(2.23)--第四章抗体病理学生理学课件.ppt

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1、 第四章 抗体 重点难点第四章 抗体v重点n抗体的概念n抗体的基本结构、功能区及其功能n五类抗体的主要特性和功能n单克隆抗体的概念v难点n抗体的免疫原性基本概念v抗体（antibody,Ab）是B细胞接受抗原刺激后，增殖分化为浆细胞所产生的一类具有免疫功能的球蛋白，是介导体液免疫应答的重要效应分子。主要存在于血液和体液中。B BmIgAbv免疫球蛋白（immunoglobulin,Ig）v 是指具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白，在血清中主要以球蛋白（丙种球蛋白）的形式存在。包括分泌型（如抗体）和膜型（如mIg，BCR）两种类型。多发性骨髓瘤基本概念丙种球蛋白免疫血清中球蛋白 （即丙种球

2、蛋白）明显增多不同类别Ab位于 电泳图谱的不同位置基本概念Emil Adolf von Behring（18541917）Nobel Prize in 1901抗毒素的发现 开创了免疫血清疗法获得“首届诺贝尔生理学或医学奖”。第一节第一节 抗体的结构抗体的结构第四章 抗体目 录v 抗体的基本结构v 抗体功能区的结构及其主要功能v J链和分泌片v 抗体的水解片段第一节 抗体的结构第一节 抗体的结构Gerald Edelman 19292014Nobel Prize in 1972阐明抗体的本质Rodney Porter 19171985Nobel Prize in 1972阐明抗体的化学结构第一

3、节 抗体的结构C端L链H链N端抗体是由四条多肽链构成：两条相同重链(H链)两条相同轻链(L链)链间二硫键 两条相同重链(H链)两条相同轻链(L链)链间二硫键第一节 抗体的结构一、抗体的基本结构1.重链(heavy chain,H链)50-75KDa根据H链恒定区(CH)氨基酸组成和排列顺序不同将Ab分为五类：CH：Ig：IgGIgAIgMIgDIgE(一)重链和轻链第一节 抗体的结构一、抗体的基本结构2.轻链(light chain,L链)25KDa根据L链恒定区(CL)氨基酸组成和排列顺序不同分为两型：CL：型、型天然抗体上轻链类型相同(一)重链和轻链第一节 抗体的结构一、抗体的基本结构(二

4、)可变区和恒定区1.可变区(variable region,V区)重链近N端1/4或1/5(VH)轻链近N端1/2(VL)。氨基酸组成和排列顺序多变。结合抗原表位。功能区V区VHVHVLVLC端L链H链N端1.可变区(variable region,V区)超变区(hypervariable region,HVR)VH和VL各有3个特定区段的氨基酸组成和排列顺序有更大的变异性，称为HVR。即HVR1、HVR2、HVR3。骨架区(frame region,FR)可变区中HVR之外的部位，为FR。即FR1、FR2、FR3、FR4。HVR1HVR2HVR3第一节 抗体的结构重链和轻链可变区内三个HVR

5、共同组成抗体分子的抗原结合部位，能与相应抗原表位互补结合，又称互补决定区（complementarity-determining region,CDR）。第一节 抗体的结构即CDR1、CDR2、CDR3。CDR1CDR2CDR3第一节 抗体的结构一、抗体的基本结构(二)可变区和恒定区2.恒定区(constant region,C区)重链近C端3/4或4/5(CH)轻链近C端1/2(CL)。氨基酸组成和排列顺序相对恒定。CH1-3,CL第一节 抗体的结构一、抗体的基本结构(三)铰链区(hinge region)V区C区VHVHCH1CH1CH2CH2CH3CH3VLVLCLCLC端L链H链N端位

6、于抗体重链CH1与CH2功能区之间。富含脯氨酸，易与不同间距抗原表位结合。易被蛋白酶降解。IgG/IgA/IgD有，IgM和IgE重链无铰链区。抗体铰链区及其功能抗体双臂间角度为0抗体双臂间角度为60抗体双臂间角度为90第一节 抗体的结构一、抗体的基本结构(三)铰链区 抗体分子基本结构及功能区示意图第一节 抗体的结构第一节 抗体的结构二、抗体功能区的结构及其主要功能重链和轻链功能区均具有典型的“三明治样”立体结构。抗体轻链可变区和恒定区结构示意图 L链功能区：H链功能区：lVL、CLlIgG/IgA/IgD：VH、CH1、CH2、CH3第一节 抗体的结构二、抗体功能区的结构及其主要功能lIgM

7、/IgE：VH、CH1、CH2、CH3、CH4VLVHCLCH1CH2CH3IgMIgE抗体功能区第一节 抗体的结构二、抗体功能区的结构及其主要功能5.IgG的CH3、IgE的CH2和CH3：4.IgG的CH2：3.IgG的CH2、IgM的CH3：2.CH和CL：抗体同种型和同种异型遗传标志补体C1q结合位点，激活补体经典途径介导IgG通过胎盘亲细胞活性。能与多种免疫细胞表面相应受体结合，介导免疫细胞产生不同的生物学效应1.VH和VL：各功能区的主要功能特异性结合抗原第一节 抗体的结构三、J链和分泌片1.J链(joining chain)由浆细胞合成的一条富含半胱氨酸的多肽链。可将单体Ab分子

8、连接为二聚体(分泌型SIgA)或多聚体(IgM)。J链IgMSIgAIgM电镜图SIgA电镜图第一节 抗体的结构三、J链和分泌片2.分泌片(secretory piece,SP)由黏膜上皮细胞合成分泌的含糖肽链，为SIgA的重要组成部分。主要作用：介导IgA二聚体从黏膜下转运至黏膜表面；保护SIgA不被黏膜表面的蛋白酶水解。SIgA分泌片分泌型IgA的形成和转运第一节 抗体的结构第一节 抗体的结构四、抗体的水解片段1.木瓜蛋白酶水解片段木瓜蛋白酶胃蛋白酶FabFcF(ab)2pFc2FabFc抗原结合片段(fragment antigen binding)可结晶片段(fragment crys

9、tallizable)Fc由铰链区链间二硫键链接的两条重链组成，是IgG与补体和表达Fc受体的效应细胞（吞噬细胞、NK细胞）相互作用的部位。IgG的抗原表位第一节 抗体的结构四、抗体的水解片段木瓜蛋白酶胃蛋白酶FabFcF(ab)2pFc2.胃蛋白酶水解片段F(ab)2pFc保留了双价抗体结合抗原的活性，避免了Fc段抗原性可能引起的副作用破伤风抗毒素 第二节第二节 抗体的免疫原性抗体的免疫原性第四章 抗体目 录v 抗体本身是球蛋白，对异种动物、同一种属不同个体或自身体内某种B细胞来说又是一种抗原性物质，能够刺激机体产生相应抗体，即抗抗体。用其检测分析抗体的抗原表位，将抗体分为以下三种血清型。v

10、 同种型v 同种异型v 独特型第二节 抗体的免疫原性第二节 抗体的免疫原性一、同种型（isotype）指同一种属所有个体抗体分子所共有的抗原特异性标志，为种属型标志。同种型抗原表位存在于抗体重链和轻链的恒定区。同种型（种属型标志）第二节 抗体的免疫原性一、同种型（isotype）1.类和亚类：抗体CH肽链特异性的不同类：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE亚类：IgG1IgG4（抗原表位及二硫键数目位置）2.型和亚型：型：、亚型：14抗体CL肽链特异性的不同IgGSIgAIgMIgDIgE第二节 抗体的免疫原性二、同种异型（allotype）指同一种属某些个体同一类型抗体分子所具有的不同的抗

11、原特异性标志，为个体型标志。同种异型抗原表位存在于抗体重链和轻链的恒定区。同种异型（个体型标志）Gm130 A2m1、A2m2 Km13第二节 抗体的免疫原性三、独特型（idiotype，Id）指不同B细胞克隆产生的抗体分子可变区所特有的抗原特异性标志，为细胞型标志。独特型抗原表位(独特位)存在于抗体重链和轻链的可变区。独特型表位又称独特位。独特型（细胞型标志）Ab、BCR、TCR的可变区存在独特位。第三节第三节 抗体的生物学功能抗体的生物学功能第四章 抗体目 录v 特异性识别和结合抗原v 调理作用和抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用v 激活补体介导的细胞毒效应和调理作用v 介导型超敏反应v 穿过

12、胎盘和黏膜第三节 抗体的生物学功能第三节 抗体的生物学功能一、特异性识别和结合抗原 抗体V区（特别是CDR）的主要功能。中和毒素、中和病毒及阻止病原体入侵。注：抗体V区只能结合病原体等抗原，但不能将其杀伤清除，通常需要吞噬细胞等共同参与发挥效应。抗体中和毒素作用示意图北京大学医学出版社安云庆主编医学免疫学（第3版）二、调理作用和抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用第三节 抗体的生物学功能1.调理作用（opsonization）：IgG类抗体与细菌等颗粒性抗原特异性结合后，通过其Fc段与巨噬细胞或中性粒细胞表面相应IgG Fc受体（FcR）结合，通过IgG的“桥联”作用促进吞噬细胞对细菌的吞噬，称为抗

13、体介导的调理作用。第三节 抗体的生物学功能调理作用抗体介导的调理作用示意图二、调理作用和抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用第三节 抗体的生物学功能2.抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（antibody dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC）：IgG类抗体与肿瘤或病毒感染细胞等靶细胞表面相应抗原表位特异性结合后，可通过其Fc段与NK细胞和巨噬细胞表面相应IgG Fc受体（FcR，CD16）结合，进而增强或触发上述效应细胞对靶细胞的杀伤作用，称为抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用，简称ADCC作用。第三节 抗体的生物学功能抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（ADCC

14、）抗体介导的ADCC作用示意图三、激活补体介导细胞毒效应和调理作用第三节 抗体的生物学功能IgG13/IgM与相应抗原结合后，构象改变暴露其CH2/CH3的补体结合点激活补体经典途径。激活补体介导细胞毒效应第三节 抗体的生物学功能北京大学医学出版社安云庆主编医学免疫学（第3版）IgG与抗原结合前后构型变化和启动补体活化形成攻膜复合物示意图四、介导型超敏反应第三节 抗体的生物学功能IgE为亲细胞抗体，可结合肥大细胞/嗜碱性细胞介导型超敏反应发生。五、穿过胎盘和黏膜第三节 抗体的生物学功能IgG是唯一通过胎盘的抗体。SIgA参与黏膜免疫作用。分泌型IgA形成示意图IgG 第四节第四节 各类抗体的主

15、要特性和功能各类抗体的主要特性和功能第四章 抗体目 录v IgGv IgMv IgAv IgDv IgE第四节 各类抗体的主要特性和功能第四节 各类抗体的主要特性和功能一、IgG由脾和淋巴结中的浆细胞分泌合成，存在于血液和组织液中，血清含量最高，占血清Ig总量的75%-80%，半衰期最长，23天。是再次体液免疫应答产生的主要抗体，具有重要的抗感染免疫作用。IgGIgG是机体抗感染的“主力军”。是唯一能通过胎盘的抗体，在新生儿抗感染中起重要作用。出生3个月开始合成，35岁达成人水平。可活化补体，介导调理吞噬和ADCC作用。Fc段能与葡萄球菌蛋白A（SPA）结合。第四节 各类抗体的主要特性和功能二

16、、IgM1.结合型IgM为单体IgM,表达于B细胞表面，BCR。血清型IgM分子量最大（五聚体）,通过二硫键、J链组成。2.个体发育中产生最早。3.初次体液免疫应答中产生最早。4.激活补体能力强。5.天然血型抗体是IgM。IgM脐带血中IgM升高提示宫内感染。用于感染性疾病的早期诊断。第四节 各类抗体的主要特性和功能三、IgA1.分为两型：血清型（抗感染免疫作用）2.SIgA为二聚体，有J链和分泌片。3.SIgA为黏膜局部免疫的主要抗体。存在于呼吸道、消化道、泌尿生殖道黏膜表面4.SIgA可通过初乳传递给婴儿。新生儿易患呼吸道、消化道感染疾病，自身SIgA未合成分泌型（SIgA）SIgA糖丸（

17、脊髓灰质炎）第四节 各类抗体的主要特性和功能四、IgD1.mIgD可作为B细胞分化成熟的标志。未成熟B细胞mIgM，成熟mIgD、mIgM。2.血清中含量很少。1.血清中含量最低。2.亲细胞型抗体，可通过CH2/CH3与肥大细胞、嗜碱性粒细胞相应高亲和力受体结合，使细胞致敏。当再次与相应抗原相遇，可介导型超敏反应。3.与机体抗寄生虫免疫有关。五、IgEIgDIgE第四节 各类抗体的主要特性和功能1.血清中含量最低。但在过敏性疾病或寄生虫感染病人中显著升高。2.亲细胞型抗体，可通过CH2/CH3与肥大细胞、嗜碱性粒细胞相应高亲和力受体结合，使细胞致敏。当再次与相应抗原相遇，可介导型超敏反应。3.

18、与机体抗寄生虫免疫有关。五、IgEIgE 第五节第五节 人工制备抗体人工制备抗体第四章 抗体目 录v 多克隆抗体v 单克隆抗体v 基因工程抗体第五节 人工制备抗体第五节 人工制备抗体一、多克隆抗体（polyclonal antibody,PcAb）由不同B细胞克隆产生的针对多种不同抗原表位的抗体。多克隆抗体产生的示意图一、多克隆抗体（polyclonal antibody,PcAb）多克隆抗体是机体发挥特异性体液免疫效应的主要分子，具有中和毒素、免疫调理、介导ADCC等重要作用。容易制备但易发生交叉反应。第五节 人工制备抗体二、单克隆抗体（monoclonal antibody,McAb）由单

19、一克隆杂交瘤细胞产生的只识别某一特定抗原表位的特异性抗体。Cesar Milstein 19272002Nobel Prize in 1984 Georges Kohler 19461995 Nobel Prize in 1984建立杂交瘤技术，制备单克隆抗体第五节 人工制备抗体二、单克隆抗体（monoclonal antibody,McAb）单克隆抗体的制备原理lB细胞能产生抗体，但不易在体外培养；l骨髓瘤细胞能在体内、外无限增殖，但不能分泌抗体；l两者形成的杂交瘤细胞既能大量增殖，又能合成和分泌特异性抗体。B3B2B1B2B1小鼠骨髓瘤细胞细胞融合(PEG)选择培养（HAT培养基）B3B2

20、B1B2筛选杂交瘤细胞克隆化建株B2Ab1Ab2B3Ab3HAT培养基 H：次黄嘌呤 (Hypoxanthine)A：氨基喋呤 (Aminopterin)T：胸腺嘧啶核苷 (Thymidine)HGPRT+HGPRTHGPRT+1 2 3免疫脾细胞单克隆抗体制备示意图第五节 人工制备抗体二、单克隆抗体（monoclonal antibody,McAb）单克隆抗体特点和应用l结构高度均一；特点：特点：l特异性强；l易于大量制备；l少(或无)血清交叉反应。l临床疾病诊断；应用：应用：l分离纯化抗原；l鉴定细胞表面分子；l肿瘤导向治疗。第五节 人工制备抗体三、基因工程抗体（genetic engin

21、eering antibody）尽可能降低单克隆抗体的鼠源性。可变区与恒定区均为鼠源可变区为鼠源恒定区为人源CDR为鼠源 其余均为人源借助DNA重组和蛋白质工程技术，在基因水平对Ig分子进行切割、拼接和修饰，重新组装而成的抗体分子，又称重组抗体。CDRv Ab是B细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生的糖蛋白，是介导体液免疫的重要效应分子。v Ab基本结构由两条相同H链和两条相同L链通过链间二硫键连接而成，分为V区、C区和铰链区。v Ab功能与结构密切相关，除可直接阻止病原体入侵及中和毒素外、还可通过激活补体(IgG、IgM）、介导调理和ADCC作用(IgG）、参与型超敏反应(IgE）、穿过

22、胎盘(IgG）和黏膜(SIgA）发挥作用。v人工制备抗体包括多克隆抗体、单克隆抗体和基因工程抗体。小 结 第四章 抗体小 结 第四章 抗体练习题1.关于抗体，下列哪项是错误的？A、抗体是指具有免疫功能的球蛋白B、抗体主要存在于血液、体液、粘膜表面及分泌液中C、抗体是能与相应抗原特异性结合的球蛋白D、抗体都是免疫球蛋白E、抗体都是体内产生的2抗体与抗原结合的部位是A、CH 区 BVH 区 C、CL 区 D、VL 区 EVH 与 VL 区3.能与肥大细胞表面 FcR 结合，并介导 I 型超敏反应的 Ig 是A IgA B、IgD C IgE D IgM E IgG4.新生儿从母乳中获得的抗体是AIgA 类抗体 B.IgM 类抗体 CIgG 类抗体 DIgD 类抗体 EIgE 类抗体5.天然 ABO 血型抗体属于A IgA B IgM C IgG D IgD E IgE6.Ig 的生物学功能包括(多选)A.与相应抗原特异性结合B.IgG1、IgG2、IgG3、IgM 通过经典途径激活补体C.IgG、IgE 能与细胞上 FcR 结合D.IgE 介导 I 型超敏反应E.抗原抗体复合物形成后，Ig 可直接溶解靶细胞作业题v免疫球蛋白的基本结构和主要生物学功能。