1、醫學免疫學第六版4抗體醫學免疫學第六版4抗體醫學免疫學第六版4抗體抗體的發現Emilvon Behring （埃米爾馮貝林 ） （1854 1917）發現抗毒素并治愈白喉患者醫學免疫學第六版4抗體醫學免疫學第六版4抗體醫學免疫學第六版抗體的發現Emilvon Behring （埃米爾馮貝林 ） （1854 1917）發現抗毒素并治愈白喉患者抗體的發現Emilvon Behring （埃米爾馮貝白喉桿菌白喉桿菌 上百只病死白喉毒素分別抽取血液分離血清分別向兩只試管內加入白喉毒素 上百只病死白喉毒素分別抽取基本概念抗體的結構抗體的多樣性和免疫原性抗體的功能各類抗體的特性和功能人工制備抗體 內 容基

2、本概念內 容基本概念抗體（antibody, Ab）: 是B淋巴細胞或記憶B細胞接受抗原激活后增殖分化為漿細胞所產生的能與相應抗原特異性結合的免疫球蛋白。 B PAgAb特異性結合（Ab活性） 分布：血清、組織液、外分泌液及某些細胞膜表面 基本概念抗體（antibody, Ab）: B P免疫球蛋白（immunoglobulin, Ig）: 具有抗體活性或化學結構與抗體分子相似的球蛋白。 兩種存在形式：分泌型(secreted immunoglobulin, sIg) -體液, 介導體液免疫應答。 膜型（membrane immunoglobulin, mIg） - B細胞膜，抗原受體(BCR

3、)。 基本概念免疫球蛋白（immunoglobulin, Ig）: 基本概基本概念 凝膠電泳法 球蛋白 = 丙種球蛋白 = 胎盤球蛋白 = 抗體分子？5基本概念 凝膠電泳法 球蛋白 = 丙種球抗體都是免疫球蛋白并非所有的免疫球蛋白都是抗體基本概念Ab與Ig的關系？ Ig是化學結構的概念，Ab是生物學功能上的概念 6抗體都是免疫球蛋白基本概念Ab與Ig的關系？ Ig是化學結構 第一節 抗體的結構 （ Structure of Ab Molecules） 一. 基本結構 第一節 抗體的結構 恒定區（constant region, C區） 鉸鏈區 (hinge region)三個區（五個區） 可變

4、區（variable region, V區） 超變區（hypervariable region, HVR） 骨架區（framework region, FR） 免疫球蛋白的結構基本結構 4條肽鏈通過二硫鍵連接形成”Y”字形結構.兩對鏈 重鏈（heavy chain，H） 2條 輕鏈（light chain，L） 2條N端C端互補決定區(complementarity determining region, CDR)7恒定區（constant region, C區） 三個區（結構域（功能區） 免疫球蛋白的結構 抗體分子每條多肽鏈分別由2-5個約含110個aa折疊形成的球形結構域，具有不同的生物學

5、功能，又稱為功能區。輕鏈包括VL和CL兩個結構域,重鏈含有1個VH和3-4個CH結構域。結構域（功能區） 免疫球蛋白的結構 抗體分子每條多肽鏈分別由結構域（功能區） 免疫球蛋白的結構結構域（功能區） 免疫球蛋白的結構醫學免疫學第六版4抗體課件醫學免疫學第六版4抗體課件醫學免疫學第六版4抗體課件(一)重鏈和輕鏈 二硫鍵連接 （Heavy & light chains） 重鏈（Heavy chain, H鏈）根據恒定區氨基酸組成和排列順序不同分為： 重鏈分： Ig分： IgA IgG IgD IgE IgM(一)重鏈和輕鏈 二硫鍵連接免疫球蛋白的結構根據重鏈C區氨基酸組成和排列順序的不同，Ig分為

6、五類（class） IgG - (gamma)； IgA - (alpha) IgM - (mu)； IgD - (delta) IgE -(epsilon) 8免疫球蛋白的結構根據重鏈C區氨基酸組成和排列順序的不同，Igsubclasssubclass輕鏈（light chain, L鏈）根據恒定區氨基酸組成和排列順序不同分為兩型：(type) 、 正常人血清免疫球蛋白: =2:1小鼠: =20:1 過多-B細胞瘤根據 C區個別氨基酸差異，分為四個亞型subtype輕鏈（light chain, L鏈）可變區（V區） N-末端 1/2L鏈 + 1/4(或1/5)H鏈氨基酸序列變化較大 VL

7、VH 超（高）變區 (HVR) 骨架區 （FR）免疫球蛋白的結構9（二）可變區與恒定區（Variable & constant regions）可變區（V區）免疫球蛋白的結構9（二）可變區與恒定區（Va超（高）變區（hypervariable region，HVR) 亦稱為互補決定區(complimentarity determining region,CDR): CDR1、CDR2、 CDR3共同構成Ag結合部位。骨架區（Framework region，FR): 維持超（高）變區的空間構型。免疫球蛋白的結構11超（高）變區（hypervariable region，H超變區/互補決定區骨架

8、區超變區/互補決定區骨架區醫學免疫學第六版4抗體課件醫學免疫學第六版4抗體課件CDR：包括CDR1、CDR2 、 CDR3;抗原結合部位免疫球蛋白的結構12CDR：包括CDR1、CDR2 、 CDR3;抗原結合部位抗原B細胞表位 抗體 CDR表位AbAg抗原B細胞表位 抗體 CDR表位AbAg恒定區（C區） C-末端1/2L鏈 + 3/4(4/5)H鏈 氨基酸序列相對穩定 CL CH同一種屬的不同個體，針對不同抗原所產生的同一類別Ab，其免疫原性相同。恒定區（C區）同一種屬的不同個體，針對不同抗原所產生的同一類3 鉸鏈區（Hinge region） 位于Y形分子拐角處即在CH1和CH2之間 特

9、點：1)含大量脯氨酸 變構：有利于 Ab 與Ag的結合 有利于暴露補體結合位點2)對蛋白酶敏感免疫球蛋白的結構133 鉸鏈區（Hinge region） 特點：免疫球蛋白免疫球蛋白的結構14免疫球蛋白的結構14不同類或亞類的Ab鉸鏈區不盡相同，IgG1,IgG2,IgG4和IgA-較短；IgG3和IgD-較長；IgM，IgE-無Ig分子結合抗原前后的構象變化FabFc補體結合位點被屏障結合抗原之前 暴露的補體結合位點結合抗原之后不同類或亞類的Ab鉸鏈區不盡相同，Ig分子結合抗原前后的構象免疫球蛋白的結構二、抗體的輔助成分 連接鏈（joining chain，J鏈) 分泌片（secretory

10、piece, SP） 又稱分泌成分（secretory component, SC） 18免疫球蛋白的結構二、抗體的輔助成分18免疫球蛋白的結構IgAIgM19J鏈（joining chain) 富含半胱氨酸（cysteine)的多肽鏈，漿細胞合成，將Ig連接為二聚體或多聚體免疫球蛋白的結構IgAIgM19J鏈（joining cha分泌片（secretory piece, SP） 又稱分泌成分（secretory component, SC）免疫球蛋白的結構IgA 分子輔助成分，含糖肽鏈，由黏膜上皮細胞合成和分泌，結合于IgA二聚體上，形成分泌型IgA（SIgA）。分泌片保護分泌型IgA免受

11、蛋白水解酶降解作用，并介導從黏膜下通過黏膜等細胞轉運到黏膜表面。分泌片（secretory piece, SP） 免疫醫學免疫學第六版4抗體課件免疫球蛋白的結構三、抗體分子的水解片段20免疫球蛋白的結構三、抗體分子的水解片段20免疫球蛋白的結構 木瓜蛋白酶（Papain） IgG Fab段(fragment of antigen binding,抗原結合片段) Fc段（fragment crystallizable,可結晶片段） 胃蛋白酶（Pepsin） IgG F( ab)2 pFc 21免疫球蛋白的結構21醫學免疫學第六版4抗體課件第二節 抗體的多樣性和免疫原性 不同抗原或同一種抗原刺激B

12、細胞產生免疫球蛋白，在特異性及其類型等方面不盡相同不同抗原表位刺激機體產生不同類型免疫球蛋白，識別抗原特異性不同，重鏈和輕鏈型別也有差異不同抗原表位刺激誘導產生同類免疫球蛋白，其識別抗原特異性也不同第二節 抗體的多樣性和免疫原性 不同抗原或同一種抗原刺激免疫球蛋白的血清型同種型（isotype）同種異型（allotype） 獨特型（idiotype） 22免疫球蛋白的免疫原性Ig 分子上含有3類不同抗原表位，分別為：免疫球蛋白的血清型同種型（isotype）同種異型（allo同種型（isotype）：VHCH1CH2CH3CH4VLCL由C區決定同一種屬所有個體免疫球蛋白共有的抗原表位。Ig的

13、C區免疫球蛋白的血清型23同種型（isotype）：VHCH1CH2CH3CH4VLC免疫球蛋白的類型（一）類Ig重鏈C區含抗原表位不同 IgG,IgA, IgM,IgD,IgE（二）亞類同一類Ig重鏈的抗原性及二硫鍵數目和位置不同 IgG14，IgA1，2 ，IgM 1，2（三）型Ig輕鏈抗原表位不同 型（四）亞型同一型免疫球蛋白，根據其輕鏈C區N端氨基酸排列的差異， 例如 鏈190氨基酸為亮氨酸 OZ（） 1 精氨酸 OZ () 2 154氨基酸甘氨酸 Kern(+) 3； 絲氨酸Kern(-) 4免疫球蛋白的類型（一）類VHCH1CVLCL同一種屬不同個體間免疫球蛋白具有特異性不同的抗原

14、表位。CH和CL同種異型（allotype） 免疫球蛋白的血清型24VHCH1CVLCL同一種屬不同個體間免疫球蛋白具有特異性不由超變區決定獨特型（idiotype）： 免疫球蛋白的血清型 在同一個體內，不同B細胞所產生的Ig分子V區具有特異性不同的抗原表位。25由超變區決定獨特型（idiotype）： 免疫球蛋白的醫學免疫學第六版4抗體課件 類型名稱 變異部位 血清型 類 CH IgG，IgA, IgM, IgD, IgE 亞類 CH IgG14, IgA12, IgM 型 CL , 亞型 CL() CH (13) Gm CH (2) A2M1, A2M2 CL () Km1, Km2，Km

15、3 VH/VL 極多，108同種型同種異型獨特型 類型名稱 變異 第三節 抗體的功能V區的功能 - 識別并特異性結合AgAb結合抗原表位的個數稱為抗原結合價 實際意義: 體內 中和效應。如中和毒素和病毒、清除病原體等。 體外 有利于Ag或Ab的檢測和功能的判斷。26 第三節 抗體的功能V區的功能 - 識別C區的功能 激活補體系統 (IgG,IgM) IgM、IgG1、3、2 + Ag 補體經典途徑 pIg（A E G4） 旁路途徑 結合細胞表面Fc受體(IgG A E) 調理吞噬作用（opsonization）： 抗體依賴的細胞介導的細胞毒作用(antibody-dependent cell-

16、mediated cytotoxicity,ADCC)： 介導超敏反應：型、型和型超敏反應。穿過胎盤和粘膜 免疫球蛋白的功能27C區的功能 免疫球蛋白的功能27抗體的中和作用抗體的中和作用抗體的調理作用抗體的調理作用醫學免疫學第六版4抗體課件 FcR 抗體依賴性細胞介導的細胞毒作用（antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity） AbEffector cellTarget cell表達Fc受體的細胞(NK、M、中性粒細胞）通過識別抗體的Fc段直接殺傷被抗體包被的的靶細胞。 FcR 抗體依賴性細胞介導的細胞毒作用 AbEffect醫學免疫學第六版4抗

17、體課件NK介導 ADCC經典途徑激活補體C1qr2s2調理吞噬作用靶細胞NK介導 ADCC經典途徑激活補體C1qr2s2調理吞噬作用介導型超敏反應 肥大細胞或嗜堿性粒細胞Fce R Th2 APC IL-4BCRIgE粘膜下腺血小板平滑肌細胞小血管釋放介質變應原 脫顆粒 致敏肥大細胞或嗜堿性粒細胞產生IgE臨床癥狀 肥大細胞或嗜堿性粒細胞介導型超敏反應 肥大細胞或嗜堿性粒細胞Fce R Th2 滋養層細胞-新生Fc段受體(FcRn) neonatal FcR滋養層細胞-新生Fc段受體(FcRn) 免疫球蛋白的功能 免疫球蛋白的功能輕鏈: VL，CL 重鏈: VH，CH1，CH2，CH3(IgG

18、、IgA 和IgD) 多一個CH4（IgM和IgE）免疫球蛋白各功能區的功能各功能區的功能17VH+VL 抗原特異性結合位點CH+CL同種異型的遺傳標記(IgG)CH2、(IgM)CH3補體結合位點(IgG)CH2+CH3介導IgG通過胎盤(IgG)CH3結合細胞表面受體FcR (M,B,NK)(IgE)CH4結合肥大細胞，嗜堿性粒細胞(FcR )輕鏈: VL，CL免疫球蛋白各功能區的功能各功能區的功能17Ig GIg MIg AIg EIg D第四節 各類抗體的特性和功能29Ig GIg MIg AIg EIg D第四節 各類抗體的IgG分子的四種亞型IgG1IgG4IgG3IgG2 各類免

19、疫球蛋白的特性和功能IgG分子的四種亞型IgG1IgG4IgG3IgG2 各類免主要以單體形式存在，抗原結合價為2價出生后3個月開始合成，35歲接近成人血清中含量最高，占血清總Ig的75-80%產生比較晚，是再次應答的主要抗體半衰期最長(t 23天)分布最廣，易通過毛細血管壁，是血管外的主要抗體唯一能通過胎盤的Ig，新生兒抗感染免疫起重要作用激活補體 IgG13（經典），IgG4（替代）結合細胞 吞噬細胞調理作用 NK細胞，吞噬細胞介導ADCC 結合SPA協同凝集實驗特性：又稱為胎盤球蛋白主要以單體形式存在，抗原結合價為2價特性：又稱為胎盤球蛋白 新生兒抗感染免疫的重要抗體介導II,III型超

20、敏反應介導自身免疫功能：抗感染的主要抗體 功能：抗感染的主要抗體 IgG四個亞類的特點IgG1IgG2IgG3IgG4血清含量(占IgG的百分比） 70 20 6 4 血清半衰期(天) 23 23 7 23通過胎盤 + + + +固定補體 + + + 結合Fc受體 + + + IgG四個亞類的特點IgG1IgG2IgG3IgGIgM J 鏈分 泌 型 IgM膜 型 IgMmIgM Iga Igb Iga Igb各類免疫球蛋白的特性和功能B31IgMIgM J 鏈分 泌 型 IgM膜 型 IgMmIgM IMembrane-bound IgMMembrane-bound IgM特性：又稱巨球蛋白

21、分子量最大，以五聚體形式存在，抗原結合價為5價出現最早的Ig（胚胎末期）分布局限，幾乎都在血管內通過經典途徑激活補體特性：又稱巨球蛋白功能：抗感染的先鋒抗體（早期抗感染）早期診斷依據 抗菌作用最強(5001000IgG)天然血型抗體宮內感染的診斷依據只表達mIgM是未成熟B細胞的標志功能：抗感染的先鋒抗體（早期抗感染）早期診斷依據各類免疫球蛋白的特性和功能33 J 鏈分泌片IgA dimerIgA：血清型-單體分泌型-雙體各類免疫球蛋白的特性和功能33 J 鏈分泌片IgA dim醫學免疫學第六版4抗體課件醫學免疫學第六版4抗體課件特點:以二聚體形式存在，抗原結合價為四價生后半年左右合成sIgA

22、通過母乳被動轉移給新生兒分布:唾液,淚液,乳汁以及呼吸道，消化道和泌尿生殖道的分泌液中 功能：粘膜局部抗感染的主要抗體 阻止病原體粘附于粘膜細胞中和病毒和外毒素特點:以二聚體形式存在，抗原結合價為四價分布:唾液,淚液,乳各類免疫球蛋白的特性和功能IgD單體分子；存在形式： 分泌型:血清中，功能不清； 膜結合型IgD(mIgD):B細胞表面,抗原受體(BCR)；是B細胞成熟的重要標志；34各類免疫球蛋白的特性和功能IgD34各類免疫球蛋白的特性和功能IgE(親細胞抗體 )血清中含量最低；但在超敏反應性疾病和某些寄生蟲感染者血清中特異性IgE顯著提高種系發育過程中出現最晚;呼吸道和胃腸道等處的粘膜

23、固有層漿細胞產生；介導 I 型超敏反應（刺激肥大細胞和嗜堿性粒細胞）；35各類免疫球蛋白的特性和功能IgE(親細胞抗體 )35結構結構功能： 介導I型超敏反應 嗜酸性粒細胞有IgE的FcR，嗜酸性粒細胞通過此受體結合包被在蠕蟲上的IgE的Fc段，最終殺死寄生蟲 抗寄生蟲感染功能： 介導I型超敏反應 嗜酸性粒細胞有IgE的FcR 人類各類免疫球蛋白分子的特性 (P36)抗體類別 IgG IgA IgM IgD IgE重鏈類別 g a m d e重鏈亞類g1, g2, g3, g4 a1, a2輕鏈類別 k 和 l k 和 l k 和 l k 和 l k 和 l分子式 g2l2 或 g2k2a2l2或(a2l2)5SCJa2k2或(a2k2)5SCJ (m2l2)5J或 (m2k2)5J d 2l2 或d2k2 e2l2 或 e2k2分子量（kDa） 150 160或400 900 180 190固定補體能力 + - + - -血清濃度(mg/100ml) 1000 200 120 3 0.05血清半衰期(天) 23 6 5 3 2穿過胎盤 - - - -肥大細胞和嗜堿性細胞脫顆粒- - - - +裂解細菌活性 + + + ? ?抗病毒活性 + + + ? ? 人類各類免疫球蛋白分子的特性 (P36)抗體類別 多克隆抗體（polyclonal antibody，PcA