4.免疫球蛋白

nullnullnullMEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULIN Emil von Behring 1854 - 1917, Nobel Prize in 1901 for demonstrating that circulating antitoxins against diphtheria and tetanus toxins conferred immunity. 1890年德国学者Behring和日本学者北里用白喉杆菌外毒素免疫动物，在其血清中发现一种能中和这种外毒素的组分称为抗毒素。这是在血清中发现的第一种抗体。nullMEDICAL IMMUNOLOGYGerald Edelman 1929 -- Nobel Prize in 1972Rodney Porter 1917-1985 Nobel Prize in 1972IMMUNOGLOBULIN概 念概 念MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULIN抗体（antibody，Ab）：是由 B 细胞接受抗原刺激后， 增殖分化为浆细胞所产生的一种能与相应抗原特异性结合球蛋白。 是能与抗原发生高特异性和高亲和性结合的糖蛋白,主要存在于血清等体液中 生物学功能上的概念null免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig） 具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。Ab与Ig的联系 1. 所有的Ab都是Ig 2. Ig并非都是Ab分泌型（secreted Ig，sIg） 膜型（membrane Ig，mIg）MEDICAL IMMUNOLOGY化学结构上的概念IMMUNOGLOBULIN免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULIN免疫球蛋白的基本结构 ( 四肽链结构 )免疫球蛋白的基本结构 ( 四肽链结构 )  两条轻链（ light chain，L链 ）: 由 214 个氨基酸组成，分  和  两型  两条重链（ heavy chain，H链 ）: 由 450 ~ 550 个氨基酸组成 分为、、、、五类MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnullMEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnullMEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnullMEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnull 可变区和恒定区  可变区(variable region): VH、VL  高变区（ hypervariable region，HVR ）  互补性决定区（complementarity determining region，CDR ）  骨架区（ framework region，FR ）  恒定区(constant region): CH、CL  CH1、CH2、CH3 MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnullMEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnullMEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnull 铰链区（hinge region） 铰链区位于CH1和CH2之间，含有丰富的脯氨酸  与 Ig 的构型变化有关  易被木瓜蛋白酶和胃蛋白酶分解 MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnullMEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULIN结构域（domain）结构域（domain） 每一结构域大约有 110 个氨基酸组成，其氨基酸的序列具有相似性或同源性。其他许多膜型分子和分泌型分子也具有类似结构。MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnullMEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnull 免疫系统以及神经系统和其他生物学系统中，许多参与抗原识别或细胞间相互作用的分子，具有与 Ig相似的结构特征，即具有一个或多个Ig V区或 C 区结构域。这些种类繁多、分布广泛、识别功能多样的分子——免疫球蛋白超家族（immunoglobulin superfamily,IgSF）。 编码 IgSF 的基因称为免疫球蛋白基因超家族。MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnull 免疫球蛋白超家族主要成员（举例） MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnullMEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULIN免疫球蛋白的其他成分免疫球蛋白的其他成分MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINJ链和分泌片J链和分泌片 J 链（joning chain）：是一富含半胱氨酸的多肽链，通过二硫 键连接在 链和 链羧基端的半胱胺酸上，形成二聚体和五 聚体  分泌片（ secretory piece，SP ）：由上皮细胞合成 ，以非共价 形式结合在 Ig 上， 具有抵抗蛋白水解酶的作用MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnullMEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnullMEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnullMEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULIN免疫球蛋白的水解片段免疫球蛋白的水解片段MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnull木瓜蛋白酶（papain）： 形成—— 2 Fab + Fc 胃蛋白酶（pepsin）：形成—— F( ab' )2 + pFc' MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULIN免疫球蛋白的异质性免疫球蛋白的异质性MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnull外源性因素——免疫球蛋白的多样性 每一抗原表位可诱导产生一种特异性抗体，即针对不同抗原表位的不同抗原特异性的抗体，以及针对同一抗原表位的不同类型的抗体。MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnull内源性因素——免疫球蛋白的血清型 免疫球蛋白本身亦具有免疫原性，可诱导不同个体甚至自体的 B 细胞克隆产生抗 Ig 的抗体。 由于免疫球蛋白分子中具有多种不同的抗原表位，即可表现出不同的免疫原性。MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULIN同种型（isotype） 指同一种属所有个体，Ig分子共有的抗原特异性标志同种型（isotype） 指同一种属所有个体，Ig分子共有的抗原特异性标志 类： 按 H 链 C 区的差异 —— Ig G、 Ig A 、 Ig M、 Ig D、 Ig E  亚类： 按铰链区氨基酸的组成及二硫键的数目 —— Ig G ( 1、2、 3、 4 )、 Ig A ( 1、 2 )  型： 按 L 链 C 区的差异 —— 、  亚型：  1（ 190 位为亮氨酸 ）  2（ 190 位为精氨酸 ）  3（ 154 位为甘氨酸 ）  4（ 154 位为丝氨酸 )MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnullMEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULIN同种异型（allotype） 指同一种属不同个体之间 Ig 分子( C区 )抗原特异性的差异 同种异型（allotype） 指同一种属不同个体之间 Ig 分子( C区 )抗原特异性的差异 MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnull 由不同 B 细胞克隆所产生的 Ig 分子V 区所具有的抗原特异性标志。又称独特位（idiotope）或独特型抗原决定簇。独特型不仅存在于抗体分子中，而且也存在于TCR和BCR 分子中。 独特型分子可刺激异种、同种异体以及自体产生相应抗体，即抗独特型抗体（anti-idiotype antibody，AId）, 在免疫网络调节中起主要作用MEDICAL IMMUNOLOGY独特型（idiotype，Id）IMMUNOGLOBULINnull同种型（isotype） 种属型标志，Ig C区 同种异型（allotype） 个体标志，Ig C区 独特型 （idiotype）每个Ig分子所特有 独特位（Id) HVR/CDR/Id免疫球蛋白的功能免疫球蛋白的功能MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnull抗体——生物体最奇妙的分子●无限的多样性（diversity) ●功能与结构的双重性 可变区——抗原特异性结合 恒定区——生物学效应功能 ●分泌型和膜型表达 功 能 区 功 能 区• VL VH： 与抗原特异性结合的部位 • CL CH1：具有同种异型的遗传标志 • CH2：结合补体及穿过胎盘的部位—— Ig G • CH3：结合细胞（单核吞噬细胞、B细胞、NK细胞……） —— Ig G 结合细胞（肥大细胞、嗜碱性粒细胞） —— Ig E 结合补体 —— Ig MMEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnullMEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnullMEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnullMEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnullMEDICAL IMMUNOLOGYantibody dependent cell-mediated cytotoxicityIMMUNOGLOBULIN 与抗原特异性结合 特异性、交叉反应性、可逆性 、结合价、亲和力/亲合力  活化补体  结合 Fc 受体 亲细胞作用、调理作用、ADCC （ antibody dependent cell-mediated cytotoxicity )  穿过胎盘和黏膜 与抗原特异性结合 特异性、交叉反应性、可逆性 、结合价、亲和力/亲合力  活化补体  结合 Fc 受体 亲细胞作用、调理作用、ADCC （ antibody dependent cell-mediated cytotoxicity )  穿过胎盘和黏膜MEDICAL IMMUNOLOGY功 能IMMUNOGLOBULIN各类免疫球蛋白的特性与功能各类免疫球蛋白的特性与功能MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINIg GIg G 血清中含量最高，占血 Ig 总量的 75％  主要由脾脏及淋巴结中的浆细胞合成，出生后 3 个月开始, 3 ～ 5 岁达成人水平  是再次应答时产生的主要抗体，半衰期最长，为 20 ～ 23 天  由经典途径活化补体  是唯一可以穿过胎盘的抗体  是体内最重要的保护性抗体  参与 ADCC 及 SPA 协同凝集作用  参与某些自身免疫病及超敏反应MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINIg MIg M Ig M 由脾脏和淋巴结中的浆细胞产生，占 Ig 总量的 5 ～ 10％  Ig M 在个体发生及免疫应答中产生最早 Ig M 分子量最大，为五聚体，  Ig M 调理作用最强，在体内有重要的免疫保护作用  天然抗体为 Ig M 类抗体  Ig M 不能通过胎盘，如在新生儿体内检出， 则表明有垂直感染  mIg M 为 B 细胞表面主要的抗原识别受体MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnullMEDICAL IMMUNOLOGYmIgM与IgM的结构示意图IMMUNOGLOBULINIg AIg A 主要由黏膜相关淋巴样组织产生，4 ~ 6 个月开始成 ，4 ~ 12 岁达成人水平  IgＡ分为血清型和分泌型两个亚类  血清型 Ig A 为单体结构，主要存在于血清中，占血清 Ig 总量的 10% 左右，占 Ig A 的 85%，具有抗菌、抗病毒作用  分泌型Ig A 主要存在于外分泌液中（SIg A），少数存在于血清中  SIg A为双体结构，是黏膜局部重要的保护性抗体 MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINIg DIg D 主要由脾脏及扁桃体中浆细胞产生，占 Ig 的1％左右  mIg D 是 B 细胞表面主要受体， B 细胞表达 mIg D 时是 B 细胞 成熟的标志  Ig D的功能不清MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINIg EIg E  由扁桃体、支气管、胃肠道黏膜固有层浆细胞产生  Ig E 在体内含量最少，仅占 Ig 的0.002% 左右  Ig E 主要参与机体的 I 型超敏 反应MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULIN 人 工 制 备 抗 体 人 工 制 备 抗 体MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnullnull 单克隆抗体 由一个识别一种抗原表位的 B 细胞克隆产生的同源性抗体，称为单克隆抗体 ( monoclonal antibody, mAb ) 特点： 纯度高、特异性强、无交叉反应MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnullnullGeoreges Kohler 1946--Cesar Milstein 1927-- Nobel Prize in 1984基因工程抗体基因工程抗体 基因工程抗体（genetic engineering antibody）又称 重组抗体，是利用 DNA 重组和蛋白质工程技术，按照 人工目的在基因水平上对 Ig 分子进行切割或修饰， 重 新组装的新型抗体分子。MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnull基因工程抗体的两大技术  鼠源抗体人源化：嵌合抗体（chimeric antibody）  人源抗体的制备:噬菌体展示技术（phage display） MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULINnull思 考 题思 考 题 名词：Ig 、ADCC、mAb、Id、CDR、IgSF  免疫球蛋白的结构和功能区  免疫球蛋白的酶解片段  免疫球蛋白的生物学活性  各类免疫球蛋白的生物学特性 MEDICAL IMMUNOLOGYIMMUNOGLOBULIN