医学免疫学：04.免疫球蛋白.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第四章 免疫球蛋白,2025/5/16 周五,2,掌握：,抗体,（,Ab,）、免疫球蛋白（,Ig,）、单克隆抗体（,mAb,）,的概念；,Ig的基本结构,、功能；,五类,Ig的,特征与功能；,熟悉：,Ig,的血清型，,Ig的其他成分及酶解片段,。,了解：,抗体的制备,、基因工程抗体,。,学 习 要 求,2025/5/16 周五,3,第一节,第二节,第三节,第四节,Ig,的结构,Ig,的异质性,Ig,的功能,=,各类,Ig,的特性与功能,主要内容提纲,第五节,=,人工制备抗体,2025/5/16 周五,4,抗体（,antibody,Ab,）,B,细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生的糖蛋白，是介导体液免疫的重要效应分子。,2025/5/16 周五,5,抗体的发现,2025/5/16 周五,6,具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。,分泌型,Ig(sIg),：抗体等，,具有抗体的各种功能,;,膜型,Ig(mIg),：,BCR,等，,B,细胞膜上的抗原受体,;,抗体是免疫球蛋白，但,Ig,抗体。,抗原,膜型,BCR,B,细胞,浆细胞,抗体,免疫球蛋白（,immunoglobulin,，,Ig,）,分泌型,2025/5/16 周五,7,一、,Ig,的基本结构,四肽链结构，二硫键连接,两条相同的重链（,H,链）,两条相同的轻链（,L,链）,氨基端（,N,端）和羧基端（,C,端）,“Y”,形,第一节 免疫球蛋白（,Ig,）的结构,2025/5/16 周五,8,一、,Ig,的基本结构,重链和轻链,Ig,的,可变区和恒定区,绞链区,（,hinge region,）,结构域（,domain,）,2025/5/16 周五,9,根据,重链恒定区氨基酸,组成和排列顺序的不同 分为,五类,（,class,）或,5,个同种型（,isotype,）。,Ig,类别：,IgG IgD IgE IgA IgM,重链：,链,链,链,链,链,1,、重链（,heavy chain,，,H,链）,重链和轻链,2025/5/16 周五,10,同一类,Ig,分亚类（,subclass,）的依据：,铰链区氨基酸组成的差异；,重链二硫键的数目和位置的差异。,1,、重链（,heavy chain,，,H,链）,重链和轻链,2025/5/16 周五,11,2,、轻链（,light chain,，,L,链）,分,2,型（,type,）,：,、，功能无差异；,比例异常与免疫系统疾病有关；,链根据个别氨基酸的差异可分,四个亚型,（,subtype,）：,1,、,2,、,3,、,4,；,同一个天然,Ig,分子,两条轻链总是同型,两条重链总是同类。,重链和轻链,2025/5/16 周五,12,Ig,的,可变区和恒定区,可变区,（,variable region,，,V,区,）,V,H,V,L,C,H,C,L,恒定区,（,constant region,，,C,区,）,一、,Ig,的基本结构,氨基酸序列变化较大,靠近,C,端的氨基酸序列相对稳定,2025/5/16 周五,13,1,、可变区（,variable region，,V,区）,高变区,(hyperveriable region,HVR):,V,H,和,V,L,各有个区域,的氨基酸组成和排列顺序,高度可变,，与抗原表位互补，又称,互补决定区（,complementarity determining region,CDR,）,。,CDR1,2,3,共同构成,Ig,的,抗原结合部位,(antigen-binding site),。,骨架区,高变区,2025/5/16 周五,14,Ig,的互补决定区与抗原表位结合示意图,2025/5/16 周五,15,骨架区（,framework region,FR,）,V,区内,CDR,以外氨基酸组成和排列顺序相对不易变化的区域。,V,H,和,V,L,各有四个骨架区，,维持,CDR,的空间构型,。,骨架区,高变区,1,、可变区（,V,区）,2025/5/16 周五,16,2,、恒定区（,constant region,，,C,区）,C,H,、,C,L,不同类,Ig,的,C,H,长度不一,IgG,、,IgA,、,IgD,：,C,H,1,、,C,H,2,和,C,H,3,IgM,、,IgE,：,C,H,1,、,C,H,2,、,C,H,3,和,C,H,4,C,H,4,C,H,4,2025/5/16 周五,17,位于,CH1,、,CH2,之间，含丰富脯氨酸,易伸展弯曲,-,同时结合,2,个抗原表位,易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解,绞链区,（,hinge region,）,IgM,IgE,无铰链区,一、,Ig,的基本结构,2025/5/16 周五,18,绞链区,（,hinge region,）,作用：,1.,弯曲利于,V,区与不同距离的抗原表位结合。,2025/5/16 周五,19,“T”“Y”,补体结合位点,作用：,2.,使,Ig,分子发生构型改变，暴露补体结合位点。,绞链区,（,hinge region,）,2025/5/16 周五,20,结构域（,domain,）,domain,借助,Ig,两条,H,、,L,链内二硫键的相互作用，将肽链折叠成几个具有特殊生物学功能的球形结构，又叫,Ig,的功能区,。,一、,Ig,的基本结构,2025/5/16 周五,21,每个结构域约,110,个,AA,，二级结构折叠形成两个反向平行的,片层，其中心的两个半胱氨酸残基由一个链内二硫键垂直连接，构成桶状结构，称,Ig,折叠,（,Ig fold,）。,具有桶状结构的分子称为,Ig,超家族（,Ig superfamily,，,IgSF,）,结构域（,domain,）,2025/5/16 周五,22,二、,Ig,的其他成分,J,链（,joining chain,）,富含半胱氨酸，由浆细胞合成，将单体,Ig,分子连接成为多聚体。,2025/5/16 周五,23,J,链,分泌片,分泌片（,secretory piece,，,SP,）,分泌成分（,SC,），,sIgA,的辅助成分,由粘膜上皮细胞合成和分泌,保护,sIgA,的铰链区免受蛋白酶的水解破坏,介导,IgA,二聚体的跨膜转运,sIgA,二、,Ig,的其他成分,2025/5/16 周五,25,分泌片的作用,肠腔,固有层,Y,Y,Y,Y,Y,Y,Y,Y,2025/5/16 周五,26,研究,Ig,的结构与功能,分离和纯化特定的,Ig,片段,木瓜蛋白酶（,papain,）,胃蛋白酶（,pepsin,）,三、,Ig,的水解片段,2025/5/16 周五,27,Fab,段（,fragment of antigen binding,）：,单价抗体活性,Fc,段（,fragment of crystallizable,）：,能够与,Fc,受体结合,F(ab),2,：,双价抗体活性,可结合两个表位,pFc,：,小分子肽片段，,无生物活性。,三、,Ig,的水解片段,2025/5/16 周五,29,第二节 免疫球蛋白的异质性,异质性：,Ig,在特异性及类型方面的差异性，,可由,内源性,或,外源性因素,引起。,2025/5/16 周五,30,一、免疫球蛋白的类型,类（,class,）,同一种属的所有个体内，根据,Ig,重链,C,区,所含抗原表位的不同，将重链分为,五类。,据同一类,Ig,重链的抗原性及二硫键数目和位置不同而分。,亚类（,subclass,）,2025/5/16 周五,31,型（,type,）,同一种属所有个体,Ig,轻链,C,区,所含抗原表位的不同，分为,、。,亚型（,subtype,）,同一型,Ig,轻链,C,区,N,端,氨基酸排列顺序的不同，又可分为亚型，,如,1,，,2,，,3,，,4,。,一、免疫球蛋白的类型,2025/5/16 周五,32,-,免疫球蛋白的多样,性,二、外源性因素所致的异质性,外源性因素,-,Ag,数目繁多；每一,Ag,有不同表位；,不同表位诱生的不同类,Ig,，特异性不同,;,不同表位诱生的同一类,Ig(,如,IgG),，识别,Ag,的特异性不同,;,同一表位诱生的不同类型,Ig,，识别的,Ag,特异性相同，但轻、重链的类型不同。,-,免疫球蛋白的多样,性,2025/5/16 周五,33,-,免疫球蛋白的,血清型,三、内源性因素所致的异质性,将,Ig,作为抗原,在,异种、同种异体或自身体内,进行免疫，均能诱导机体产生相应抗体，可用血清学方法进行检测，故称,Ig,的血清型。,Ig,分子上有三类不同的抗原表位，分别为,同种型、同种异型、独特型,抗原表位。,2025/5/16 周五,34,Human IgG,Anti-human IgG,三、内源性因素所致的异质性,同种型（,isotype,）,同一种属,所有个体的,Ig,分子共有的抗原标志。,种属型,标志。位于,Ig C,区。,2025/5/16 周五,35,Anti-IgG,三、内源性因素所致的异质性,同种异型（,allotype,）,同一种属但不同个体,的,Ig,分子所具有的不同抗原表位,个体型,标志。位于,Ig C,区。,IgG,2025/5/16 周五,36,三、内源性因素所致的异质性,独特型（,idiotype,，,Id,）,同一个体来源的,Ig,分子，,CDR,区,氨基酸排列顺序不同，显示不同的免疫原性。其表位又称,独特位（,idiotope,）。,在不同甚至同一个体中刺激产生的抗体，称为,抗独特型抗体（,anti-idiotype antibody,，,AId,）。,2025/5/16 周五,37,同种型 同种异型 独特型,免疫球蛋白的血清型,种属性标志,个体性标志,每个,Ig,的标志,2025/5/16 周五,38,一、,Ig V,区的功能,二、,Ig C,区的功能,激活补体,结合,Fc,段受体,1,、调理作用,2,、抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用,3,、介导,I,型超敏反应,穿过胎盘和黏膜,三、免疫调节,第三节免疫球蛋白的功能,2025/5/16 周五,39,一、,Ig V,区的功能,识别并特异性结合抗原,体内：介导多种生理、病理效应,中和病毒、毒素,体外：检测、功能判断,抗体结合价：,IgG,：,2,价,IgA,：,4,价,IgM,：,5,价,2025/5/16 周五,40,1,、中和毒素（,Toxin Neutralization,）,一、,Ig V,区的功能,2,、中和病毒（,Virus neutralization,）,2025/5/16 周五,41,一、,Ig V,区的功能,3,、阻止细菌粘附（,Preventing Bacterial Adherence,）,2025/5/16 周五,42,二、,Ig C,区的功能,激活补体,IgG1,、,3,和,IgM,类抗体与抗原特异性结合后，其构型发生改变，暴露,IgG,的,C,H,2,和,IgM,的,C,H,3,功能区的补体结合位点，通过补体激活的,经典途径,激活补体。,2025/5/16 周五,43,结合,Fc,受体,-,IgG,IgA,IgE,1,、调理作用（,oponization,）：,抗体如,IgG,的,Fc,段与中性粒细胞、巨噬细胞上的,IgG Fc,受体结合，从而增强吞噬细胞的吞噬作用。,二、,Ig C,区的功能,2025/5/16 周五,44,2,、抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用,(Antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC,）,:,具有杀伤活性的细胞（如,NK,）通过其表面的,Fc,受体识别结合于靶抗原（病毒感染或肿瘤细胞）上的抗体的,Fc,段，直接杀伤靶细胞。,结合,Fc,受体,二、,Ig C,区的功能,2025/5/16 周五,45,ADCC,作用,2025/5/16 周五,46,3,、介导,I,型超敏反应,-IgE,结合,Fc,受体,二、,Ig C,区的功能,详见第,17,章 超敏反应,2025/5/16 周五,47,穿过胎盘和黏膜,IgG+FcRn,，穿越胎盘（滋养层细胞表达,IgG,输送蛋白），天然被动免疫。,二、,Ig C,区的功能,2025/5/16 周五,48,穿过胎盘和黏膜,二、,Ig C,区的功能,sIgA,参与粘膜局部免疫,2025/5/16 周五,49,（详见第,16,章）,三、免疫调节作用,2025/5/16 周五,51,第四节 各种,Ig,的特性与功能,五类免疫球蛋白的基本结构,2025/5/16 周五,52,一、,IgG,含量最高,;,调理作用；,ADCC,作用；激活补体；,再次免疫应答的主要抗体，,抗感染免疫的“主力部队”,-,迟来迟去；,唯一,能,通过胎盘,的抗体；,与葡萄球菌蛋白,A,（,SPA,）结合；,参与,II,、,III,型超敏反应。,2025/5/16 周五,53,分子量最大,；,激活补体能力最强；,天然血型抗体,；,产生最早,；,抗感染免疫的“先锋部队”,-,早来早去；,也参与,II,、,III,型超敏反应；,mIgM,是,BCR,的主要成分；,仅表达,mIgM,是未成熟,B,细胞的标志。,二、,IgM,2025/5/16 周五,54,分,血清型、分泌型,血清型：单体；,分泌型,IgA,（,SIgA,）,：主要存于初乳、唾液、泪液，及呼吸道消化道和泌尿生殖道黏膜表面的分泌液中；,sIgA,是外分泌液中的主要抗体，参与,局部黏膜免疫，,抗感染免疫的“地方部队”,三、,IgA,2025/5/16 周五,55,含量低；,铰链区较长易被水解，半衰期短；,单体形式存在血清中，功能不清；,膜型,IgD,，构成,BCR,，,B,细胞成熟的标志。,四、,IgD,2025/5/16 周五,56,含量最少；,介导,I,型超敏反应；,参与抗寄生虫免疫。,五、,IgE,2025/5/16 周五,57,免疫球蛋白之最,血清中含量最高,血清中含量最少,分子量最大,个体发育过程中最早出现,受抗原刺激后最早出现,IgG,IgE,IgM,IgM,IgM,2025/5/16 周五,58,第五节 人工制备抗体,人工制备抗体的三部曲,多克隆抗体,单克隆抗体,基因工程抗体,2025/5/16 周五,59,一、多克隆抗体,（,polyclonal antibody）,由,不同,B,细胞克隆,产生的针对抗原物质中,多种抗原表位,的,多种抗体的混合物,。,如,:,免疫血清，恢复期病人血清。,抗原,应用：,（,1,）预防、治疗感染性疾病，,如：破伤风抗毒素血清,抗,破伤风，,（,2,）临床诊断，如：肥达氏反应,-,伤寒、副伤寒,2025/5/16 周五,60,一、多克隆抗体,（,polyclonal antibody）,免疫血清是多克隆抗体,2025/5/16 周五,61,优点,：作用全面、来源广泛、容易制备,一、多克隆抗体,（,polyclonal antibody）,缺点：特异性低、交叉反应,Ag 1,Ag 2,2025/5/16 周五,62,1975,年单克隆抗体技术建立,Georges J.F.Kohler,瑞士 （,1946 1995,）,Car Milstein,阿根廷,/,英国,（,1927-2002,）,1984,年获诺贝尔奖金,里程碑,二、单克隆抗体,（,monoclonal antibody,mAb,）,2025/5/16 周五,63,一个,B,细胞克隆针对一个抗原决定簇所产生的一种特异性抗体。,二、单克隆抗体,（,monoclonal antibody,mAb,）,2025/5/16 周五,64,单克隆抗体的优点,:,结构均一，纯度高，特异性强，效价高，交叉反应少，制备成本低,应用：,临床检测、抑制器官移植排斥、治疗自身免疫疾病、生物导弹等,免疫荧光技术检测抗原,二、单克隆抗体,（,monoclonal antibody,mAb,）,2025/5/16 周五,65,鼠源单抗临床应用的障碍,血清半衰期短,分子量大、穿透力弱,抗原抗体结合力、亲和力不够,HAMA,（人抗鼠抗体）反应：,8,10,天出现，,20,30,天达高峰，封闭与抗原结合位点，抗鼠抗体加速单抗清除。,过敏休克,时代呼唤新型抗体的出现！,2025/5/16 周五,66,三、,基因工程抗体,(,genetically engineered antibody,),基本思路：,将部分或全部人源抗体的编码基因，或克隆到真核或原核表达载体中，体外表达人源化抗体,表达抗体,抗体基因,质粒,重组子,在,DNA,水平对,Ig,基因进行切割、拼接或修饰，导入受体细胞表达的抗体。,2025/5/16 周五,67,三、,基因工程抗体,(,genetically engineered antibody,),：,基本思路：,转基因至剔除自身抗体编码基因的小鼠体内，主动免疫诱生人源化抗体。,(,转基因小鼠,),小鼠胚胎干细胞,敲除鼠,Ig,基因,导入人,Ig,基因,导入小鼠胚胎,生产完全人源化抗体。,2025/5/16 周五,68,优点：解决了鼠源性问题，均一性强，可工业化生产，成本低廉。,缺点：亲和力弱，效价不高。,三、,基因工程抗体,(,genetically engineered antibody,),：,2025/5/16 周五,69,种类：,三、,基因工程抗体,(,genetically engineered antibody,),：,鼠抗体人源化,人,-,鼠嵌合,改型抗体,鼠,人,（噬菌体抗体库、转基因小鼠）,人源抗体,人,-,人抗体,小分子抗体,（,Fab,、单链、单域、超变区多肽）,VH,VL,单价,多价（双功能抗体）,双特异性抗体（,BfAb,）,:,由两个不同的抗原结合位点组成，可同时与两种不同的抗原决定簇结合，并可将其偶连的药物、酶或放射性核素等导向到靶部位，又称为,双功能抗体。,CTL,CD3,肿瘤细胞,-S-S-,VH,CH1,VL,-S-S-,CH1,抗原,A,抗原,B,2025/5/16 周五,71,基因工程抗体的发展趋势,三、基因工程抗体,2025/5/16 周五,72,专 业 英 语,antibody,Ab;,immunoglobulin,Ig;,heavy chain,，,H;light chain,，,L;variable region,，,V;constant region,，,C,；,Hypervariable region,，,HVR;complementarity determining region,，,CDR,；,Isotype;allotype;idiotypeId;,Antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC,；,oponization,Monoclonal antibody,mAb,2025/5/16 周五,73,名词解释,Ab,、,Ig,、,ADCC,、,CDR,、调理作用、单克隆抗体,试述免疫球蛋白的结构及生物学功能。,试述各类免疫球蛋白的特性及其功能。,思 考 题,下节课内容：第五章 补体系统,谢 谢 大 家,