微生物学与免疫学 大学本科课件 第3章 免疫分子 dzj.ppt

第三章 免疫分子 免疫球蛋白 补体 细胞因子 白细胞分化抗原与黏附分子第一节 免疫球蛋白抗体（Antibody, Ab) 是由B细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一类能与相应抗原特异性结合，介导体液免疫的糖蛋白抗体分布于体液和血液中，主要在血清里免疫球蛋白（Immunoglobulin, Ig)： 具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白体内的免疫球蛋白以两种形式存在： 分泌型：主要存在血液和组织液中，具有抗体的各种功能 膜型：B细胞膜上的抗原受体 Ab是功能描述，Ig是化学结构描述；一般情况可通用概念与抗体有关的诺贝尔奖获得者1901von Bering血清治疗1908Ehrlich & Metchnikoff抗体生成、吞噬1972Edelman & Poter抗体分子结构1977Yalow放射免疫测定1984Koler,Milstein & Jerne单克隆抗体1987TonegawaIg基因结构第一节 免疫球蛋白的结构（一） 免疫球蛋白的基本结构“Y”字形四肽链，由两条完全相同的重链和两条完全相同轻链通过二硫键连接而成CLCLCH1VLVLVHVHCH2CH3C端N端恒定区可变区FC 段Fab段铰链区补体结合Fc受体结合抗原结合部位 1、重链和轻链 Ig的两条长链称为重链（Heavy chain, H链） 重链可分为、链 Ig的两条短链称为轻链（Light chain, L链） 可分为、型。

每个Ig分子的两条轻链完全相同 IgM IgG IgA IgD IgE 2、可变区和恒定区（1) 可变区（variable region, V区) ） N端重链1/4和轻链1/2 组成，AA的种类、排列顺序与构型变化很大l VL,VH区都存在3个超变区（HVR13) ，它们共同组成Ig 的抗原识别部位，负责结合和识别抗原表位，启动体液免疫应答超变区也称互补决定区（CDR13)l 4个骨架区（FR14). AA替换频率较低的部分2）恒定区：C端重链3/4和轻链1/2 组成，AA的种类、排列顺序及构型相对稳定 3、免疫球蛋白的功能区或结构域 肽段中由链内二硫键折叠成的球形区称为结构域（又称功能区）约由 110 个氨基酸组成 IgG, IgA, IgD: CH有三个结构域 IgM, IgE: CH有4个结构域 V VL LC CL LV VH HC CH H1 1C CH H2 2C CH H3 3 功能区的作用VL, VH: 超变区，互补决定区（CDR): 与抗原特异性结合部位CL， CH1: 同种异型的遗传标记CH2（IgG）, CH3(IgM): 补体C1q结合点，激活补体IgG CH2: 通过胎盘IgG CH3:与单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、 NK细胞、B细胞表面的FcR结合。

IgE CH2和CH3：与肥大细胞和嗜碱性性粒细胞 表面的IgE Fc结合4、铰链区 位于CH1和CH2之间含大量脯氨酸，富有弹性和伸展性，能改变两个Y形臂之间的距离，有利于Ab与不同抗原决定簇结合，也便于暴露补体结合位点 IgM, IgE无铰链区 它由浆细胞合成的一种富含半胱氨酸的多肽链，主要功能是连接单体Ig分子使其成为多聚体 IgA和IgM含有J链；IgG、IgD、IgE无J链 （三）Ig的J链和分泌片1、连接链（J链） J 链分泌片sIgA 它是分泌型IgA(sIgA）的一个辅助成分，由粘膜上皮细胞合成和分泌其功能：l 保护sIgA的铰链区免受蛋白酶的水解破坏l 介导IgA二聚体的转运 2、分泌片IgM J 链IgM 抗 体 结 构分 泌 型 IgM膜 型 IgMsIgM Ig IgIg Ig（四） Ig的酶解片断1 木瓜蛋白酶 2个Fab 段结合抗原（单价）,不发生凝 集,沉淀反应 1个Fc段 结合细胞2 胃蛋白酶 F(ab)2段: 双价抗体活性, 可发生凝集,沉淀反应 pFc段： 无生物学活性颗粒性抗原抗体可见的凝集块 凝集反应第二节 免疫球蛋白的血清型 用血清学方法可以测定和分析Ig的抗原性，并将此称为Ig的血清型。

免疫球蛋白本身能刺激机体产生产生抗体的结构和功能基础是它含有许多不同的抗原表位，呈现出不同的免疫原性Ig分子上有三类不同的抗原表位：同种型、同种异型和独特型抗原表位（即血清型） 一、同种型（isotype)是指同一种属所有正常个体Ig分子共同具有的抗原特异性标志同种型决定簇主要存在于Ig恒定区内分类 根据CH上抗原特异性的不同，将Ig分为 IgG、IgM、IgA、IgD、IgE 五类亚类：IgG: G1、 G2、 G3、 G4 IgA: A1、 A2 IgM: IgM1和IgM2 分型 根据CL上抗原特异性的不同：和型 亚型 1、2、3、4IgG 分 子 的 四 种 亚 类IgG1IgG4IgG3IgG2 二、 同种异型（Allotype) 同一种属不同个体间同一类型Ig分子所具有的不同的抗原表位在同种异体间免疫可诱导免疫反应主要存在与C区 IgG 链的同种异型标志是Gm因子，已发现Gm1-Gm30. IgA 链的同种异型标志是Am因子，有A2M1和A2M2两种 链的同种异型标志称为km因子，有km1、km2、km3、三、 独特型（idiotype) 是指同一个体不同B细胞克隆产生的Ig分子（即每个Ig分子）所特有的抗原特异性标志，其表位又称独特位，存在于Ig的可变区。

独特型抗原决定簇可在同一个体内刺激机体产生抗独特型抗体（抗抗体），参与免疫调节抗原抗原抗体抗体抗抗独特型抗体独特型抗体抗体抗体有抗原性有抗原性Idiotype抗原表位第三节 免疫球蛋白的功能和各类Ig的主要特性(一) 免疫球蛋白的生物活性 免疫球蛋白是血清中最主要的特异性的免疫分子， Ig 的重要生物学活性由 Fab 段和 Fc 段分别执行 l Fab段能特异地结合抗原； l Fc段可介导一系列生物效应，包括激活补体、亲细胞而导致吞噬、介导型超敏反应、通过胎盘等 一 特异结合相应抗原 由IgV区介导Ig与Ag的结合具有高度特异性，必需是超变区与抗原的空间构象完全吻合 与抗原结合后，可介导体内的多种生理和病理效应（中和病毒、毒素，介导炎症反应），体外可产生凝集、沉淀现象用于检测等二者的结合主要依靠静电引力、氢键、范德华力等，需要合适的温度、pH、离子强度以及完整的抗体，这种结合是可逆的二 激活补体1、当IgG1-3和IgM类抗体与抗原特异性结合后，其构型发生改变，暴露IgG的CH2和IgM的CH3功能域的补体结合位点，通过补体经典途径激活补体2、凝聚的 IgA1 ， IgG4 ， IgE 等可以通过旁路途径活化补体。

主要通过IgG/IgE的CH3/CH4功能域与位于不同细胞上的FcR/FcR结合，介导不同的生物学效应： 1) 调理吞噬作用； 2)介导I型超敏反应； 3) 发挥抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（ADCC）三、结合Fc受体 1)调理作用：IgG与单核巨噬细胞和中性粒细胞上的FcR结合，促进吞噬细胞吞噬细菌等颗粒性抗原的作用IgA，IGM也具有调理作用） 变应原与IgE/FcRI 复合物结合后 使细胞脱颗粒 合成、释放多种介质 （组织胺、白三稀等） I型超敏反应2)介导I型超敏反应 IgE与肥大和嗜碱性粒细胞上的FcR结合介导I型超敏反应； 3)抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 靶细胞上的抗原决定簇结合IgG的Fab段，而抗体的Fc段与NK细胞上的FcR结合，发挥抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用四、穿过胎盘 IgG所独有，是婴儿获得天然被动免疫的主要原因，主要借助胎盘滋养层细胞表面的FcR进行的与IgG的CH2有关）五、免疫调节 高浓度的抗体通过封闭抗原、低浓度IgG抗体与相应的抗原结合，以及高浓度抗独特型抗体都能对免疫应答产生负调节作用也可通过独特型与抗独特型网络参与机体的正、负免疫调节作用。

IgV区IgC区IgC区或其它大分子细菌代谢产物抗原细菌1. 抗原抗体复合物2. 结合细胞调理吞噬作用肥大细胞脱颗粒4. 炎症反映3. 激活补体介导杀伤(二) 五类免疫球蛋白的特性与功能1 单体形式存在于血清和其它体液中，结构式位22或222 血清中含量最高，占血清Ig总量的3/4，半衰期最长3 结合补体，激活补体的传统途径4 穿过胎盘（是唯一能够通过胎盘的抗体）介导新生儿抗感染免疫，一种重要的天然被动免疫5 结合巨噬细胞、中性粒细胞、NK细胞，参与调理吞噬和ADCC效应6 与葡萄球菌A蛋白（SPA）结合，可以纯化抗体，也可以用于免疫诊断7 是再免疫应答的效应分子，是最重要的抗感染性抗体 一、IgG二 、 IgMl 为五聚体，是分子量最大的Ig，称巨球蛋白l IgM激活补体能力比IgG强l 天然血型抗体是IgMl IgM是个体发育过程最早能产生的抗体，胚胎晚期已能合成，新生儿脐带血中若IgM水平升高，表示该儿曾有宫内感染l IgM是血清中分子量最大的五聚体结构的抗体分子，有10个抗原结合点没有铰链区，有4个CH结构域（CH1、CH2、CH3、CH4）其特点是：1、是在个体发育过程和免疫应答过程中最早出现的抗体。

2、初次免疫应答的主要效应分子3、结合抗原（中和毒素）、激活补体、调理吞噬作用均比IgG更有效4、不能通过血管进入组织5、膜型IgM（serface IgM，sIgM）是单体结构，它是B细胞抗原受体（BCR）三 IgA 特点 1 分为两种类型： 血清型IgA：单体存在于血清中 分泌型IgA（SIgA): 含J链和分泌片的二聚体组成，存在于胃肠道和支气管分泌液、初乳、唾液和泪液中 2 SIgA是参与粘膜局部免疫的主要抗体 ，具有调理吞噬作用 3 参入新生儿天然被动免疫 ：从母乳中获得SIgA四、 IgE 特点： 1 种系进化中最晚出现的Ig，也是血清中含 量最低的Ig 2 单体形式存在，结构式为：22或22 3 结合肥大细胞和嗜碱性性粒细胞，参与I型超敏反应的发生 4 结合嗜酸性粒细胞，有效杀伤寄生虫 变应原与IgE/FcRI 复合物结合后 使细胞脱颗粒 合成、释放多种介质 （组织胺、白三稀等） I型超敏反应 IgE与肥大和嗜碱性粒细胞上的FcR结合 介导I型超敏反应 五 IgD特点： 单体形式存在血清中，含量低，仅占血清总Ig的1%； 分子结构类似于IgG，但不能通过胎盘，也不能激活补体； 结构式为22或224 表达在B细胞膜上的smIgD是成熟B细胞的重要标志，参与B细胞的活化、增殖和分化； 5 血清中的IgD功能不清第五节 单克隆抗体和多克隆抗体一 多克隆抗体（polyclonal antibody)一 用抗原免疫动物后获得的免疫血清（抗血清）二 由不同克隆的B细胞针对不同抗原决定簇三 所产生。

二、 单克隆抗体 （monoclonal antibody,mAb) 概念： 一个B细胞针对一个抗原决定簇所产生的一种特异性抗体，称为单克隆抗体 特点： 高特异性、高均一性 应用： 广泛单克隆杂交瘤的制备Georeges Kohler 1946-Cesar MilsteinNobel Prize in 1984三、单克隆用途特异性敏感性均一性McAbPcAb低差无高强有1、用于免疫学检测，辅助临床诊断2、McAb用于亲和层析，分离微量可溶性抗原3、标记的McAb用于基础研究，了解细胞分化等4、制备生物导弹用于肿瘤、移植等的临床治疗思考题 1抗体和免疫球蛋白的概念 2 图示免疫球蛋白的基本结构、功能区以及功能 3 简述免疫球蛋白的生物学活性 4 免疫球蛋白的血清型有那些？ 5 试述各类免疫球蛋白的特性和功能 6 什么是单克隆抗体和多克隆抗体？ 第二节 补 体 概 述l补体是指存在与血清、组织液和细胞膜表面的一组与免疫功能有关，经活化后具有酶活性的蛋白质l补体是由30余种可溶性蛋白和膜结合蛋白，补体受体组成的多分子体系，故称为补体系统l在机体的免疫系统中担负抗感染和免疫调节作用, 并参与免疫病理反应。

l补体是天然免疫的重要组成部分Jules Bode。