免疫球蛋白

免疫学•手指被针头扎破，此针头刚给一乙肝患者者注射过。•炎炎夏日走在路上，一根生锈的铁钉扎进了脚底，处理不及时可能引发破伤风•最近李奶奶身体状况比较的差，总是三天两头的往医院跑，医生告知其体质太弱，抵抗力太低。Questions：3•手指被针头扎破了，此针头刚给一乙肝患者者注射过。•炎炎夏日走在路上，一根生锈的铁钉扎进了脚底，处理不及时可能引发破伤风•最近李奶奶身体状况比较的差，总是三天两头的往医院跑，医生告知其体质太弱，抵抗力太低。注射乙肝免疫球蛋白，接种疫苗破伤风抗血清使用丙种球蛋白天津医科大学免疫教研室-郁春艳2012-11-15一、目的要求（一）掌握抗体和免疫球蛋白的概念；免疫球蛋白的结构；免疫球蛋白的功能；各类免疫球蛋白的特性与功能。（二）熟悉免疫球蛋白的水解片段；多克隆抗体和单克隆抗体的概念。（三）了解免疫球蛋白的异质性及抗体的制备方法。二、教学内容（一）抗体和免疫球蛋白的概念（二）免疫球蛋白的结构（三）免疫球蛋白的异质性（四）免疫球蛋白的功能（五）各类的免疫球蛋白的特性与功能（六）人工制备抗体一、基本概念1、抗体（antibody，Ab）2．免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）1、抗体（antibody，Ab）指B细胞接受抗原刺激后增殖、分化成浆细胞所产生的糖蛋白，主要存在于血清等体液中，通过与相应抗原特异性结合，发挥体液免疫功能。这个概念主要是从生物学功能上讲2．免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）指具有抗体活性、或化学结构与抗体相似的球蛋白。免疫球蛋白是从化学结构上讲抗体都是Ig，而Ig不一定都是抗体与抗体有关的诺贝尔奖获得者Ig基因结构Tonegawa1987单克隆抗体Koler,Milstein&Jerne1984放射免疫测定Yalow1977抗体分子结构Edelman&Poter1972抗体生成、吞噬Ehrlich&Metchnikoff1908免疫血清治疗vonBering1901抗体球蛋白主要分布在区，但抗体≠球蛋白二、免疫球蛋白的结构（抗体的结构）(一)基本结构（Ig单体）1、分子组成与构型Ig单体由两对多肽链借链间二硫键连接形成“Y”字形结构。Ig=2×(重链+轻链)2、重链（H链）由450-550个氨基酸残基组成，分子量约50-75kD。H链：,,,,.(Ig)IgA,IgG,IgM,IgD,IgEIg的类重链的免疫原性因其恒定区的氨基酸组成和排列顺序不同而异。Ig亚类就同一类Ig，据其铰链区的氨基酸组成和重链二硫键的数目和位置的差异，又可分为不同的亚类。IgG可分为IgG1-IgG4；IgA可分为IgA1和IgA2。3、轻链(L链)由214个氨基酸残基组成，分子量约25kD。据其免疫原性不同分为、两个型。人：比例约2：1。①同一个Ig分子的两条轻链同型，两条重链同类。②同一类Ig分子中既有型、又有型。链可分为4个亚型：1~4(二)Ig肽链的分区1.可变区(V区)2.恒定区(C区)N端C端variableregionconstantregion高变区(hypervariableregions，HVR)又称为互补决定区(complementaritydeterminingregion,CDR)。在L链、H链的V区中各有3个高变区，两条肽链的6个高变区共同构成抗原结合部位，能与相应抗原表位特异性结合，决定了抗体的特异性。可变区(V区)N-末端1/2L+1/4(1/5)H骨架区——维持高变区的空间构型免疫球蛋白轻链和重链中靠近N端氨基酸序列变化较大的区域HVR1(CDR1)、HVR2(CDR2)和HVR3(CDR3)表示，一般CDR3变化程度最高。恒定区(C区)C-末端1/2L+3/4(4/5)H该肽段的氨基酸序列在同一种属动物的同一类Ig中都比较恒定针对不同抗原的同一种属同一类别的Ig，其V区不同，C区相同IgG、IgA和IgD----有CHl、CH2和CH3三个结构域，IgM和IgE-----------有CHl、CH2、CH3和CH4四个结构域。针对同一抗原表位的不同类别的Ig，其V区相同，C区不同。铰链区⊕位于重链的CH1与CH2之间，包括H链间的二硫键；⊕富含脯氨酸,极富弹性；⊕有利于Ab与Ag的结合；⊕对蛋白酶敏感。⊕IgM和IgE无铰链区。Hingeregion免疫球蛋白的基本结构小结：Ig单体：由两条重链（H）和两条轻链（L）借链间二硫键连接形成“Y”字形结构H链分5类（,,,,），L链分2型（、）分区：可变区（v）：轻链近N端1/2,重链近N端1/4或1/5（IgM，IgE）高变区（HVR）：H，L各有3个高变区，共同组成抗原结合部位骨架区恒定区（C）：轻链近C端1/2,重链近N端3/4或4/5（IgM，IgE）CH1,CH2,CH3，IgM和IgE还有CH4铰链区：重链的CH1与CH2之间，IgM，IgE无铰链区4、结构域(功能区)指Ig的H、L链中由大约由110个氨基酸折叠形成的球形结构，因具有某种生物学功能，又称为功能区。免疫球蛋白折叠免疫球蛋白超家族IgG分子由两条H链和两条L链共价结合而成。轻链包括VL和CL两个结构域，重链含有1个VH和3个CH结构域。VH和VL共同组成抗原结合部位。Ig分子中线对称，具有两个相同的抗原结合部位。Ig功能区的功能VH+VL一个抗原结合位点——结合抗原表位CH+CL种属型标志——Ig的免疫原性(IgG)CH2(IgM)CH3(IgG)CH2C1q的结合位点——结合补体结合胎盘ＦcRn——介导IgG通过胎盘(IgG)CH3结合FcR——调理作用(MC,M,B,NK)ADCC(IgE)CH2+CH3结合FcR——I型超敏反应(肥大细胞，嗜碱性粒细胞)(三)免疫球蛋白的辅助成分1、J链(joiningchain)由浆细胞合成的一富含半胱氨酸的多肽链；主要功能：将单体Ig分子连接成为多聚体，即参与IgA二聚体和IgM五聚体的连接。2、分泌片(secretorypiece,SP)▽保护SIgA免受蛋白水解酶降解；▽介导IgA转运到粘膜表面。是SIgA分子上的一个辅助成分。由粘膜上皮细胞合成(四)Ig的酶解片段1、IgG的木瓜蛋白酶水解片段IgG2FabFc木瓜蛋白酶十fragmentofantigenbinding①中文：抗原结合片段(1)Fab②组成：一条完整的L链和一条H链N端1/2L+(VH+CH1)③功能：结合抗原抗原结合价=1（单价）crystallizablefragment①中文：可结晶片段。(2)Fc②组成：二条H链C端1/2（即CH2+CH3，包括铰链区）。③功能：通过胎盘，激活补体，结合细胞，具有Ig的免疫原性。2、IgG胃蛋白酶水解片段IgGF(ab’)2pFc胃蛋白酶十由两个Fab片段加铰链区组成，抗原结合价=2。F(ab’)2二、免疫球蛋白的异质性•（一）人类Ig根据其重链稳定区的分子结构和抗原特异性的不同，分为五类：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE，其重链分别为：γ、α、μ、δ、ε•（二）轻链可分为两型：κ、λ型•（三）型：种属所有个体内，根据Ig轻链C区所含抗原表位的不同，可将Ig轻链分为2种：和，与此对应的免疫球蛋白分为和两型（type）。•（四）亚型：同一型免疫球蛋白中，根据其轻链C区N端氨基酸排列的差异，又可分为亚型（subtype）。例如：链190氨基酸为亮氨酸时，称OZ(+)；为精氨酸时，称OZ(-)。二、外源因素所致抗体异质性――免疫球蛋白的多样性三、内源因素所致抗体异质性――免疫球蛋白的血清型（掌握）免疫球蛋白的血清型示意图•（一）同种型：同种型（isotype）是指同一种属所有个体的Ig分子共有的抗原特异性标志，为种属型标志。同种型抗原决定基存在于IgC区，表现在全部Ig的类、亚类、型、亚型分子上。•（二）同种异型：同种异型（allotype）是指同一种属不同个体间Ig分子所具有的不同抗原特异性标志，为个体型标志。同种异型抗原决定基广泛存在于IgC区和V区，由同一基因座的不同等位基因所编码，均为共显性，如IgG的Gm因子、IgA的Am因子、IgE的Em因子、链的Km因子。链的V区、C区和、链的C区未发现同种异型抗原决定基。•（三）独特型：独特型（idiotype，Id）是指每个免疫球蛋白分子所特有的抗原特异性标志，其决定基又称为独特位(idiotope)，三、抗体的功能VHCH1CH2CH3CH4VLCLFabFcCOO–NH3+V区:特异性结合抗原•在体内：阻断病原黏附和入侵；中和毒素；清除病原微生物等•在体外：抗原抗体结合反应可用于免疫学诊断C区1.激活补体2.结合细胞的Fc受体•调理作用(opsonization)•介导ADCC•介导I型超敏反应3.穿越胎盘(IgG)4.穿过黏膜(sIgA)调理作用(opsonization):指抗体的Fab段与颗粒性抗原结合，Fc段与吞噬细胞表面的Fc受体结合，从而促进吞噬细胞对抗原的吞噬作用。FcRantibody-dependentcell-mediatedcytotoxicity抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用AbEffectorcellTargetcellADCC的概念:指表达Fc受体的杀伤细胞(如NK细胞)，通过识别抗体（IgG）的Fc段直接杀伤被抗体包被的靶细胞(细菌或肿瘤细胞)。ADCCNK靶细胞介导ADCC经典途径激活补体C1qr2s2调理吞噬作用抗体C区介导的抗病毒效应四、五类免疫球蛋白的特性与作用IgGIgMIgAIgDIgEIgG(1)一般特性(2)免疫效应作用①单体Ig分子(IgG1、IgG2、IgG3、IgG4)③半衰期最长(20~23天)①调理作用②ADCC③激活补体(IgG1、2、3)④通过胎盘(IgG1、3、4)⑤中和作用②血清中含量最多④亲和力高IgM(1)血清IgM的结构特点(2)合成时间：是最早合成的Ig①五聚体②分子量最大③有CH4，无铰链区(3)产量低，在体内维持的时间较短，消失快①个体发育中——最早产生②抗原刺激后——最早产生IgM(4)免疫效应作用(5)意义①激活补体②发挥早期抗感染作用①人类天然ABO血型抗体为IgM②免疫学诊断(宫内感染和早期感染)(6)mIgM是单体，为B细胞抗原受体(BCR)的主要成分IgA(1)分子组成与分布(2)分泌型IgA的免疫效应作用①血清型IgA：为单体分子①黏膜局部抗感染作用②自然被动免疫作用，即婴儿从母乳中获得sIgA②分泌型IgA:为二聚体IgD血清IgD的确切功能尚未清楚膜结合型IgD(mIgD)是BCR的重要组成成分。mIgD是B细胞分化成熟的标志成熟的B细胞表面抗原受体为mIgM+mIgD未成熟的B细胞表面仅表达mIgM活化B细胞或记忆B细胞表面的mIgD逐渐消失IgE(1)合成与分布(2)特性单体①与I型超敏反应有关有CH4、无铰链区(3)意义②参与抗寄生虫感染对肥大细胞、嗜碱性粒细胞有亲嗜性血清含量最低,主要由黏膜下淋巴细胞分泌五、人工制备抗体⊕多克隆抗体(polyclonalantibody,PcAb)⊕单克隆抗体(monoclonalantibody,mAb)(一)多克隆抗体(polyclonalantibody,PcAb)多克隆抗体----一般指血清抗体，是由含多种抗原表位的抗原物质，刺激、活化多个B细胞克隆所产生的针对多种不同抗原表位的不同抗体的混合。来源广泛、制备容易。特异性不高，常出现交叉反应。(二)单克隆抗体(monoclonalantibody,mAb)1、概念单克隆抗体——由一个B细胞克隆产生的抗单一抗原表位的同源抗体。或：经筛选和克隆化的杂交瘤细胞合成及分泌的抗单一抗原表位的同源抗体。2、制备单抗的总原理将有抗原特异性、但寿命较短的浆细胞与无抗原特异性但长寿，并且可无限分裂的骨髓瘤细胞融合，形成能产生抗体的杂交瘤细胞，经过筛选便得到能产生只识别一种抗原表位的抗体的杂交瘤细胞。3、单克隆抗体的特点⊕特异性强⊕结构均一(类、亚类、型都相同