醫(yī)學(xué)免疫學(xué)課件：第四章 抗體 Antibody Ab

第四章

抗體

Antibody，Ab本章內(nèi)容一．概念二．抗體的結(jié)構(gòu)三．抗體的多樣性和免疫原性四．抗體的功能

五．各類(lèi)抗體的特性與功能六.人工制備抗體1、1890年Behring發(fā)現(xiàn)

白喉外毒素－動(dòng)物（發(fā)?。崛⊙遄⑸淞硗鈩?dòng)物血清+毒素

動(dòng)物不發(fā)病動(dòng)物不發(fā)病說(shuō)明：血清中存在一種能中和毒素的部分：

抗毒素（抗體Antibody，Ab）

刺激機(jī)體產(chǎn)生抗體的物質(zhì)：

抗原（Antigen，Ag）

白喉外毒素2、40年代采用電泳技術(shù)研究抗體

（TiseliusandKabat）

抗原－－動(dòng)物－－血清（免疫血清）當(dāng)時(shí)認(rèn)為：抗體就是γ球蛋白（丙球），丙球就是抗體

后來(lái)發(fā)現(xiàn)：抗體大部分局限在γ區(qū)少部分延伸至其它區(qū)。3、1968年WHO決定

免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）：具有抗體活性或化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體相似的球蛋白分泌型：血清抗體膜型：B細(xì)胞膜上的抗原受體

抗體（Antibody，Ab）：機(jī)體受抗原刺激后，B細(xì)胞增殖分化為漿細(xì)胞所產(chǎn)生的，主要存在于血清等體液中，能與相應(yīng)抗原特異性結(jié)合的免疫球蛋白抗體是Ig，而Ig并非都是抗體。第一節(jié)抗體的結(jié)構(gòu)抗體的基本結(jié)構(gòu)抗體的輔助成分抗體的水解片段一、Ab的基本結(jié)構(gòu)輕鏈和重鏈組成Ig的類(lèi)別與型別分區(qū)鉸鏈區(qū)結(jié)構(gòu)域

1、組成(IgG)◆四條多肽鏈：（通過(guò)鏈間二硫鍵連接）

2條相同的重鏈（HeavyChain，H鏈）450-550aa殘基組成，分子量50-75KDa

2條相同的輕鏈（LightChain，L鏈）214aa殘基組成，分子量24KDa

◆單體Ig分子呈“Y”型

HLLH2、Ab的類(lèi)別（class）和型別（type）據(jù)肽鏈aa組成和排列順序不同

H鏈：分五類(lèi)------δ、μ、γ、ε、α鏈

相應(yīng)的Ig：IgD、IgM、IgG、IgE、IgA

L鏈：分兩型－－－κ型和λ型

同一Ig分子的兩條H鏈/L鏈完全相同。亞類(lèi)：IgG1-4、IgA1-2亞型：λ1-43、分區(qū)：可變區(qū)（Variableregion，V區(qū)）

V區(qū)=(N端)?

L鏈+?

H鏈

恒定區(qū)（Constantregion，C區(qū)）

C區(qū)=(C端)?

L鏈+?

H鏈

V區(qū)N端C區(qū)C端V區(qū)-----特異結(jié)合Ag的部位

1）L鏈：

VL、CL2）H鏈：

VH、CH1、CH2、CH3、CH4（僅IgM、IgE）高變區(qū)(hypervariableregion，HVR)：

Ab可變區(qū)中某些區(qū)域的aa組成和排列高度可變。又稱(chēng)為互補(bǔ)性決定區(qū)（complementarydeterminingregion，

CDR）

VL28-3549-5691-98

VH29-3149-5895-102HVR1HVR2HVR3

CDR1CDR2CDR3

HVR(CDR)-------決定抗體的特異性。骨架區(qū)骨架區(qū)（frameworkregion，

FR）：V區(qū)中除高變區(qū)外，其余的aa組成和序列較保守。

FR1-4HVR(CDR)的氨基酸組成和順序，決定抗體的特異性。4、鉸鏈區(qū)：位于CH1和CH2之間，富含脯aa，富有彈性，可自由折疊 意義：能使V區(qū)與不同距離的抗原結(jié)合補(bǔ)體結(jié)合位點(diǎn)易于暴露，IgM和IgE無(wú)此區(qū)。

鉸鏈區(qū)二、抗體的輔助成分1、J鏈（連接鏈）（JoiningChain）：

富含半胱氨酸多肽鏈作用：參與IgA、IgM多聚體的連接產(chǎn)生：漿細(xì)胞-------J鏈、分泌片2、分泌片：SP（SecretoryPiece）產(chǎn)生：粘膜上皮細(xì)胞本質(zhì)：多聚免疫球蛋白受體（pIgR）胞外段作用：抗酶解作用（穩(wěn)定SIgA的作用）；轉(zhuǎn)運(yùn)IgA三、抗體分子的水解片段木瓜蛋白酶

IgG-----------------------2Fab段+Fc段

（抗原結(jié)合片段）（可結(jié)晶片段）

木瓜蛋白酶FabFabFc木瓜蛋白酶

胃蛋白酶

IgG-----------------------------F（ab’）2段+pFc’段

（抗原結(jié)合片段）碎片胃蛋白酶碎片F(xiàn)(ab’)2pFc’意義：F(ab’)2段保持了與抗原結(jié)合的生物學(xué)活性又減少了Fc段的生物學(xué)活性?？蓱?yīng)用于生物制品研究------------精制抗毒素等第二節(jié)抗體的多樣性和免疫原性異質(zhì)性（不均一性）不同抗原抗體特異性不同（可變區(qū)有差異）同一抗原抗體特異性相同（恒定區(qū)有差異）重鏈類(lèi)別和輕鏈型別不同（IgG、IgM等）一、Ab的多樣性一種抗原表位一種特異性抗體不同抗原表位不同特異性的抗體相同抗原表位特異性相同，但類(lèi)別/型別不同的抗體

產(chǎn)生產(chǎn)生產(chǎn)生三、Ab的免疫原性Ig=蛋白質(zhì)=抗原——

抗原表位同種型(isotype)同種異型(allotype)獨(dú)特型(idiotype,Id)同種共有同種的不同個(gè)體不同同一個(gè)體的不同Ig特有同種型（Isotype）

：不同種屬來(lái)源的抗體分子具有不同的免疫原性。（種屬特異性，位于C區(qū)）IgG1IgM同種型表位羊IgG人體人抗羊IgG的抗體(二抗）鼠IgG人人抗鼠IgG的抗體(二抗)注射產(chǎn)生注射產(chǎn)生

同種異型（Allotype）：同一種屬不同個(gè)體間的抗體分子具有的不同免疫原性。

（個(gè)體特異性，位于C區(qū)）獨(dú)特型（Idiotype，Id）同一個(gè)體中，不同特異性的抗體因其CDR(HVR）序列不同，而具有不同的抗原表位。（位于V區(qū)）獨(dú)特型表位

異種動(dòng)物

Ab（免疫原）----同種異體---不同程度的免疫應(yīng)答

自身體內(nèi)

第三節(jié)抗體的功能

V區(qū)的功能

C區(qū)的功能

1.激活補(bǔ)體2.結(jié)合細(xì)胞的Fc受體3.通過(guò)胎盤(pán)和粘膜（IgG和IgA）1.特異結(jié)合抗原V區(qū)－－特異性結(jié)合抗原免疫效應(yīng)：

1.中和毒素、中和病毒

2.抑制細(xì)菌粘附宿主細(xì)胞抗原結(jié)合價(jià)單體Ig---雙價(jià)SIgA----4價(jià)

IgM----10價(jià)（實(shí)際5價(jià)）C區(qū)功能1.活化補(bǔ)體IgM，IgG1，IgG2，IgG3-------經(jīng)典途徑凝聚的IgA、IgE、IgG4----------旁路途徑2.結(jié)合Fc受體介導(dǎo)I型超敏反應(yīng)

調(diào)理作用發(fā)揮ADCC作用介導(dǎo)I型超敏反應(yīng)

IgE由于其Fc段結(jié)構(gòu)的特異性，可在游離情況下與相應(yīng)的Fc受體結(jié)合

肥大細(xì)胞

IgE—FcεRⅠ--

嗜鹼性粒細(xì)胞

IgE也稱(chēng)：親細(xì)胞抗體

一旦Ag與IgE結(jié)合，觸發(fā)細(xì)胞脫顆粒產(chǎn)生I型超敏反應(yīng)。一旦Ag與IgE結(jié)合，觸發(fā)細(xì)胞脫顆粒產(chǎn)生I型超敏反應(yīng)。Back調(diào)理吞噬作用發(fā)揮ADCC作用靶細(xì)胞抗原+IgGIgGFc段活化

+FcγR細(xì)胞：中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、Mφ、NK殺傷靶細(xì)胞。antibody-dependentcell-mediatedcytotoxicity,ADCC

抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用

ADCC作用IgGFcR3、通過(guò)胎盤(pán)母體的IgG-CH2－－滋養(yǎng)層細(xì)胞的新生Fc段受體（FcRn）——內(nèi)吞－－主動(dòng)外排－－胎兒體內(nèi)

參與的IgG:IgG1，IgG3，IgG4

IgG唯一通過(guò)胎盤(pán)的免疫球蛋白意義:?Ig通過(guò)黏膜1.IgG（1）分子結(jié)構(gòu)與分布： ①以單體的形式存在于血管內(nèi)外； ②根據(jù)抗原性不同分為IgG1～I(xiàn)gG4。第四節(jié)各類(lèi)抗體的特性及功能（2）特點(diǎn)：①含量高（占Ig總量75%～80%）；②產(chǎn)生遲，在體內(nèi)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)；③唯一能通過(guò)胎盤(pán)的Ig；④免疫作用強(qiáng)、廣；

⑤某些自身抗體如抗核抗體等屬于IgG。（3）功能：①中和作用（中和毒素和中和病毒）；②調(diào)理作用；③激活補(bǔ)體（IgG3>IgG1>IgG2,IgG4例外）；④參與ADCC。2.IgM（1）分子結(jié)構(gòu)與分布：①I(mǎi)gM單體有CH4，IgM分子由5個(gè)IgM單體和一個(gè)J鏈連接而成；②分布于血管內(nèi)；

（2）特點(diǎn)：①分子量最大的Ig；②產(chǎn)生早，在體內(nèi)持續(xù)時(shí)間短；③構(gòu)成天然（ABO）血型抗體④免疫作用強(qiáng)、廣⑤膜表面IgM屬于BCR，是未成熟B細(xì)胞標(biāo)志IgM特點(diǎn)的臨床意義：A、新生兒臍血中IgM含量高于正常值，提示有宮內(nèi)感染。B、測(cè)到某種病原微生物特異性的IgM抗體，提示有該種病原微生物的近期感染。①中和作用：

IgM的中和作用較弱。其原因是IgM只存在于血管內(nèi)，即當(dāng)病毒與外毒素不存在于血液內(nèi)IgM就不能發(fā)揮其中和作用。因此，就中和作用而言，IgG的作用大。功能與IgG區(qū)別：②調(diào)理作用

IgM調(diào)理作用比IgG強(qiáng)。機(jī)制：IgM與Ag結(jié)合后，激活補(bǔ)體產(chǎn)生C3b，IgM-Ag與C3b結(jié)合，形成復(fù)合物，該復(fù)合物通過(guò)C3b結(jié)合至吞噬細(xì)胞的C3b受體上。IgM＋Ag 免疫復(fù)合物

C3b IC-C3b

激活補(bǔ)體（IC）與吞噬細(xì)胞上C3b受體結(jié)合IgM調(diào)理作用機(jī)制示意③激活補(bǔ)體

IgM具有極強(qiáng)的激活補(bǔ)體能力，因此，表現(xiàn)為極強(qiáng)的溶菌、殺菌作用和極強(qiáng)的溶細(xì)胞作用。3、IgA血清型：多數(shù)以單體形式存在，血清中含量10～15％血清型IgA具有中和毒素、調(diào)理吞噬的作用。分泌型（SIgA):組成：由兩個(gè)單體、一個(gè)J鏈和一個(gè)分泌片組成，分布：粘膜表面和唾液、淚液、初乳等分泌液中，作用：參與機(jī)體的粘膜局部抗感染作用；嬰兒出生后4~6個(gè)月開(kāi)始合成，但能從母乳中獲得；4、IgD以單體形式存在于血清中，含量低，僅占血清總Ig的0.2%；不能通過(guò)胎盤(pán)，也不能激活補(bǔ)體；B細(xì)胞膜上的mIgD是成熟B細(xì)胞的重要標(biāo)志，構(gòu)成BCR，參與B細(xì)胞的活化、增殖和分化；血清中的IgD功能不清。未成熟B細(xì)胞成熟B細(xì)胞活化及記憶B細(xì)胞IgMIgM、IgDIgM5、IgE血清中含量最少由粘膜固有層中的漿細(xì)胞合成分泌；通過(guò)Fc段的CH2/CH3功能域與肥大和嗜堿性粒細(xì)胞表面的FcR結(jié)合，參與I型超敏反應(yīng)的發(fā)生；參與抗寄生蟲(chóng)免疫。第五節(jié)人工制備抗體多克隆抗體

（Polyclonalantibody,PAb）單克隆抗體

（Monoclonalantibody，McAb）基因工程抗體

（Genticengineeringantibody）一、多克隆抗體

1

2B1Ab1

機(jī)體B2Ab2

3B3Ab3

蛋白質(zhì)抗原多種抗體的混合物

存在于血清與體液中

由含多種抗原表位的抗原刺激機(jī)體多個(gè)B細(xì)胞克隆產(chǎn)生的免疫血清，含多種抗體的混合物，稱(chēng)多克隆抗體。二、單克隆抗體

（monoclonalantibody,mAb）應(yīng)用雜交瘤技術(shù)制備的，由識(shí)別一個(gè)抗原表位的B細(xì)胞克隆所產(chǎn)生的均一的、針對(duì)該表位的特異性抗體。

兩位科學(xué)家（Koehler和Milstein）在1975年首創(chuàng)雜交瘤技術(shù)制備mAb，并于1985年獲諾貝爾獎(jiǎng)。HAT篩選原理細(xì)胞DNA合成一般有兩條途徑。主要途徑是由糖和氨基酸合成核苷酸，進(jìn)而合成DNA，葉酸作為重要的輔酶參與這一合成過(guò)程。另一輔助途徑是在次黃嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情況下，經(jīng)次黃嘌吟磷酸核糖轉(zhuǎn)化酶（HGPRT）和胸腺嘧啶核苷激酶（TK）的催化作用合成DNA。細(xì)胞融合的選擇培養(yǎng)基中有3種關(guān)鍵成分：次黃嘌呤（hypoxanthine，H）、甲氨蝶呤（aminopterin，A）和胸腺嘧啶核苷（thymidine，T），所以取三者的字頭稱(chēng)為HAT培養(yǎng)基。甲氨蝶呤是葉酸的拮抗劑，可阻斷瘤細(xì)胞利用正常途徑合成DNA，而融合所用的瘤細(xì)胞是經(jīng)毒性培養(yǎng)基選出的HGPRT-細(xì)胞株，所以不能在該培養(yǎng)基中生長(zhǎng)。只有融合細(xì)胞具有親代雙方的遺傳性能，可在HAT培養(yǎng)基中長(zhǎng)期存活與繁殖。特點(diǎn)：純度高，特異性強(qiáng)。

應(yīng)用：臨床檢測(cè)、抑制器官移植排斥、治療自身免疫疾病、生物導(dǎo)彈等缺點(diǎn)：鼠源性McAb對(duì)人來(lái)說(shuō)是異種蛋白，具有免疫原性，從而限制了體內(nèi)的應(yīng)用，尤其是抗體導(dǎo)向治療腫瘤的方法。三、基因工程抗體根據(jù)研究者的意圖，在基因水平對(duì)Ig分子進(jìn)行切割，拼接或修飾，甚至是人工合成后導(dǎo)入受體細(xì)胞表達(dá)產(chǎn)生的新型抗體。VLVHCH1CLVHVLCH1CLCH2CH