分子拐角处即在CH1和CH2之间 特

9、点：1)含大量脯氨酸 变构：有利于 Ab 与Ag的结合 有利于暴露补体结合位点2)对蛋白酶敏感免疫球蛋白的结构133 铰链区（Hinge region） 特点：免疫球蛋白免疫球蛋白的结构14免疫球蛋白的结构14不同类或亚类的Ab铰链区不尽相同，IgG1,IgG2,IgG4和IgA-较短；IgG3和IgD-较长；IgM，IgE-无Ig分子结合抗原前后的构象变化FabFc补体结合位点被屏障结合抗原之前 暴露的补体结合位点结合抗原之后不同类或亚类的Ab铰链区不尽相同，Ig分子结合抗原前后的构象免疫球蛋白的结构二、抗体的辅助成分 连接链（joining chain，J链) 分泌片（secretory

10、piece, SP） 又称分泌成分（secretory component, SC） 18免疫球蛋白的结构二、抗体的辅助成分18免疫球蛋白的结构IgAIgM19J链（joining chain) 富含半胱氨酸（cysteine)的多肽链，浆细胞合成，将Ig连接为二聚体或多聚体免疫球蛋白的结构IgAIgM19J链（joining cha分泌片（secretory piece, SP） 又称分泌成分（secretory component, SC）免疫球蛋白的结构IgA 分子辅助成分，含糖肽链，由黏膜上皮细胞合成和分泌，结合于IgA二聚体上，形成分泌型IgA（SIgA）。分泌片保护分泌型IgA免受

11、蛋白水解酶降解作用，并介导从黏膜下通过黏膜等细胞转运到黏膜表面。分泌片（secretory piece, SP） 免疫医学免疫学第六版4抗体课件免疫球蛋白的结构三、抗体分子的水解片段20免疫球蛋白的结构三、抗体分子的水解片段20免疫球蛋白的结构 木瓜蛋白酶（Papain） IgG Fab段(fragment of antigen binding,抗原结合片段) Fc段（fragment crystallizable,可结晶片段） 胃蛋白酶（Pepsin） IgG F( ab)2 pFc 21免疫球蛋白的结构21医学免疫学第六版4抗体课件第二节 抗体的多样性和免疫原性 不同抗原或同一种抗原刺激B

12、细胞产生免疫球蛋白，在特异性及其类型等方面不尽相同不同抗原表位刺激机体产生不同类型免疫球蛋白，识别抗原特异性不同，重链和轻链型别也有差异不同抗原表位刺激诱导产生同类免疫球蛋白，其识别抗原特异性也不同第二节 抗体的多样性和免疫原性 不同抗原或同一种抗原刺激免疫球蛋白的血清型同种型（isotype）同种异型（allotype） 独特型（idiotype） 22免疫球蛋白的免疫原性Ig 分子上含有3类不同抗原表位，分别为：免疫球蛋白的血清型同种型（isotype）同种异型（allo同种型（isotype）：VHCH1CH2CH3CH4VLCL由C区决定同一种属所有个体免疫球蛋白共有的抗原表位。Ig的

13、C区免疫球蛋白的血清型23同种型（isotype）：VHCH1CH2CH3CH4VLC免疫球蛋白的类型（一）类Ig重链C区含抗原表位不同 IgG,IgA, IgM,IgD,IgE（二）亚类同一类Ig重链的抗原性及二硫键数目和位置不同 IgG14，IgA1，2 ，IgM 1，2（三）型Ig轻链抗原表位不同 型（四）亚型同一型免疫球蛋白，根据其轻链C区N端氨基酸排列的差异， 例如 链190氨基酸为亮氨酸 OZ（） 1 精氨酸 OZ () 2 154氨基酸甘氨酸 Kern(+) 3； 丝氨酸Kern(-) 4免疫球蛋白的类型（一）类VHCH1CVLCL同一种属不同个体间免疫球蛋白具有特异性不同的抗原

14、表位。CH和CL同种异型（allotype） 免疫球蛋白的血清型24VHCH1CVLCL同一种属不同个体间免疫球蛋白具有特异性不由超变区决定独特型（idiotype）： 免疫球蛋白的血清型 在同一个体内，不同B细胞所产生的Ig分子V区具有特异性不同的抗原表位。25由超变区决定独特型（idiotype）： 免疫球蛋白的医学免疫学第六版4抗体课件 类型名称 变异部位 血清型 类 CH IgG，IgA, IgM, IgD, IgE 亚类 CH IgG14, IgA12, IgM 型 CL , 亚型 CL() CH (13) Gm CH (2) A2M1, A2M2 CL () Km1, Km2，Km

15、3 VH/VL 极多，108同种型同种异型独特型 类型名称 变异 第三节 抗体的功能V区的功能 - 识别并特异性结合AgAb结合抗原表位的个数称为抗原结合价 实际意义: 体内 中和效应。如中和毒素和病毒、清除病原体等。 体外 有利于Ag或Ab的检测和功能的判断。26 第三节 抗体的功能V区的功能 - 识别C区的功能 激活补体系统 (IgG,IgM) IgM、IgG1、3、2 + Ag 补体经典途径 pIg（A E G4） 旁路途径 结合细胞表面Fc受体(IgG A E) 调理吞噬作用（opsonization）： 抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用(antibody-dependent cell-

16、mediated cytotoxicity,ADCC)： 介导超敏反应：型、型和型超敏反应。穿过胎盘和粘膜 免疫球蛋白的功能27C区的功能 免疫球蛋白的功能27抗体的中和作用抗体的中和作用抗体的调理作用抗体的调理作用医学免疫学第六版4抗体课件 FcR 抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity） AbEffector cellTarget cell表达Fc受体的细胞(NK、M、中性粒细胞）通过识别抗体的Fc段直接杀伤被抗体包被的的靶细胞。 FcR 抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用 AbEffect医学免疫学第六版4抗

17、体课件NK介导 ADCC经典途径激活补体C1qr2s2调理吞噬作用靶细胞NK介导 ADCC经典途径激活补体C1qr2s2调理吞噬作用介导型超敏反应 肥大细胞或嗜碱性粒细胞Fce R Th2 APC IL-4BCRIgE粘膜下腺血小板平滑肌细胞小血管释放介质变应原 脱颗粒 致敏肥大细胞或嗜碱性粒细胞产生IgE临床症状 肥大细胞或嗜碱性粒细胞介导型超敏反应 肥大细胞或嗜碱性粒细胞Fce R Th2 滋养层细胞-新生Fc段受体(FcRn) neonatal FcR滋养层细胞-新生Fc段受体(FcRn) 免疫球蛋白的功能 免疫球蛋白的功能轻链: VL，CL 重链: VH，CH1，CH2，CH3(IgG

18、、IgA 和IgD) 多一个CH4（IgM和IgE）免疫球蛋白各功能区的功能各功能区的功能17VH+VL 抗原特异性结合位点CH+CL同种异型的遗传标记(IgG)CH2、(IgM)CH3补体结合位点(IgG)CH2+CH3介导IgG通过胎盘(IgG)CH3结合细胞表面受体FcR (M,B,NK)(IgE)CH4结合肥大细胞，嗜碱性粒细胞(FcR )轻链: VL，CL免疫球蛋白各功能区的功能各功能区的功能17Ig GIg MIg AIg EIg D第四节 各类抗体的特性和功能29Ig GIg MIg AIg EIg D第四节 各类抗体的IgG分子的四种亚型IgG1IgG4IgG3IgG2 各类免

19、疫球蛋白的特性和功能IgG分子的四种亚型IgG1IgG4IgG3IgG2 各类免主要以单体形式存在，抗原结合价为2价出生后3个月开始合成，35岁接近成人血清中含量最高，占血清总Ig的75-80%产生比较晚，是再次应答的主要抗体半衰期最长(t 23天)分布最广，易通过毛细血管壁，是血管外的主要抗体唯一能通过胎盘的Ig，新生儿抗感染免疫起重要作用激活补体 IgG13（经典），IgG4（替代）结合细胞 吞噬细胞调理作用 NK细胞，吞噬细胞介导ADCC 结合SPA协同凝集实验特性：又称为胎盘球蛋白主要以单体形式存在，抗原结合价为2价特性：又称为胎盘球蛋白 新生儿抗感染免疫的重要抗体介导II,III型超

20、敏反应介导自身免疫功能：抗感染的主要抗体 功能：抗感染的主要抗体 IgG四个亚类的特点IgG1IgG2IgG3IgG4血清含量(占IgG的百分比） 70 20 6 4 血清半衰期(天) 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IgG1IgG2IgG3IgGIgM J 链分 泌 型 IgM膜 型 IgMmIgM Iga Igb Iga Igb各类免疫球蛋白的特性和功能B31IgMIgM J 链分 泌 型 IgM膜 型 IgMmIgM IMembrane-bound IgMMembrane-bound IgM特性：又称巨球蛋白

21、分子量最大，以五聚体形式存在，抗原结合价为5价出现最早的Ig（胚胎末期）分布局限，几乎都在血管内通过经典途径激活补体特性：又称巨球蛋白功能：抗感染的先锋抗体（早期抗感染）早期诊断依据 抗菌作用最强(5001000IgG)天然血型抗体宫内感染的诊断依据只表达mIgM是未成熟B细胞的标志功能：抗感染的先锋抗体（早期抗感染）早期诊断依据各类免疫球蛋白的特性和功能33 J 链分泌片IgA dimerIgA：血清型-单体分泌型-双体各类免疫球蛋白的特性和功能33 J 链分泌片IgA dim医学免疫学第六版4抗体课件医学免疫学第六版4抗体课件特点:以二聚体形式存在，抗原结合价为四价生后半年左右合成sIgA

22、通过母乳被动转移给新生儿分布:唾液,泪液,乳汁以及呼吸道，消化道和泌尿生殖道的分泌液中 功能：粘膜局部抗感染的主要抗体 阻止病原体粘附于粘膜细胞中和病毒和外毒素特点:以二聚体形式存在，抗原结合价为四价分布:唾液,泪液,乳各类免疫球蛋白的特性和功能IgD单体分子；存在形式： 分泌型:血清中，功能不清； 膜结合型IgD(mIgD):B细胞表面,抗原受体(BCR)；是B细胞成熟的重要标志；34各类免疫球蛋白的特性和功能IgD34各类免疫球蛋白的特性和功能IgE(亲细胞抗体 )血清中含量最低；但在超敏反应性疾病和某些寄生虫感染者血清中特异性IgE显著提高种系发育过程中出现最晚;呼吸道和胃肠道等处的粘膜

23、固有层浆细胞产生；介导 I 型超敏反应（刺激肥大细胞和嗜碱性粒细胞）；35各类免疫球蛋白的特性和功能IgE(亲细胞抗体 )35结构结构功能： 介导I型超敏反应 嗜酸性粒细胞有IgE的FcR，嗜酸性粒细胞通过此受体结合包被在蠕虫上的IgE的Fc段，最终杀死寄生虫 抗寄生虫感染功能： 介导I型超敏反应 嗜酸性粒细胞有IgE的FcR 人类各类免疫球蛋白分子的特性 (P36)抗体类别 IgG IgA IgM IgD IgE重链类别 g a m d e重链亚类g1, g2, g3, g4 a1, a2轻链类别 k 和 l k 和 l k 和 l k 和 l k 和 l分子式 g2l2 或 g2k2a2l2或(a2l2)5SCJa2k2或(a2k2)5SCJ (m2l2)5J或 (m2k2)5J d 2l2 或d2k2 e2l2 或 e2k2分子量（kDa） 150 160或400 900 180 190固定补体能力 + - + - -血清浓度(mg/100ml) 1000 200 120 3 0.05血清半衰期(天) 23 6 5 3 2穿过胎盘 - - - -肥大细胞和嗜碱性细胞脱颗粒- - - - +裂解细菌活性 + + + ? ?抗病毒活性 + + + ? ? 人类各类免疫球蛋白分子的特性 (P36)抗体类别 多克隆抗体（polyclonal antibody，PcA