Ch04免疫球蛋白和抗体.ppt

Medical Immunology) 免疫学教研室 安徽感染与免疫重点实验室 讲师： * 第四章 免疫球蛋白和抗体 Immunoglobulin, Ig and Antibody, Ab 要点内容： 一、 Ab和 Ig的基本概念 二、 Ig的分子结构 (教学重点 ) 三、 Ig的异质性 (抗原性 ) 四、 Ab的功能 (教学重点 ) 五、各类 Ig的特性与功能 (教学重点 ) 六、人工制备抗体 抗体的发现和研究历史： 1889年：绿脓杆菌 感染 动物血清 Ab和 Ig的基本概念 凝集反应 （凝集素） 1890年 (Behring): 白喉类毒素 免疫 动物血清 绿脓杆菌 白喉毒素 中和毒素 (抗毒素 ) 并发现在血清蛋白中主要是 -球蛋白（丙种 球蛋白）具有 抗体 活性。 抗体 (antibody， Ab) 凝集素 抗毒素 溶菌素 沉淀素 1930年发现 ： 血清蛋白电泳图谱显示： albumin globulin a b g a b g a b g nonimmune serum immunized serum immunized serum was incubated with the antigen 关于抗体和免疫球蛋白基本概念 抗体（ antibody, Ab） : 能与抗原发生特异性结合的具有免 疫作用的球蛋白（主要在 g -球蛋白） Abs are used by the immune system to identify and neutralize foreign objects. 免疫球蛋白（ immunoglobulin, Ig） :具有抗体活性的或化 学结构与抗体相似的球蛋白。 the -globulin fraction was identified as containing serum antibodies, which were called immunoglobulins. Ab= 生物学功能 上的概念，所有 Ab均是 Ig， Ig = 化学结构 上的概念， 包括：膜型（ BCR）； 分泌型（抗体；天然 Ig; 某些异常 Ig） 9 抗体是 B细胞接受抗原刺激后产生的 Ag B细胞 活化 增殖 分化 浆 细 胞 分泌 抗 体 抗体分布在血液和各种组织液中 抗体介导的免疫称体液免疫 10 第一节 Ig的分子结构 （一）重链和轻链： Ig单体组成： 重链（ heavy chain, H链） 轻链（ light chain, L链） 二硫键 (-S-S-) N端 C端 一、 Ig的基本结构 （ 一）重链和轻链 H链 : (450550aa) 根据 H链氨基酸组成及序列差异分为五种： g a d m e 组成五类 Ig： IgG IgA IgD IgM IgE 亚类： IgG1IgG4， IgA1， IgA2 L链 : (214aa)分为两型 : k型 l型 亚型： Kern+Oz+, Kern+Oz-, Kern-Oz-, Kern-Oz+, 1.可变区 （ variable region, V区 ） H链 N端 (1/41/5)+L链 N端 (1/2) 分别表示为 VH、 VL N端 C端 （二）可变区和恒定区： VH 2. 恒定区 （ constant region, C区 ） H链 C端 (3/4或 4/5)+L链 C端 (1/2) 分别表示为 CH和 CL N端 C端 （二）可变区和恒定区 ： 3. V区又分为两大部分： 1) 高变区 (hypervariable region, HVR), V区内某些特定位置氨基酸序列更加多变。 是 直接结合抗原的位点 , 也称 互补决定区 (complementarity-determining region， CDR） VH区 /VL区均含 3个，分别称： HVR1、 HVR2、 HVR3或 CDR1， CDR2、 CDR 3 2) 骨架区 (framework region): V区氨基酸序列变化 较少的部分。可稳定 CDR空间构型。 CH 1 VL CL CH 2 CH 3 铰链区 V区的超变区（ HVR） CDR1 CDR2 CDR3 CDR1 CDR2 CDR3 铰链区 （三）铰链区 绞链区 hinge area： CH1尾部 + 链间二硫键 +CH2头部 二硫键 CH1 VL CL VH 铰链区 糖基 CH2 CH3 （四） Ig的功能区 (结构域 domain） Ig的 H链和 L链， 每 110个 aa由链内二硫键形成具有特定功能的球形单位，为 一个功能区 (domain)。 各结构域的功能 ： VH、 VL： 结合抗原。 CH1、 CL： Ig的遗传标记所在区 CH2： 结合和活化补体 :IgG（ IgM-CH3） 穿过胎盘（ IgG）和粘膜（ IgA） CH3/CH4： 亲细胞性 IgG-CH3与单核细胞上 FcR结合 免疫调理； IgE-CH4与肥大细胞上 FcR结合 I型超敏反应 （二）分泌片 (secretory piece， SP） 作用 : 抵抗分泌液中蛋白水解酶，保护分泌型 IgA(SIgA)。 （ 一）连接链 (joining chain， J链 ) 作用 : 参与 Ig多聚体合成 二、 Ig的其他成分 J链和分泌片（ SP） J Chain Secretory Piece J Chain SIgA IgM 木瓜蛋白酶 Fc Fab （一） 木瓜蛋白酶 Fab(抗原结合片段 )： 与抗原结合 Fc(可结晶片段 ): 与细胞结合 , 保留重链的其 他功能活性。 三、免疫球蛋白的水解片段 （二）胃蛋白酶 F(ab)2：双价抗原 结合活性 pFc: 无生物活性 胃蛋白酶 Fc Peptides F(ab)2 第二节 Ig的异质性（抗原性） 免疫球蛋白的多样性： B细胞不同克隆针对自然界种类繁多 的抗原，产生相应种类的特异性的免 疫球蛋白（抗体）， 种类极多，造成 抗体的多样性（异质性）。 1. 外源性因素所致的异质性 -抗原的多样性 Human Ig antiserum (Anti-Human Ig antibody) 兔抗人 Ig抗体 IgM (kappa) IgG1 (kappa) IgM (kappa) IgG1 (kappa) Human Ig Rabbit 2. 内源性因素所致的异质性 -抗原的多样性 同种型 (isotype， 种属特异性 ) 同种异型 (allotype， 个体特异性，个体遗传标志 ) 分类 抗原部位 血清型 CH （ g g ） Gm 1,Gm 2, G m 30 CH( a 2) A2m 1, A2m 2 同种异型 CL( k ) k m 1, k m 2, k m 3, Allotype 同种异型 IgG1 Person 3 IgG1 Person 2 IgG1 Person 1 独特型 (idiotype) 分类 抗原部位 血清型 独特型 V H / V L 极多 1 0 8 IgG1 Person 1 anti-B IgG1 Person 1 anti-C IgG1 Person 1 anti-A Idiotype 独特型 第三节 Ab的生物学功能 一、结合特异性抗原 （ V区） Combination to the antigen Ag 二、激活补体 (CH2/CH3区 ) Activating complement 激活补体 : IgG-CH2， IgM-CH3 三、亲细胞作用 1.调理吞噬作用 (CH3/CH4区 ) opsonophagocytosis IgG-CH3/IgM-CH4 与单核细胞 FcR结合； 32 2、抗体依赖细胞介导的细胞毒作用 ( antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity, ADCC) 34 3、介导 I型超敏反应 (IgE) hypersensitivity Ag IgE-CH4与肥大细胞上 FcR结合 。 导致脱颗粒，引起 I 型超敏反应 。 四、选择性传递 （穿过胎盘和黏膜屏障） 粘膜固有层 浆细胞 粘膜上皮细胞 IgG-CH2 穿过胎盘 IgA-CH3 穿过粘膜 第四节 各类 Ig的特性和功能 一 . IgG 结构式： g2k2; g2l2 IgG1, IgG2 and IgG4 IgG3 一、 IgG （一）含量： 最多，占血清中 Ig的 7080%； （二）结构： 结构式： g2k2; g2l2 （三）功能： 1. 抗感染 : 作用最强（抗菌，抗病毒，抗毒素） 迟来迟去 （抗感染免疫的“主力部队” ） 2. 激活补体 : IgG3IgG1IgG2, IgG4无此作用 3. 穿过胎盘屏障： 唯一能通过胎盘的 Ig 4. 调理吞噬： 5. 介导 ADCC： 二、 IgM (m2k2)5J (m2l2)5J CH4 J Chain 二、 IgM （一）含量及分布： 占血清 Ig总量的 510%，合成最 早（胚胎后期），主要分布在血管内。 新生儿脐血 IgM升高提示宫内感染 。 （二）结构： 五聚体，分子量最大 （三）功能： 1. 抗感染： 早来早去 （抗感染免疫的“先锋部队”） 2.血清学反应作用强： 凝集、免疫调理等 3. 激活补体 : 作用最强 4. B细胞的表面标志（ BCR）： 单体的 IgM 三、 IgA 和 SIgA (a2k2)2J SP (a2l2)2J SP 血清型 IgA a2k2 a2l2 J Chain Secretory Piece 分泌型 SIgA 三、 IgA 和 SIgA （一）血清型： 单体，占血清总 Ig的 1020% （二）分泌型（ secreting IgA, SIgA）： 二聚体 分布及功能：黏膜局部抗感染 （抗感染免疫 的“地方部队”） 四、 IgE: 1. 正常人血清中含量最少 (寄生虫感染、变态反应 时升高 ) 2. 亲细胞性抗体 -与肥大细 胞 /嗜碱性粒细胞结合 可引起 I型超敏反应 e2k2； e2l2 CH4 五、 IgD d2k2； d2l2 1. 主要功能是表达在 B 细胞的表面 B细胞 抗原受体（ BCR） 2. 在血清中的功能不明 确。 tail piece 第七节、人工制备抗体 1.多克隆抗体 (polyclonal antibody, PAb)： 一种天然抗原通常具有多个表位， 可刺激多个 B细胞克隆发生免疫应答，产生 的抗体为针对多个表位的多克隆抗体。 2.单克隆抗体 (monoclonal antibody, McAb)： 由一个克隆 B细胞产生， 只作用于某一 抗原决定簇的均一抗体。 46 48 Ab和 Ig的概念 (the concept of Ab and Ig) Ig的基本结构（轻重链、 C和 V区、 HVR/CDR) (the basic structure of Ig (light and heavy chain, C and V zones, HVR / CDR) Ig的结构域、水解片段 (the domain and hydrolysis fragment of Ig ) 本章要点内容 ： (Summary of the main content) 49 Ab的功能 (the functions of Ab) 各类 Ig的特性及功能 (the characteristics and functions of various types of Ig) 多克隆和单克隆抗体的概念 (the concept of polyclonal antibody and monoclonal antibody ) 本章要点内容 ： (Summary of the main content)