第四章免疫球蛋白.ppt

,南医大三临临床检验诊断学教研室,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,南医大三临临床检验诊断学教研室,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,1890,年，德国,Koch,实验室,Behring,和,Kitasato:,白喉杆菌外毒素免疫的动物血清中有一种能中和外毒素的物质，当时称为抗毒素，即现在的抗体。,1891,年,Behring,用抗白喉外毒素的免疫血清治疗白喉患者获得成功,1901,年获第一届诺贝尔医学奖,Emil Adolf von Behring,1901 Nobel prize(the first),南医大三临临床检验诊断学教研室,与抗体有关的诺贝尔奖获得者,1901,von Behring,血清治疗,1908,Ehrlich&Metchnikoff,抗体生成、吞噬,1972,Edelman&Poter,抗体分子结构,1977,Yalow,放射免疫测定,1984,Koler,Milstein&Jerne,单克隆抗体,1987,Tonegawa,Ig,基因结构,南医大三临临床检验诊断学教研室,Ig,电泳区带：大部分,Ig,在,区带,曾有,球蛋白（丙种球蛋白）,之称,丙种球蛋白,(,G,-),抗体,Ig,第一节 免疫球蛋白的结构,南医大三临临床检验诊断学教研室,四肽链结构,轻链,light chain L,重链,heavy chain H,一、免疫球蛋白的基本结构,南医大三临临床检验诊断学教研室,Rodney,Porter,1917-1985,Nobel Prize in 1972,Gerald,Edelman,1929-,Nobel Prize in 1972,Milestone:four peptide of Ig monomers,南医大三临临床检验诊断学教研室,1972,年获诺贝尔奖,南医大三临临床检验诊断学教研室,1.,重链（,heavy chain,H,链）,:,约,450,550,个,氨基酸根据氨基酸组成及序列差异（免疫原性）分为五类：,二硫数目位置、寡糖、结构域、铰链区的长度等,重链类型：,g a d m e,(,链,),组成的,Ig,：,IgG,IgA,IgD,IgM,IgE,亚类：,同一类,Ig,根据绞链区氨基酸组成、重链二硫键数目和位置的差别，可分为亚类,（,IgG1,4,、,IgA1-2,）。,（一）重链与轻链,2.,轻链（,light chain,L,链）,约,214,个氨基酸,型：,根据,轻链恒定区,免疫原性不同，分为,和型。,正常人血清,Ig:=2:1,小鼠,20:1,亚型：,根据,链个别氨基酸的差异，分为,1,4,。,南医大三临临床检验诊断学教研室,1.,可变区,（,variable region,，,V,区,）：,位于,Ig,分子,N,端，占轻链,1/2,和重链,1/4,或,1/5,；,高变区（,hypervariable region,HVR,）,互补性决定区（,complementarity-determining region,CDR,）,骨架区（,framework region,FR,）,:,独特的氨基酸序列和空间构象,(,二,),可变区和恒定区：,南医大三临临床检验诊断学教研室,可变区,(variable region,V,区）,近,N,端,1/2 L,链,（,VL,）,1/4,（或,1/5,）,H,链,（,VH,）,氨基酸组成及序列,变化大,N,C,南医大三临临床检验诊断学教研室,V,区内氨基酸的,组成和排列顺序变化最为剧烈的特定部位,L,链,3,个,H,链,3,个,高变区,=,互补性决定区,=,独特型决定簇,Ig,分子中的同一结构部位,高变区（,HVR,）,（,hypervarible region,）,H L,29-31 28-35,49-58 49-56,95-102 91-98,南医大三临临床检验诊断学教研室,南医大三临临床检验诊断学教研室,稳定,CDR,的空间构型以利,CDR,与抗原表位精细的特异性结合,VH,或,VL,各有,FR1,、,FR2,、,FR3,、,FR4,四个骨架区,骨架区,（,framework region,FR,）,南医大三临临床检验诊断学教研室,氨基酸组成在同一物种的同一类,Ig,中相对稳定,重链和轻链的,C,区,分别称为,:,CL,CH,1,、,2,、,3,、,(4),N,C,2.,恒定区（,C,区）,南医大三临临床检验诊断学教研室,在同一种属中，针对不同抗原的同一类别,Ig,C,区相近,(,氨基酸组成和排列顺序比较恒定，免疫原性相同,),但,V,区各异。,南医大三临临床检验诊断学教研室,位于,CH1,CH2,之间,富含脯氨酸,易伸展弯曲，对蛋白酶敏感,作用,:,使,Ig,分子发生构型改变,T Y,利于,V,区与不同距离的抗原表位结合 暴露补体结合位点,3.,绞链区（,hinge region,）,IgG1,2,4,和,IgA,的较短，,IgG3,和,IgD,的较长，,IgM,和,IgE,无铰链区。,南医大三临临床检验诊断学教研室,南医大三临临床检验诊断学教研室,“T”“Y”,南医大三临临床检验诊断学教研室,可变区：,variable region V,高变区,hypervariable region HVR1 HVR2 HVR3,互补决定区,complementarity determining region CDR1 CDR2 CDR3,骨架区,FR1 FR2 FR3 FR4,恒定区：,constant region C,铰链区,：,hinge region,小结：,南医大三临临床检验诊断学教研室,4.,结构域,(,功能区,),约由,110,个氨基酸组成。由链内二硫键连接并经,-,片层折叠形成的,具有特定功能的球形单位，,称为,Ig,的,功能区或结构域,。,功能区的名称,L,链：,VL,、,CL,H,链：,VH,CH1,、,CH2,、,CH3,、,CH4,（,IgM,和,IgE,）,南医大三临临床检验诊断学教研室,功能区的作用,VH,和,VL,：,与抗原特异性结合,CL,和,CH1,：,某些同种异型（,allotype,）遗传标记；,IgG,的,CH2,、,IgM,的,CH3,：,有,C1q,结合点，可通过经典途径激活补体；,IgG,的,CH2,：,通过胎盘；,CH3/CH4,：,与不同细胞表面的,FcR,结合，表现不同的生物学效应。,南医大三临临床检验诊断学教研室,J,链（,Joining chain,）：,是一条多肽链，富含,半胱氨酸,，由浆细胞合成。主要是将单体,Ig,连接形成二聚体，,IgG,D,E,为单体，无,J,链。,分泌片（,Secretory piece,，,SP,）：,由黏膜上皮细胞合成和分泌，以非共价形式结合到,IgA,二聚体上，并一起被分泌到黏膜表面，对,IgA,具有保护作用。,二、,Ig,的其他成分,南医大三临临床检验诊断学教研室,三、,Ig,的水解片段,Papain,pepsin,南医大三临临床检验诊断学教研室,木瓜蛋白酶的水解作用,二个相同的单价抗原结合片段,2Fab,一个可结晶片段,Fc,水解,IgG,Fab,段保留了特异性结合抗原的功能,Fc,段保留了重链的抗原性和相应功能区的活性,南医大三临临床检验诊断学教研室,意义,阐明,Ig,的结构及生物活性,有利于生物制品的生产和纯化避免超敏反应的发生,胃蛋白酶的水解作用,水解,IgG,一个与抗原双价结合段,F,（,ab,）,2,小分子多肽碎片,p Fc,第二节 免疫球蛋白的异质性,Heterogeneity,南医大三临临床检验诊断学教研室,类（,class,）,:,重链,C,区抗原的差异,-IgG,-IgA,-IgM,-IgD,-IgE,一、免疫球蛋白的类型,亚类,（,subclass,）,同类中,重链,C,区的差异,同一类免疫球蛋白其,重链的抗原性,及,二硫键数目,和位置不同,如：,IgG,有,IgG1IgG4,四个亚类,IgA,有,IgA1IgA2,两个亚类,南医大三临临床检验诊断学教研室,型（,type,）,:,根据轻链,C,区所含抗原表位的差异,、,两型轻链,、,两型,Ig,亚型（,subtype,）,:,同一型免疫球蛋白中,按其轻链,C,区,N,端,氨基酸排列的差异，又可分为亚型。,Susumu Tonegama,Ig,的基因结构,Nobel Prize 1987,南医大三临临床检验诊断学教研室,多样性抗原 多样性抗体,二、外源因素所致,Ig,的多样性,南医大三临临床检验诊断学教研室,内源因素所致,Ig,的血清型,Ig,分子上有三类不同的抗原表位：,同种型 同种异型 独特型,a,、同种型,(isotype),同一种属所有个体共有的抗原特异性标志,决定于,H,和,L,链的恒定区,同一种属个体相同，不同种属不同,1,IgM(kappa),IgG1(kappa),Human Ig,Human Ig,antiserum,(Anti-Human Ig,antibody),IgM(kappa),IgG1(kappa),Rabbit,b,、同种异型,(allotype),同一种属不同个体间,Ig,的抗原特异性标志,个体遗传标记,决定于,H,和,L,链的恒定区和可变区,Allotype,同种异型,IgG1 Person 3,IgG1 Person 2,IgG1 Person 1,c,、独特型,(idiotype),每一种抗体形成细胞克隆所产生的免疫球蛋白,V,区具有的抗原特异性标志,独特位,抗独特型抗体,1,Idiotype,独特型,IgG1,Person 1,anti-A,IgG1,Person 1,anti-B,IgG1,Person 1,anti-C,同种型,（,isotype,）,种属型标志，,Ig C,区,同种异型,（,allotype,）,个体标志，,Ig C,区,独特型,（,idiotype,）,每个,Ig,分子所特有,独特位（,Id),HVR/CDR/Id,第三节 免疫球蛋白的功能,南医大三临临床检验诊断学教研室,一、,V区的功能,识别并特异性结合抗原：,G2,，,A4,，,M5,南医大三临临床检验诊断学教研室,特异性结合抗原，,CDR,识别和结合特异性抗原,南医大三临临床检验诊断学教研室,1.,激活补体,IgM,、,IgG1-3,与抗原结合活化补体的经典途径。,IgA,、,IgE,和,IgG4,的聚合物可活化补体的旁路途径,。,二、,C,区的功能,南医大三临临床检验诊断学教研室,2.,结合,Fc,受体,南医大三临临床检验诊断学教研室,（,1,）调理作用,opsonization,南医大三临临床检验诊断学教研室,（,2,）抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用,ADCC,南医大三临临床检验诊断学教研室,（,3,）介导,I,型超敏反应,IgE,十九章介绍,南医大三临临床检验诊断学教研室,3.,穿过胎盘和粘膜,IgG,通过胎盘,IgA,通过粘膜,第四节 各类免疫球蛋白的特性与功能,南医大三临临床检验诊断学教研室,（,1,）单体，血清和细胞外液中含量最高，,75-80%,（,2,）四个亚类,:IgG1 IgG2 IgG3 IgG4,（,3,）半衰期长，约,20,23,天，,临床应用以,2,3W,重复为宜,（,4,）是治疗用丙球的主要成分（人工被动免疫）（,5,）主要的抗感染抗体,唯一,通过胎盘的抗体（自然被动免疫）,一、,IgG,南医大三临临床检验诊断学教研室,五聚体，分子量最大，又称,巨球蛋白；,5-10%,；,激活补体和免疫调理作用最强,个体发育中合成,最早,的,Ig,初次体液免疫应答中,最早,出现的,Ab,有助于感染性疾病的早期诊断,天然的血型抗体,单体,IgM,是细胞膜表面免疫球蛋白,(mIgM),只表达,mIgM,是未成熟,B,细胞的标志,二、,IgM,IgM,J,链,IgM,抗 体 结 构,分 泌 型,IgM,膜 型,IgM,sIgM,Ig,a,Ig,b,Ig,a,Ig,b,南医大三临临床检验诊断学教研室,血清型：单体,10-15%,分泌型：二聚体,位于粘膜和分泌液,局部免疫，小儿呼吸道,婴儿自然被动免疫,三、,IgA,南医大三临临床检验诊断学教研室,单体 浓度低，,0.03mg/ml,铰链区长，易酶解 半寿期短，,3,天,B,细胞发育成熟的膜表面标志，构成,BCR,四、,IgD,南医大三临临床检验诊断学教研室,单体,浓度极低，,510,-,5,mg/ml,亲细胞抗体,CH2,和,CH3,结构域与,肥大细胞,等,FcR,结合，,引起,I,型超敏反应,抗寄生虫免疫,五、,IgE,第五节 人工制备抗体,南医大三临临床检验诊断学教研室,多个,B,细胞克隆激活产生的针对多种不同抗原表位的不同抗体的混合物,第一代人工抗体,由多克隆细胞产生的多种抗体的混合物,一、多克隆抗体,polyclonal Ab,Ag,具有多种不同的抗原决定基,不均一的多克隆抗体易出现交叉反应,南医大三临临床检验诊断学教研室,优缺点：,作用面：具有中和,Ag,，免疫调理，介导补体介导的细胞毒作用，,ADCC,；,来源广泛，制备容易；,特异性不高、易发和交叉反应。,南医大三临临床检验诊断学教研室,第二代人工抗体。,由一个,B,细胞克隆产生的、只作用于单一抗原表位的高度特异性抗体，称为,单克隆抗体,1975,年,Kochler,和,Milstein,首创,B,细胞杂交瘤（,B cell hybridoma,）。,二、单克隆抗体,monoclonal Ab,（,McAb,）,南医大三临临床检验诊断学教研室,Georeges Koechler,Nobel Prize in 1984,Cesar Milstein,Nobel Prize in 1984,南医大三临临床检验诊断学教研室,优点：,结构均一，纯度高,特异性强，交叉反应少或无,效价高,制备成本低,南医大三临临床检验诊断学教研室,三、基因工程抗体（,genetic engineering antibody,）,第三代抗体,由基因重组技术制备的抗体,优点：,人源化,的抗体，均一性强,可工业化生产,借助,DNA,重组技术和蛋白质工程技术，按人们的意愿在基因水平上对,Ig,进行切割、拼接或修饰，重新组装成为新型抗体分子。,如：嵌合抗体 重构抗体,单链抗体 单域抗体,嵌合抗体,(Chimeric antibodies),：,鼠,IgV,区基因,+,人,IgC,区基因 拼接成重组,Ig,基因 鼠,-,人嵌合抗体，,降低单抗中的鼠源蛋白的免疫原性，,Mouse IgG,Human IgG,Mouse-human chimeric IgG,