微生物學與免疫學課件——免疫球蛋白

1、,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,第二章 免疫球蛋白,第一節(jié)、免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)第二節(jié)、免疫球蛋白的血清型第三節(jié)、免疫球蛋白的生物學活性 免疫球蛋白的種類及特性第五節(jié)、人工制備抗體,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,目的要求,1、掌握 免疫球蛋白和抗體的概念；Ig的基本結(jié)構(gòu)、功能區(qū)及水解片段；Ig的生物學功能；各類Ig的特性。2、熟悉 Ig的類型；單克隆抗體的概念、特性及臨床應用。

2、3、了解 Ig的其他結(jié)構(gòu)、多克隆抗體、基因工程抗體；Ig的血清型。,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,前 言,一、發(fā)現(xiàn)：1890年德國學者Behring和日本學者北里用白喉桿菌外毒素免疫動物，在其血清中發(fā)現(xiàn)一種能中和這種外毒素的組分稱為抗毒素。這是在血清中發(fā)現(xiàn)的第一種抗體。二、抗體的理化性質(zhì) 1、抗體是球蛋白（Globulin）通過電泳證明抗體是兩種球蛋白后又經(jīng)電泳分析，超速離心分析和分子量測定等方法，發(fā)

3、現(xiàn)大部分抗體是γ球蛋白，小部分是β球蛋白。,,,,,,,,,免疫球蛋白,,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,抗體（Antibody, Ab) 是由B細胞識別抗原后增殖分化為漿細胞所產(chǎn)生的一類能與相應抗原特異性結(jié)合的球蛋白。免疫球蛋白（Immunoglobulin, Ig)： 具有抗體活性或化學結(jié)構(gòu)與抗體相似的球蛋白。,概 念,因此,抗體都是Ig,但Ig不一定都是抗體。,Ab: 能與抗原結(jié)合

4、 免疫球蛋白 異常Ig:無免疫功能(骨髓瘤蛋白),,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,第一節(jié) 免疫球蛋白的結(jié)構(gòu),一、 基本結(jié)構(gòu):,1.四肽鏈結(jié)構(gòu)● 兩條相同的重鏈(heavy chain,H鏈) ● 兩條相同的輕鏈(light chain,L鏈),,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,重 鏈,兩條重鏈各由450-550個氨基酸殘基組成，分子量約50-75KD。 根據(jù)重鏈氨基酸的組成

5、和排列不同, 可將其分為五類: 即 μ 、 γ 、 α 、 δ 、 ε鏈 IgM 、 IgG 、 IgA 、 IgD 、 IgE,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,兩條相同的輕鏈各由214個氨基酸殘基組成，分子量約25KD。,根據(jù)輕鏈氨基酸的組成和排列不同,可將其分為兩型: 即 κ、λ型(κ:λ約為2:1),輕 鏈,●有兩個端 氨基端(N端) 羧基端(C

6、端),●分兩個區(qū) 可變區(qū)(variable region,V區(qū)) 恒定區(qū)(constant region,C區(qū)),免疫球蛋白的結(jié)構(gòu),,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,2.可變區(qū)和恒定區(qū),免疫球蛋白輕鏈和重鏈中氨基酸的種類和排列順序變化較大的區(qū)域稱為可變區(qū)（variable region, V），免疫球蛋白輕鏈和重鏈中氨基酸種類和排列順序相對穩(wěn)定的區(qū)域稱為恒定區(qū)（constan

7、t region, C）,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,●高變區(qū)(hypervariable region,HVR) 可變區(qū)中一些特定位置的氨基酸顯示更大的變異性故稱超變區(qū)，又稱互補決定區(qū)。（complementarity-determining region,CDR）,●骨架區(qū)：可變區(qū)中變化較小的部分,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,3.免疫球蛋白的功能區(qū)(結(jié)構(gòu)域）,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,

8、3.免疫球蛋白的功能區(qū),輕鏈:VL，CL 重鏈:VH，CH1，CH2，CH3(IgG、IgA 和 IgD)，CH4（IgM和IgE）,分類,,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,免疫球蛋白的功能區(qū),功能區(qū)的作用有： VH + VL：結(jié)合抗原的部位 CL和CH1 ： 遺傳標志所在 CH2 ： 補體結(jié)合位點

9、 CH3 ： 細胞表面Fc受體結(jié)合,IgG的CH2和IgM的CH3具有補體C1q結(jié)合位點，可啟動補體活化經(jīng)典途徑；,IgG的CH3可結(jié)合細胞表面的FcR，IgE的CH2和CH3可與肥大細胞和嗜堿性粒細胞的IgE Fc受體結(jié)合。,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,4.鉸鏈區(qū),鉸鏈區(qū) 位于CH1與CH2之間，含有豐富的脯氨酸，因此易伸展彎曲，而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解。 鉸鏈區(qū)能改變兩個Y形臂之間的

10、距離，有利于兩臂同時結(jié)合兩個不同的抗原表位。IgD、IgG、IgA有鉸鏈區(qū)，IgM和IgE則無。,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,二、免疫球蛋白的其他結(jié)構(gòu),● 連接鏈(joining chain，J鏈) 是一條富含半胱氨酸的多肽鏈,由漿細胞合成。 作用: 連接Ig分子形成二聚體和五聚體。,●分泌片(secretory piece,SP) 是一種由粘膜上皮細胞合成和分泌的含糖肽鏈。 保護分泌型IgA免受蛋白酶

11、的水解。 介導二聚體IgA的轉(zhuǎn)運和分泌。,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,三、免疫球蛋白的水解片段,木瓜蛋白酶水解IgG 得到兩個相同的Fab段和一個Fc段。 胃蛋白酶裂解IgG 得到一個具有雙價活性的F(ab’)2段和若干個小分子多肽碎片（pFc’）意義: 用于研究免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)和功能;構(gòu)建基因工程抗體。避免超敏反應。,,,,,,,,,免疫球蛋白,,CL,CL,CH1,

12、VL,VL,VH,VH,CH2,CH3,C端,N端,,恒定區(qū),可變區(qū),FC 段,,Fab段,鉸鏈區(qū),,,補體結(jié)合,,Fc受體結(jié)合,抗原結(jié)合部位,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,第二節(jié) 免疫球蛋白的血清型,（一）同種型：同種型（isotype）是指同一種屬所有個體的Ig分子共有的抗原特異性標志，為種屬型標志。同種型抗原決定基存在于Ig C區(qū)，表現(xiàn)在全部Ig的類、亞類、型、亞型分子上。（二）同種異型： 同種異型（allotype

13、）是指同一種屬不同個體間Ig分子所具有的不同抗原特異性標志，為個體型標志。同種異型抗原決定基主要分布在CH和CL，由同一基因座的不同等位基因所編碼。（三）獨特型： 獨特型（idiotype，Id）是指同一個體內(nèi)，各免疫球蛋白分子可變區(qū)所具有的抗原特異性，其決定基又稱為獨特位(idiotope)。,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,免疫球蛋白的血清型示意圖,第三節(jié) 免疫球蛋白的生物學活性和各類Ig的主要特性,,,,,,,,

14、,,免疫分子,免疫球蛋白,,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,一、免疫球蛋白的生物學活性,（二） 激活補體 IgG1-3和IgM與相應抗原結(jié)合后，可因構(gòu)型改變而使其CH2/CH3功能區(qū)內(nèi)的補體結(jié)合點暴露，從而激活補體經(jīng)典途徑。IgG4、IgA和IgE的凝聚物可激活補體旁路途徑。,抗毒素+外毒素 中和毒素,,抗病毒抗體+病毒 阻止病毒 感染細胞,,分泌型IgA +細菌 抑制

15、細菌 粘附,,（一） 特異性結(jié)合抗原(VL · VH);,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,1.調(diào)理作用 ( IgG)：IgG與細菌等顆粒性抗原結(jié)合后，可通過其Fc段與巨 噬細胞和中性粒細胞表面相應IgG Fc受體結(jié)合，促進吞噬細胞對細菌等顆?？乖耐淌?，此即抗體的調(diào)理吞噬作用。,2.抗體依賴細胞介導的細胞毒作用(antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC)：I

16、gG與腫瘤或病毒感染的靶細胞結(jié)合后，可通過其Fc段與NK細胞、巨噬細胞和中性粒細胞表面相應IgG Fc受體結(jié)合，增強NK細胞和觸發(fā)吞噬細胞對靶細胞的殺傷作用，此即ADCC效應。,3.介導Ⅰ型超敏反應( IgE)：由IgE的Fc段結(jié)合肥大細胞與嗜堿粒細胞而使其成為致敏狀態(tài)。,（三） 結(jié)合細胞表面的 Fc 受體,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,（四）通過胎盤和粘膜在人類，IgG是唯一能通過胎盤的免疫球蛋白。

17、IgG穿過胎盤的作用是一種重要的自然被動免疫機制，對于新生兒抗感染具有重要意義。分泌型IgA可通過呼吸道和消化道的粘膜，是粘膜局部免疫的最主要因素。（五）具有抗原性 Ig本身也是一種抗原，可刺激產(chǎn)生抗Ig的抗體。,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,二、五類免疫球蛋白的特性與功能,1、 IgG,多為單體,有四個亞類(IgG1～4);血清中含量最高，半衰期最長。于出生后

18、3個月開始合成，3～ 5歲達成人水平。唯一能通過胎盤的抗體。能發(fā)揮重要的生物學效應：調(diào)理作用、ADCC、激活補體、抗菌、抗毒和抗病毒作用、參與II、III型超敏反應。,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,為五聚體，是分子量最大的Ig，稱巨球蛋白。 半衰期短，約5 ～ 10天。天然血型抗體是IgM。 IgM是個體發(fā)育過程最早能產(chǎn)生的抗體，胚胎晚期已能合成，新生兒臍帶血中若IgM水平升高，表示該兒曾有宮內(nèi)感染。抗原刺激后出

19、現(xiàn)最早的抗體。參與II、III型超敏反應 。,2、IgM,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,3、IgA,分為血清型和分泌型兩種。血清型IgA 多為單體，存在于血清中。分泌型IgA（SIgA）由J鏈連接的二聚體和分泌片組成。主要存在于初乳、唾液、淚液，以及呼吸道消化道和泌尿生殖道粘膜表面的分泌液中。分泌型IgA的合成和主要作用 部位在粘膜，是參與粘膜局部免疫的主要抗體。,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,

20、4、IgD,IgD是B細胞的重要表面標志。 B細胞的分化過程中首先出現(xiàn)SmIgM，后來出現(xiàn)SmIgD，其出現(xiàn)標志著B細胞成熟了。,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,5、IgE,又稱親細胞抗體 參與I型超敏反應抗寄生蟲的主要抗體,CH2和CH3功能區(qū)可與肥大細胞、嗜堿性粒細胞上的高親和力Fcε受體結(jié)合，引起I型超敏反應,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,第五節(jié) 人工制備抗體,一、多克隆抗體 體內(nèi)多個B細胞克隆針

21、對抗原物質(zhì)上不同決定簇所產(chǎn)生抗體的混合物，主要存在于血清中。多個抗原決定基——機體——多種抗體的混合物。來源廣泛，制備容易；特異性不高，難以大量制備。,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,多克隆抗體產(chǎn)生示意圖,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,1.概念: 由識別一種抗原決定簇 的B細胞克隆產(chǎn)生的同源抗體 稱單克隆抗體，是通過雜交瘤技術(shù)獲得。2.特點：特異性強、效價高、少或無血清交叉反應、制備成本低。,二、單克隆抗體（

22、monoclonal antibody）,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,▲免疫診斷,▲檢測激素、受體;,▲治療腫瘤、移植排斥反應及自身免疫病等。,3.應用:,單克隆抗體,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,三、基因工程抗體,1.定義 在DNA水平對Ig基因進行切割、拼接或修 飾，導入受體細胞表達的抗體。2.舉例 人-鼠嵌合抗體(chimeric antibo