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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,*,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 八 章 抗 体,本章教学大纲,1.,掌握,抗体和免疫球蛋白的概念、结构、类型和,生物学活性,。,单克隆抗体的概念,。,2.,熟悉,各类免疫球蛋白的特性和功能。,3.,了解,免疫球蛋白的基因结构和基因重排；基因工程抗体。,概念,1.,抗体（,antibody, Ab,）功能性概念,是由抗原刺激而产生并能与刺激其产生的抗原发生特异性结合的、具有免疫功能的糖蛋白。抗体主要存在血清中，也存在于如呼吸道粘膜液、小肠粘膜液、唾液以及乳汁等其它体液中。,2.,免疫球蛋白（,immunoglobulin, Ig,）,结构性概念,具有抗体活性或化学结构与抗体分子相似,的,球,蛋白,。,存在形式,BCR,（,B,细胞受体,),膜型（,membrane immunoglobulin, mIg,）,抗体 ,分泌型,（,secreted immunoglobulin, sIg,）,第一节 抗体的分子结构,一、免疫球蛋白的基本结构,“,Y,”,型，四肽链,重链,（,5,种,:,、）,轻链,（,2,种,:,、,）,可变区,（,V,区）,超变区,（,HVR,，,3,个，,又称,CDR,互补决定,区）,骨架区,:,FR,（,4,个）,恒定区,（,C,区）,铰链区,CDR and FR,轻链：,VL,、,CL,重链：,VH,CH1,、,CH2,、,CH3,、（,CH4,）,二、免疫球蛋白的功能区,功能区：是不连续，紧密折叠的区域，由重链和轻链经链内二硫键连接而成的球状结构。该区具有特殊的功能特性。,主要功能,1. VL,和,VH,是抗原结合的部位（,FV,区）。,2. CL,和,CH,上具有同种异型的遗传标记。,3. IgG,的,CH2,和,IgM,的,CH3,具有补体固有成分,C1q,的结合点，参与激活补体系统。,4. CH3/CH4,具有结合包括单核细胞、巨噬细胞、粒细胞、,B,细胞、,NK,细胞等细胞的,Fc,段受体的功能。,5. IgG,的,CH2+CH3,具有介导,IgG,通过胎盘的特性。,Immunoglobulin Fragments: Structure/Function Relationships,Ag Binding,Complement Binding Site,Placental Transfer,Binding to Fc Receptors,三,、免疫球蛋白的,水解片段,1.,木瓜蛋白酶,（,Papain,）（将重链于近氨基端切断,）,Fab,段（,fragment of antigen-,binding,，,抗原结合片段,）,Fab,段可以与抗原结合，具有抗体的活性。,Fc,段,（,fragment crystalizable,，,可结晶片段）,Fc,段不能与抗原结合，但可执行,Ig,的其他生物学功,能。,2,.,胃蛋白酶,（,Pepsin,）（将重链于近羧基端切断）,F,(,ab,),2,：可结合,2,个抗原表位。,pFc ,：无生物学活性。,3.,意义：阐明,Ig,分子生物学作用。,四、其它成分,1.,连接链,（,joining chain,，,J,链）,：,IgM,五聚体，,sIgA,二聚体,2.,分泌片,（,secret,o,ry piece, SP,）,：,SIgA,第二节 抗体的类型和生物学活性,抗体活性：结合抗原,双重特性,免疫原性（,Ig,是抗原）：估计抗原特异性分,3,种,同种不同类,不同种属,同种异体 同一个体不同,B,细胞,同种型 同种异型,独特型,Ig,差异性,（一）,同种型（,isotype,）,同一种属每个个体都具有的免疫球蛋白的抗原特异性（,同类抗体不同种属之间，同一种属不同类抗体之间的差异性,），其抗原决定簇主要存在于,Ig,的,C,区。,抗毒素,：类毒素免疫动物，获得免疫血清（,Ig,）。,免疫血清（,Ig,）,免疫人体,Ig,作为抗体，发挥保护性作用，直接中和外毒素,Ig,作为抗原，人体识别马源,Ig,的同种型抗原，发,生应答反应,抗原差异性：,1.,同类抗体之间的种间差异,存在部位：,Ig,的,C,区（,CH/CL,）,意义：,种属标志,（因种而异）,同种型,Isotype,抗原差异性：,1.,同类抗体之间的种间差异；,2.,物种内抗体类别的差异,存在部位：,Ig,的,C,区（,CH/CL,）,意义：,Ig,分为类、亚类、型、亚型,1.,类和亚类（,根据,H,链的差异性,）,IgG,(gamma),IgA,(alpha),IgM,(mu),IgD,(delta),IgE,(epsilon),(1),类,(2),亚类,IgG,：,IgG1, IgG2, IgG3, IgG4,IgA,：,IgA1, IgA2,2.,型和亚型,(,根据轻链,C,区的差异性,),(1),型,(,kappa,),型,(,lambda,),型,(2),亚型,(,链,),：,OZ,(+) (,或,1),：第,190,位,(,亮氨酸,),OZ,(-) (,或,2),：第,190,位,(,精氨酸,),Kern,(,+,)(,或,3),：,第,154,位,(,甘氨酸,),Kern,(-)(,或,4),：,第,154,位,(,丝氨酸,),（,二,）,同种异型（,allotype,）,同一种属,不同个体之间,免疫球蛋白也具有的,差异性,，主要反映在分子的,CH,和,CL,上的一个或数个氨基酸的差异，,由不同个体的遗传基因决定,(,genetic markers,遗传标志,),。,链,Gm,因子：,Gm1,30,链,Am,因子：,A2m1,，,A2m2,链,Km,因子：,Km1,，,Km2,，,Km3,抗原差异性：同一种属、不同个体之间,存在部位：,Ig,的,C,区（,CH/CL,）,实际意义： 遗传标志,IgG1 (kappa),Person 2,IgG1 (kappa),Person 1,同种异型（,allotype,）,（三）,独特型（,idiotype,）,概念,：同一个体内，,不同,B,细胞克隆,所产生的,Ig V,区以及,T,、,B,细胞表面抗原受体,V,区所具有的抗原特异性标志（,每个,Ig V,区具有差异性,）。每个免疫球蛋白分子特有的抗原特异性标志。,（,P13,，独特型抗原）（,P150,，独特型抗独特型网络）,抗原差异性,:,不同,B,细胞克隆产生的,Ig,V,区的差异,存在部位：,VH/VL,意义：独特型抗独特型抗体免疫调节作用,独特型（,idiotype,）,不同,B,细胞克隆的差异：表达的,BCR,不同,不同,B,细胞克隆产生的,Ig,的差异：基于不同,BCR,识别的不同抗原表位,某一,B,细胞可以识别其他,B,细胞克隆产生的,Ig V,区（即识别独特型抗原）,进而产生,抗独特型抗体（,Ab2,）。,抗原一旦出现，,Ab1,数量上升，阈值的突破造就了基于独特型网络的特,异性抗体应答。,Adapted from Vazquez et al. Front Oncol. 2012; 2: 170. doi: 10.3389,二、,抗体的生物学活性 （动画）,（一）特异性结合抗原,超变区表位,静电力、氢键、范德华力,可逆,影响因素：,PH,、温度、电解质,中和效应,中和毒素,中和病毒,阻止细菌黏附于宿主细胞,与,Ag,结合,促吞噬细胞吞噬,1.,结合基础,2.,实际意义,（二）,激活补体系统,Ab,（,IgM,、,IgG,）,+ Ag,C1q,补体经典途径,IgG4,、,IgA,和,IgE,的凝聚物,补体旁路途径,（三）结合Fc受体,(,1,),介导超敏反应,：,型,超敏反应；,(,2,),调理作用（,opsonization,）,：,IgG,+,抗原,(,颗粒性,),Fc,R,（单核、巨噬细胞及中性粒细胞）,促,吞噬细胞吞噬；,(,3,),ADCC,：,IgG,+,抗原,(,靶细胞,),Fc,R,（,NK,细胞）,杀伤,靶细胞。,（四）通过胎盘和粘膜,三、抗体的,Fc,受体,(,一,) IgG,的,Fc,受体,（,FcR,）,分,、,、,型，均属免疫球蛋白超家族成员。,1. FcR(CD64),：,IgG,（,IgG1,和,IgG3,）,的高亲合力受体；,分布于单核细胞、 巨噬细胞、中性粒细胞,2. FcR(CD32),：,分布广泛，以低亲和力结合免疫复合物和,多聚形式的,IgG,；,3. FcR(CD16),：,IgG1,、,IgG3,低亲和力受体；分布于,M,、,NK,细胞、嗜酸性粒细胞和中性粒细胞；与单,体或免疫复合物形式的,IgG,结合，介导,NK,细,胞的,ADCC,效应及,M,的捕获或清除等。,(,二,) IgE,的,Fc,受体,FcR,：,结构：跨膜糖蛋白，属,Ig,超家族, IgE,的高亲和力受体；,分布：嗜碱性粒细胞和肥大细胞；,功能：介导,型速发型超敏反应。,FcR(CD23),：,结构：穿膜糖蛋白，低亲和力受体,属,C,型,凝集素家族,成员；,分布：成熟,B,细胞、活化巨噬细胞和树突状细胞等。,(,三,),IgA,的,Fc,受体,FcR,（,CD89,）,结构：为跨膜糖蛋白，属,Ig,超家族成员，为中等,亲和力受体。,分布：主要表达于单核细胞、,M,、中性粒细胞等；,功能：介导吞噬、,ADCC,以及炎症介质的释放。,FcR,、,FcR,和,FcR,结,构示意图,四、免疫球蛋白超家族,（一）概念,许多细胞膜表面和机体的某些蛋白分子，其多肽链折叠方式与,Ig,折叠相似，在,DNA,水平上和氨基酸序列上与,IgV,区或,Ig C,区有较高的同源性。编码这些多肽链的基因被称为免疫球蛋白基因超家族，基因表达产物称为免疫球蛋白超家族（,Immunoglobulin superfamily, IGSF,）。,（二）成员,1. T,细胞、,B,细胞抗原识别受体和信号传导分子,2. MHC,及相关分子,3. Ig,受体,4.,某些细胞因子受体,5.,神经系统功能相关分子,6.,部分白细胞分化抗原（,CD,）,免疫球蛋白超家族分子的结构示意图,第三节 各类免疫球蛋白的特性和功能,一,、,IgG,1.,一般特性,(1),单体分子；,(2),四个亚类；,(3),血清中含量最高,(75%,Ig,),；,(4),半衰期最长,(21,23,天,),；,(5)3,5,岁达成人水平,(8.0,17,mg/ml,),；,(6),可与,SPA,（金黄色葡萄球菌,A,蛋白）,结合：,SPA,偶联至,Sepharose,4B,上后，利用亲和层析来提取人和某些动物的,IgG,2.,生物学活性,(1),唯一可以通过胎盘的抗体（新生儿抗感染）；,(2),激活补体（裂解细胞）；,IgG3IgG1IgG2;IgG4,(3),调理作用,（,促进吞噬,）；,(4),介导,ADCC,（,细胞毒,作用）；,(5),IgG,是机体主要抗菌、抗病毒、抗毒素的抗体,(6),再次免疫应答的主要抗体,发挥细胞毒作用的细胞,NK,：直接杀伤,CTL,（,CD8+ T,）：抗原特异性杀伤,巨噬细胞：,TNF-,（肿瘤坏死因子,）,直接杀伤或抑制作用,中性粒细胞：,MPO,(,髓过氧化物酶）,释放至胞外破坏靶细胞,ADCC,：,NK,、巨噬细胞、中性粒细胞,免疫监视：,NK,、巨噬细胞、中性粒细胞、,CTL,二,、,IgM,1.,占血清,Ig,含量的,5,10%,；五聚体，分子量最大,(900,kd,),， 又称巨球蛋白；,2.,人类发育过程中最早合成和分泌的,Ig,；,3.,体液免疫应答最早产生,Ig,，早期免疫防御发挥重要作用；,4.,防止菌血症的发生的重要抗体；,5.,半衰期,5,天,血清中特异性,IgM,水平增高提示,有近期感染；,6.,五聚体，抗原结合价高，激活补体能力强；,7.,IgM,不能通过胎盘,脐带血或新生儿血清中,IgM,水平升高表明胎儿有宫内感染；,8.,B,细胞膜,IgM,（,mIgM,）,体液免疫应答；,三、,IgA,1.,两种类型,2.,半衰期,6,天；,3.,占血清,Ig,含量的,5,15%,；,4.,粘膜局部抗感染免疫，阻止病原微生物黏附；,5.,聚合,IgA,激活补体替代途径。,血清型：,IgA1,，单体；,分泌型：,IgA2,（,sIgA,）,，二聚体,粘膜局部浆细胞合成；,分泌片由粘膜上皮细胞合成；,Origin of Secretory Component of sIgA,Y,Y,Y,Y,Y,Y,四、,IgD,1.,单体分子,2.,存在形式：分泌性,血清中，功能不清；,膜结合性,B,细胞表面,3.,意义,（,1,）是,B,细胞成熟的重要标志；,（,2,）抗原受体，对,B,细胞活化、增殖和分化起调节,作用；,4.,占血清,Ig,含量的,1%,；,5.,半衰期,3,天。,五,、,IgE,1.,单体分子；,2.,血清中含量最低,(,占,Ig,的,0.002%),；,3.,种系进化中出现最晚；,4.,呼吸道和胃肠道浆细胞产生；,5.,过敏性疾病中血清水平增高，介导,型超敏反应；,6.,寄生虫感染患者血清中特异性,IgE,水平增高。,IgG,IgM,IgA/SIgA,IgD,IgE,存在形式,单体,五聚体,单体,/,二聚体,单体,单体,相对分子质量,(1000),146,970,160/385,184,188,血清中总,Ig,百分含量,7075,510,1520,1,0.002,半衰期,23,5,6,3,3,出现时间,出生后三个月,出生前,出生后四个月,晚,晚,五大类免疫球蛋白特性比较（,1,）,IgG,IgM,IgA,IgD,IgE,与补体结合能力,中和作用,调理作用,ADCC,参与粘膜防御,能穿透胎盘,与细胞结合（,FcR,）,与,SPA,结合,参与超敏反应,五大类免疫球蛋白特性比较（,2,）,第四节 免疫球蛋白的基因结构及其表达,一、免疫球蛋白的基因库,Ig,基因库,V,基因,D,基因库,J,基因,C,基因,H,链基因库（,IGH,）,VH1,VHn,D1,Dn,J1,Jn,CH1,CHn,链基因库,(IGK),V1,Vn,_,J1,Jn,C1,链基因库,(IGL),V1,Vn,_,J1,Jn,C1,Cn,免疫球蛋白基因组成,Ig,同种型由重链,C,区一组基因编码,第三节 各类免疫球蛋白的特性和功能,第四节 免疫球蛋白的基因结构及其表达,一、免疫球蛋白的基因库,Ig,基因库,V,基因,D,基因库,J,基因,C,基因,H,链基因库（,IGH,）,VH1,VHn,D1,Dn,J1,Jn,CH1,CHn,链基因库,(IGK),V1,Vn,_,J1,Jn,C1,链基因库,(IGL),V1,Vn,_,J1,Jn,C1,Cn,免疫球蛋白基因组成,二、免疫球蛋白的基因结构,：基因座位,22,号染色体,：基因座位,2,号染色体,H,：基因座位,14,号染色体,轻重链每种基因片段以多拷贝形式存在,免疫球蛋白的基因结构,Ig,胚系基因：被分割的基因片段,编码完整的,Ig,链：需要基因重排，重链重排形成,VDJ,、,VJ,再与,C,基因片段连接,免疫球蛋白的基因重排和表达,1.H,链，,DJ/VDJ;,2.H,链重排后,L,链开始重排,VJ,重排,免疫球蛋白的基因重排原理,基因重排通过,重组酶,实现,作用原理：重组酶识别,VDJ,基因两端的保守序列、切断、连接和修复,DNA,重排信号序列：,RSS,重排遵循,”,12-23,”,原则：,12bp-RSS,基因片段只能与,23bp-RSS,基因片段相结合,3. RSS,靠拢后，位于二者之间的,DNA,序列被剪切，,RSS,片段被,DNA,连接酶连接。,免疫球蛋白的基因重排原理,Ig,重排：,B,细胞在发育过程中对,Ig,基因,V/D/J,基因片段的重排,Ig,基因重排的特点,Ig,基因,V/(D)/J,重排具有随机性和独立性,每个,B,细胞克隆表达的,BCR,均有独特的抗原特异性,Ig,基因重排产生抗体分子多样性的基础,B,、,T,细胞特有的生物学现象,三、抗体多样性的遗传学基础,（,1,）胚系中众多的,V,、,D,、,J,基因片段；,（,2,）,V-D-J,和,V-J,重排时，基因片段进行随机组合；,（,3,）,VDJ,连接过程中的核苷酸缺失和,N,区的核苷酸插入；,（,4,）,L,链,H,链之间随机配对组合；,（,5,）体细胞突变。,四、免疫球蛋白的类转换（,class switch,）,Ig,类转换,，又称同种型转换（,isotype switch,）：是指,B,细胞在受抗原刺激后，首先合成,IgM,然后转为合成,IgG,等其它类别。,机制：,B,细胞,活化 基因重排形成,V-D-JC,合成,IgM CD40/CD40L,信号及细胞因子作用 ,C,基因被替换 合成具有相同抗原特异性的不同的,Ig,类和亚类。,TD-Ag,刺激,B,细胞基因重排机制图,V,H,VDJ,基因重排后，,重链转录开始,V,和,C,基因之间任何,J,H,基因片段在,RNA,加工中被切除,第五节 单克隆抗体和基因工程抗体,一、多克隆抗体（,polyclonal antibody,）,1.,定义,：抗原分子通常具有多个抗原决定簇，动物免疫后可刺激多种具有相应抗原受体的,B,细胞发生免疫应答，因而可产生多种针对不同抗原决定簇的抗体。这些由不同,B,细胞克隆产生的抗体称为多克隆抗体（,polycolonal antibody, PcAb,）。,2.,实际意义,（,1,）预防、治疗感染性疾病（特异性差，可发生超,敏反应）,（,2,）临床诊断,二、单克隆抗体（,monoclonal antibody, McAb,）,1.,定义,：,由单一克隆,B,细胞杂交瘤产生的、只识别,抗原分子某一特定抗原决定簇的、具有高度特异性的,抗体。每种单克隆抗体其类、亚类、型及亲和力完全,相同，具有高度均一性。,2,.,特点 具有高度均一性。,3,.,杂交瘤细胞,骨髓瘤细胞,无限增殖；,免疫,B,细胞,合成、分泌特异性抗体。,4,.,杂交瘤技术,HAT,培养基：次黄嘌,(,H,),、氨基蝶呤,(,A,),和胸腺,嘧啶核苷,(,T,),。,单克隆抗体,最常应用的领域，,鉴定细胞内及细胞外的蛋白质类型,。此图为,通过免疫荧光染色法所产生的真核细胞骨架。其中红色的是肌动蛋白，绿色的是微管，蓝色的则是细胞核。,单克隆抗体,的科研应用,三、基因工程抗体,基因工程抗体是通过,PCR,技术获得抗体基因或抗体基因片段，与适当载体重组后引入不同表达系统所产生的抗体，被广泛应用于疾病的临床诊断、预防和治疗及基础理论研究等领域。,人,-,鼠嵌合抗体（,chimeric antibody,）；,人改型抗体（,reshaped humanized antibody,）；,小分子抗体；,双特异性抗体（,bispecific antibody,）等。,本章重点,抗体、免疫球蛋白、可变区、超变区、互补决定区、独特型、多克隆抗体、单克隆抗体的概念,免疫球蛋白的基本结构及免疫球蛋白的水解片段（,Fab,、,Fc,）,免疫球蛋白的功能区,抗体的生物学活性,各类免疫球蛋白的特性和功能,免疫球蛋白的类别转换,、,、,、,、,IgM IgG IgA IgD IgE,抗体的,VH,、,VL,功能区结合抗原（中和作用）,IgG,参与补体的激活,抗体的,Fc,段介导调理作用和,ADCC,作用,
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