生物免疫学之抗体的详解

生物免疫学之抗体的详解第1页/共55页1964年国际卫生组织把具有抗体活性及化学结构与抗体相似的一类球蛋白，统一命名为免疫球蛋白（immunoglobulin，简称Ig）与过去命名的抗体（Antibody，Ab）混用，是同义词，都是指同一类蛋白质。第2页/共55页相关帮助需要相关抗体试剂的可以访问Fantibody全球抗体搜索引擎fantibody全球抗体搜索引擎是一个供公共检索的抗体数据库，其抗体信息数据来源于全球范围的研究机构与商业公司。该引擎由商品化抗体数据库与抗体应用评价数据库两部分组成，以帮助研究者更高效的寻找并评估该抗体的性能。全球抗体搜索引擎是继基因与蛋白数据库之后更为复杂的应用型检索平台需要相关的实验室仪器设备、生物试剂、医疗器械、制药设备、医药原料、体外诊断试剂及耗材与技术服务信息的，可以访问探生网biomean进行咨询，期待您的加入第3页/共55页第一节抗体的发现始于白喉的研究，到19世纪30年代才了解其蛋白质本质，并命名为抗体。抗体的N端与抗原以非共价键结合，结合后不改变抗原的共价结构，但这种结合具有高度的专一性，并引发免疫系统产生一系列的生理效应。效应阶段的特异性与抗原、抗体的相互作用有关，但对抗原物质的清除不具有特异性,是由抗体的羧基端介导的。这种抗体介导的免疫效应，称为体液免疫。第4页/共55页体液免疫的特点是高度的特异性，而抗体是体液免疫的效应分子。抗体是免疫系统中的B淋巴细胞产生的，有分泌型和膜型。抗原决定簇是抗体有选择性的结合抗原物质的分子基础抗体是一组结构相似，具有多水平序列变异性的球蛋白抗体的分类（早期分类和现代分类）第5页/共55页第6页/共55页第二节抗体的结构、分类及功能区

一、抗体的基本结构

四肽链结构所有Ig的基本单位都是四条肽链的对称结构。两条重链（H）和两条轻链（L）。每条重链和轻链分为氨基端和羧基端。第7页/共55页第8页/共55页重、轻链的分离和筛选酸性条件下用巯基乙醇处理使重链间的二硫键还原得到两个半分子，此时仍能结合抗原。进一步用尿素处理可使重、轻链间的二硫键还原，再用烷基化试剂使馏基烷基化，通过分子筛可得到分离的重、轻链。第9页/共55页二、抗体的分类及分型1、以重链抗原性分类人类有五种重链：γμαεδ相应的抗体：IgGIgMIgAIgEIgD亚类：IgG：IgG1,IgG2,IgG3,IgG4IgA：IgA1,IgA2IgM:IgM1,IgM2

2、以轻链抗原性分类两型：κλ组成抗体分子的两条轻链是同型的

IgG---γ(gamma)IgA---α(alpha)IgM---μ(mu)IgD---δ(delta)IgE---ε(epsilon)

第10页/共55页第11页/共55页第12页/共55页三、免疫球蛋白的水解片段木瓜蛋白酶水解IgG得到两个相同的Fab段和一个Fc段。胃蛋白酶裂解IgG得到一个具有双价活性的F（ab’）2段和若干个小分子多肽碎片（pFc’）第13页/共55页第14页/共55页第15页/共55页第16页/共55页第17页/共55页四、抗体的功能区抗体每一区域内都各有一个链内二硫键，并以此维系折叠成一个个彼此类似的、致密的立体结构，它是抗体的基本结构单位，行使自己独特的免疫学功能，称为功能区或结构域。第18页/共55页轻链:VL，CL重链:VH，CH1，CH2，CH3(IgG、IgA

和IgD)多一个CH4（IgM和IgE）第19页/共55页功能区的主要功能：

VH和VL---抗原结合部位；CH1～3和CL---Ig遗传标志所在；CH2(IgG)、CH3(IgM)---C1q结合部位；CH2～CH3(IgG)---结合并通过胎盘；CH3(IgG)---FcγR结合部位；CH4(IgE)---FcεR结合部位。第20页/共55页不同功能区之间有相当大的序列一致性，表明不同结构域可能存在一个共同的基因前体。第21页/共55页五、抗体的可变区（VL和VH）抗体的可变区是抗原的结合部位，抗原与抗体分子的结合依赖于它们分子间结构的互补性，这是抗原抗体反应高度特异性的分子基础。V区氨基酸组成和序列的多样性，使抗体在分子的细微结构上适应于抗原分子的千差万别。第22页/共55页第23页/共55页

V区不同位置的氨基酸种类的变化程度是不同的，用变异率表示：

变异率（V）=一定位置出现的不同氨基酸种类的数目（N）/此位置最常见的氨基酸的出现频率（F）变异率的理论范围：1-400第24页/共55页六、抗体的稳定区抗体的重链轻链都有稳定区(constentregion,C)，称为CL、CH.。轻链有一个稳定区，不同的Ig的重链有数目不等的稳定区。抗体分子可以看成是一个双功能蛋白质，结合抗原部位在抗体分子的N端，即Fab结构域，执行生物学功能的部位在另一端，即抗体稳定区的Fc端。稳定区的结构差异决定了不同的Ig执行不同的生物学功能第25页/共55页七、抗体的铰链区（hingeregion）抗体重链中一个非球状的氨基酸序列，大小在10-60个氨基酸残基之间；位于C区的第一和二结构域之间；重链之间二硫键的集中区域，含有较多的脯氨酸；不像其他区域那样形成螺旋结构，而是随机松散构象，因此抗体分子在此部位有柔曲性，可以自由运动。易于与各种专一性不同的蛋白酶接近，是抗体分子在分解代谢过程中首先被酶解的部位第26页/共55页第27页/共55页八.其它成分

1.连接链（joiningchain，J链)2.分泌片（secretorypiece,SP）

第28页/共55页第29页/共55页第30页/共55页免疫球蛋白的结构第31页/共55页第32页/共55页第三节各类免疫球蛋白特点：IgG于出生后3个月开始合成IgG多为单体，半衰期约为23天，占血清免疫球蛋白总量的75%～80%血清中的IgG约占IgG总量的50%，其余分布在各组织器官中一免疫球蛋白G第33页/共55页轻链可以是κ或者λ，相对分子量2.4KD重链是γ链，相对分子量5.5KD人类IgG有四个亚类IgG1、IgG2、IgG、3IgG4，小鼠和大鼠有四个，家兔有两个，马有五个。IgG1、IgG2和IgG3的CH2能通过经典途径激活补体IgG是唯一能通过胎盘的抗体第34页/共55页IgG的生理功能：1、中和毒素和病毒抗体结合、溶解病毒以致最后排除病毒感染，称为抗体的中和病毒作用。相应的抗体称为中和抗体。

IgG作为重要的中和抗体，表现在以下几个方面：A、与外毒素结合使之丧失毒性，保护机体，例如白喉毒素B、与病毒的蛋白外壳结合，使之不能吸附在易感细胞膜上C、与病毒结合形成大分子复合物，易于被吞噬细胞吞噬D、与病毒结合后可结合补体，激活补体系统，产生融病毒、溶细胞作用第35页/共55页2、凝集作用和沉淀作用与抗原结合后形成大的网格结构，出现凝集、制动和沉淀等现象。凝集的病原体会影响营养物质的吸收或代谢物质的排泄，而且凝集的颗粒或沉淀的颗粒都有利于吞噬细胞的吞噬。3、激活补体血清中游离的IgG不能结合补体，只有在有两个以上的IgG与抗原结合后才能固定补体，激活补体。这说明IgG与补体的相互作用必须在抗原-抗体复合物处于积聚状态时才能发挥激活补体的功能第36页/共55页4、亲细胞功能

IgG可以通过特异的膜受体与多种细胞结合，结合后产生的生物学效应决定于细胞的类型。巨噬细胞、K细胞、淋巴细胞、粒细胞都可以通过各自特定的膜受体与IgG结合A、与巨噬细胞、单核细胞和粒细胞的结合

这些类型的细胞都具有吞噬外来抗原或细胞的能力，故IgG可称为亲细胞抗体，与之结合后可提高这些细胞的吞噬能力。这种作用称为调理作用，这类抗体称调理素。主要作用表现在：促进抗原的吞噬；增强吞噬体与溶酶体的结合，激活吞噬细胞的代谢。第37页/共55页第38页/共55页B、与淋巴细胞的结合

在B淋巴细胞和T淋巴细胞表面都有IgG的受体，与B淋巴细胞的结合可激活使其转化增殖，起着调节作用。

K细胞是除TB淋巴细胞之外的一种淋巴细胞，对靶细胞的杀伤需要特异IgG结合于靶细胞表面，这种裂解靶细胞的过程称为抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（ADCC）第39页/共55页第40页/共55页C、与其他细胞的结合

某些非免疫活性细胞表面也存在IgG受体，这类受体的功能主要是为了输送IgG，例如胎盘的合胞体滋养层使IgG进入胎儿；血小板结合IgG引起释放血管活性胺。5、免疫损伤造成机体变态反应和自身免疫疾病的抗体主要是IgG和IgMA、变态反应：当已免疫（致敏）的机体再次接触相同抗原时，引起异常免疫应答，造成机体组织器官损伤和功能紊乱。第41页/共55页变态反应根据反应机理不同分为以下四种：a、Ⅰ型，速发型变态反应，与IgE有关b、Ⅱ型，细胞毒性变态反应c、Ⅲ型，抗原-抗体复合物型d、Ⅳ型，迟发型或细胞介导型，与T淋巴细胞免疫机理有关

引起Ⅱ型变态反应的机理是外来抗原、半抗原结合到自身细胞表面，或带有不同血型抗原的异体红细胞进入体内，或当自身细胞的抗原性改变，激活了免疫系统，产生相应的抗体或自身天然存在的A、B、O血型抗体，当相应的抗体与抗原在这类细胞表面结合时，在补体系统、单核-吞噬细胞系统和K细胞等的作用下，造成细胞损伤，引起生理功能紊乱，严重的导致死亡。

Ⅱ型变态反应的疾病有：输血反应、新生儿融血、免疫血液症。第42页/共55页

引起Ⅲ型变态反应的机理是抗原进入已致敏的机体时，与体内相应的抗体结合形成数量较大的，中等大小的抗原-抗体复合物，由于数量大，不易被吞噬细胞及时清除，又由于是中等大小的颗粒，在随着血液循环时，血流缓慢的地方便沉积在血管内壁，并激活补体，吸引粒细胞、单核细胞，造成细胞坏死和局部的损伤B、自身免疫疾病：在某些情况下特异淋巴细胞或其产物与自身成分或改变了的自身成分发生反应，造成组织损伤并引起病变和临床症状的一类疾病在正常人血清中可以有多种针对自身成分的自身抗体，它可以协助消除衰老变性的自身成分，是机体自我稳定的手段之一，这类自身抗体也称为生理性抗体，效价很低，不足以造成自身组织的损伤。但病理情况下出现高效价的自身抗体可以导致损伤，引发疾病。另外隐蔽抗原的释放也可以导致自身免疫疾病（腮腺炎病毒破坏睾丸基底膜）。第43页/共55页为五聚体，是分子量最大的Ig，称巨球蛋白。分子量1000KD。占全部免疫球蛋白总量的10%IgM激活补体能力比IgG强天然血型抗体是IgMIgM是个体发育过程最早能产生的抗体，胚胎晚期已能合成，新生儿脐带血中若IgM水平升高，表示该胎儿曾有宫内感染二、IgM第44页/共55页IgM是抗原刺激后出现最早的抗体，有“免疫先锋”的美称。故检测IgM水平可用于传染病的早期诊断。也是机体初次应答的重要抗体。IgM是B细胞抗原受体的主要成分，功能是作为抗原受体，提供使淋巴细胞转化成分泌抗体的浆细胞所需要的信号。也可参与II、III型超敏反应与IgG一样可以中和毒素和病毒第45页/共55页C4JChain第46页/共55页Ig-Ig-Ig-Ig-第47页/共55页C1rC1sC1qC1rC1sC1qNoactivationActivation第48页/共55页分为血清型和分泌型两种，血清型IgA主要由肠系膜淋巴组织中的浆细胞产生。而分泌型IgA（SIgA）是由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等处的固有层中浆细胞产生。主要存在于初乳、唾液、泪液，以及呼吸道消化道和泌尿生殖道黏膜表面的分泌液中。分泌型IgA的合成和主要作用部位在黏膜三、IgA第49页/共55页IgA（SIgA）的主要功能：A、局部免疫的重要力量，是真正的调理障碍物质。B、不能通过经典途径激活补体，但聚合的IgA可以通过补体旁路激活补体。C、有效凝集细菌和中和毒素（肠毒素），例：母乳喂养、口服型脊髓灰质炎病毒疫苗和口腔喷雾型流感疫苗。第50页/共55页IgD是