免疫球蛋白主题医学知识培训课件.ppt

1、免疫球蛋白主题医学知识与抗体有关的诺贝尔奖获得者与抗体有关的诺贝尔奖获得者1901von Bering血清治疗血清治疗1908Ehrlich&Metchnikoff抗体生成侧链学说抗体生成侧链学说和体液免疫学说和体液免疫学说吞噬吞噬1972Edelman&Poter抗体分子结构抗体分子结构1977Yalow放射免疫测定放射免疫测定1984Koler,Milstein&Jerne单克隆抗体单克隆抗体1987TonegawaIg基因结构基因结构2免疫球蛋白主题医学知识抗毒素的发现抗毒素的发现德国学者德国学者Behring和和日本学者北里于日本学者北里于1890年发现白喉抗毒素年发现白喉抗毒素3免疫

2、球蛋白主题医学知识 破伤风抗毒素的中和作用破伤风抗毒素的中和作用4免疫球蛋白主题医学知识Rodney Porter 1917-1985Nobel Prize in 1972Gerald Edelman 1929-Nobel Prize in 1972抗体分子结构的发现抗体分子结构的发现5免疫球蛋白主题医学知识Susumu TonegamaNobel Prize 1987Ig基因结构的发现基因结构的发现6免疫球蛋白主题医学知识抗体与免疫球蛋白的概念抗体与免疫球蛋白的概念 抗体抗体（antibody，Ab）由浆细胞合成和分泌的能与由浆细胞合成和分泌的能与AgAg进行特异性进行特异性结合的糖蛋白，主

3、要存在于血液及组织液结合的糖蛋白，主要存在于血液及组织液中。中。免疫球蛋白（免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。可分为分泌型（蛋白。可分为分泌型（sIgsIg）和膜型）和膜型（mIgmIg），构成构成B B细胞膜上的抗原受体。细胞膜上的抗原受体。7免疫球蛋白主题医学知识免疫球蛋白概述8免疫球蛋白主题医学知识浆细胞浆细胞9免疫球蛋白主题医学知识10免疫球蛋白主题医学知识第第 一一 节节 免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构(construction)11免疫球蛋白主题医学知识一、免疫球蛋白基本结构一、免疫球蛋白

4、基本结构 由两条相同的重链和轻由两条相同的重链和轻链通过链间二硫键连接链通过链间二硫键连接而成的四肽链结构而成的四肽链结构N端端C端端12免疫球蛋白主题医学知识（一）重链和轻链（一）重链和轻链13免疫球蛋白主题医学知识1.1.重链重链（heavy chain,H链）链）组成：组成：450-550450-550个氨基酸残基个氨基酸残基 分子量：分子量：50-75kD50-75kD 五类五类(class)(class)：重链类型：重链类型：g a d m eg a d m e (链链)组成的组成的Ig：IgG IgA IgD IgM IgE 亚类：同一类亚类：同一类IgIg根据绞链区氨基酸组成、重

5、链二根据绞链区氨基酸组成、重链二 硫键数目和位置的差别可分为亚类（硫键数目和位置的差别可分为亚类（IgG1IgG14 4、IgA1-2IgA1-2）。）。14免疫球蛋白主题医学知识 组成：组成：214214个氨基酸残基个氨基酸残基 分子量：分子量：25kD25kD 型型(type)(type)：根据轻链恒定区免疫原性不同分为：根据轻链恒定区免疫原性不同分为 和和 型型 亚型亚型(type)(type)：根据：根据 链个别氨基酸的差异，分为链个别氨基酸的差异，分为 1 14 42.2.轻链轻链（light chain，L链）链）15免疫球蛋白主题医学知识（二）可变区和恒定区（二）可变区和恒定区1

6、6免疫球蛋白主题医学知识In heavy chains,the V,D and J segments encode the variable domain while the C segment encodes the constant domain.In light chains,the V and J segments encode the variable domain whilethe C segment encodes the constant domain.17免疫球蛋白主题医学知识1.1.可变区可变区（variable region，V区）：区）：N端重链端重链1/41/4和轻链

7、和轻链1/2 1/2 组成，氨基酸序列变化很大。组成，氨基酸序列变化很大。高变区（高变区（hypervariable region,HVR）互补性决定区（互补性决定区（complementarity-determining region,CDR）独特型决定簇（独特型决定簇（idiotypic determinants）骨架区（骨架区（framework region,FR）18免疫球蛋白主题医学知识医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室19免疫球蛋白主题医学知识 2.2.恒定区恒定区（constant region,C区区)：位于位于Ig分子的分子的C端，占轻链端，占轻链1/21/2和重链和重链

8、3/43/4（IgG、IgA、IgD）或）或4/54/5（IgM、IgE）。在同）。在同一种属中，同一类重链和同一类轻链一种属中，同一类重链和同一类轻链C区氨基区氨基酸的组成或排列比较恒定。酸的组成或排列比较恒定。20免疫球蛋白主题医学知识21免疫球蛋白主题医学知识22免疫球蛋白主题医学知识23免疫球蛋白主题医学知识（三）（三）铰链区铰链区（hinge region)：位于位于CH1和和CH2之间，含有丰富的之间，含有丰富的脯氨酸。易伸展、弯曲，有利于同时脯氨酸。易伸展、弯曲，有利于同时结合两个不同的抗原表位。结合两个不同的抗原表位。24免疫球蛋白主题医学知识25免疫球蛋白主题医学知识26免疫

9、球蛋白主题医学知识 链内二硫键折叠成的球形结构域或功能区，链内二硫键折叠成的球形结构域或功能区，约由约由110110个氨基酸组成。个氨基酸组成。轻链：两个结构域（轻链：两个结构域（VL,CL）;重链：重链：4 4个或个或5 5个结构域个结构域 IgG、IgA、IgD：VH、CH1、CH2、CH3 IgM、IgE：VH、CH1、CH2、CH3、CH4(四四)免疫球蛋白的功能域免疫球蛋白的功能域(domain)27免疫球蛋白主题医学知识28免疫球蛋白主题医学知识29免疫球蛋白主题医学知识Unfolded VL region showing 8 antiparallel b b-pleated sh

10、eets connected by loops.NH2COOHS SThe Immunoglobulin Fold30免疫球蛋白主题医学知识31免疫球蛋白主题医学知识Barrel under constructionA barrel made of many staves arranged in a folded over sheetA b b barrel of 7(CL)or 8(VL)polypeptide strands connected by loops and arranged to enclose a hydrophobic interiorSingle VL domain32

11、免疫球蛋白主题医学知识 免疫球蛋白功能域及其功能免疫球蛋白功能域及其功能VL,VH:VL,VH:超变区，超变区，互补决定区（互补决定区（CDR)CDR)与抗原特异性结合部位与抗原特异性结合部位CL,CH1CL,CH1同种异型的遗传标记同种异型的遗传标记CH2,CH3CH2,CH3(IgG,IgM)(IgG,IgM)补体补体C1qC1q结合点，激活补体结合点，激活补体IgG CH2IgG CH2通过胎盘通过胎盘IgG CH3IgG CH3与单核细胞、巨噬细胞、中性与单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、粒细胞、NKNK细胞、细胞、B B细胞表面细胞表面的的FcFcg gR R结合结合铰链区铰链区适于适

12、于V V区同抗原的结合。含大量脯氨酸，富区同抗原的结合。含大量脯氨酸，富有弹性和伸展性，能使有弹性和伸展性，能使AbAb与不同距离的抗原与不同距离的抗原决定簇结合，也利于暴露补体结合位点。决定簇结合，也利于暴露补体结合位点。33免疫球蛋白主题医学知识34免疫球蛋白主题医学知识(一一)J J链链（joining chain）：）：将单体将单体Ig分子连接成多聚体，存在于分子连接成多聚体，存在于IgA和和IgM中中(二二)分泌片分泌片（secretory piece,SP）或）或分泌成分分泌成分（secrtory component，SC）：）：是分泌型是分泌型IgA的辅助成分，保护分泌型的辅助成

13、分，保护分泌型IgA的铰链区的铰链区免受蛋白水解酶的降解，并介导免受蛋白水解酶的降解，并介导IgA二聚体的转运二聚体的转运二、免疫球蛋白的其它成分：二、免疫球蛋白的其它成分：35免疫球蛋白主题医学知识36免疫球蛋白主题医学知识37免疫球蛋白主题医学知识38免疫球蛋白主题医学知识EpithelialcellJCCSSSSCCSSSSCCssSecretory IgA and transcytosisBJC CSSSSCCSSSSCCs sJCCSSSSCCSSSSCCssJCCSSSSCCSSSSCCsspIgR&IgA areinternalisedStalk of the pIgR is d

14、egraded to release IgA containing part of the pIgR-the secretory componentJCCSSSSCCSSSSCCssIgA and pIgR are transported to the apical surface in vesiclesB cells located in the submucosaproduce dimeric IgAPolymeric Ig receptors are expressed on the basolateral surface of epithelial cells to capture I

15、gA produced in the mucosa39免疫球蛋白主题医学知识三、三、免疫球蛋白的水解片断免疫球蛋白的水解片断（一）（一）木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶（二）（二）胃蛋白酶胃蛋白酶2 2个个Fab 段段结合抗原结合抗原1 1个个Fc段段结合细胞结合细胞F(ab)2段段双价抗体活性双价抗体活性pFc段段无生物学活性无生物学活性40免疫球蛋白主题医学知识41免疫球蛋白主题医学知识第第 二二 节节 免疫球蛋白的异质性免疫球蛋白的异质性42免疫球蛋白主题医学知识重链重链C C区分区分类类轻链轻链C C区分区分型型铰链区氨基酸组成和铰链区氨基酸组成和重链二硫键分重链二硫键分亚类亚类一、免疫球蛋白的类

16、型一、免疫球蛋白的类型CCVV轻链轻链C C区区N N端氨基端氨基酸的差异分酸的差异分亚型亚型43免疫球蛋白主题医学知识 多样性抗原的存在是导致免疫球多样性抗原的存在是导致免疫球蛋白异质性（即具有不同的抗原识别蛋白异质性（即具有不同的抗原识别特异性）的外源因素，是免疫球蛋白特异性）的外源因素，是免疫球蛋白异质性的物质基础。异质性的物质基础。二、外源因素所致的异质性二、外源因素所致的异质性-IgG的多样性的多样性44免疫球蛋白主题医学知识三、内源因素所致的异质性三、内源因素所致的异质性-IgG的血清型的血清型45免疫球蛋白主题医学知识 同一种系所有个体的同一种系所有个体的Ig都含有的抗原都含有的

17、抗原决定簇，但与其它物种的有差别，为种属决定簇，但与其它物种的有差别，为种属型标志，型标志，存在于存在于Ig的的C区。区。(一一)同种型同种型（isotype):):（种属特异性）（种属特异性）46免疫球蛋白主题医学知识IgM(kappa)IgG1(kappa)Human IgHuman Igantiserum(Anti-Human Igantibody)IgM(kappa)IgG1(kappa)Rabbitl同一个种属，同类免疫球蛋白分子具有相同的免疫原性同一个种属，同类免疫球蛋白分子具有相同的免疫原性47免疫球蛋白主题医学知识（二）（二）同种异型同种异型(allotype）：）：(个体特异

18、性，个体遗传标志）个体特异性，个体遗传标志）同一个种属，不同个体同类免疫同一个种属，不同个体同类免疫球蛋白分子球蛋白分子CHCH或或CLCL一个或几个氨基酸一个或几个氨基酸不同而表现出具有不相同的免疫原性。不同而表现出具有不相同的免疫原性。48免疫球蛋白主题医学知识Allotype同种异型同种异型IgG1 Person 3IgG1 Person 2IgG1Person 149免疫球蛋白主题医学知识（三）（三）独特型独特型(idiotype):):（B细胞克隆特异性）细胞克隆特异性）同一个体，不同同一个体，不同B细胞克隆产生的细胞克隆产生的抗体，在其超变区具有不同的免疫原抗体，在其超变区具有不同

19、的免疫原性，可诱导其它性，可诱导其它B细胞克隆产生抗独特细胞克隆产生抗独特型抗体。抗原部位存在于型抗体。抗原部位存在于IgG的的V区。区。50免疫球蛋白主题医学知识Idiotype独特型独特型IgG1 Person 1anti-AIgG1 Person 1anti-BIgG1 Person 1anti-C51免疫球蛋白主题医学知识第第 三三 节节 免疫球蛋白的功能免疫球蛋白的功能（function）52免疫球蛋白主题医学知识53免疫球蛋白主题医学知识一、一、Ig V区区的功能的功能 识别并特异性结合抗原识别并特异性结合抗原:中和病毒、毒素，介导炎症反应中和病毒、毒素，介导炎症反应 抗体的抗原结

20、合价：抗体的抗原结合价：单体单体Ig：两价：两价 sIgA：四价：四价 五聚体五聚体IgM：五价：五价54免疫球蛋白主题医学知识 （一）（一）激活补体激活补体 IgM、IgG13 激活补体经典途径激活补体经典途径 凝聚的凝聚的IgA或或IgG4 激活补体替代途径激活补体替代途径二、Ig C区的功能55免疫球蛋白主题医学知识56免疫球蛋白主题医学知识Antibody+complement-mediated damage to E.coliHealthy E.coliElectron micrographs of the effect of antibodies and complement up

21、on bacteria57免疫球蛋白主题医学知识Electron micrographs of Antibodies and complement opsonising Epstein Barr Virus(EBV)Negatively stained EBVEBV coated with a corona ofanti-EBV antibodiesEBV coated with antibodies and activated complement components58免疫球蛋白主题医学知识1.1.调理作用调理作用（opsonization）：）：Ig Fc段与吞噬细胞表面段与吞噬细胞表

22、面FcR结合结合促吞噬促吞噬2.2.抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 （antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC)3.3.介导介导I型超敏反应型超敏反应:IgE （二）结合（二）结合Fc受体受体59免疫球蛋白主题医学知识60免疫球蛋白主题医学知识（三）穿过胎盘和粘膜（三）穿过胎盘和粘膜:IgG、sIgA 62免疫球蛋白主题医学知识第第 四四 节节 各类免疫球蛋白的特性及功能各类免疫球蛋白的特性及功能63免疫球蛋白主题医学知识64免疫球蛋白主题医学知识各类抗体的特性与功能各类抗体的特性与功能IgG四个亚类，分

23、布广、血清含量最高、唯一能四个亚类，分布广、血清含量最高、唯一能通过胎盘通过胎盘,半衰期较长半衰期较长,主要的抗感染抗体主要的抗感染抗体,参与参与IIII、IIIIII型超敏反应型超敏反应IgM五个单体由五个单体由J J链连接成五聚体，最早、可诊链连接成五聚体，最早、可诊断宫内及近期感染，断宫内及近期感染，天然血型抗体天然血型抗体IgA血清型（单体）和分泌型（双体），初乳中血清型（单体）和分泌型（双体），初乳中高浓度高浓度sIgA，参与参与型超敏反应型超敏反应IgD含量低、含量低、B B细胞成熟标志细胞成熟标志IgE含量最低、亲细胞、超敏反应含量最低、亲细胞、超敏反应/寄生虫免疫寄生虫免疫65

24、免疫球蛋白主题医学知识未成熟未成熟B细胞细胞 成熟成熟B细胞细胞 活化或记忆活化或记忆B细胞细胞mIgM mIgD 66免疫球蛋白主题医学知识第第 五五 节节 人工制备抗体人工制备抗体67免疫球蛋白主题医学知识一、一、多克隆抗体多克隆抗体（polyclonal antibody，PcAb）二、二、单克隆抗体单克隆抗体（monoclonal antibody，McAb）三、三、基因工程抗体基因工程抗体（engineering antibody）利用利用DNA重组技术和基因工程手段生产的重组技术和基因工程手段生产的抗体抗体,包括人包括人-鼠嵌合抗体、改型抗体、双特异鼠嵌合抗体、改型抗体、双特异性抗

25、体、小分子抗体等性抗体、小分子抗体等68免疫球蛋白主题医学知识多克隆抗体的制备多克隆抗体的制备69免疫球蛋白主题医学知识单克隆抗体的制备单克隆抗体的制备70免疫球蛋白主题医学知识多克隆抗体多克隆抗体单克隆抗体单克隆抗体来源来源动物免疫血清、恢复期病人血动物免疫血清、恢复期病人血清或免疫接种人群清或免疫接种人群多为鼠源性多为鼠源性特点特点来源广泛、制备容易来源广泛、制备容易纯度高、特异性强、效价高、少纯度高、特异性强、效价高、少或无血清交叉反应、制备成本低或无血清交叉反应、制备成本低组成组成针对不同抗原表位的抗体的混针对不同抗原表位的抗体的混合物合物针对单一表位，结构和组成高度针对单一表位，结构

26、和组成高度均一，抗原特异性及同种型一致均一，抗原特异性及同种型一致应用应用疾病的被动免疫治疗疾病的被动免疫治疗广泛用于疾病诊断、特异性抗原广泛用于疾病诊断、特异性抗原或蛋白的检测和鉴定、疾病的被或蛋白的检测和鉴定、疾病的被动免疫治疗和生物导向药物制备动免疫治疗和生物导向药物制备缺点缺点特异性不高、易发生交叉反应，特异性不高、易发生交叉反应，不易大量制备不易大量制备人体应用后可导致人鼠抗体反应人体应用后可导致人鼠抗体反应多克隆抗体与单克隆抗体的比较多克隆抗体与单克隆抗体的比较71免疫球蛋白主题医学知识基基因因工工程程抗抗体体种种类类72免疫球蛋白主题医学知识Humanization（Chimeric/Reshaped Antibody)73免疫球蛋白主题医学知识 小小 结结 概念概念 基本结构基本结构 水解片段水解片段 功能区功能区 生物学活性生物学活性 免疫原性免疫原性 人工制备的抗体人工制备的抗体74免疫球蛋白主题医学知识 思思 考考 题题1.试述免疫球蛋白的结构与功能。试述免疫球蛋白的结构与功能。2.简述免疫球蛋白的功能区及其功能。简述免疫球蛋白的功能区及其功能。75免疫球蛋白主题医学知识