抗体

第三章抗体1.掌握抗体和免疫球蛋白的概念，免疫球蛋白的结构及其与功能的关系；2.掌握五类免疫球蛋白的特性和功能特点；3.掌握抗体的生物学活性；4.了解单克隆抗体；课程目标1890年，Behring和北里在德国Koch实验室从豚鼠体内发现了第一种抗体：白喉抗毒素，从而挽救了成千上万的白喉患儿，死亡率从60%降到26%。获1901年的第一届诺贝尔奖。抗体的发现20世纪获得诺贝尔医学生理学奖的免疫学家年代学者姓名国家获奖成就1901E.A.Behring德国发现抗毒素，开创免疫血清疗法1908P.Ehrlich德国提出体液免疫理论和抗体生成的侧链学说1960F.M.Burnet澳大利亚提出抗体生成的克隆选择学说1972G.M.Edelman美国阐明抗体的本质1984N.Jerne丹麦提出天然抗体选择学说和免疫网络学说G.Kohler德国建立杂交瘤技术制备单克隆抗体C.Milstein阿根廷单克隆抗体技术及免疫球蛋白基因表达的遗传调控1987Tonegawa日本阐明抗体多样性的遗传基础R.R.Porter英国阐明抗体的化学结构血清蛋白电泳扫描示意图抗体(antibody，Ab)：B细胞或记忆B细胞接受抗原刺激增殖为浆细胞，由浆细胞合成分泌的，能与相应的抗原发生特异性结合的免疫球蛋白。免疫球蛋白（Ig）：具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白免疫球蛋白的分类：分泌型（SIg）主要存在于血液及组织液中膜型（mIg）构成B细胞膜上的抗原受体所有的Ab都是Ig并非所有的Ig都具有Ab活性第一节抗体的结构“Y”字型的四肽链,两条完全相同的重链(H)和两条完全相同的轻链(L)二硫键连接而成。VLVLVHVH-NH3+CLCLCH1CH2CH3COO－两对：一对重链(H)一对轻链(L)两端：氨基端(N)羧基端(C)两区：可变区(V)恒定区(C)一、基本结构（一）H链与L链H链：约450~550个氨基酸根据H链结构和抗原性分为5类：IgGIgMIgAIgDIgEL链：约214个氨基酸根据L链结构和抗原性分为2种κ:λ≈2:1可变区：抗体分子中轻链和重链靠近N端的氨基酸序列变化较大，形成的结构域称为可变区（V区），分别占重链和轻链的1/4、1/2。重链和轻链的V区分别称为VH和VL.恒定区：靠近C端的氨基酸序列相对恒定的区域称为恒定区（C区）.重链和轻链的C区分别称为CH和CL.（二）可变区和恒定区高变区（hypervaribleregion，HVR）或互补决定区(complementarydeterminingregion,CDR)VH和VL各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序高度可变，共同组成Ig的抗原结合部位，识别并结合抗原。骨架区：V区中CDR之外区域的氨基酸组成和排列顺序相对变化不大，称为骨架区(FR)．VH或VL各有4个骨架区，分别用FR1、FR2、FR3和FR4表示。FR1CDR1FR2CDR2FR3CDR3FR4V区抗原抗体CDR表位Ag铰链区位于CH1与CH2之间，含有丰富的脯氨酸，因此易伸展弯曲，能改变两个结合抗原的Y形臂之间的距离，有利于两臂同时结合两个抗原表位。而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解，产生不同的水解片段。（三）铰链区免疫球蛋白的基本结构“Y”型，四肽链重链（5种:、、、、）轻链（2种:、）可变区（V区）高变区:（HVR，3个，又称CDR互补决定区）骨架区:FR（4个）恒定区（C区）铰链区二、抗体的其他成分1.J链（joiningchain）(1)化学本质：为富含半胱氨酸的多肽链，浆细胞合成，将单体Ig分子连接成多聚体。(2)连接二聚体IgA和五聚体IgM。2.分泌片（SecretoryPiece，SP)（1）来源：黏膜上皮细胞合成分泌。（2）化学组成：糖肽链。（3）作用：只存在于粘膜分泌型IgA中a.帮助SIgA穿越黏膜b.保护SIgA免受蛋白酶的水解作用JchainSPSIgA其他成分J链（jioningchain）分泌片（secretorypiece,SP）多肽链富含半胱氨酸含糖合成细胞浆细胞粘膜上皮细胞主要功能将单体Ig分子连接为多聚体使IgA分泌到粘膜表面发挥免疫作用；保护SIgA铰链区三、抗体分子的水解片段木瓜蛋白酶（papain）水解片段水解部位：重链链间二硫键近N端水解片段：2个Fab片段：结合抗原（单价）1个Fc片段：结合补体；固定细胞；通过胎盘木瓜蛋白酶FcFab：抗原结合片段Fc：可结晶片段1价胃蛋白酶（pepsin）水解片段水解部位：重链链间二硫键近C端水解片段1个F(ab’)2片段：结合Ag（双价）pFc’片段：无生物学活性既保留了F(ab')2片段结合抗原的活性，又避免了Fc段引起的副作用。胃蛋白酶pFc’2价功能区或结构域（domain）概念：Ig分子的H链和L链通过链内二硫键折叠成数个环形结构。每个结构域一般具有相应的功能。V区C区VL+VH功能区：抗原结合部位CL和CH区：具有同种异型抗体的遗传标记。CH2区：IgG的补体结合点和通过胎盘的部位CH3功能区：是Ig与其Fc受体结合的部位(固定细胞）第二节抗体主要生物学功能一、特异性抗原结合V区与抗原表位特异性结合1、中和毒素2、结合病毒3、阻止细菌粘附Neutralization:抗体中和外毒素Neutralization:抗体中和病毒抗体阻止细菌吸附免疫球蛋白的主要生物学功能一、识别并特异性结合抗原单体(IgG,IgE)—2价二聚体(分泌型IgA)—4价五聚体(IgM)—10价（5价）中和效应—中和毒素和病毒与Ag结合—促吞噬细胞吞噬1.抗体的结合价2.实际意义34微免教研室制作二、激活补体抗体+补体对E.coli的作用正常的E.coli抗体激活补体系统对E.coli作用的电镜照片36微免教研室制作三、与免疫细胞表面Fc受体结合不同Ig分子可借助C区结合不同的组织细胞和免疫细胞，产生不同效应；1、调理作用2、ADCC3、I型超敏反应（一）调理作用（oposonization）又称调理素作用，是指抗体、补体与吞噬细胞表面结合，促进吞噬细胞吞噬细菌等颗粒性抗原的作用。抗体的调理作用主要是通过IgM，IgG(IgG1和IgG3)的Fc段与中性粒细胞、巨噬细胞表面的IgMFcR，IgGFcR结合，从而增强其吞噬作用的。（二）ADCC效应ADCC效应中文名称是“抗体依赖细胞介导的细胞毒性作用”(antibody-dependentcell-mediatedcytotoxicity)。是指表达Fc受体的细胞通过与抗体的Fc段结合直接杀伤被抗体结合的靶细胞。当IgG抗体通过Fab段与靶细胞表面抗原决定簇特异性结合后，其Fc段可与NK细胞表面FcγRIII结合，从而使NK细胞对靶细胞产生非特异性杀伤作用，即ADCC作用。（三）介导I型超敏反应四、穿过胎盘和粘膜IgGfetus,SIgAbabyplacentamilkIgA胞吞转运过程二、C区的功能1.激活补体系统Ab+Ag→补体经典途径2.介导免疫细胞活性(1)调理作用(opsonization)：IgG+抗原(颗粒性)→FcγR（单核、巨噬细胞及中性粒细胞）→促吞噬细胞吞噬；(2)ADCC：IgG+抗原(靶细胞)→FcγR（NK细胞）→杀伤靶细胞；(3)介导超敏反应：Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型超敏反应。3.穿越胎盘和粘膜44微免教研室制作第三节各类免疫球蛋白的特征与作用一、IgG(主力部队)特性：单体，4个亚类；再次应答的主要Ig；血清中含量最高，约占血清总Ig的75%；出生后3个月开始合成，分布于血液及组织液中，半衰期为23天。IgG的功能1、具有抗菌、抗病毒、抗毒素作用，起主力免疫作用。2、激活补体IgG1~3→激活→经典途径→溶菌、溶细胞IgG4→激活→旁路途径→溶菌、溶细胞3、通过胎盘（唯一）4、结合细胞，介导调理作用和ADCC效应5、某些自身抗体IgG可引起II、III型超敏反应二、IgM（快速反应部队）特性:五聚体，10价，无铰链区，90kD，分子量最大，巨球蛋白，是初次应答的主要Ig，约占血清总Ig的5~10%，胚胎晚期合成，半衰期短，约5天。IgM的功能1、早期抗菌、抗病毒、抗毒素抗体，起先锋免疫作用；2、活化补体，比IgG强大；3、不能通过胎盘，若脐血中检出IgM，提示宫内有感染；4、天然血型抗体属于IgM；5、在B细胞表面起抗原受体作用(mIgM)；6、某些自身抗体IgM可引起Ⅱ、Ⅲ型超敏反应。三、IgA（边防部队）血清型IgA：单体，出生后4-6个月合成，占血清总Ig的10%，半衰期约5~6天，可介导调理作用和ADCC效应。分泌型IgA(SIgA)：二聚体，分布于初乳、唾液、泪液、胃肠液、气管分泌液等外分泌液中，在免疫防护中起局部免疫作用。SIgA婴儿出生半年形成产妇通过初乳传递作用机制：1、阻抑粘附2、中和毒素3、溶解细菌4、免疫排除四、IgD单体，血清含量低，B细胞成熟标志，在B细胞表面起抗原识别受体作用(mIgD)。五、IgE单体，无铰链区，有CH4区。血清中含量极少，为亲细胞抗体，与嗜碱性粒细胞、肥大细胞上的IgEFcRI结合，介导I型超敏反应。介导ADCC效应、抗寄生虫感染等。mIgMmIgD未成熟B细胞成熟B细胞活化或记忆B细胞B细胞分化发育过程中mIgD的表达第四节人工制备抗体一、多克隆抗体（polyclonalantibody）在含多种抗原表位的抗原物质刺激下，体内多个B细胞克隆被激活并产生针对多种抗原表位的抗体，其混合物即为～。特点：来源广泛，容易制备；但特异性不高，易发生交叉反应，难以大量生产。Ag带有多个表位抗原针对不同表位的B细胞克隆增殖多种抗体的混合物（多克隆抗体）刺激小鼠二、单克隆抗体（monoclonalantibody，mAb）Kohler和Milstein于1975年建立体外细胞融合技术，获得针对单一抗原表位的高特异性抗体。GeoregesKohler(1946-1995)CesarMilstein(1927-2002)单克隆抗体（monoclonalantibody，mAb）概念：由一个识别一种抗原表位的B细胞克隆产生的同源抗体，称为～。特点：结构和组成高度均一；抗原特异性及同种型一致；易于大量制备和纯化。优点：纯度高，特异性强，效价高，少或无血清交叉反应，制备成本低。制备原理：杂交瘤细胞和单克隆抗体技术。应用：作为诊断试剂用于血清学检查；治疗自身免疫病和抑制移植排斥反应；治疗肿瘤的生物导弹。多克隆抗体单克隆抗体来源动物免疫血清、恢复期病人血清或免疫接种人群多为鼠源性特点来源广泛、制备容易纯度高、特异性强、效价高、少或无血清交叉反应、制备成本低组成针对不同抗原表位的抗体的混合物针对单一表位，结构和组成高度均一，抗原特异性及同种型一致应用疾病的被动免疫治疗广泛用于疾病诊断、特异性抗原或蛋白的检测和鉴定、疾病的被动免疫治疗和生物导向药物制备缺点特异性不高、易发生交叉反应，不易大量制备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三、基因工程抗体(geneticengineeringantibody)应用DNA重组技术和蛋白质工程技术，按人类意愿在基因水平上对Ig分子进行切割、拼接或修饰，重新组装的新型抗体。保留了天然抗体的特异性和主要生物学活性，去除无关结构，并可赋予新的生物学活性。1.人鼠嵌合抗体2.改型抗体或称CDR移植抗体3.双特异性抗体4.Fab抗体5.Fv抗体6.单价抗体7.单域抗体8.最小识别单位抗体名称抗体种类靶向抗原适应症批准日期OKT3鼠单抗CD3移植排斥1986Panorex鼠单抗17-1A大肠癌1995ReoPro人-鼠嵌合Fab血小板受体冠心病1994ⅡbⅢaRituxan人-鼠嵌合抗体CD20淋巴瘤1997Simulect人-鼠嵌合抗体CD25移植排斥1998Remicade人-鼠嵌合抗体TNF-α炎症性肠病、1998类风湿关节炎199