2第二章免疫球蛋白

第二章免疫球蛋白基本概念抗体（antibody,Ab）是免疫系统受抗原刺激后，由B淋巴细胞合成分泌的、并能与该抗原特异性结合的球蛋白。存在于血液和组织液中。免疫球蛋白（immunoglobulin,Ig）凡具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统称为免疫球蛋白Ig包括1.抗体天然抗体如血型抗体受抗原刺激后产生的抗体2.无抗体活性Ig如骨髓瘤患者血清M蛋白第一节免疫球蛋白的结构一.Ig的基本结构1、重链和轻链(1)重链(heavychain,H)长度450～550aa血清型γ,α,μ,δ,εIg的类(class)根据H链的抗原特异性Ig分为五类IgG(γ),IgA(α),IgM(μ),IgD(δ),IgE(ε)不同类重链的氨基酸残基序列差异很大例人Igγ1链和μ链同源性为32%(2)轻链(lightchain,L)长度214～220aa分子量23～25Kd血清型(抗原特异性)κ:无亚型;λ:1~4亚型人:κ和λ同源性39%2、可变区和恒定区Ig功能区由肽链内二硫键折叠构成的、具有一定功能的球状结构L链2个功能区H链4/5个功能区功能区大小约110aa可变区(VariableRegions,V)高变区Hypervariable(HVR)orCDRcomplimentaritydeterminingregions骨架区Frameworkregions(FR)例针对不同抗原表位IgG-V区氨基酸序列比较HVR经β折叠形成抗原结合部位,其空间构像与抗原表位形状高度精确互补,称为互补决定区(CDR)互补决定区(CDR)3、铰链区(hingeregion)1.富含脯氨酸，结构松散有弹性2.Ig重链连接与分亚类3.Ig变构使抗原结合腔与抗原表位尽量吻合J链是一条多肽链，富含半胱氨酸，由浆细胞合成，主要功能是将单体Ig连接为多聚体。（5IgM,2IgA）分泌片：由黏膜上皮细胞合成和分泌，以非共价形式结合到二聚体上，保护IgA，使之不受环境中酶的破坏，并介导IgA的转运二、J链和分泌片三、水解片段在一定条件下，免疫球蛋白分子肽链的某些部分易被蛋白酶水解为不同片段。木瓜蛋白酶（papain）和胃蛋白酶（pepsin）是最常用的两种Ig蛋白水解酶，并可藉此研究Ig的结构和功能，分离和纯化特定的Ig多肽片断水解片段1木瓜蛋白酶(papain)水解IgG：得到两个相同的Fab（抗原结合片段）段和一个Fc（可结晶片段）段。2胃蛋白酶水解片段胃蛋白酶(pepsin)裂解IgG：得到一个具有双价活性的F（ab’）2段和若干个小分子多肽碎片（pFc’）第二节免疫球蛋白的异质性一、免疫球蛋白的类型1.类：IgG、IgM、IgD、IgA、IgE2.亚类：3.型：4.亚型：双重特性：抗体活性免疫原性（抗原物质）根据Ig不同抗原决定基存在的部位以及在异种、同种异体或自体中产生免疫的差别，可将Ig的抗原性分为同种型、同种异性和独特性抗原决定基二、免疫球蛋白的血清型同种型(isotype)•免疫原性因物种而异,由C区表位决定•同一物种所有个体均带有相同C区基因•可刺激异种个体产生抗Ig-Fc抗体同种异型(allotype)抗原性因个体而异，个体型标志：IgG(γ链约30个Gm),IgA2(α2链2个Am)IgE(ε链1个Em),κ链(3个Km)可刺激同种或异种个体产生相应抗体独特型(idiotype)•抗原性因Ig分子而异•由V区表位决定•可刺激异种或同种个体、及自体产生抗独特型抗体第三节免疫球蛋白的功能免疫球蛋白的主要功能与相应抗原特异性结合激活补体与细胞表面Fc受体结合通过胎盘和黏膜1.IgV区的功能V区与抗原决定基特异性结合1)结合腔凹槽与抗原决定基空间构像特异性精确互补2)结合腔内的氨基酸与抗原决定基的化学基团之间的氢键等分子间的吸引力结果形成Ag-Ab复合物,使抗原不能发挥原有的生物学效应BacterialtoxinsHostcellToxinreceptorsNeutralizationbyantibodyPhagocytosisofantibody-antigencomplexbymacrophageFcreceptorFormingphagosome2.IgC区的功能(1)激活补体经典途径(IgG和IgM)IgG与Ag结合后暴露CH2的补体结合位点并激活补体系统NoactivationActivationMacrophageExtracellularbacteriaOpsonizationIngestionbymacrophageDigestioninlysosome(2)结合细胞(细胞亲嗜性)1.免疫调理作用结合巨噬细胞2）抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用(ADCC)结合自然杀伤细胞(naturalkillercells,NK)3）介导Ⅰ型超敏反应(IgE,IgG4)结合肥大细胞与嗜碱性粒细胞3通过胎盘(IgG)IgG-C2与胎盘的FcRn结合后进入子宫4参与免疫调节第四节五类免疫球蛋白的特征IgG多为单体，是唯一能通过胎盘的抗体据重链（链）免疫原性，IgG分4个亚型一、IgGIgG1、IgG2和IgG3能通过经典途径激活补体血清含量最高(75%～80%),也是丙种球蛋白的主要成分半衰期较长（20～23d）主要的抗感染抗体(具有抗菌、抗病毒、中和毒素和免疫调理作用)，抗感染主力军参与II、III型超敏反应IgG的特点IgG分子的四种亚型IgG1IgG4IgG3IgG21，2，3和4等Ig链分别参与组成IgG1、IgG2、IgG3和IgG4等分子。IgG3的铰链区最长，IgG2铰链区较短。四种亚类的IgG分子在血清中的浓度不同，所发挥的生物学特性亦不相同。占血清免疫球蛋白总量5%-10%,血清浓度约为1mg/ml单体以膜结合型表达于B细胞表面，构成B细胞抗原受体（BCR）（二）IgM为五聚体，是分子量最大的Ig，称巨球蛋白。IgM激活补体、结合抗原、免疫调理作用比IgG强天然血型抗体是IgMIgMJ链IgM抗体结构分泌型IgM膜型IgMsIgMIgaIgbIgaIgbIgM是个体发育中最早产生的抗体，胚胎晚期已能合成，新生儿脐带血中若IgM水平升高，提示胎儿曾有宫内感染IgM是抗原刺激后出现最早的抗体，半衰期短，故检测IgM水平可用于传染病的早期诊断。mIgM是B细胞抗原受体（BCR）的主要成分也可参与II、III型超敏反应IgM的特点分为血清型和分泌型两种。血清型IgA主要由肠系膜淋巴组织中的浆细胞产生，为单体。而分泌型IgA（sIgA）是由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等处的固有层中浆细胞产生，为双体、三体或多体。sIgA主要存在于唾液、泪液、以及呼吸道、消化道和泌尿生殖道黏膜表面的分泌液中。(三)IgAJ链分泌链IgAdimerIgA的特点参与皮肤粘膜的局部抗感染作用初乳中含有高浓度的sIgA----母乳喂养通过替代途径激活补体参与Ⅲ型超敏反应sIgA的合成和主要作用部位在黏膜血清IgD浓度很低，仅占血清免疫球蛋白总量的0.2%绞链区较长，易被蛋白酶水解，故半寿期很短（3d）IgD是B细胞的重要表面标志B细胞的分化过程中首先出现mIgM，mIgD的出现标志着B细胞成熟对防止免疫耐受有一定作用(四)IgDIgD分子的结构血清中含量最低可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上的高亲和力Fcε受体（FcεRⅠ）结合，引起Ⅰ型超敏反应FcεRⅡ分布于巨噬细胞、B细胞、嗜酸粒细胞(五)IgEIgE分子的结构第五节抗体的制备多克隆抗体单克隆抗体基因工程抗体蛋黄抗体C区相同V区不同血清中Ig多样性原因AgIgGaIgMaIgAaIgEaIgGbIgMbIgAbIgEbIgEcIgAcIgMcIgGcV区相同，C区不同EaEbEc多克隆抗体(pAb：polyclonalantibody)例甲型副伤寒杆菌(PA)O-Ag免疫家兔激活多个B细胞克隆O1抗-O1-IgG/IgM/IgA…O2抗-O2-IgG/IgM/IgA…O12抗-O12-IgG/IgM/IgA…单克隆抗体(McAb：monoclonalantibody)是由1个B细胞克隆合成的、只能与一种抗原决定基特异结合的完全均一的Ig单克隆和多克隆抗体的比较和用途特异性敏感性均一性McAbPcAb低差无高强有1、用于免疫学检测，辅助临床诊断2、McAb用于亲和层析，分离微量可溶性抗原3、标记的McAb用于基础研究，了解细胞分化等4、制备生物导弹用于肿瘤、移植等的临床治疗。单克隆抗体制备（简介）主要材料免疫小鼠脾细胞(HGPRT+Ig+)HGPRT(次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核苷转移酶)可利用次黄嘌呤等通过旁路途径合成DNA骨髓瘤细胞(HGPRT--Ig--)HAT(次黄嘌呤-氨基碟呤-胸腺嘧啶培养液)在此培养液中，氨基碟呤可阻断DNA合成主要途径，因此HGPRT--细胞不能生长PEG(聚乙二醇)融合细胞单克隆抗体应用举例单克隆抗体在肿瘤方面的应用肿瘤诊断抗肿瘤-McAb检测肿瘤相关抗原肿瘤定位注射同位素标记抗肿瘤-McAb后,用X光片确定肿瘤位置导向疗法抗肿瘤-McAb-生物毒素/化疗药物,精确杀伤肿瘤细胞免疫功能监测CDn-McAb监测患者白细胞数变化(如CD4+T/CD8+T)用药监测药物-McAb测定患者血药浓度应用：临床检测、抑制器官移植排斥、治疗自身免疫疾病、生物导弹等三.基因工程抗体基因工程抗体种类人源抗体的生产过程四.蛋黄抗体存在于蛋黄（Yolk）中，IgY1.分子结构与IgG相似，1个可变区，5个恒定区1.应用优势纯度高，产量高，采集方便：收集免疫母鸡产下的鸡蛋即可，使用少量的抗原免疫禽类既可获得大量的质量均一的特异性IgY(兔血清生成抗体量的18倍）;稳定性好：耐酸，巴氏灭菌温度下也不会失活并且在pH值小于3时仍能保持稳定活性食用安全：比从哺乳类动物提取的抗体更加安全卫生。特异性高：不激活哺乳动物的补体系统，不与类风湿因子或Fc受体相结合，避免在免疫检测过程中产生假阴性或价阳性结果;抗体的作用思考题1.体内主要的抗感染抗体是()2.能激活补体经典途径的Ig是()和()3.能主动通过胎盘的Ig是()4.分子量最大的Ig是()5.正常人血清中含量最少的Ig是()6.在黏膜局部发挥免疫防御作用的Ig是()7.传染病早期诊断的诊断依据是()8.宫内感染的诊断依据是()9.标志B细胞分化成熟的Ig是()10.参与I型超敏反应的Ig是()1.双重性质抗体与抗原表位特异性结合Ig(Ag)刺激异种个体产生抗Ig-抗体2.双重结构可变区(V)氨基酸序列变异度高恒定区(C)氨基酸序列变异度低抗体的双重性3.双重选择Fab特异性选择结合1个抗原表位Fc非特异性与细胞膜FcR结合4.双重功能Fab抑制相应抗原发挥其生物学效应Fc激活补体系统介导免疫细胞发挥各种效应免疫调节