010 第2章免疫球蛋白

冯永堂第二章Immunoglobulin--AntibodyPolyclonalantibody(pAb)Monoclonalantibody(McAb)GeneticengineeringantibodyImmunoglobulin(Ig)Ig是指具有抗体(Ab)活性或化学结构与Ab相似的球蛋白。Ig与Ab:Ab是Ig,Ig不一定都是Ab。泌型Ig(SIg):如Ab等膜型Ig(mIg):如BCR等Ig类型第一节免疫球蛋白分子的结构一.免疫球蛋白的基本Porter和Edelman-的研究证明了Ab的结构.“Y”型-S-S-连接的四肽链结构(两长两短)(轻链)(重链)抗原抗原LLHHGeraldEdelmanRodneyPorter1917-1985(一)重链(H)与轻链(L)长链为Heavychain(H)短链为Lightchain(L)μ链—IgMα链—IgAγ链–IgGδ链—IgDε链—IgEH分L分κ型λ型(二)V区（veriableregion）和C区(constantregion)•V区--H的1/4和L的1/2近N端•C区--H的3/4和L的1/2近C端铰链区V区C区N端C端CDR1CDR2CDR3铰链区V区与互补决定区（complementaritydeterminingregion，CDR）VH和VL中各有3个区域氨基酸组成和排列顺序高度可变称高变区（hyperveriableregion,HVR）或CDR.HVR1=(CDR1),HVR2=(CDR2),HVR3=(CDR3).CDR之外的区域称骨架区（frameworkregion,FR）（三）Ig的结构域或功能区结构域指每条Ig肽链折叠形成的多个球型结构,每个约有110AA组成,一般具有相应的功能(功能区).IgG,IgA,IgD:L有2个,H有4个Lchain:VL,CLHchain:VH,CH1,CH2,CH3IgM,IgE:L有2个,H有5个Lchain:VL,CLHchain:VH,CH1,CH2,CH3,CH4VL,VH（CDR)---抗原特异性结合部位,独特型抗原决定簇部位CH1----------同种异型的遗传标记CH2,CH3(IgM)---补体C1q结合点，激活补体IgGCH2-------------通过胎盘IgGCH3-------------结合FcR发挥调理吞噬,介导ADCC。IgECH2和CH3----与肥大细胞和嗜碱性性粒细胞IgE的FcR结合,介导超I型敏反应(四)铰链区(hingeregion)：适于V区同抗原的结合,含大量脯氨酸，富有弹性和伸展性，利于暴露补体结合位点,铰链区是Ig亚类划分的依据.各功能区的作用:IgG分子的四种亚类IgG1IgG4IgG3IgG2二.Ig的立体结构与Ig超家族Ig肽链有独特折叠(fold)结构,属β片层(β-sheet)结构,其走向与分子长轴平行.每个Ig折叠有两个β片层,每个片层包括3-5个反平行的折叠股,两个β片层中心的两个半胱氨酸残基之间有一对二硫键垂直连接,形成一”β-桶状结构”.凡凡有Ig独特折叠结构的分子,统称为Ig超家族(immunoglobulinsuperfamily,IgSF)三.Ig的J链和分泌片四.Ig的水解片段第二节抗体的异质性•抗体的的异质性(heterogeneity)即Ig分子的不均一性。异质性可表现在Ig肽链的V区，也可表现在Ig肽链的C区。一.抗体V区和C区的异质性（一）抗体V区异质性不同的抗原表位可诱导产生同一类Ig,但同一类Ig识别抗原的特异性不同,这种不同关键是Ig的V区中HVR（CDR）的差异。抗体V区的异质性是抗体多样性的主要原因。自然界抗原多样性是导致抗体V区异质性的主要原因。（二）抗体C区的异质性(1)不同抗原表位可刺激机体产生不同类型的抗体(2)同一抗原表位刺激机体产生的抗体,其识别抗原的特异性相同,但其重链与轻链的C区可有差异。根据抗体C区的不同可分：1.类(class):CH的不同2.亚类(subclass):铰链区的差异及H-S-S-差异）如IgG分为IgG1,2,3,43.型(type):CL的不同分：κ型λ型4.亚型(subtype):λCL的AA排列差异:λ1~4亚型Ig类、亚类、型、亚型都是抗体C区免疫原性的差异所决定的，即IgC区抗原表位所决定的。应用抗不同H和L链C区的抗体可将Ig分为不同的血清型。（1）同种型（isotype)：同一物种所有个体同一类Ig共同具有的抗原特异性标志。（2）同种异型（Allotype)：同一物种不同个体间IgC区具有的不同抗原特异性标志。同种型同种异型二、Ig的独特型（idiotype，Id）是指不同B细胞克隆产生的抗体V区上所独有的抗原特异性标志，在TCR/BCR的V区上也有Id。决定Id的表位称为独特位（idiotope）。Id表位可刺激异种、同种异体及自体产生抗Id抗体（anti-idiotypeantibody，AId）。每一种Ag表位可诱导产生一种特异性Ab，每一种特异性Ab都有各自的Id。Id分布于Ig的VH和VL。Id主要覆盖抗体的抗原结合部位，即CDR及接近这一部位的骨架区(FDR)部分（一）Id和AId的分类1、独特型的分类按Id特异性：分个体（私有）Id和公有（交叉反应性）Id1）indivivdalId（IdI）：某一特异Ab或TCR/BCR上V区所独有的Id。与DJ基因编码的CDR3关系密切。2）cross－reactiveId（CRI或IdX）：是功能上有关联的Ig或TCR/BCR上V区所共有的Id。2、抗独特型（AId）的分类•Bona分类法-根据AId与Id反应的特点及AId抗体（Ab2）的功能分：Ab2、Ab2β、Ab2、Ab2（1）Ab2：识别Ab1骨架区相关的独特型。Ab2与Ab1结合不影响Ag与Ab1的结合（属半抗原非抑制性Ab2）。可具有促进或抑制Ab1克隆的增殖作用。Ab2Ab2Ab1、TCR/BCR上的v区2）Ab2β：类似原始的抗原表位，可模拟抗原诱导的特异性抗体产生或细胞免疫应答(“内应像”作用），可抑制Ab1与相应抗原的结合反应。Ab2β与模拟的抗原之间在特定部位有较高的同源性。Ab2β可诱导出特异性与Ab1相同的Ab3。原始的抗原Ab2β模拟相似原始的抗原表位Ab1、TCR/BCR上的v区（3）Ab2可识别Ab1上与补位相关的独特位。可抑制Ab1与相应抗原的结合，属半抗原抑制性Ab2。也具有调节作用，促进或抑制带有相应Id细胞克隆的增殖。Ab2Ab2Ab1、TCR/BCR上的v区Ab2Ab1、TCR/BCR上的v区（4）Ab2Ab2又称epibody，是一种双特异性抗体。既可识别骨架区上的独特位，同时又识别自身或外来抗原上的表位。该独特型可能与某些自身免疫性疾病相关。Ab2（二）Id及AId网络B1B2B4B3EAb1Ab2Ab3Ab4Bn抗原•Jerne简化的免疫网络学说示意图3214激发ARC细胞（内影像组）抗原反应细胞（ARC组）Id反应细胞组（IRC组）Id与ARC相同细胞（非特异平行组）外来抗原Id（三）Id和AId网络与免疫调节AgAb1Ab2(Ab2β)Ab2’(Ab2)AgAbAb3Ab3’内影像作用抗Id抗体在医学中的应用1、抗独特型抗体与疫苗制备Ab2β作为抗原的模拟物，代替病原体抗原诱导特异性免疫应答，即所谓抗独特型疫苗(aIdvacccine)aIdvacccine的优点：（1）不带有传染性物质（2）可大量制备抗Id的单抗（3）某些抗Id可模拟碳水化合物性的保护性抗源决定族（而DNA重组技术无法实现）(4)能诱导比灭活病毒更为有效的T细胞应答（5）能诱导抗原决定族特异性的抗独特型疫苗2、抗Id抗体与某些自身免疫病发生有关的实验研究•重症肌无力（MG）患者体内除发现有抗AchR的自身抗体外，还可能含有针对Ach抗体的抗Id抗体（Ab2）。Ab2可作为Ach的模拟物封闭神经肌肉接头的AchR，从而导致神经肌肉接头功能障碍，发生MG。3、抗Id抗体与肿瘤免疫治疗－Lery等应用杂交瘤技术制备了针对病人结节性淋巴瘤B细胞Ig的AId（4D6)，获得一定疗效.鼠骨髓瘤细胞结节性淋巴瘤（B细胞瘤）融合淋巴细胞杂交瘤分泌mAb（Id）B免疫小鼠脾细胞（分泌AId）鼠骨髓瘤细胞融合淋巴细胞杂交瘤分泌mAb（AId,4D6)体内注射治疗B细胞瘤C溶解ADCC调理吞噬抗AId（4D6)治疗病人结节性淋巴瘤B细胞B死亡B第三节Ig的生物合成与表达(自修)第四节Ig的生物学特性一、Ig的主要生物学功能（一）V区的功能1、识别结合抗原：发挥体液免疫效应如:抗毒素(Ab)+毒素-------中和毒素的毒性抗病毒抗体+病毒-------阻止病毒感染2、免疫调节：Id和AId网络3、超抗体活性指抗体可在抗原结合部位以外的部位（V区的骨架区）与多种配体结合，从而发挥多种功能。（二）C区的功能1、激活补体—IgM/IgG1,2,3抗体+细胞(菌)+补体--溶解细胞(菌)2、结合细胞表面的FC受体---介导其它效应（1）调理作用（opsonization）:（2）ADCC作用(Antibody-dependentcell-mediatedcytotoxicity):有FC受体的杀伤细胞(MФ、中性粒、NK)，借助识别FC段杀伤被IgG包被的靶细胞。（3）FcєR介导Ⅰ型超敏反应（4）过胎盘及粘膜二、各类Ig的特性与作用•IgG：1.含量最高、分布最广2.再次应答的主要Ab3.活化补体、4.结合吞噬细胞上的FcR介导调理吞噬5.抗感染、中和毒素的主要Ab6.过胎盘7.结合SPA8.介导ADCCIgM1.分子量最大（巨球蛋白）2.五聚体形式存(血清）3.产生最早4.活化补体能力最强5.天然的血型抗体6.血管内抗感然Ab（早期防御感染）7.膜Ig-BCR成分IgA1.两种形式存在单体-IgA（血清型）二聚体-SIgA（分泌型）,2．SIgA可过粘膜、婴儿可经初乳获得3．SIgA是粘膜、腺体分泌液中主要Ab----发挥粘膜局部免疫作用IgD1.铰链区最长、半寿期较短（3天）2.mIgD是成熟B细胞的BCRIgE1．血清含量最低2．亲细胞性强3．介导Ⅰ型超敏反应4．抗寄生虫感染第五节Ig基因超家族凡有与Ig结构（独特折叠结构）相似，遗传基因同源的蛋白质分子,统称为Ig超家族(immunoglobulinsuperfamily,IgSF)。编码IgSF的基因称为Ig基因超家族。IgSF种类繁多、分布广泛、功能各异。如：Ig、MHC分子、Ag受体、某些CD分子、黏附分子、IgFcR、CKR等一代Ab(pAb)：人工免疫技术制备二代Ab(mAb)：杂交瘤技术制备三代Ab(基因工程Ab)：分子生物学技术制备第六节人工制备Ab技术人工抗体（Ab）技术(1)(2)(1)+调取mAb基因基因改造改造基因转染细胞表达Geneticengineeringantibody(3)一.多克隆抗体(Polyclonalantibody)1.概念给动物接种抗原所获得的免疫血清或抗血清是多种抗体的混合物,它是由多种抗原决定簇刺激多株B细胞增殖分化所产生的,称为多克隆抗体.免疫血清抗原获得接种1243B1B2B3B4(含Ab1,2,3,4等)•2.多克隆抗体的应用免疫学诊断被动免疫治疗和紧急预防•3.存在问题特异性差,用于免疫学检测容易出现交叉反应异质性问题,容易出现过敏二.单克隆抗体(Monoclonalantibody,McAb)1.概念:由识别一种Ag表位的B细胞克隆产生的同源性Ab，称mAb。可由杂交瘤技术生产。1975年，Kohler和Milstein杂交瘤技术的建立,使抗体技术得到了广泛的应用和发展----细胞工程产生的鼠源单克隆抗体GeoregesKohlerCesarMilste基本原理•致敏的B淋巴细胞能分泌特异性抗体，但这些细胞不能在体外存活。•骨髓瘤细胞可在体外大量繁殖，但不能分泌特异性的抗体.•将骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融