大学精品课件:微生物学免疫分子.ppt

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资源描述

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。,

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