医学免疫学教学课件：第四章抗体

第四章抗体（Antibody）

一、抗体的概念B淋巴细胞在有效的抗原刺激下增殖分化为浆细胞，产生具有与相应抗原发生特异性结合的糖蛋白，称为抗体。它是介导体液免疫的重要免疫分子。主要存在于血清中，也可存在于其他体液或外分泌液中。所以将抗体介导的免疫称为体液免疫，将含有抗体的血清称为抗血清或免疫血清。抗体与免疫球蛋白1968年WHO将具有抗体活性的球蛋白和化学结构与抗体相似的球蛋白，命名为免疫球蛋白（Immunoglubulin,Ig）。Ig＝Ab？Ig≠Ab骨髓瘤细胞分泌的球蛋白在分子结构上与抗体相同，但无抗体活性；Ig是化学结构的概念，它包括正常的抗体球蛋白和尚未证实有抗体活性但结构与抗体相似的球蛋白。因此，抗体是生物学功能的概念。所有的抗体都是Ig，但Ig并非都具有抗体活性。二、抗体的分子结构1、抗体的基本结构

⑴四条肽链：两条重链（Heavychain,H）根据免疫原性不同分为五类：重链类型抗体类型

γIgGαIgAμIgMδIgDεIgE两条轻链（Lightchain,L）：根据免疫原性差异分为两型：

轻链类型

κ型

λ型五类抗体γμδαε⑵肽链的结构：两端：N端

C端三区：可变区（Variableregion,V区）

超变区(互补决定簇区，complementaritydeterminingregion,CDR)

骨架区(frameworkregion,FR)

恒定区(constantregion,C区)

绞链区(hingeregion)

~10differentconstantregionsMillionsofdifferentvariableregions可变区和恒定区互补决定簇区超变区(互补决定簇区)

（complementaritydeterminingregion,CDR)──抗体与抗原特异性结合的部位。不同抗体分子在超变区结构上各具有该分子独特的氨基酸排序和构型特点，故又称为独特型决定簇。骨架区抗体分子V区超变区之外的部位，其氨基酸组成及排列相对保守，称为骨架区；主要是稳定超变区的空间构型，以利于抗体可变区与抗原表位精细特异性结合；注意区分骨架区和恒定区。互补决定簇区与骨架区variableconstantLightchainsequencingdataShapesofAntigen-bindingSitesPocketGrooveShallowsurfaceProtrusionAntigensvaryinsizeandcomplexityProtein:InfluenzahaemagglutininHapten:5-(para-nitrophenylphosphonate)-pentanoicacid.AntibodiesinteractwithantigensinavarietyofwaysAntigeninsertsintoapocketintheantibodyAntigeninteractswithanextendedantibodysurfaceoragrooveintheantibodysurface绞链区富含脯氨酸和二硫键，富有弹性，易伸展弯曲，能调节两个抗原结合部位间的距离，有利于两臂同时结合两个不同的抗原表位；易伸展弯曲，暴露出补体结合位点；对蛋白酶敏感，易于水解；IgA、IgD、IgG有绞链区，IgM和IgE没有。FlexibilityofIgsIllustrationoftheflexiblehingeofantibodies.HingeCH3CH2CH1VH1CLVLElbowCH3CH2FbFvFvFvFbFvHingeElbowCH3CH2FbFvFlexibilityandmotionofimmunoglobulins2、抗体的辅助成分

①连结链（joiningchain，J链）由浆细胞合成分泌20KD的富含Cys的多肽，将抗体单体连接成多聚体，其方式是以二硫键形式共价结合到抗体重链上，起到稳定多聚体的作用；J链的成分都相同，即只有一种J链；IgA二聚体和IgM五聚体含有J链，IgD、IgE和IgG为单体，不含J链。②分泌片（secretorypiece，sp）由粘膜上皮细胞合成的60KD糖蛋白。当IgA与J链在浆细胞内合成并连接后，IgA双体在通过粘膜上皮细胞的过程中再与分泌片结合形成具有分泌能力的二聚体IgA，即分泌型IgA。分泌片的功能是保护IgA的绞链区，使之不受环境中酶的破坏，并介导IgA的转运（p35）。分泌片与IgA的形成无密切关系。sIgA分泌片3、抗体的酶解片段木瓜蛋白酶水解：

2Fab：具有抗体活性，与抗原结合的位点

1Fc：可结晶片段，保留了重链的免疫原性和相应功能区的生物活性。胃蛋白酶水解：

1F(ab)′：双价抗体活性；

1pFc′：被水解为短肽。研究水解片段的意义理论上理解抗原抗体反应的原理；实践中用于精制抗毒素。三、抗体的免疫原性抗体的双重性：抗体活性抗原活性1.同种型（isotype）──同一物种的所有个体有共同的抗原特异性。其抗原特异性存在于C区：类、亚类、型、亚型；2.同种异型（allotype）──同一种系的不同个体之间，由于遗传基因不同，同类抗体也有特异性不同的抗原决定簇。其抗原决定簇也存在于C区。是人类的遗传标志，多次输入同种异型的抗体会引起超敏反应——输成分血更安全；3.独特型（Idiotype，Id)：同一个体内，每个B细胞克隆产生的V区互补决定簇区免疫原性不同──独特型抗原决定簇。（有没有觉得有问题？）抗体的功能区：

抗体的H链、L链每隔110个氨基酸残基便由链内二硫键连接成一个能行使特定功能的球形单位，称为功能区；L链具有VL和CL两个功能区；H链具有一个VH区及3-4个CH区，其中IgG、IgA、IgD的C区具有CH1、CH2、CH3三个功能区，而IgM、IgE还有CH4功能区。四、抗体的生物学活性抗体的功能区1.VH、VL

是抗体特异性识别和结合抗原的功能区；2.IgG的CH2

补体结合部位。

母体的IgG借助CH2主动通过胎盘传递给婴儿，发挥被动免疫作用；3.CH3/CH4

与多种细胞的Fc受体结合的功能。Ab的功能区1、结合特异性抗原；抗毒素免疫：抗体＋毒素中和抗菌体、病毒免疫:

抗体＋游离细菌或病毒丧失吸附宿主敏感细胞的能力抗体的生物学活性2、激活补体：抗体结合抗原Ig构型TY

补体结合位点暴露激活补体导致对靶细胞的杀伤或溶解作用。作用：裂解细胞炎性介质免疫粘附促进吞噬作用3、亲和细胞：

抗体能通过其Fc段与多种细胞（肥大细胞、嗜碱性粒细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、NK细胞等）表面的FcR结合：以FC段和FCR结合──加强吞噬作用，即调理作用；抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用(Antibodydependentcellmediatedcytoxicity，ADCC)；IgE和肥大细胞、嗜碱性粒细胞结合，无需抗原参加，抗体直接结合到细胞上，引起超敏反应。ADCCIgE介导I型超敏反应的发生机制Ig结合细胞表面的Fc受体

抗体类型能结合的细胞

IgGNK细胞、巨噬细胞、中性粒细胞

IgE肥大细胞、嗜碱性粒细胞、血小板4、通过膜传递作用：⑴主动通过胎盘：人IgG的FC段和胎盘细胞膜受体可逆性结合，进入胎儿体内，所以6个月内新生儿不易感染；⑵通过粘膜分泌到外分泌液中（初乳中有大量的分泌性IgA）；5、参与免疫应答的调节：

独特型网络的调节重要！抗体与抗原特异性结合，就好比将抗原打上了“非己”标签，可以指导补体分子、巨噬细胞、NK细胞的非特异性作用的固有免疫成分特异性地区分敌我。抗体只负责标记出“非己”物质，至于破坏、清除抗原这种“脏活累活”都是别人的事情——抗体自己不能直接破坏抗原。抗体对胞外抗原很有效，但对胞内抗原无效。五、五类抗体的特点和功能IgG血清含量最高(80%)，以单体形式存在，分为4个亚类；唯一能主动穿过胎盘的抗体；机体再次免疫应答的主要抗体；主要的抗感染抗体。IgM血清中的为五聚体，分子量大，激活补体和免疫调理作用较IgG强；最早合成并分泌，且半衰期短，有利于感染性疾病的早期诊断；天然血型抗体为IgM；单体IgM是mIgM，是BCR的重要组分。IgA有两型，血清型为单体，分泌型有双体，三体及多体结构。皮肤和粘膜表面的SIgA有局部抗感染作用，新生儿从初乳中获得SIgA，对早期抗感染有重要作用。IgE血清含量最低，0.02%；对肥大细胞和嗜碱性粒细胞有高度亲和力；与Ⅰ型超敏反应的发生有关；与抗寄生虫免疫有关。IgD血清IgD含量很低，确切功能尚不清楚；mIgD是BCR的组分，是B细胞发育成熟的标志。活化的B细胞及记忆B细胞的mIgD逐渐消失。六、人工制备抗体1、多克隆抗体（Polyclonalantibody，PcAb）──由多克隆B细胞群产生的针对多种抗原决定簇的混合抗体。2、单克隆抗体（monoclonalantibody，McAb）──针对一个抗原决定簇由一个B细胞分化、增殖产生的子代细胞集团产生的，针对一个抗原决定簇的抗体，即由单一B细胞克隆合成的抗体。制备单克隆抗体细胞流程图

抗原↓致敏

Balb/c鼠↓小鼠骨髓瘤细胞（HGPRT—）Balb/c鼠脾细胞（HGPRT＋）＋聚乙二醇

融合细胞次黄嘌呤（H）

HAT培养基筛选胸腺嘧啶（T）氨基喋啶（A）

不融合细胞融合细胞（HGPRT-）融合细胞（HGPRT＋）↓↓↓死亡死亡存活细胞克隆化筛选（不能利用H、T）↓

分泌单克隆抗体HAT培养基的选择原理细胞的DNA合成一般有两条途径：A：由糖和氨基酸合成核苷酸，进而合成DNA，叶酸作为重要的辅酶参与反应。B：在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在下，经次黄嘌呤磷酸核糖转化酶(HGPRT)和胸腺嘧啶核苷激酶(TK)的催化下合成DNA。HAT培养基含有三种关键成分：次黄嘌呤(hypoxanthine,H)氨甲蝶呤(aminopterin,A)和胸腺嘧啶核苷(thymidine,T)。氨甲蝶呤是叶酸拮抗剂，可阻断细胞利用正常途径合成DNA，细胞在含有氨甲蝶呤的培养基中不能通过正常途径合成DNA。瘤细胞是HGPRT酶阴性细胞，自身不能通过替代途径合成DNA而繁殖。B细胞虽含有HGPRT，但不能在体外培养存活（只存活5~7d，且功能下降)。融合细胞含有B细胞和瘤细胞特性，其中瘤细胞核利用B细胞的HGPRT酶进行旁路合成DNA而存活。单克隆抗体与多克隆抗体比较

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性状多克隆抗体单克隆抗体───────────────────────────────────产生抗体的细胞多株B细胞及其子代细胞单株B细胞及其子代细胞来