大学精品课件：微生物学免疫分子.ppt

1、定义：由机体细胞所产生，与免疫应答有关的，分泌到体液中（分泌型）或存在于细胞膜表面的（膜型）分子统称为免疫分子。 包括：抗体、补体、细胞因子、免疫细胞膜分子,免疫分子,免疫分子之一 免疫球蛋白 （Immunoglobulin）,抗体(antibody，Ab) 是介导体液免疫的重要效应分子，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。 免疫球蛋白的概念 1968年和1972年世界卫生组织和国际免疫学会联合会的专门委员会先后决定，将具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统称为免疫球蛋白（immunoglobulin,Ig）。,Ig与Ab的关系,Ig与Ab的区别：Ig是化学结构的概念，A

2、b 是生物学功能的概念。所有的Ab都是Ig，但Ig并非都有抗体活性。,Ig,Ab,一、Ig基本结构,基本结构 (一)重链（heavy chain，H） 2条 轻链（light chain，L） 2条 (二)可变区（variable region, V区） 恒定区（constant region, C区） (三)超变区（ hyper-variable region, HVR), 又称互补决定区(complementary determining region, CDR） 骨架区（framework region, FR） (四)铰链区（hinge region）,二.功能区（domain） 轻链

3、:VL，CL 重链:VH，CH1，CH2，CH3(IgG、IgA 和IgD) 多一个CH4（IgM和IgE）,功能区的主要功能： VH和VL - 抗原结合部位； CH13和CL - Ig遗传标志所在； CH2(IgG)、CH3(IgM) - C1q结合部位； CH2-CH3(IgG) - 结合并通过胎盘； CH3(IgG) - 单核、巨噬细胞、中性粒细胞、NK细胞 FcR结合部位； CH2、CH3(IgE) - 肥大细胞、嗜碱粒细胞 FcR结合部位。,免疫球蛋白的功能, ,三.水解片段 木瓜蛋白酶（Papain） IgG Fab段(fragment of antigen- binding,抗原

4、结合片段) Fc段（fragment crystalizable,可结晶片段） 胃蛋白酶（Pepsin） IgG F( ab)2 pFc 意义：阐明Ig分子生物学作用； 构建基因工程抗体。,四.其它成分 1.连接链（joining chain，J链) 2.分泌片（secretory piece, SP）,五、五种Ig结构和生物功能,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：、 轻链可分为两型：、型,（一）IgG一般特性： 单体分子； 四个亚类： IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 血清中含量最高(75%Ig)

5、； 半衰期最长(2123天)； 35岁达成人水平(8.017 mg/ml)。,生物学活性： 通过胎盘（新生儿抗感染）； 激活补体（裂解细胞）； 调理作用（促进吞噬）； 介导ADCC（细胞毒作用）。,（二）IgM 1.五聚体，分子量最大(900 kd)，又称巨球蛋白； 2.人类发育过程中最早合成的Ig； 3.体液免疫应答最先产生的Ig感染早期免疫； 4.占血清Ig含量的510%； 5.半衰期: 5天血清中特异性IgM 水平增高提示 有近期感染； 6.激活补体； 7.IgM 不能通过胎盘 脐带血或新生儿血清中IgM 水平升高表明胎儿有宫内感染； 8.B细胞膜IgM(mIgM) 体液免疫应答； 9.

6、自身抗体 自身免疫病，如；类风湿因子。,（三）IgA 1.两种类型： 血清型 IgA1(主要)，单体(主要)； 分泌型 IgA2(主要)，二聚体(主要), 粘膜局部浆细胞合成； 分泌片由粘膜上皮细胞合成； 2.半衰期: 6天； 3.占血清Ig含量的515%； 4.粘膜局部抗感染免疫； 5.聚合IgA激活补体替代途径。,（四）IgD 1.单体分子； 2.存在形式： 分泌性 血清中，功能不清； 膜结合性 B细胞表面, （1）是B细胞成熟的重要标志； （2）抗原受体； 3.占血清Ig含量的1%； 4.半衰期: 3天。,（五）IgE 1.单体分子； 2.血清中含量最低(占Ig的0.002%)； 3.半

7、衰期: 3天； 4.呼吸道和胃肠道浆细胞产生； 5.介导 I 型超敏反应； 6.过敏性疾病和某些寄生虫感染患者 血清中特异性IgE水平增高。,B cell Ag与其受体部位特异性结合 B cell分化增殖 浆细胞 （一般存活2天） Bm（记忆细胞，一般存活100天） 分泌Ab 体液免疫,六、抗体产生的规律,体液免疫,Ig产生规律,1、Ag进入机体后刺激B细胞增殖分化为浆细胞，分泌Ig进入体液； 2、初次免疫应答，先产生IgM，随后才出现IgG，Ab总量在血清中的滴度低，与Ag亲和力低，维持时间短； 3、再次免疫应答，产生的特异性Ab主要是IgG，潜伏期短且滴度高，持续时间长与Ag亲和力较高；（

8、直接刺激Bm） 4、实际应用：免疫接种时可采用多次接种加强免疫。,（一）多克隆抗体（polyclonal antibody）： 指由不同B细胞克隆产生的针对抗原物质中多种抗原决定簇的多种抗体混合物。 如:免疫血清（含多种特异性抗体）。 实际意义： （1）预防、治疗感染性疾病， 如：破伤风抗毒素血清 抗破伤风，胎盘球蛋 白 抗病毒感染等，副作用：超敏反应 （2）临床诊断，如：肥达氏反应 伤寒、副伤 寒，缺点：特异性差。,七、抗体的人工制备,多克隆抗体制备示意图,（二）单克隆抗体（monoclonal antibody, McAb） 由单一克隆B细胞杂交瘤产生的，只识别抗原分子某一特定抗原决定簇的

9、特异性抗体。 特点：具有高度均一性。 杂交瘤细胞： 骨髓瘤细胞 无限增殖； 免疫B细胞 合成、分泌特异性抗体。 杂交瘤技术 HAT培养基：次黄嘌(H), 氨基蝶呤(A)和胸腺嘧啶核苷(T)。,杂交瘤技术及单克隆抗体的制备,免疫分子之二 补体 （Complement System）,补体的发现,Jules Bordet (1870-1961) Discoverer of complement,细菌发生凝集,细菌发生溶解,不耐热的成分，能辅助特异性抗体的溶菌作用，称为补体（complement),一.基本概念 (一) 补体系统（complement system)的概念： 是由存在于人和脊椎动物血

10、清及组织液中的一组经活化后具有酶样活性的蛋白质，包括30余种组分，故称为补体系统。,(二) 补体系统的组成 1. 补体系统组成：按功能分三组： （1） 固有成分：C1(C1q，C1r，C1s)C9、 B、 D、 P因子、MBL、丝 氨酸蛋白酶。 （2） 调节分子： a. 可溶性调节因子； b. 膜结合性调节分子。 （3） 受体成分：C1qR，CR1，CR2， CR3，C3aR，C5aR等。,2. 补体成分命名： 固有成分：用C后加阿拉伯数字表示， 如：C1,C4,C2等； 其他成分：用英文大写字母表示。如： B因子、D因子、P因子、 H因子等； 裂解片段：小片段用a表示 - 如：C3a； 大片

11、段用b表示 - 如：C3b。 酶活性成分：符号上划一横线，如： C3bBb。 灭活补体片段：符号前加 i 表示，如：iC3b。,一般性质： A. 主要产生细胞为肝细胞和巨噬细胞； B. 多数组分为糖蛋白； C. 血清中各成分含量不等，C3含量最多， D因子最少； D. 正常生理情况下，以非活化形式存在； E. 性质不稳定：加热56， 30min 失活。,二. 补体系统的激活 三条途径： 经典途径（classical pathway） 旁路途径（alternative pathway） MBL途径（MBL pathway）,(一) 经典（传统）激活途径： 激活剂：Ag-Ab复合物( IgG、Ig

12、M ) 参与成分：C1C9 激活过程（三个阶段）： 识别阶段 活化阶段 膜攻击阶段,1. 识别阶段,Ag-Ab复合物 C1q C1r活化 C1s 活化,2.活化阶段 C3转化酶和C5转化酶的形成,3. 膜攻击阶段 - 膜攻击复合体 （C5b6789n）形成 C5a C4b2b3b C5 C5b + C6 + C7 C5b67+C8 C5b678 + C9 C5b6789n (膜攻击复合体)细胞裂解,C1qrs,C1qrs,裂解,裂解,裂解,C5 C5b C5b9(攻膜复合物) C5a C6 C7 C8 C9,裂解,补体经典激活途径,Mg2+,Ca2+,C3裂解,不稳定,稳定,C5 C5b C5

13、b9(攻膜复合物) C5a C6 C7 C8 C9,裂解,裂解,补体旁路激活途径,三、补体的生物学作用,补体系统的功能可分为两大方面：补体在细胞表 面激活并形成MAC介导溶细胞效应；补体激活过程中 产生不同的蛋白水解片段，从而介导各种生物学效 应。 1、溶解或杀伤细胞； 2、调理作用和免疫粘连作用； 3、过敏毒素引起炎症反应及趋化作用； 4、清除免疫复合物； 5、免疫调节作用。,1、溶解或杀伤细胞,补体被激活后，在细胞表面形成攻膜复合体(MAC)，并镶嵌到细胞膜内，使细胞膜被穿孔，导致细胞内容物向外渗漏，而细胞外的水分大量涌入细胞内，最终细胞发生溶解。,2、调理作用和免疫粘连作用,C3b、C4

14、b和灭活的C3b都是重要的调理素。 以C3b为例： 机体内存在很多靶细胞，有的靶细胞结合了C3b，有的没有结合，当吞噬细胞在吞噬靶细胞的时候，C3b能够起到桥梁作用，促进吞噬细胞的吞噬作用，而没有结合C3b的靶细胞就不容易被吞噬。,3、过敏毒素引起炎症反应及趋化作用,过敏毒素作用 补体的C3a、C4a、C5a又称为过敏毒素，可与肥大细胞或嗜碱性细胞表面结合，使细胞脱颗粒，释放组胺类的血管活性介质，引起血管扩张，毛细管通透性增加，平滑肌收缩和支气管痉挛。 趋化作用 C3a、C5a和C5b67是趋化因子，可以使中性粒细胞和巨噬细胞到达炎症部位，发挥其吞噬作用。,4、清除免疫复合物,机体血循环中形成

15、的免疫复合物可沉积在血管壁，通过活化的补体，造成周围组织损伤。补体成分可参与清除循环免疫复合物。 抑制致病性的免疫复合物的形成 促进免疫复合物的溶解 免疫黏附作用,5、补体的免疫调节作用,补体通过多个环节对免疫应答起调节作用。 C3可参与捕捉、固定抗原 补体成分可与多种免疫细胞作用 补体参与调节多种免疫细胞的效应功能,是由多种细胞分泌的具有多种功能的高活性 小分子蛋白质。,六大类（按功能分类）： 白细胞介素（interleukins，ILs） 干扰素(interferon，IFN) 肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF） 集落刺激因子(colony- stimulating factor，CSF) 趋化因子（chemokines） 生长因子（growth factor，GF）,免疫分子之三 细胞因子,细胞因子在B细胞的生长与分化中的功能,本章重点,掌握：抗体的概念； 免疫球蛋白的基本结构、功能区、水解片段及抗体产生的一般规律。 补体的概念、组成及理化性质； 经典激活途径； 补体系统的生物学作用； 几种主要的细胞因子。 熟悉：免疫球蛋白的生物学活性及其分类。 了解：抗体的人工制备。 旁路激活途径； 免疫分子的特性。,