免疫学 抗体

第二章抗体第二章抗体主要内容：抗体的概念抗体的结构，各功能区的功能抗体的抗原性抗体的生物学功能重点：抗体的结构、功能区、免疫学功能。难点：抗体的抗原性、功能区、高变区(CDR)、McAb、中和抗体等概念。目的要求：掌握抗体的概念、抗体的结构、抗体功能区、抗体的免疫学功能。1901年Behring由于在运用抗毒素血清预防和治疗白喉和破伤风等病症方面；1919年Bordet发现抗原和抗体相互作用的结果是激活补体，导致携带抗原的靶细胞的裂解；1972年美国GeraldMauriceEdelman和英国RodneyRobertPorter由于在抗体结构上的突出贡献被授予诺贝尔医学及生理学奖；1984年丹麦免疫学家NielsK.Jerne、德国免疫学家Kohler和美国著名生物化学价CesarMilstein在发现生产单克隆抗体的原理而共同获得诺贝尔生理学或医学奖；1987年利根川进在基因水平上对抗体多样性形成的机制进行了探索，证实了免疫球蛋白的基因结构，在免疫球蛋白研究领域取得了突破性进展。X射线晶体衍射显示抗体分子立体结构抗体（antibody，Ab）：在抗原和免疫系统的相互作用下，由B淋巴细胞转化浆细胞产生的能与相应抗原发生特异结合的免疫球蛋白（immunoglobulin）。包括IgG、IgM、IgA、IgD、IgE第一节抗体与免疫球蛋白的概念曾有抗毒素、杀菌素、溶菌素、凝集素、沉淀素、溶血素、红斑狼疮因子、类风湿因子等名称。是具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白免疫球蛋白(Immunoglobulin,Ig)：抗体非抗体存在形式：膜型（membraneimmunoglobulin,mIg）—B细胞膜上的抗原受体；分泌型(secretedimmunoglobulin,sIg)—分泌进入体液,介导体液免疫应答。(1)抗体是与抗原相对应的一个概念，着重点在其生物学活性；(2)免疫球蛋白是结构和化学本质上的概念；(3)抗体都是免疫球蛋白，免疫球蛋白质并非都是抗体，它包括抗体球蛋白、异常免疫球蛋白等。如骨髓瘤患者血清中的骨髓瘤蛋白，其化学结构与Ab相似，但无Ab活性，没有免疫功能，不能称为Ab。通常情况下二者可通用。γ球蛋白=丙种球蛋白=抗体分子抗体与免疫球蛋白的关系：第二节抗体的结构抗体分子巨大，含有1000个以上的aa残基。但各类抗体都具有相似的基本结构。即所有抗体都由1个或多个单体组成。单体：由四条多肽链和几对二硫链接成的一个基本单位称为Ig单体。一、单体结构四肽链结构所有Ig的基本单位都是四条多肽链的对称结构。重链（heavychain，H链）其中两条相同的长链称为重链，由446个aa组成，结合有不同含量的糖，故Ig属糖蛋白。轻链（lightchain，L链）两条相同的短链称为轻链，由214个aa组成。重链和轻链二硫键连接稳定区与可变区稳定区（constantregion，C区）肽链aa组成和排列相对恒定区域，称为稳定区，决定着抗体分子的多种生物活性，由L的1/2、H的3/4组成。根据H链恒定区氨基酸组成和排列顺序不同分为：重链分5类：αγδεμIg：IgAIgGIgDIgEIgM根据L链恒定区氨基酸组成和排列顺序不同分为：两型：κ、λ可变区（variableregion，V区）抗体分子肽链N-端，L链的1/2和H链的1/4的aa组成和排列顺序多变，故称可变区。是识别AD和决定抗体特异性的部位。对来自不同B细胞克隆的Ig轻链氨基酸序列进行比较，发现V区的变化主要集中在3个分别由6－10个氨基酸残基组成的狭小区域内。超变区/互补决定区框架区高变区与框架区高变区（hypervariableregion）：在V区内，重链与轻链各有3个特殊区域，在这些区域aa排列顺序变化大大超过V区的其他部分，这些区域称为超变区或高变区，又叫互补决定区(complementarity-determingregion，CDR)。框架区（Frameworkregion，FR):维持超变区的空间构型,FR1,FR2,FR3,FR4每条L链和H链的高变区相互作用形成一个单一的抗原结合位点。每个IgG分子有2个抗原结合位点，在功能上称为双价抗体。抗原B细胞表位抗体CDR表位Ag免疫球蛋白的功能区H链和L链上每隔110个氨基酸残基就通过链内二硫键连接形成跨度约110个氨基酸的环形结构区域（domain），具有不同的生物学功能，称为功能区。轻链包括VL和CL两个结构域,重链含有1个VH和3-4个CH结构域。（1）IgG、IgA、IgD的重链有4个功能区，分别为VH、CH1、CH2、CH3；（2）IgM和IgE有5个功能区，即比IgG等多一个CH4。（3）轻链只有VL和CL两个功能区。以IgG为例，各功能区的功能如下：1.VH和VL：结合抗原的部位。2.CH1和CL：遗传标志所在。3.CH2：有补体结合点，参与活化补体。4.CH3：可与细胞表面的Fc受体结合。绞链区（hingeregion）CH1和CH2之间，两个重链间二硫键连结处，能自由折叠，可以转动，弹性好，易被各种专一性不同的蛋白酶水解。当抗体与抗原结合时，此区可转动，便于与抗原结合，另外亦可暴露CH2上的补体结合位点。原因：含大量脯氨酸和二硫键Ig分子结合抗原前后的构象变化BACK二、抗体的其它结构—J链与分泌片J链（joiningchain，J链）分子量20KD，内含10%糖，富含半胱氨酸，由浆细胞合成。J链只有一种，它以二硫键的形式共价结合到Ig的重链上。功能：连接Ig单体形成多聚体。如IgM---五聚体、sIgA---二聚体分泌片（Secretorypiece，SP）分子量60-70KD，含6%糖。分泌片由上皮细胞合成和分泌。分泌型IgA所特有的一种特殊结构功能：a.帮助IgA穿越黏膜b.保护sIgA抵抗蛋白酶的水解作用分泌片三、免疫球蛋白的水解片段与生物学活性2个相同的抗原结合片断（fragmentantigenbinding，Fab)1个Fc片段，即可结晶片断（fragmentcrystallizable，Fc）(一)木瓜蛋白酶水解：1、酶解位点H链间二硫键近N端。2、酶解片断及其生物学活性每个Fab片段有一条完整的轻链和部分重链。具有抗体活性，其结合抗原的部位在VL及VH功能区。Fab单价抗体，能与抗原结合形成可溶性复合物（不能形成网状结构？），无可见现象生成（沉淀、凝集）。如不加指示剂，则无可见现象。由CH2和CH3组成，容易结晶。Fc与抗体的生物学活性有密切关系，如：与补体结合活化补体，与带Fc受体的细胞（Mφ、B-C、K-C，嗜碱性粒细胞、肥大细胞）结合，引起各种生物学效应。与具有FcR的吞噬细胞结合，可提高其吞噬能力。免疫学上称为调理作用，这类抗体称为调理素。这类亲细胞抗体在与抗原结合前或后都能与细胞结合，只是在与抗原结合后，增加了与细胞的结合能力。1.调理吞噬作用Mφ抗原调理素：Wright于1903年观察到免疫血清能显著增强白细胞的吞噬作用，并将此种抗体称为调理素（opsonin）。BACK抗体依赖性介导的细胞毒作用（antibodydependentcell-mediatedcytotoxicity）K-C靶细胞细胞毒素2.ADCC作用当当抗原为细胞且效应细胞为K-C或NK-C等时，靶细胞与相应的抗体结合，K-C或NK-C可与结合在靶细胞上的IgG的Fc片段结合，从而被活化，释放溶细胞因子，裂解靶细胞。BACKIL-4肥大细胞或嗜碱性粒细胞FceRTh2APCBCRIgE粘膜下腺血小板平滑肌细胞小血管释放介质变应原脱颗粒致敏肥大细胞或嗜碱性粒细胞产生IgE临床症状肥大细胞或嗜碱性粒细胞3.引起过敏反应效应细胞为肥大细胞、嗜碱性细胞时，引发Ⅰ型过敏反应。BACK记忆性B-CB-C的Fc受体与SIg都能与同一种抗原结合，两者之间存在竞争同一种抗原的关系，由Fc受体结合的抗原通过胞饮作用进入B-C，导致抑制因子的释放，而抗原与SIg的结合则导致B-C的活化。4.免疫调节作用B-CFc受体BCRAgAgAgAgAgAgIgG是唯一能通过胎盘的免疫球蛋白，与Fc片段及Fc受体有关。5.与IgG选择性通过胎盘有关1.酶解位点H链间二硫键近C端2.酶解片断1个大分子——F(ab')2几个小分子——pFc(二)胃蛋白酶水解3.酶解片断的生物学活性F(ab′)2（1）具有双价抗体活性，因而与抗原结合能够形成沉淀，可见现象。（2）其特性和功能与Fab相同。pFc′无任何生物活性，为小分子肽，不能结晶。克服了Fc抗原性而带来的副作用。（三）综合应用Fab片段或F(ab′)2片段代替完整抗体试剂。例如：白喉或破伤风抗毒素经胃蛋白酶消化后精制的制剂，可减少超敏反应的发生,其原因就是去掉了重链的Fc段。克服了完整抗体分子与带有Fc受体的细胞结合引起的非特异反应。阐明Ig的结构及生物活性。第三节抗体分类异种抗体：微生物抗体一、根据抗原的来源分同种抗体：血型抗体自身抗体：异嗜抗体：针对异嗜性抗原产生的抗体不同种属生物间存在的共同抗原。如大肠杆菌O86含有人的B血型物质，肺炎球菌14型含有人A血型物质。如O14与人类直肠粘膜具有共同Ag。特异性反应完全抗体：二价或多价抗体，与抗原结合，产生可见反应。？二、根据与抗原是否产生可见反应不完全抗体：只有一个抗原结合部位。能与颗粒抗原结合但不能产生可见凝集性反应，功能上为单价。类亚类：型亚型三、根据理化特性和抗原结构分（一）类和亚类类(class)：依据其重链C区的理化性质及抗原性差异。Fc段氨基酸组成，约60%不同重链决定Ig的种类。IgG(γ)、IgA(α)、IgM(μ)、IgD(δ)、IgE(ε)用于抗体的纯化可用二抗进行鉴定。亚类：类内相比又有18%不同。根据重链C区的微细结构、二硫键的位置与数目、抗原性的不同小鼠：IgG1、IgG2a、IgG2b、IgG3人：IgG1、IgG2、IgG3、IgG41.羊抗鼠IgG12.羊抗鼠IgG2a3.羊抗鼠IgG2b4.羊抗鼠IgG35.羊抗鼠IgM6.羊抗鼠IgG7.1F9腹水杂交瘤细胞染色体SP2/0细胞染色体例：氯霉素单克隆抗体制备与鉴定单抗亚类的鉴定（二）型和亚型型：（1）根据轻链C区的抗原性不同，分为κ、λ两个型。（2）每个Ig分子中的两条轻链都是相同的，在一个Ig单体分子上不可能同时出现κ和λ两种轻链。亚型：（1）λ型轻链C区内氨基酸存在的微小差异，分为λ1、λ2、λ3、λ4四个亚型。（2）κ型轻链无亚型Ig是蛋白质，因此一种动物的Ig对另一种动物具有抗原性。抗Ig抗体识别的Ig抗原决定簇（epitope）主要有三种：同种型、同种异型和独特型抗原决定簇。第四节Ig的抗原决定簇同一种属所有个体的Ig分子共有的抗原特异性标志，不同种动物之间则不同，这种表位称为同种型。1.同种型表位（isotypicepitope）同种型表位在重链恒定区，决定Ig的类和亚类，是同一种属内所有个体共有的抗原决定簇。轻链的同种型表位在其恒定区，有2种，决定轻链的κ、λ两型。同一种属不同个体间，同一类型的Ig分子所具有的不同的抗原特异性标志。2.同种异型表位（allotypicepitope）位于轻链和重链的恒定区。独特型是指每个Ig分子的V区肽链所具有的抗原特异性标志。3.独特型表位（idiotypicepitope，Id）独特位：免疫球蛋白分子上能结合抗原决定簇的可变区本身构成了一个独特型表位这种AD可刺激自身、同种异体、异种动物产生抗体。独特型第五节各类免疫球蛋白的理化特性和免疫学功能不同抗体分子理化特性有所不同，但都具有结合相应抗原的功能及各种生理效应功能。1IgG是介导体液免疫的主要抗体，是再次免疫的主要抗体；2单体形式存在于血清和其它体液中；血清中含量最高，占血清Ig总量的3/4，半衰期最长(21天左右)；3结合补体，激活补体的传统途径；4唯一通过胎盘的Ig，穿过胎