安徽理工大學(xué)醫(yī)學(xué)院

1、安徽理工大學(xué)醫(yī)學(xué)院SchoolofMedicine醫(yī)學(xué)免疫學(xué)教案首頁(yè)第 次課 授課時(shí)間 年 月 日 教案完成時(shí)間 年 月 日課程名稱(chēng)年 級(jí) 級(jí)專(zhuān)業(yè)、層次教 師張榮波專(zhuān)業(yè)技術(shù)職 務(wù)副教授授課方式（大、小）大班學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)授課題目（章、節(jié)）第四章 免疫球蛋白基本教材或主要參考書(shū)陳蔚峰主編醫(yī)學(xué)免疫學(xué)（第四版，人民衛(wèi)生出版社）教學(xué)目的和要求：掌握：抗體和免疫球蛋白的概念、免疫球蛋白分子的結(jié)構(gòu)和功能、各類(lèi)免疫球蛋白的生物學(xué)活性。熟悉：免疫球蛋白分子的抗原性、多克隆抗體和單克隆抗體。了解：免疫球蛋白基因的結(jié)構(gòu)和抗體的多樣性、免疫球蛋白超家族、抗體的制備大體內(nèi)容與時(shí)間安排，教學(xué)方法：課堂講授 輔以啟發(fā)式提問(wèn)，

2、配以多媒體投影1 免疫球蛋白分子的結(jié)構(gòu)(20min)2免疫球蛋白的異質(zhì)性(20min)3免疫球蛋白分子的功能(20min)4 五類(lèi)免疫球蛋白分子的生物學(xué)活性(20min)5 人工制備抗體(20min)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)： 重點(diǎn)：免疫球蛋白分子的結(jié)構(gòu) ；免疫球蛋白分子的功能； 五類(lèi)免疫球蛋白分子的生物學(xué)活性。難點(diǎn)： 免疫球蛋白分子的異質(zhì)性（抗原性）；多克隆抗體、單克隆抗體及基因工程抗體教研室審閱意見(jiàn)：_（教學(xué)組長(zhǎng)簽名）_（教研室主任簽名） 2004年月日（教案續(xù)頁(yè)）基 本 內(nèi) 容輔助手段和時(shí)間分 配抗體(antibody, Ab)：B細(xì)胞在抗原刺激下分化為漿細(xì)胞，產(chǎn)生能與相應(yīng)抗原發(fā)生特異性結(jié)合的免疫

3、球蛋白，稱(chēng)為抗體。免疫球蛋白(immunoglobulin, Ig)：將具有抗體活性或化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體相似的球蛋白統(tǒng)稱(chēng)為免疫球蛋白。Ig根據(jù)存在的部位可分為兩種：分泌型(sIg)，具有抗體各種功能；膜型(mIg)，構(gòu)成B細(xì)胞膜上的抗原受體(BCR)。一、免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)(一)免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu)：Ig分子的基本單體結(jié)構(gòu)是由4條肽鏈構(gòu)成的對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，包括兩條相同的重鏈(H鏈)和兩條相同的輕鏈(L鏈)，彼此以二硫鍵連接而成。1、重鏈和輕鏈：天然Ig單體結(jié)構(gòu)中，兩條重鏈同類(lèi)，兩條輕鏈同型。根據(jù)重鏈恒定區(qū)抗原性不同，Ig分5類(lèi)，稱(chēng)為同種型(isotype)。2、可變區(qū)與恒定區(qū)IgV區(qū)的高變區(qū)，Ig與抗原結(jié)

4、合的CDR及Ig的獨(dú)特型決定基指的是IgV區(qū)的同一個(gè)結(jié)構(gòu)，所不同的是分別按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、功能及該區(qū)抗原性三個(gè)不同角度闡述而已。獨(dú)特型3、其它結(jié)構(gòu)與有關(guān)功能和相關(guān)Ig共同學(xué)習(xí)鉸鏈區(qū)J鏈分泌片(二)Ig的功能區(qū)：Ig各條肽鏈通過(guò)鏈內(nèi)二硫鍵連接并折疊成若干球形結(jié)構(gòu)域，每個(gè)結(jié)構(gòu)域約由110個(gè)氨基酸組成，提供一個(gè)活性部位或行使一種或多種生理功能，稱(chēng)為Ig的功能區(qū)。其二級(jí)結(jié)構(gòu)是兩個(gè)反向平行的片層，兩個(gè)片層中心的兩個(gè)半胱氨酸殘基由一個(gè)鏈內(nèi)二硫鍵垂直連接，形成一個(gè)“桶狀”或“三明治”結(jié)構(gòu)。1、VH/VL：抗原結(jié)合部位。由CDR構(gòu)成凹槽狀空間結(jié)構(gòu)，供抗原決定基特異性結(jié)合。2、CH1/CL：具有部分同種異型(all

5、otype)的遺傳標(biāo)志。3、鉸鏈區(qū)：位于CH1和CH2之間。易變構(gòu)，利于CDR與抗原決定基結(jié)合。與抗原決定基結(jié)合后使Ig由“T”“Y”，暴露CH2上的補(bǔ)體結(jié)合點(diǎn)。4、CH2：具有IgG的補(bǔ)體C1q結(jié)合點(diǎn)；IgG通過(guò)胎盤(pán)5、CH3,CH4：具有IgM的補(bǔ)體C1q結(jié)合點(diǎn)；IgG可與不同細(xì)胞結(jié)合，產(chǎn)生不同的免疫效應(yīng)；IgE的CH2,CH3與肥大細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞結(jié)合，介導(dǎo)型變態(tài)反應(yīng)。(三)Ig的水解片斷：以IgG為例1、木瓜蛋白酶(papain)：鉸鏈區(qū)二硫鍵近N端2個(gè)Fab：與Ag結(jié)合(單價(jià))1個(gè)Fc：結(jié)合補(bǔ)體，固定細(xì)胞，通過(guò)胎盤(pán)。2、胃蛋白酶(pepsin)：鉸鏈區(qū)二硫鍵近C端1個(gè)F(ab)2：

6、與Ag結(jié)合(雙價(jià))。pFc：無(wú)活性。通過(guò)前面講過(guò)的抗原來(lái)引入抗體通過(guò)圖示講述抗體的發(fā)現(xiàn)歷史通過(guò)圖示講解抗體和免疫球蛋白的區(qū)別圖示圖示J鏈和分泌片的結(jié)構(gòu)和功能圖示圖示鉸鏈區(qū)的結(jié)構(gòu)和功能圖示列表比較（教案續(xù)頁(yè)）基 本 內(nèi) 容輔助手段和時(shí)間分配二、免疫球蛋白的異質(zhì)性(一)免疫球蛋白的類(lèi)型1、類(lèi)(class)：依據(jù)C區(qū)抗原表位不同，重鏈可分、五種，對(duì)應(yīng)的Ig分五類(lèi)：IgG,IgA,IgM,IgD,IgE。2、亞類(lèi)(subclass)：同一類(lèi)Ig依據(jù)重鏈的抗原性及二硫鍵數(shù)目和位置的不同，可分亞類(lèi)： IgG14,IgA123、型(type)：依據(jù)輕鏈C區(qū)抗原表位不同，輕鏈可分兩型和。4、亞型(subtyp

7、e)：依據(jù)輕鏈C區(qū)N端氨基酸排列的差異，可分亞型。(二)外源因素所致的異質(zhì)性免疫球蛋白的多樣性自然界抗原數(shù)目巨大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含多種抗原表位，每一表位均可誘導(dǎo)產(chǎn)生一種特異性抗體，故抗體總數(shù)亦巨大。包含針對(duì)各種抗原不同表位的特異性抗體和同一表位的不同類(lèi)型的抗體。抗原 的多樣性導(dǎo)致抗體的異質(zhì)性?？贵w的異質(zhì)性反映出機(jī)體對(duì)抗原精細(xì)結(jié)構(gòu)的識(shí)別和應(yīng)答。(三)內(nèi)源因素所致的異質(zhì)性免疫球蛋白的血清型 免疫球蛋白既可以與抗原特異性結(jié)合，本身又可以作為抗原激發(fā)機(jī)體產(chǎn)生特異性免疫應(yīng)答。其抗原表位分三類(lèi)，即同種型、同種異型、獨(dú)特型。1、同種型(isotype)：指同一種屬所有個(gè)體的Ig分子共有的抗原特異性標(biāo)志，為種屬性

8、標(biāo)志。存在于Ig C區(qū)。2、同種異型(allotype)：指同一種屬不同個(gè)體間Ig分子所具有的不同抗原特異性標(biāo)志，為個(gè)體型標(biāo)志。存在于Ig C區(qū)和V區(qū)。3、獨(dú)特型(idiotype,Id)：指每個(gè)免疫球蛋白V區(qū)所特有的抗原特異性標(biāo)志，其表位又稱(chēng)為獨(dú)特位(idiotope)?？梢?jiàn)獨(dú)特型存在于Ig的V區(qū)。獨(dú)特型表位在異種、同種異體甚至同一個(gè)體內(nèi)均可刺激產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，即抗獨(dú)特型抗體(anti-idiotype antibody, AId)。圖示（教案續(xù)頁(yè)）基 本 內(nèi) 容輔助手段和時(shí)間分配三、Ig的功能(生物學(xué)活性)(一)V區(qū)的功能：識(shí)別并特異性結(jié)合抗原，其特異性由CDR共同構(gòu)成的環(huán)狀凹槽決定。抗原

9、抗體的結(jié)合特異、可逆。(二)C區(qū)的功能：1、激活補(bǔ)體：經(jīng)典途徑：激活能力以IgM最強(qiáng)(高于IgG500倍以上)。IgM>IgG3>IgG1>IgG2替代途徑：凝聚的IgA,IgG4，IgE.2、與細(xì)胞膜上Fc受體結(jié)合：多種組織細(xì)胞膜上都有IgG等抗體的Fc受體，使抗體與不同細(xì)胞結(jié)合可產(chǎn)生不同的免疫效應(yīng)。參見(jiàn)教材P41圖4-9調(diào)理作用(opsonization)：IgG的Fc段與中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞的Fc受體(FcR)結(jié)合，增強(qiáng)吞噬細(xì)胞的吞噬殺傷抗原的能力，此功能稱(chēng)為抗體的調(diào)理作用。(注意與補(bǔ)體的調(diào)理作用區(qū)別)抗體依賴(lài)的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用(antibody dependent

10、 cell-mediated cytotoxicity, ADCC)：當(dāng)IgG與帶有相應(yīng)抗原的靶細(xì)胞結(jié)合后，其Fc段可與NK細(xì)胞、M、單核細(xì)胞的FcR結(jié)合，促使細(xì)胞釋放細(xì)胞毒顆粒，導(dǎo)致靶細(xì)胞死亡。稱(chēng)為ADCC。也可參考教材P94。介導(dǎo)型變態(tài)反應(yīng)：IgE的Fc段可與肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞上的FcR結(jié)合，促使其合成和釋放生物活性介質(zhì)，引起過(guò)敏反應(yīng)。詳見(jiàn)ch193、穿過(guò)胎盤(pán)和粘膜通過(guò)胎盤(pán)：IgG選擇性與FcRn(特異性IgG輸送蛋白)結(jié)合，轉(zhuǎn)移到滋養(yǎng)層細(xì)胞內(nèi)，進(jìn)入胎兒血循環(huán)。穿過(guò)粘膜：SIgA可通過(guò)呼吸道、消化道粘膜，是粘膜局部免疫的最主要的因素。圖示免疫球蛋白的功能動(dòng)畫(huà)演示聯(lián)系臨床（教案續(xù)頁(yè)）基

11、本 內(nèi) 容輔助手段和時(shí)間分配四、五類(lèi)Ig的特性與功能(一)IgG：(2L2)1、含量：血清中最高，占血清總Ig的75%80%。2、個(gè)體發(fā)育：晚于IgM，出生后第3周合成，35歲接近成人水平。3、半衰期：2023天，臨床被動(dòng)免疫以間隔23周重復(fù)給予為宜。4、亞類(lèi)：人IgG分為IgG1,2,3,4。5、主要活性：IgG是抗感染中最主要的抗體，多數(shù)抗菌、抗病毒、抗毒素抗體都是IgG類(lèi)。唯一通過(guò)胎盤(pán)，自然被動(dòng)免疫，對(duì)新生兒抗感染有重要意義。激活補(bǔ)體經(jīng)典途徑：IgG1,2,3，需兩分子調(diào)理作用ADCC與自身免疫病有關(guān)：某些自身抗體(如抗核抗體)為IgG，導(dǎo)致免疫損傷。(二)IgM：(2L2)5J1、分子

12、量最大，稱(chēng)為巨球蛋白。2、主要活性和臨床意義是個(gè)體發(fā)育中最早出現(xiàn)的Ig，胚胎后期的胎兒即可合成。故臍血中IgM增高提示胎兒有宮內(nèi)感染。是抗原刺激后最早出現(xiàn)的抗體；抗原消失后其水平首先下降(半衰期5.6天)。血清中IgM增高，提示有近期感染和急性期感染，該指標(biāo)有助于疾病的早期診斷。主要存在于血流內(nèi)，不易透過(guò)血管。有強(qiáng)大的殺菌、激活補(bǔ)體、免疫調(diào)理作用(比IgG強(qiáng)5001000倍)。故對(duì)早期防止菌血癥、敗血癥有重要作用。天然血型抗體、類(lèi)風(fēng)濕因子(RF)為IgM。mIgM是BCR之一。(三)IgA：有血清型IgA和分泌型IgA(SIgA)。1、血清型IgA：(2L2)，多以單體形式存在于血清中，有抗菌

13、、抗病毒、抗毒素的作用。2、分泌型IgA(SIgA)：(2L2)2-J-Sp組成：2個(gè)IgA單體+J鏈+分泌片(Sp)，構(gòu)成二聚體合成和分泌部位：腸道、呼吸道、乳腺、唾液腺、淚腺等。SIgA的胞吞轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程：參見(jiàn)教材P42圖4-10漿細(xì)胞分泌的雙體IgA+粘膜上皮細(xì)胞基底膜的pIgR吞飲，轉(zhuǎn)運(yùn)至粘膜上皮細(xì)胞游離面酶作用下，pIgR在跨膜區(qū)與胞外部分?jǐn)嚅_(kāi)帶Sp的SIgA分泌于細(xì)胞外(Sp提高了SIgA對(duì)分泌液中蛋白酶的抵抗力)主要活性和臨床意義：A. 是粘膜表面抗感染的主要Ig。中和毒素和病毒，阻止病原微生物與粘膜的吸附。SIgA合成功能低下的兒童易患消化道和呼吸道感染；慢性支氣管炎發(fā)作也與SIg

14、A的減少有一定關(guān)系。B. 嬰兒可從母親初乳中獲得SIgA，抵抗消化道感染，是重要的自然被動(dòng)免疫。(四)IgD：(2L2)1、含量：血清中很低2、半衰期：很短(3天)，易被酶水解3、主要活性血清IgD功能不清mIgD是B細(xì)胞成熟的重要表面標(biāo)志，未成熟B細(xì)胞只表達(dá)mIgM，成熟B細(xì)胞同時(shí)表達(dá)mIgM和mIgD，受抗原刺激可活化?；罨蟮腂細(xì)胞和記憶性B細(xì)胞膜上的mIgD逐漸消失。也可參考教材P110(五)IgE：(2L2)1、含量：最少2、產(chǎn)生部位：鼻咽部、扁桃體、支氣管、胃腸粘膜固有層漿細(xì)胞。也是變應(yīng)原入侵和過(guò)敏反應(yīng)易發(fā)生的場(chǎng)所。3、主要活性：為親細(xì)胞型抗體，其CH2/CH3功能區(qū)與肥大細(xì)胞、嗜

15、堿性粒細(xì)胞上FcR結(jié)合，引起型變態(tài)反應(yīng)?？赡芘c抗寄生蟲(chóng)免疫有關(guān)。列表比較聯(lián)系臨床圖示聯(lián)系臨床（教案續(xù)頁(yè)）基 本 內(nèi) 容輔助手段和時(shí)間分配五、人工制備抗體(一)多克隆抗體(polyclonal antibody, PcAb)1、概念：由體內(nèi)多個(gè)B細(xì)胞克隆針對(duì)抗原物質(zhì)上不同的抗原決定基產(chǎn)生的多種抗體混合物。2、制備條件：大多數(shù)抗原分子具備多種抗原決定基或表位，每一種表位均可刺激機(jī)體的一個(gè)特異性B細(xì)胞克隆產(chǎn)生一種特異性抗體。傳統(tǒng)制備抗體的方法是用包含多種抗原決定基的抗原免疫動(dòng)物，收獲的動(dòng)物免疫血清實(shí)際上是多種抗體的混合物。3、獲得途徑：動(dòng)物免疫血清，恢復(fù)期病人血清、免疫接種人群。4、優(yōu)勢(shì)：作用全面，

16、具有中和抗原，免疫調(diào)理、ADCC等作用。5、缺點(diǎn)：特異性不高，易出現(xiàn)交叉反應(yīng)。(二)單克隆抗體(monoclonal antibody, McAb)1、概念：由一個(gè)識(shí)別1種抗原表位的B細(xì)胞克隆產(chǎn)生的同源抗體，稱(chēng)為單克隆抗體2、制備原理：雜交瘤技術(shù)。小鼠骨髓瘤細(xì)胞在體內(nèi)外可無(wú)限增殖，但不分泌抗體；經(jīng)抗原免疫的小鼠脾細(xì)胞能產(chǎn)生抗體，但在體外不能無(wú)限增殖。將兩種細(xì)胞融合而得到雜交瘤細(xì)胞，則同時(shí)具有無(wú)限增殖和分泌抗體的特性。參見(jiàn)教材P46圖4-113、優(yōu)點(diǎn)：抗體結(jié)構(gòu)高度均一，純度高，特異性強(qiáng)，效價(jià)高，少或無(wú)血清交叉反應(yīng)，易于大量制備。4、缺點(diǎn)：因是鼠源性抗體對(duì)人具有較強(qiáng)的免疫原性，可誘導(dǎo)人抗鼠的免疫應(yīng)答，甚至導(dǎo)致免疫病理?yè)p傷。(三)基因工程抗體(genetic engineering antibody)通過(guò)DNA技術(shù)，解決單克隆抗體的鼠源性問(wèn)題。舉例圖示圖示圖示及動(dòng)畫(huà)比較（教案末頁(yè)）小 結(jié)掌握：抗體和免疫球蛋白的概念、免疫球蛋白分子的結(jié)構(gòu)和功能、各類(lèi)免疫球蛋白的生物學(xué)活性。熟悉：免疫球蛋白分子的抗原性、多克隆抗體和單克隆抗體。了解：免疫球蛋白基因的結(jié)構(gòu)和抗體的多樣性、免疫球蛋白超家族、抗體的制備教學(xué)內(nèi)容:1.免疫球蛋白分子的結(jié)構(gòu)(20min)2.免疫球蛋白的異質(zhì)性(20min)3.免疫球蛋白分子的功能(20min)4.五類(lèi)免疫球蛋白分子的生物學(xué)活性(20min)5.人工制備抗體(20mi