膜抗原与免疫作用及细胞膜与医药学课件.ppt

1、 是存在于人体红细胞膜上的主要抗原，是一种是存在于人体红细胞膜上的主要抗原，是一种跨膜跨膜糖蛋白糖蛋白，血型糖蛋白的蛋白质部分为一条多肽，血型糖蛋白的蛋白质部分为一条多肽酶，其氨基端为亲水性，伸向细胞外表面。多肽链酶，其氨基端为亲水性，伸向细胞外表面。多肽链中的中的螺旋节段横跨非极性的脂双层。羧基端也为螺旋节段横跨非极性的脂双层。羧基端也为亲水性，位于膜的内表面。亲水性，位于膜的内表面。血型糖蛋白的氨基端多肽链片断连接有许多寡血型糖蛋白的氨基端多肽链片断连接有许多寡糖链分枝，其糖链分枝，其糖残基具有特定的结构顺序。根据不糖残基具有特定的结构顺序。根据不同的抗原组合，形成各种血型。同的抗原组合，

2、形成各种血型。红细胞表面已发现十几种血型系统，如：红细胞表面已发现十几种血型系统，如：ABOABO、MNMN、RhRh、MNSs KellMNSs Kell、LewisLewis、DuffyDuffy、XgXg、和、和SciannaScianna等。等。（一）血型抗原（一）血型抗原1 ABO ABO血型抗原共有：血型抗原共有：A A型、型、B B型、型、ABAB型型和和O O型型4 4种血型。种血型。四种血型类型是由寡糖链的结构所决四种血型类型是由寡糖链的结构所决定的。分支的寡糖链非还原端的单糖有各定的。分支的寡糖链非还原端的单糖有各种变化。种变化。1 1、ABOABO血型抗原血型抗原2Gal

3、-NAcG-G-NAcGalGal-NAcG-G-NAcGal前体物前体物FucFucGal-NAcG-G-NAcGalGal-NAcG-G-NAcGalH H物质物质FucFucGal-NAcG-GNAcGalGal-NAcG-GNAcGalNAcGalNAcGal-GalGal-Gal-NAcG-G-NAcGalGal-NAcG-G-NAcGalFucFucA A抗原抗原B B抗原抗原H H基因基因岩藻糖转移酶岩藻糖转移酶I IA A基因基因N-N-乙酰半乳糖乙酰半乳糖胺转移酶胺转移酶I IB B基因基因D-D-半乳糖转移酶半乳糖转移酶3A IAIA、IAiB IBIB、IBi AB IA

4、IBO ii A抗原 抗B抗体 B抗原 抗A抗体 A抗原及B抗原 -抗A及抗B抗体血型血型 基因型基因型 红细胞抗原红细胞抗原 血清抗体血清抗体表表1 ABO1 ABO血型的表现型与基因型血型的表现型与基因型4 MN MN血型抗原血型抗原是红细胞膜上的另一个重要的是红细胞膜上的另一个重要的抗原。抗原。从从M M和和N N血型红细胞分离出来的血型红细胞分离出来的血型糖蛋白在血型糖蛋白在氨基酸排列上有所不同氨基酸排列上有所不同，在，在M M型的第型的第1 1位及第位及第5 5位位氨基酸分别为丝氨酸和甘氨酸，而氨基酸分别为丝氨酸和甘氨酸，而N N型的则是亮型的则是亮氨酸和谷氨酸。氨酸和谷氨酸。因而认

5、为，因而认为，M M、N N血型抗原特异性是由糖链和血型抗原特异性是由糖链和肽链两部分共同决定的。肽链两部分共同决定的。5 一类决定同种个体之间特异性的抗原系统，一类决定同种个体之间特异性的抗原系统，由于最初是在组织移植中发现，所以叫由于最初是在组织移植中发现，所以叫组织相容性组织相容性抗原抗原(histocompatibility antigen)(histocompatibility antigen)。其化学成分。其化学成分是是糖蛋白糖蛋白。机体大部分组织都有这些抗原，它们是。机体大部分组织都有这些抗原，它们是细胞膜上的一类蛋白质，决定着移植过程中的免疫细胞膜上的一类蛋白质，决定着移植过程

6、中的免疫反应。反应。脊椎动物和人体有多种组织相容性抗原，但引脊椎动物和人体有多种组织相容性抗原，但引起免疫排斥反应的强弱不同。能引起强烈排斥反应起免疫排斥反应的强弱不同。能引起强烈排斥反应的抗原称的抗原称主要组织相容性抗原主要组织相容性抗原，而引起较弱排斥反，而引起较弱排斥反应的抗原则称应的抗原则称次要组织相容性抗原。次要组织相容性抗原。(二二)组织相容性抗原组织相容性抗原6 主要组织相容性抗原受控于一组紧密连锁的基因主要组织相容性抗原受控于一组紧密连锁的基因群组成的复合体，称为群组成的复合体，称为主要组织相容性复合体主要组织相容性复合体(major(major histocompatibil

7、ity complex,MHC)histocompatibility complex,MHC)。至今研究过的脊椎动物中，从甲胄鱼一直到人类至今研究过的脊椎动物中，从甲胄鱼一直到人类都存在结构与功能相似的都存在结构与功能相似的MHCMHC遗传区域，如小鼠的遗传区域，如小鼠的MHCMHC是是H-2H-2，猪的，猪的MHCMHC是是SLASLA，人的，人的MHCMHC是是HLAHLA系统。系统。7 人类的人类的MHCMHC称为称为HLAHLA系统系统，由于对，由于对HLAHLA的认识来的认识来自对人类白细胞抗原的研究，所以自对人类白细胞抗原的研究，所以HLAHLA常被用作常被用作人人类白细胞抗原类白

8、细胞抗原(human leucocyte antigen)(human leucocyte antigen)的同义的同义词。词。白细胞抗原是主要组织相容性抗原的俗称。白细胞抗原是主要组织相容性抗原的俗称。主要组织相容性抗原主要组织相容性抗原是一组直接与器官移植成功是一组直接与器官移植成功与失败有关的抗原，代表移植双方与失败有关的抗原，代表移植双方 (供体与受体供体与受体)组织相容的程度，故亦称移植抗原。组织相容的程度，故亦称移植抗原。8 HLA HLA的实践意义的实践意义 HLAHLA与器官移植与器官移植 HLAHLA配型能改善移植物的存活。配型能改善移植物的存活。骨髓移植只有在骨髓移植只有在

9、HLAHLA相同的同胞中进行。在肾或其它器相同的同胞中进行。在肾或其它器官移植中，应首选官移植中，应首选HLAHLA完全相同的同胞，次选完全相同的同胞，次选HLAHLA半相半相同的同胞或亲代。对于移植尸体器官应选择有尽可能同的同胞或亲代。对于移植尸体器官应选择有尽可能多的相同抗原的供者和受者。多的相同抗原的供者和受者。HLAHLA与亲子鉴定和个体识别与亲子鉴定和个体识别 由于由于HLAHLA的多态性，的多态性，它不仅可以排除亲子关系，而且可以用于肯定亲子关它不仅可以排除亲子关系，而且可以用于肯定亲子关系。目前系。目前HLAHLA已成为鉴定亲子关系的法律依据之一。由已成为鉴定亲子关系的法律依据之

10、一。由于在随机人群中于在随机人群中HLAHLA型相同的可能性很小，因此可用它型相同的可能性很小，因此可用它来作为个人识别的排除率很高，已在法医上广泛应用。来作为个人识别的排除率很高，已在法医上广泛应用。9 （一）抗原和抗体分子（一）抗原和抗体分子 1.抗原抗原 一切不属于细胞正常成分的分子和大一切不属于细胞正常成分的分子和大分子，都称为这种细胞的分子，都称为这种细胞的异物异物；一切不；一切不属于动物体正常组织的细胞，都称为属于动物体正常组织的细胞，都称为异异体体。所有能引起特异免疫反应的异物和所有能引起特异免疫反应的异物和异体，都称为抗原异体，都称为抗原。抗原一般是机体未接触过的外源成分，抗原

11、一般是机体未接触过的外源成分，如如:糖蛋白、脂蛋白及脂多糖等。糖蛋白、脂蛋白及脂多糖等。二、淋巴细胞与特异性免疫作用二、淋巴细胞与特异性免疫作用10 2.2.抗体抗体 是免疫应答中的重要产物，在特异性和是免疫应答中的重要产物，在特异性和非特异性免疫反应中起重要作用。非特异性免疫反应中起重要作用。抗体抗体(antibody)(antibody)即在动物和人的血清中即在动物和人的血清中存在的具有免疫作用的球蛋白分子存在的具有免疫作用的球蛋白分子，是免疫，是免疫反应中被激活的反应中被激活的B B细胞细胞(浆细胞浆细胞)所分泌的一大所分泌的一大类生物活性物质。免疫球蛋白类生物活性物质。免疫球蛋白(Ig

12、)(Ig)分子由分子由4 4条条多肽链构成，两条相同的轻链多肽链构成，两条相同的轻链(L)(L)和两条相同和两条相同的重链的重链(H)(H)。11Antibodies are Proteins that Recognize Specific Antigens12 根据组成和根据组成和H链链C区的抗原性差异，可分为区的抗原性差异，可分为IgG、IgA、IgM、IgD和和IgE五类。五类。13 (二二)膜表面免疫球蛋白膜表面免疫球蛋白 淋巴细胞表面也有能识别抗原的受体，淋巴细胞表面也有能识别抗原的受体，它是一类嵌在膜脂双层中的免疫球蛋白，它是一类嵌在膜脂双层中的免疫球蛋白，也可称也可称膜抗体膜抗体

13、，与免疫细胞分泌的游离抗，与免疫细胞分泌的游离抗体相似但不完全相同。体相似但不完全相同。B B淋巴细胞表面主要有表面免疫球蛋淋巴细胞表面主要有表面免疫球蛋白白M(SIgM)M(SIgM)，数量高达，数量高达5 510103 3个，约占个，约占1010的细胞表面积；的细胞表面积；T T淋巴细胞的抗原受体淋巴细胞的抗原受体分子为分子为SIgT,SIgT,每个每个T T淋巴细胞表面约有淋巴细胞表面约有1 110103 33 310103 3个免疫球蛋白分子。个免疫球蛋白分子。14（三）（三）T T、B B淋巴细胞与特异性免疫作用淋巴细胞与特异性免疫作用 B淋巴细胞是淋巴细胞是体液介导免疫反应的主体液

14、介导免疫反应的主角角。它主要防御大多数细菌和病毒的感染。它主要防御大多数细菌和病毒的感染以及毒素的有害作用。以及毒素的有害作用。当当B淋巴细胞膜上的受体与相应抗原淋巴细胞膜上的受体与相应抗原结合并被激活后，引起细胞内的一系列的结合并被激活后，引起细胞内的一系列的变化，并分化为浆细胞，浆细胞合成和分变化，并分化为浆细胞，浆细胞合成和分泌相应的泌相应的抗体抗体。15 T淋巴细胞是淋巴细胞是细胞介导免疫反应的主角细胞介导免疫反应的主角。它主要防御寄生于细胞中的细菌、真菌、原它主要防御寄生于细胞中的细菌、真菌、原虫、某些病毒、自身恶变的肿瘤细胞和异体虫、某些病毒、自身恶变的肿瘤细胞和异体移植细胞。移植

15、细胞。当当T淋巴细胞膜上抗原受体与相应抗原结淋巴细胞膜上抗原受体与相应抗原结合时，也引起细胞内一系列的变化，合时，也引起细胞内一系列的变化，但不产但不产生抗体，而是产生各种淋巴因子或称淋巴激生抗体，而是产生各种淋巴因子或称淋巴激活素等生物活性物质。活素等生物活性物质。这些淋巴因子可直接杀伤它所识别的细这些淋巴因子可直接杀伤它所识别的细胞，也可动员巨噬细胞共同杀伤之。胞，也可动员巨噬细胞共同杀伤之。16 细胞膜是细胞与环境间的屏障，是维持细细胞膜是细胞与环境间的屏障，是维持细胞内环境稳定、调节细胞正常生命活动的重要胞内环境稳定、调节细胞正常生命活动的重要结构基础。结构基础。它在细胞内外物质运输、

16、细胞间识别、细它在细胞内外物质运输、细胞间识别、细胞免疫、信息传递和代谢调节等各种生命代谢胞免疫、信息传递和代谢调节等各种生命代谢活动中都起着重要作用，因此，膜结构的任何活动中都起着重要作用，因此，膜结构的任何成分改变和功能异常，都将导致细胞发生一定成分改变和功能异常，都将导致细胞发生一定的病理变化，乃至机体的功能紊乱。的病理变化，乃至机体的功能紊乱。第七节第七节 细胞膜与医药学细胞膜与医药学17膜转运病与膜受体病膜转运病与膜受体病 由细胞膜上主动转运系统的载体蛋由细胞膜上主动转运系统的载体蛋白缺损和功能异常所引起的疾病，称白缺损和功能异常所引起的疾病，称膜膜转运病转运病(transport

17、disease)(transport disease)。由细胞膜上受体蛋白缺陷，包括受体由细胞膜上受体蛋白缺陷，包括受体数量增减和结构上的缺陷以及特异性、结数量增减和结构上的缺陷以及特异性、结合力的异常改变等所引起的疾病，称合力的异常改变等所引起的疾病，称受体受体病病(receptor disease)(receptor disease)。18一、膜转运系统异常与疾病一、膜转运系统异常与疾病 目前已知的转运病有目前已知的转运病有1010多种，主要是多种，主要是肠管和肾小管。肠管和肾小管。例如，例如，胱氨酸尿症胱氨酸尿症是由于患者肾近曲是由于患者肾近曲小管和肠管上皮细胞不能转运胱、赖、精小管和肠

18、管上皮细胞不能转运胱、赖、精和鸟氨酸所引起。由于胱氨酸溶解度极低，和鸟氨酸所引起。由于胱氨酸溶解度极低，易产生胱氨酸结石。因此，本病主要表现易产生胱氨酸结石。因此，本病主要表现是尿路结石、肾绞痛、氨基酸尿及尿路感是尿路结石、肾绞痛、氨基酸尿及尿路感染。染。19 因编码因编码LDL受体的基因突变，使细胞表面受体的基因突变，使细胞表面LDL受受体减少或缺失，使胆固醇在细胞和血浆内累积，引起体减少或缺失，使胆固醇在细胞和血浆内累积，引起脂质代谢紊乱和动脉粥样硬化等。脂质代谢紊乱和动脉粥样硬化等。正常情况下细胞中胆固醇的来源有两条途径：一正常情况下细胞中胆固醇的来源有两条途径：一是来自细胞内胆固醇的生

19、物合成；二是通过细胞表面是来自细胞内胆固醇的生物合成；二是通过细胞表面LDL受体摄取血浆中的胆固醇。在正常代谢中受体摄取血浆中的胆固醇。在正常代谢中LDL同同细胞膜上的细胞膜上的LDL受体结合，通过内吞进入细胞，被溶受体结合，通过内吞进入细胞，被溶酶体酸性水解酶水解，释放出游离胆固醇。酶体酸性水解酶水解，释放出游离胆固醇。家族性高胆固醇血症家族性高胆固醇血症(familial hypercholesterolaemia,FH)二、受体异常与疾病二、受体异常与疾病20 细胞膜上的细胞膜上的LDLLDL受体对于调节血中胆固醇受体对于调节血中胆固醇量有很大关系。量有很大关系。LDLLDL受体能抑制细

20、胞内合成胆受体能抑制细胞内合成胆固醇的酶的活性固醇的酶的活性。当细胞外当细胞外LDLLDL颗粒达到一定浓度激活膜上颗粒达到一定浓度激活膜上的的LDLLDL受体时，细胞内这种合成酶的活性就受受体时，细胞内这种合成酶的活性就受到抑制，从而使细胞内源性胆固醇合成减少。到抑制，从而使细胞内源性胆固醇合成减少。这样血液中的胆固醇含量降低，这样血液中的胆固醇含量降低，LDLLDL含量含量也降低，当降到一定量时，就失去对膜上也降低，当降到一定量时，就失去对膜上LDLLDL受体的激活作用，细胞内源性胆固醇合成增受体的激活作用，细胞内源性胆固醇合成增加。加。21LDL受体的代谢受体的代谢(metabolism

21、of LDL receptor)核核粗粗面面内内质质网网高高尔尔基基体体囊囊泡泡溶溶酶酶体体核核内内体体22 在某些情况下，机体自身可产生受在某些情况下，机体自身可产生受体的抗体，这些抗体与受体结合后，封体的抗体，这些抗体与受体结合后，封闭了受体的作用，使受体功能发生改变，闭了受体的作用，使受体功能发生改变，由此可引起的疾病。由此可引起的疾病。重症肌无力重症肌无力：因存在抗乙酰胆碱受体的抗：因存在抗乙酰胆碱受体的抗体而引起的自身免疫性疾病。体而引起的自身免疫性疾病。重症肌无力重症肌无力23 机制机制mechanismmechanismAch运动神经末梢运动神经末梢 Na+内流内流肌纤维收缩肌纤

22、维收缩Ach受体受体抗乙酰胆碱受体抗体抗乙酰胆碱受体抗体 当抗乙酰胆碱受体的抗体与乙酰胆碱受当抗乙酰胆碱受体的抗体与乙酰胆碱受体结合后，降低了受体与乙酰胆碱的结合能体结合后，降低了受体与乙酰胆碱的结合能力，同时使受体发生分解。力，同时使受体发生分解。表现：受累横纹肌稍行活动后即疲乏无表现：受累横纹肌稍行活动后即疲乏无力，休息后恢复。力，休息后恢复。24三、癌变和细胞表面关系三、癌变和细胞表面关系 癌细胞是由体内正常细胞产生癌变而形癌细胞是由体内正常细胞产生癌变而形成的，现已经发现肿瘤细胞许多表型变化及成的，现已经发现肿瘤细胞许多表型变化及其相随的恶性行为均与细胞表面的结构、理其相随的恶性行为均

23、与细胞表面的结构、理化性质和功能的改变有密切的关系。化性质和功能的改变有密切的关系。接触抑制丧失接触抑制丧失黏着作用的消失黏着作用的消失细胞膜组成的异常细胞膜组成的异常抗原性的改变抗原性的改变与外源性凝集素的反应与外源性凝集素的反应25（一）接触抑制丧失（一）接触抑制丧失 体外培养的正常细胞在培养瓶中贴壁体外培养的正常细胞在培养瓶中贴壁生长成单层，细胞达到一定密度后，而相互生长成单层，细胞达到一定密度后，而相互接触时，细胞的生长和增殖受到抑制，这种接触时，细胞的生长和增殖受到抑制，这种现象称为现象称为接触抑制接触抑制（contact inhibitioncontact inhibition）。

24、也称也称密度依赖性调节密度依赖性调节（density density dependent regulationdependent regulation）（）（细胞表面的糖基转细胞表面的糖基转移酶活性增强，糖基化加快，糖链延伸使细胞表移酶活性增强，糖基化加快，糖链延伸使细胞表面的调节装置的功能及细胞表面的许多反应受到面的调节装置的功能及细胞表面的许多反应受到抑制抑制）。）。26（二）黏着作用的消失（二）黏着作用的消失 癌细胞失去原来的正常细胞与细胞间的黏着作癌细胞失去原来的正常细胞与细胞间的黏着作用，导致癌细胞彼此间的黏着性和亲和力降低，因用，导致癌细胞彼此间的黏着性和亲和力降低，因而容易游离、

25、分散而侵润病灶附近组织，然后通过而容易游离、分散而侵润病灶附近组织，然后通过血管、淋巴管转移到其他部位。血管、淋巴管转移到其他部位。27（三）细胞膜组份的异常（三）细胞膜组份的异常 膜脂的改变膜脂的改变 癌变细胞常伴随着鞘糖脂，特别是带唾液酸的神经节苷脂癌变细胞常伴随着鞘糖脂，特别是带唾液酸的神经节苷脂的改变。的改变。糖脂的改变主要是糖链的缩短，称糖链缺陷现象。糖脂的改变主要是糖链的缩短，称糖链缺陷现象。膜蛋白的改变膜蛋白的改变纤连蛋白（在细胞与细胞外基质黏着中起作用）显著减少；纤连蛋白（在细胞与细胞外基质黏着中起作用）显著减少；含唾液酸（起着遮盖肿瘤相关移植抗原含唾液酸（起着遮盖肿瘤相关移植

26、抗原TATATATA的作用，使机的作用，使机体的免疫活性细胞不能识别和攻击之）和岩藻糖的多肽或体的免疫活性细胞不能识别和攻击之）和岩藻糖的多肽或糖蛋白的量明显增加；糖蛋白的量明显增加；酶蛋白活性变化：糖苷酶活性增高，纤溶蛋白酶原的活化酶蛋白活性变化：糖苷酶活性增高，纤溶蛋白酶原的活化物也增多（它使血清中无活性的纤溶蛋白酶原转化为纤溶物也增多（它使血清中无活性的纤溶蛋白酶原转化为纤溶蛋白酶，导致有关的纤维溶解，这也和肿瘤细胞黏着性降蛋白酶，导致有关的纤维溶解，这也和肿瘤细胞黏着性降低，浸润生长及向远处转移等恶性行为有关）。低，浸润生长及向远处转移等恶性行为有关）。28（四）抗原性的改变（四）抗原

27、性的改变 主要表现为原有的抗原消失或异型抗原的产主要表现为原有的抗原消失或异型抗原的产生。生。如红细胞、血管内皮细胞、鳞状上皮、柱状上皮等细胞均携带ABO抗原，这些部位产生肿瘤后，不仅原有的ABO抗原消失，还可能有异型抗原的出现。如O型或B型胃癌患者细胞表面可出现A型抗原。这可能与某些糖基转移酶活性改变有关。29（五）与外源性凝集素的反应（五）与外源性凝集素的反应 外源性凝集素是一类蛋白质，能使血细外源性凝集素是一类蛋白质，能使血细胞凝集。胞凝集。正常细胞与肿瘤细胞的凝集性不同。正常细胞与肿瘤细胞的凝集性不同。肿瘤细胞能与外源性凝集素（如伴刀豆肿瘤细胞能与外源性凝集素（如伴刀豆球蛋白球蛋白A

28、A）作用，产生凝集现象，正常细）作用，产生凝集现象，正常细胞无此反应。胞无此反应。30四、膜生物工程与医药学四、膜生物工程与医药学 人工生物膜在医药学领域有广泛的应用。人工生物膜在医药学领域有广泛的应用。脂质体：是脂质体：是由磷脂双分子层在水溶液中形由磷脂双分子层在水溶液中形成的微囊成的微囊，类似于天然生物膜。它可以包，类似于天然生物膜。它可以包裹各种生理活性物质，如克隆抗体、药物、裹各种生理活性物质，如克隆抗体、药物、DNADNA、RNARNA等。亲水性物质包裹在脂质体微等。亲水性物质包裹在脂质体微囊的水溶液中，而疏水性物质则分布于脂囊的水溶液中，而疏水性物质则分布于脂质体膜内。质体膜内。脂

29、质体和细胞接触后可被吸附于细胞表面，脂质体和细胞接触后可被吸附于细胞表面，膜发生融合后，脂质体内含物进入细胞。膜发生融合后，脂质体内含物进入细胞。31脂质体在基因治疗中的应用脂质体在基因治疗中的应用 通过脂质体将外源基因转入细胞，是基通过脂质体将外源基因转入细胞，是基因转导的基本方法之一。因转导的基本方法之一。脂质体作为一种可以选择的基因传递载脂质体作为一种可以选择的基因传递载体，具有以下优点：体，具有以下优点：可防止核酸被体内物质降解；无毒，可防止核酸被体内物质降解；无毒，无免疫原性；易于制备，使用方便，无免疫原性；易于制备，使用方便，可将大片断可将大片断DNADNA转运到细胞中；基因转转运到细胞中；基因转染率高。染率高。32