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抗抗抗抗 体体体体（Antibody,AbAntibody,AbAntibody,AbAntibody,Ab）P29-39P29-39P29-39P29-39第四章第四章医学免疫学主讲：陆春雪主讲：陆春雪引 言非典战役中的英雄人物非典战役中的英雄人物姜素椿教授姜素椿教授引 言一、定义一、定义1、抗体（、抗体（antibody,Ab）：）：B细胞或记细胞或记忆忆B细胞增殖分化为浆细胞所产生的，细胞增殖分化为浆细胞所产生的，能与相应抗原发生特异性结合的免疫球能与相应抗原发生特异性结合的免疫球蛋白。蛋白。概概 述述Emil von Behring(1845-1917)19世纪世纪80年代末即发现抗体，年代末即发现抗体，1937年，用电泳方法将血清蛋白分为年，用电泳方法将血清蛋白分为白蛋白、白蛋白、1、2、及及球蛋白等球蛋白等组分，证实组分，证实抗体活性主要存在于抗体活性主要存在于区区，也，也可延伸到可延伸到区和区和2 球蛋白区球蛋白区。2、免疫球蛋白、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具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球 蛋白。蛋白。概念不同概念不同 Ab都是都是Ig，Ig不一定是不一定是Ab（Ig包含包含Ab）Ab是生物学功能上概念是生物学功能上概念,Ig是化学结构上概念是化学结构上概念二、二、Ab与与Ig的区别与联系的区别与联系概 述一、抗体的基本结构一、抗体的基本结构抗体分子的基本结构抗体分子的基本结构四肽链结四肽链结构构:两两条相同的重链（条相同的重链（H链链）和）和 两两条相同条相同的轻链的轻链（L链）链）以以二硫键连接而成二硫键连接而成。（一）（一）重链和轻链重链和轻链H链:分子量约为50-75kD，450-550个氨基酸残基L链:分子量约为25kD，约214个氨基酸残基重链（重链（H链）类与链）类与亚类亚类IgA:IgM:IgE:IgD:IgG:抗体结构示意图抗体结构示意图类：重链抗类：重链抗原原性的差异性的差异不同类的抗体分子，链内二硫键的数目和位置、连接寡糖的数量、结构域的数目及铰链区的长度等均不完全相同。亚亚类：类：H链铰链铰链区氨基酸的组链区氨基酸的组成，成，H链二硫链二硫键键的数目、位置的数目、位置IgG:IgG1 IgG4IgA:IgA1、IgA2链链链链轻链（轻链（L链）型与亚型链）型与亚型 L链恒定区氨基酸链恒定区氨基酸链恒定区个链恒定区个别氨基酸：别氨基酸：1 4每类Ab的轻链都可以有链和链两型轻链的功能无差异不同种属生物，两型轻链的比例不同 Ab的重链和轻链都可折叠为数个球形结构域，的重链和轻链都可折叠为数个球形结构域，每个结构域一般具有其相应的功能。每个结构域一般具有其相应的功能。（二）（二）可变区和恒定区可变区和恒定区抗体的结构域（功能区）抗体的结构域（功能区）可变区可变区（V区）区）：H链和链和L链靠链靠近近N端约端约110个个氨基酸的序列变氨基酸的序列变化很大，称为可化很大，称为可变区。变区。高变区高变区（hypervariable region,HVR）CDR共同组成共同组成Ig的的Ag结合部位，决定着结合部位，决定着Ab的特的特异性，负责识别及结合异性，负责识别及结合Ag。v骨架区骨架区（framework region,FR）恒定区恒定区（constant region,C区）区）:H链和链和L链链靠近靠近C端的其余氨基酸数量、种类、排列顺端的其余氨基酸数量、种类、排列顺序相对稳定，称为恒定区。序相对稳定，称为恒定区。L L链链链链:VLVL，CLCL H H链链链链:IgGIgG、IgA IgA、IgD:VHIgD:VH，CH1CH1，CH2CH2，CH3CH3 IgM IgM、IgE:VHIgE:VH，CH1CH1，CH2CH2，CH3CH3，CH4 CH4 同一种属的个体，所产生的同一种属的个体，所产生的针对不同针对不同Ag的同一类别的同一类别的的Ab，其免疫原性相同。，其免疫原性相同。（三）铰链区（三）铰链区：位于：位于CH1与与CH2间，富含脯氨酸间，富含脯氨酸 易伸展弯曲，有利于易伸展弯曲，有利于Fab段同时结合两个不段同时结合两个不 同距离的同距离的抗原表位；抗原表位；易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解；易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解；有利有利于于Ab分分子变构，暴子变构，暴露其补露其补体结合位点；体结合位点；五五类类Ab或或亚类的铰链区不尽相同亚类的铰链区不尽相同 *IgG、IgA、IgD有铰链区有铰链区 *IgM和和IgE无铰链区无铰链区二、抗体的辅助成分（一）（一）J链链（joining chain）：浆细胞合成，将）：浆细胞合成，将单体单体Ab分子连接成多聚体。分子连接成多聚体。（二）分泌片（二）分泌片（secretory piece,SP）*保护保护sIgA的铰链区免受蛋白水解酶降解；的铰链区免受蛋白水解酶降解；*介导介导IgA二聚体从黏膜下到黏膜表面的转运二聚体从黏膜下到黏膜表面的转运 三、抗体分子的水解片段目的：研究Ab的结构和功能 分离纯化特定的Ab多肽片段u木瓜蛋白酶（木瓜蛋白酶（papain）水解）水解 IgGIgG 2 2个个FabFab段段(fragment antigen binding,抗原结合片段抗原结合片段)1 1 个个FcFc段（段（fragment crystallizable,可结晶片段）可结晶片段）u胃蛋白酶（胃蛋白酶（pepsin）水解水解IgGIgG 1 1个个F(ab)F(ab)2 2 pFc pFc 抗体的水解片段抗体的水解片段水解片段意义：水解片段意义：水解片段意义：水解片段意义：*阐明阐明Ab分子生物学作用；分子生物学作用；*用作生物制品：去掉用作生物制品：去掉Fc段，减少超敏反段，减少超敏反 应发生。应发生。第二节第二节 抗体的多样性与免疫原性抗体的多样性与免疫原性多样性：自然界存在的抗原数目繁多，每一种多样性：自然界存在的抗原数目繁多，每一种抗原分子抗原分子 的结构又十分复杂，含有多种不同的的结构又十分复杂，含有多种不同的抗原表位。理论上，每一种抗原表位可诱导产抗原表位。理论上，每一种抗原表位可诱导产生一种特异性抗体，以及针对同一抗原表位可生一种特异性抗体，以及针对同一抗原表位可产生不同类型的抗体。产生不同类型的抗体。Ab的免疫原性的免疫原性：AbAb具有二重性，可具有二重性，可以是抗以是抗体，也可以成为抗原，表现体，也可以成为抗原，表现为三类不同的抗原为三类不同的抗原表位：表位：(一）同种型：存在于一）同种型：存在于同类抗同类抗体分子中的抗原体分子中的抗原表位，是同一种属所有个体表位，是同一种属所有个体AbAb分子共有的抗原分子共有的抗原特异性标志，为种属型标志，存在于特异性标志，为种属型标志，存在于Ab CAb C区。区。IgGIgM张三张三的的IgG 李四李四的的IgG C区区张张三三IgG羊羊羊抗张三羊抗张三IgG的的抗体抗体所有人所有人的的IgG结合结合（二）同种异型：同一种属不同个体间（二）同种异型：同一种属不同个体间Ab 分子所具有的不同抗原特异性标志，为个体分子所具有的不同抗原特异性标志，为个体型标志。存在于型标志。存在于Ab C区，由同一基因座的不区，由同一基因座的不同等位基因所编码，均为共显性。同等位基因所编码，均为共显性。张三张三的的IgG 李四李四的的IgG （三）独特型（三）独特型（idiotype,Id)idiotype,Id)：同一种属、同：同一种属、同一个体来源的抗体分子，一个体来源的抗体分子，CDRCDR区的氨基酸序列的区的氨基酸序列的不同，显示不同的免疫原性，是每个不同，显示不同的免疫原性，是每个AbAb分子特分子特有的抗原特异性标志，其表位又称为独特位有的抗原特异性标志，其表位又称为独特位（idiotope)idiotope)。存在于。存在于V V区。区。独特型可刺激异种、同种异体以及自体产独特型可刺激异种、同种异体以及自体产生相应生相应Ab,Ab,即抗独特型抗体（即抗独特型抗体（AIdAId或或Ab2)Ab2)同一个体内同一个体内，特异性不同的抗体，其，特异性不同的抗体，其V V区区抗原特异性不同抗原特异性不同伤寒杆菌的抗体伤寒杆菌的抗体 痢疾杆菌的抗体痢疾杆菌的抗体 V区Ab2、Ab2负反馈调节负反馈调节Ab1;Ab1、Ab3负反馈调节负反馈调节Ab2第三节 抗体的功能一、识别抗原：一、识别抗原：V区的功能区的功能 V区的区的CDR在识别和结合特异性抗原中在识别和结合特异性抗原中起决定性作用起决定性作用实际意义实际意义:*中和效应：中和效应：中和毒素、病毒，阻止细菌吸附中和毒素、病毒，阻止细菌吸附*启动体液免疫应答启动体液免疫应答:BCR（mIgM、mIgD）特）特 异性识别异性识别Ag分子分子*抗原与抗体的抗原与抗体的检测检测:二、激活补体：二、激活补体：C区的功能区的功能Ab(IgM、IgG1-3)与与 Ag结合结合 构型改变构型改变 位于位于CH2/CH3功能区的补体结合位点暴露功能区的补体结合位点暴露 激活激活补体经典途径补体经典途径IgG4、IgA和和IgE的凝聚物的凝聚物 激活激活补体旁路补体旁路 途径途径1、调理作用：、调理作用：IgG 与细菌等颗粒性抗原结合与细菌等颗粒性抗原结合后，可通过其后，可通过其Fc段与巨噬细胞和中性粒细胞段与巨噬细胞和中性粒细胞表面相应表面相应 FcR结合结合，从而，从而促进吞噬细胞的吞促进吞噬细胞的吞噬作用。噬作用。三、结合三、结合Fc受体：受体：C区功能区功能2、抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用(antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity，ADCC):IgG 与肿瘤或病毒感与肿瘤或病毒感染的靶细胞结合后，可通过其染的靶细胞结合后，可通过其Fc段与段与NK细胞、细胞、巨噬细胞和中性粒细胞表面相应巨噬细胞和中性粒细胞表面相应FcR结合，结合，直接直接杀伤杀伤靶细胞。靶细胞。IgE的的Fc段可与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表段可与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的高亲和力面的高亲和力IgE Fc受体（受体（FcR)结合，并结合，并使其致敏。若相同变应原再次进入机体与致敏使其致敏。若相同变应原再次进入机体与致敏靶细胞表面的特异性靶细胞表面的特异性IgE结合，即可使之脱颗粒，结合，即可使之脱颗粒，释放组胺等生物活性介质，引起释放组胺等生物活性介质，引起型超敏反应型超敏反应。3、介导型超敏反应四、穿过胎盘和黏膜：四、穿过胎盘和黏膜：C区功能区功能 穿过胎盘穿过胎盘：IgG 意义：新生儿抗感染意义：新生儿抗感染 穿过黏膜：穿过黏膜：sIgA 意义：意义：黏膜局部抗感染黏膜局部抗感染第四节 各类抗体的特性与功能一、一、IgG单体分子，单体分子，4个亚类；个亚类；血清中含量最高血清中含量最高,约占血清总约占血清总Ig的的75%;半衰期最长半衰期最长(2023天），是再次应答的主要天），是再次应答的主要抗体；也是抗感染的主要抗体；抗体；也是抗感染的主要抗体；是唯一能通过胎盘的抗体；是唯一能通过胎盘的抗体；与细胞表面与细胞表面FcR结合结合调理作用、调理作用、ADCC 能结合能结合SPA 纯化抗体、免疫诊断纯化抗体、免疫诊断 参与参与II、III型超敏反应型超敏反应二二、IgM 1 1、占血清、占血清IgIg含量的含量的5 510%10%；2 2、两种形式存在、两种形式存在 单体：单体：mIgMmIgM表达于表达于B B细胞表面，构成细胞表面，构成BCRBCR 分泌型：五聚体，分子量最大；分泌型：五聚体，分子量最大；3 3、个体发育中最早合成和分泌的、个体发育中最早合成和分泌的AbAb；4 4、IgM IgM 不能通过胎盘不能通过胎盘 脐带血脐带血IgMIgM升高提示胎儿有宫内感染；升高提示胎儿有宫内感染；5、初次体液免疫应答中最早出现的、初次体液免疫应答中最早出现的Ab -早期抗感染早期抗感染;6、半衰期、半衰期:5天天-血清中特异性血清中特异性IgM 增高提示增高提示 有近期感染；有近期感染；7、激活补体能力强；、激活补体能力强；8、自身抗体（如：类风湿因子）、天然血型、自身抗体（如：类风湿因子）、天然血型 Ab为为IgM；1.两种类型：两种类型：血清型血清型-单体，血清中；单体，血清中；分泌型分泌型-二聚体，由二聚体，由J链连接，含上皮细胞链连接，含上皮细胞 合成的合成的SP,经分泌性上皮细胞分泌经分泌性上皮细胞分泌 至外分泌液中；至外分泌液中；2.占血占血清清Ab含含量的量的1015%；三、三、IgAIgA3.黏膜局部抗感染免疫的主要黏膜局部抗感染免疫的主要Ab：抗感染：阻止病原体黏附到细胞表面抗感染：阻止病原体黏附到细胞表面 中和毒素中和毒素4.婴幼儿从母体初乳中获得婴幼儿从母体初乳中获得sIgA,属重要的属重要的 自然被动免疫。自然被动免疫。四、四、IgD 1.单体分子单体分子;2.存在形式：存在形式：分泌型分泌型:血清中，功能不清血清中，功能不清;膜结合型膜结合型:构成构成BCR,是是B细胞发育成熟的细胞发育成熟的 重要标志。重要标志。未成熟未成熟B细胞细胞:mIgM 成熟成熟B细胞细胞:mIgM+mIgD 3.占血清占血清Ig含量的含量的0.2%；4.半衰期半衰期:3天。天。mIgMmIgD成熟成熟B细胞细胞未成熟未成熟B细胞细胞五、五、IgE 1.单体分子；单体分子；2.血清中含量最低血清中含量最低(占占Ig的的0.002%)；3.半衰期半衰期:2天；天；4.黏膜下淋巴组织中的浆细胞分泌；黏膜下淋巴组织中的浆细胞分泌；5.亲细胞抗体，介导亲细胞抗体，介导 I 型超敏反应；型超敏反应；6.过敏性疾病和某些寄生虫感染患者血清中过敏性疾病和某些寄生虫感染患者血清中 特异性特异性IgE水平增高。水平增高。第五节人工制备抗体第五节人工制备抗体第五节人工制备抗体第五节人工制备抗体1、制备抗血清、制备抗血清-多克隆抗体多克隆抗体2、单克隆抗体技术、单克隆抗体技术3、基因工程抗体、基因工程抗体1 1、含义：、含义：指由多个指由多个B B细胞克隆产生的针对抗细胞克隆产生的针对抗 原物质中多种抗原表位的多种抗体混合物。原物质中多种抗原表位的多种抗体混合物。如如:免疫血清（含多种特异性抗体）免疫血清（含多种特异性抗体）优点：优点：作用全面作用全面,来源广泛，制备容易。来源广泛，制备容易。缺点：特异性不高，易发生交叉反应。缺点：特异性不高，易发生交叉反应。一、多克隆抗体一、多克隆抗体带有多个表位带有多个表位抗原抗原针对不同表位的针对不同表位的B细胞细胞克隆增殖克隆增殖多种抗体的混合物多种抗体的混合物（多克隆抗体）（多克隆抗体）刺激小鼠刺激小鼠带有多个表位带有多个表位抗原抗原针对不同表位针对不同表位的的B细胞细胞克隆增殖克隆增殖多种抗体的混合物多种抗体的混合物（多克隆抗体）（多克隆抗体）二、单克隆抗体二、单克隆抗体（monoclonal antibody,mAb）针对单一抗针对单一抗原表位的特异性抗体。原表位的特异性抗体。定义：定义：杂交瘤细胞：杂交瘤细胞：骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞 -无限增殖；无限增殖；免疫免疫B B细胞细胞 -合成、分泌特异性抗体合成、分泌特异性抗体。杂交瘤技术杂交瘤技术 :HATHAT培养基培养基-次黄嘌呤次黄嘌呤(H)(H)氨基蝶呤氨基蝶呤(A)(A)胸腺嘧啶核苷胸腺嘧啶核苷(T)(T)每一个杂交瘤细胞由一个每一个杂交瘤细胞由一个B细胞和一个骨髓瘤细胞融合而成细胞和一个骨髓瘤细胞融合而成单克隆抗体的制备过程单克隆抗体的制备过程 抗原抗原(多表位多表位)免疫小鼠免疫小鼠 骨髓瘤细胞培养骨髓瘤细胞培养 免疫脾细胞免疫脾细胞 骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞 细胞融合细胞融合 HATHAT培养基培养基 杂交瘤细胞的筛选与克隆化杂交瘤细胞的筛选与克隆化 mAbmAb的大量制备的大量制备PEGPEG 优点：优点：结构均一、纯度高、特异性强、效结构均一、纯度高、特异性强、效价高、血清交叉反应少或无价高、血清交叉反应少或无 缺点：缺点：鼠源性对人具有较强的免疫原性，鼠源性对人具有较强的免疫原性，反复人体使用后可诱导产生人抗鼠的免疫应答反复人体使用后可诱导产生人抗鼠的免疫应答导致机体免疫损伤。导致机体免疫损伤。三、基因工程抗体三、基因工程抗体(genetic engineering antibody)(genetic engineering antibody)原理：借助原理：借助DNADNA重组和蛋白质工程技术，按人们重组和蛋白质工程技术，按人们的意愿在基因水平上对的意愿在基因水平上对IgIg分子进行切割、拼接分子进行切割、拼接或修饰，重新组装成新型抗体分子。或修饰，重新组装成新型抗体分子。根本出发点：根本出发点：解决抗体的鼠源性问题解决抗体的鼠源性问题优点：优点：人源化或完全人源的抗体，均一性人源化或完全人源的抗体，均一性 强，可工业化生产；强，可工业化生产；缺点：缺点：亲和力弱，效价不高。亲和力弱，效价不高。基因工程抗体基因工程抗体 思考题思考题 1 1、掌握抗体的、掌握抗体的结构与功能。结构与功能。2 2、比、比较并熟悉各类抗体的较并熟悉各类抗体的异同点。异同点。3 3、简述人工制备抗体的方法。、简述人工制备抗体的方法。601.木瓜蛋白酶水解IgG所获片段中，能与抗原特异结合的是 AFab段 BFc段 CF(ab)2 段 DpFc段 E以上均不对2.Ab的绞链区位于 AVL与CH1之间 BVH与CH1之间 CCH1与CH2之间 DCH2与CH3之间 ECH3与CH4之间 3.下列五类Ab的特性哪项是错误的 AIgG是唯一通过胎盘的免疫球蛋白 BSIgA多为双聚体 CIgM分子量最大 D免疫应答过程中产生最早的是IgG E正常血清中IgE含量最少4抗体的超变区位于 A.VH和CH B.VL和VH C.Fc段 D.VH和CL E.CL和CH5未成熟B淋巴细胞的mIg类别是 A.mIgM B.mIgG C.mIgE D.mIgA E.mIgD6关于IgE特性的描述，下列哪些是正确的 A.IgE在五类Ig中含量最低 B.IgE有CH4区 C.IgE可介导型超敏反应 D.IgE有亲细胞性 E.IgE在种系发育过程中最早产生1血清中含量最高的Ab是 ，含量最低的Ab是 。2在五类Ab中，分子量最大的是 ；参与粘膜免疫的主要 是 。3机体初次受微生物感染时，血清中最先增高的抗体是 。4用木瓜蛋白酶水解IgG，可得到两个相同的 片段和 一个 片段。5人工制备的抗体可分为多克隆抗体、和 三类。6ABO天然血型抗体属 类抗体。7在五类Ab中，没有绞链区的是 和 。8发挥调理作用和ADCC作用的的Ab是 ，介导型超敏反应的Ab是 。9根据 抗原特异性的不同将Ab分成五类，根据 抗原特异性的不同将Ab分成两型。10Ab的轻链有两个结构域（功能区），即 和 。