6抗体

第八章抗体本章教学大纲【目的要求】1．掌握抗体和免疫球蛋白的概念、结构、类型和功能。各类免疫球蛋白的特性和功能。2．熟悉免疫球蛋白的类别转换机制；单克隆抗体的制备和应用。3．了解免疫球蛋白的基因结构和基因重排；基因工程抗体。【教学内容】1.抗体和免疫球蛋白的概念以及免疫球蛋白分型（膜型和分泌型）。2.免疫球蛋白的基本结构，功能区，水解片段及其它成分。3.免疫球蛋白的类型，同种型，同种异型和独特型。4.免疫球蛋白的基因结构及其重排和表达。Ig的类别转换。5.抗体V区和C区的功能。6.各类免疫球蛋白的特性和功能。7.单克隆抗体和基因工程抗体。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（membraneimmunoglobulin,mIg）抗体－分泌型（secretedimmunoglobulin,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）铰链区轻链：VL、CL重链：VHCH1、CH2、CH3、CH4IgGIgMIgAIgEIgD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。ImmunoglobulinFragments:Structure/FunctionRelationshipsAgBindingComplementBindingSitePlacentalTransferBindingtoFcReceptors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（fragmentofantigen-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（fragmentcrystalizable，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（joiningchain，J链）：IgM五聚体，IgA双聚体2.分泌片（secretorypiece,SP）：SIgA第二节抗体的类型和生物学活性一、抗体的类型（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，其抗原决定簇主要存在于Ig的C区。1.类和亚类（根据H链的抗原性不同）IgG—γ(gamma)IgA—α(alpha)IgM—μ(mu)IgD—δ(delta)IgE—ε(epsilon)(1)类(2)亚类IgG：IgG1,IgG2,IgG3,IgG4IgA：IgA1,IgA22.型和亚型(根据轻链C区抗原特异性不同分型)(1)型κ(kappa)型λ(lambda)型(2)亚型(λ链)：OZ(+)(或λ1)：第190位(亮氨酸)OZ(-)(或λ2)：第190位(精氨酸)Kern(+)(或λ3)：第154位(甘氨酸)Kern(-)(或λ4)：第154位(丝氨酸)IgM(kappa)IgG1(kappa)IgM(kappa)IgG1(kappa)（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(geneticmarkers—遗传标志)。Gm因子：Gm1～30Am因子：A2m1，A2m2Km因子：Km1，Km2，Km3（三）独特型（idiotype）在同一个体内，不同B细胞克隆所产生的免疫球蛋白分子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不同。由免疫球蛋白的超变区特有的氨基酸序列和构型决定。IgG1(kappa)Person2IgG1(kappa)Person1IgG1(kappa)Person2IgG1(kappa)Person1IgG1(kappa)Person1anti-BIgG1(kappa)Person1anti-AIgG1(kappa)Person1anti-BIgG1(kappa)Person1anti-A二、抗体的生物学活性（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—中和毒素和病毒与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：Ⅰ型超敏反应；(2)调理作用（opsonization）：IgG+抗原(颗粒性)→FcγR（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)→FcγR（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FcR分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型，均属免疫球蛋白超家族成员FcγRⅠ：单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞，IgG(IgG1和IgG3)的高亲合力受体；FcγRⅡ：分布广泛，以低亲和力结合免疫复合物和多聚形式的IgG；FcγRⅢ：IgG1、IgG3为低亲和力受体。巨噬细胞、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效应及巨噬细胞的捕获或清除等。(二)IgE的Fc受体FcεRⅠ：结构：跨膜糖蛋白，属Ig超家族,IgE的高亲和力受体。分布和功能：嗜碱性粒细胞和肥大细胞，介导Ⅰ型速发型超敏反应。FcεRⅡ(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FcαR(CD89)为跨膜糖蛋白，属Ig超家族成员。为中等亲和力受体，主要表达于单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞等，介导吞噬、ADCC以及炎症介质的释放。(四)IgM受体、IgD前者主要表达于B细胞，二者共同表达于成熟B细胞。FcγR、FcαR和FcεR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IgC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(Immunoglobulinsuperfamily,IGSF)。（二）组成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、IgG1.一般特性(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(8.0～17mg/ml)；(6)可与SPA结合。IgG1,IgG2andIgG4IgG3IgG1,IgG2andIgG4IgG1,IgG2andIgG4IgG3IgG32.生物学活性(1)通过胎盘（新生儿抗感染）；(2)激活补体（裂解细胞）；(3)调理作用（促进吞噬）；(4)介导ADCC（细胞毒作用）。3.实际意义(1)抗感染；(2)自身抗体→自身免疫病；(3)介导变态反应(Ⅱ、Ⅲ型)；(4)封闭抗体→肿瘤细胞逃逸；(5)亲合层析法—IgG纯化；(6)免疫学检测。二、IgM1.五聚体，分子量最大(900kd)，又称巨球蛋白；2.人类发育过程中最早合成的Ig；3.体液免疫应答最先产生的Ig—感染早期免疫；4.占血清Ig含量的5～10%；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.激活补体；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；9.自身抗体→自身免疫病。C4JChainC4JChain三、IgA1.两种类型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：IgA2，二聚体,粘膜局部浆细胞合成；分泌片由粘膜上皮细胞合成；JChainSecretoryPieceJChainSecretoryPieceOriginofSecretoryComponentofsIgA四、IgD1.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。TailPieceTailPiece五、IgE1.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.介导Ⅰ型超敏反应；6.过敏性疾病和某些寄生虫感染患者血清中特异性IgE水平增高。C4C4IgGIgMIgA/SIgAIgDIgE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)146970160/385184188血清中总Ig百分含量70~755~1015~20＜10.002半衰期235633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）IgGIgMIgAIgDIgE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√√与SPA结合√参与超敏反应√√√五大类免疫球蛋白特性比较（2）各类免疫球蛋白比较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～VHnD1～DnJ1～JnCH1～CHnκ链基因库(IGK)Vκ1～Vκn____J1～JnCκ1λ链基因库(IGL)Vλ1～Vλn____J1～JnCλ1～Cλn免疫球蛋白基因组成二、免疫球蛋白的基因结构及其重排和表达免疫球蛋白基因结构三、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（classswitch）Ig类转换，又称同种型转换（isotypeswitch）：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-J–Cμ→合成IgM→CD40/CD40L信号及细胞因子作用→Cμ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第五节单克隆抗体和基因工程抗体一、多克隆抗体（polyclonalantibody）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（polycolonalantibody,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、