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1、抗体临床教学,抗体临床教学,人血清蛋白电泳分离图,2,2022/12/30,抗体临床教学,人血清蛋白电泳分离图22022/10/2抗体临床教学,抗体的概念,抗体 (antibody, Ab) 是机体免疫系统在抗原刺激下诱导B细胞活化，使之增殖分化为浆细胞后产生的一类能与相应抗原特异性结合，而产生免疫效应的球蛋白。主要分布于血清和体液中，是介导体液免疫的重要效应分子。将具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统一命名为免疫球蛋白 (immunoglobulin, Ig)。,3,2022/12/30,抗体临床教学,抗体的概念抗体 (antibody, Ab) 是机体免疫系,分泌型与膜型免疫球蛋白,
2、分泌型 Ig (secreted Ig, sIg)存在于血清和体液中的抗体；能与相应抗原特异性结合，在其他固有免疫细胞和免疫分子协助下产生免疫效应。膜型 Ig (membrane Ig, mIg)表达于B细胞膜表面的Ig单体，胞外区结构与血清中的Ig基本相同；mIgM/mIgD具有特异性识别结合相应抗原表位的功能，构成B细胞膜上的抗原受体 (BCR)。,4,2022/12/30,抗体临床教学,分泌型与膜型免疫球蛋白分泌型 Ig (secreted Ig,sIgG vs mIgG,5,2022/12/30,抗体临床教学,sIgG vs mIgG52022/10/2抗体临床教学,提纲,抗体的结构抗
3、体的免疫原性抗体的功能各类抗体的特性与功能Ig 的基因结构及其重排与表达 人工制备抗体 Ig 超家族,6,2022/12/30,抗体临床教学,提纲抗体的结构62022/10/2抗体临床教学,I. 抗体的结构,抗体的基本结构重链和轻链、可变区和恒定区、超变区/互补决定区、骨架区、铰链区、功能区/结构域抗体的辅助成分 J链和分泌片抗体分子的水解片段木瓜蛋白酶水解片段 和 胃蛋白酶水解片段,7,2022/12/30,抗体临床教学,I. 抗体的结构抗体的基本结构72022/10/2抗体临床教,1. 抗体的基本结构,重链和轻链可变区和恒定区超变区/互补决定区骨架区铰链区功能区/结构域,8,2022/12
4、/30,二硫键连接组成的一个对称的Y形四肽链分子,抗体临床教学,1. 抗体的基本结构重链和轻链82022/10/2二硫键连接,重链 和 轻链,重链 (heavy chain, H链)根据结构组成不同，分为5种：、链分别对应5类抗体：IgG、IgM、IgA、IgD、IgE轻链 (light chain, L链)根据结构组成不同分为：链 和 链分别对应：型Ig 和 型Ig正常人血清免疫球蛋白 : 2:1,9,2022/12/30,抗体临床教学,重链 和 轻链重链 (heavy chain, H链)92,功能区/结构域 (Ig domain),10,2022/12/30,抗体临床教学,功能区/结构域
5、 (Ig domain)102022/10/2,超变区/互补决定区(HVR/CDR),11,2022/12/30,抗体临床教学,超变区/互补决定区(HVR/CDR)112022/10/2抗,抗原结合部位,VH的3个HVR/CDR+VL的3个HVR/CDRIg的抗原结合部位(antigen-binding site)一个抗体分子至少有2个抗原结合部位,12,抗体临床教学,抗原结合部位VH的3个HVR/CDR12抗体临床教学,铰链区 (hinge region),2022/12/30,13,抗体临床教学,铰链区 (hinge region)2022/10/213,Ig各功能区/结构域的作用,可变区
6、 VH和VL (HVR/CDR) 特异性结合抗原；恒定区 CH和CL 具有Ig同种异型遗传标志；IgG的CH2和IgM的CH3 具有补体C1q结合位点，启动补体活化的经典途径；IgG的CH2 介导IgG通过胎盘；IgG的CH3 结合吞噬细胞和NK细胞表面的IgG Fc受体，介导调理作用和ADCC； IgE的CH2和CH3 结合肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的IgE Fc受体，介导I型超敏反应和抵御寄生虫感染。,14,2022/12/30,抗体临床教学,Ig各功能区/结构域的作用可变区 VH和VL (HVR/C,2. 抗体的辅助成分,15,2022/12/30,分泌片,抗体临床教学,2. 抗体的辅助
7、成分152022/10/2分泌片抗体临床教学,sIgA经上皮细胞分泌到粘膜表面,16,2022/12/30,抗体临床教学,sIgA经上皮细胞分泌到粘膜表面162022/10/2抗体临,3. 抗体分子(IgG)的水解片段,17,抗体临床教学,3. 抗体分子(IgG)的水解片段17抗体临床教学,木瓜蛋白酶(papain)水解IgG,2Fab (fragment, antigen binding)完整的轻链 (VL+CL) 和 部分重链 (VH+CH1) 组成；只能与一个相应抗原表位结合；不能形成大分子免疫复合物。Fc (fragment, crystallizable)两条重链的CH2和CH3结构
8、域；无抗原结合活性；是 Ig与补体或效应细胞 (Fc受体) 结合并相互作用的部位；Ig的同种型抗原表位主要存在于此。,18,抗体临床教学,木瓜蛋白酶(papain)水解IgG2Fab (fragme,胃蛋白酶(pepsin)水解IgG,F(ab)22个Fab及铰链区组成；可同时结合2个抗原表位；可形成大分子免疫复合物。pFc无生物学活性。白喉/破伤风抗毒素等动物血清制品，经胃蛋白酶水解后获得的F(ab)2保留了结合相应抗原的生物学活性，同时去除了Fc段可减少超敏反应的发生。,19,抗体临床教学,胃蛋白酶(pepsin)水解IgGF(ab)219抗体临床,20,抗原-抗体反应的 等价区(肉眼可见
9、免疫复合物沉淀),抗原过剩区 存在游离抗原(肉眼不可见沉淀),抗体过剩区 存在游离抗体(肉眼不可见沉淀),大分子免疫复合物,抗体临床教学,20抗原-抗体反应的 等价区抗原过剩区 存在,II. 抗体的免疫原性,抗体既可与相应的抗原发生特异性结合，其本身又可激发机体产生特异性免疫应答。其结构和功能基础是在抗体分子中包含有多种不同的抗原表位，呈现出不同的免疫原性。抗体分子上有三类不同的抗原表位，分别为：同种型同种异型独特型,21,2022/12/30,抗体临床教学,II. 抗体的免疫原性抗体既可与相应的抗原发生特异性结合，其,1. 抗体的同种型抗原表位,同一种属所有个体抗体分子共有的抗原特异性标志，
10、存在于抗体的C区，为种属型标志。不同种属来源的抗体分子对异种动物具有免疫原性，可刺激机体产生针对该异种抗体的免疫应答。临床表现举例：大量注射异种动物抗体 (破伤风抗毒素) 后可能引发“血清病”，主要临床症状为发热、皮疹、淋巴结肿大、关节肿痛和一过性蛋白尿等。,22,2022/12/30,抗体临床教学,1. 抗体的同种型抗原表位同一种属所有个体抗体分子共有的抗原,抗体的类型,根据重链C区肽链氨基酸组成不同分类5类 (class)：IgG、IgM、IgA、IgD、IgE亚类 (subclass)：IgG1IgG4；IgA1、IgA2IgM、IgD、IgE 尚未发现存在亚类根据轻链C区肽链氨基酸组成
11、不同分型2型 (type)：型 和 型亚型 (subtype)：1、 2、3、4,23,2022/12/30,抗体临床教学,抗体的类型根据重链C区肽链氨基酸组成不同分类232022/,2. 抗体的同种异型抗原表位,同一种属不同个体间抗体分子所具有的不同抗原特异性标志，存在于抗体的C区，由一个或数个氨基酸残基出现差异所致，为个体型标志。同一种属但不同个体来源的抗体分子也具有免疫原性，也可刺激机体产生特异性免疫应答。目前仅在IgG、IgA重链C区和型轻链C区中发现有同种异型抗原标志，体现了重链和轻链C区编码基因的遗传多样性。,24,2022/12/30,抗体临床教学,2. 抗体的同种异型抗原表位同
12、一种属不同个体间抗体分子所具有,3. 抗体的独特型抗原表位,每个抗体分子所独有的抗原特异性标志，存在于抗体的V区，为细胞型标志。独特型表位又称为独特位 (idiotope)，在异种、同种异体甚至同一个体内均可能刺激机体产生相应抗体，即抗独特型抗体 (anti-idiotypic antibody)。自身体内产生的抗独特型抗体可参与体液免疫应答的调控。,25,2022/12/30,抗体临床教学,3. 抗体的独特型抗原表位每个抗体分子所独有的抗原特异性标志,III. 抗体的功能,激活补体,结合Fc受体,V区的作用,C区的作用,识别结合抗原,26,抗体临床教学,III. 抗体的功能激活补体结合Fc受
13、体V区的作用C区的作用,抗体的功能,V区的作用识别结合抗原 中和毒素并阻断病原体入侵C区的作用激活补体结合Fc受体 调理作用、ADCC、介导I型超敏反应穿过胎盘和黏膜,27,2022/12/30,抗体临床教学,抗体的功能V区的作用272022/10/2抗体临床教学,中和毒素,28,2022/12/30,抗体临床教学,中和毒素282022/10/2抗体临床教学,阻断病原体入侵,29,2022/12/30,抗体临床教学,阻断病原体入侵292022/10/2抗体临床教学,阻断感染扩散,30,2022/12/30,抗体临床教学,阻断感染扩散302022/10/2抗体临床教学,激活补体系统,31,抗体临
14、床教学,激活补体系统31抗体临床教学,Fc受体,IgG、IgE、IgA抗体，可通过其Fc段与表面具有相应Fc受体 (FcR) 的细胞结合，产生不同的生物学作用。IgG、IgE、IgA的Fc受体分别为：FcR、FcR、FcR,32,2022/12/30,抗体临床教学,Fc受体IgG、IgE、IgA抗体，可通过其Fc段与表面具,抗体介导的调理作用,33,2022/12/30,抗体临床教学,抗体介导的调理作用332022/10/2抗体临床教学,抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,34,2022/12/30,ADCC
15、,抗体临床教学,抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用antibody-depen,介导I型超敏反应,35,表面结合IgE的致敏肥大细胞,被变应原激发的肥大细胞,多价变应原使几个IgE/FcRI “交联”,组胺, 脂类介质,细胞因子,2022/12/30,抗体临床教学,介导I型超敏反应35表面结合IgE的致敏肥大细胞被变应原激,穿过胎盘(IgG)和黏膜(sIgA),36,2022/12/30,FcRn介导IgG穿过胎盘,IgR介导sIgA穿过黏膜,抗体临床教学,穿过胎盘(IgG)和黏膜(sIgA)362022/10/2F,抗体的主要生物学功能,37,抗体临床教学,抗体的主要生物学功能37抗体临床教学,
16、IV. 各类抗体的特性与功能,38,抗体临床教学,IV. 各类抗体的特性与功能38抗体临床教学,1. IgG,血清含量最高 (7580%)，半衰期最长 (23天)，单体，4个亚类 (IgG1IgG4)，出生后3个月开始合成。激活补体 主要是经典途径；通过结合FcR，发挥调理作用、ADCC；唯一能穿过胎盘的抗体 新生儿抗感染免疫；结合抗原的亲和力高，是机体抗感染的“主力军”，也是再次体液免疫应答时产生的主要抗体；参与II、III型超敏反应，某些自身抗体属于IgG；可利用其Fc段与葡萄球菌蛋白A (SPA) 的可逆性结合，纯化IgG，用于免疫诊断。,39,2022/12/30,抗体临床教学,1.
17、IgG血清含量最高 (7580%)，半衰期最长 (,抗体临床教学培训课件,初次应答,再次应答,41,抗体临床教学,初次应答再次应答41抗体临床教学,体液免疫的初次应答和再次应答,42,抗体临床教学,体液免疫的初次应答和再次应答特点初次应答再次应答应答速度慢（,3. IgA,占血清抗体总量1015%，半衰期短 (6天)，血清型为单体，分泌型为二聚体，出生后46个月开始合成。sIgA (人体产生抗体总量的2/3) 是外分泌液中的主要抗体类别，存在于胃肠道、呼吸道、泌尿生殖道的分泌液，以及唾液、泪液、乳汁中，在黏膜局部抗感染免疫中发挥重要作用。新生儿易患呼吸道、胃肠道感染，可能与sIgA合成不足有关
18、，婴儿可从母乳中获得sIgA，是一种重要的自然被动免疫。,43,2022/12/30,抗体临床教学,3. IgA占血清抗体总量1015%，半衰期短 (6天)，,4. IgD,血清含量很低，半衰期很短 (3天)，血清型和膜结合型均为单体，个体发育的任何时间均可产生。血清型IgD的生物学功能尚不清楚； mIgD是构成BCR的成分，是B细胞发育成熟的标志：未成熟B细胞仅表达mIgM，成熟B细胞可同时表达mIgM和mIgD，又称为初始B细胞；B细胞活化后，其表面mIgD逐渐消失。,44,2022/12/30,抗体临床教学,4. IgD血清含量很低，半衰期很短 (3天)，血清型和膜结,B细胞发育分化过程
19、中Ig的表达,45,抗体临床教学,B细胞发育分化过程中Ig的表达45抗体临床教学,5. IgE,血清含量最低，半衰期很短 (2.5天)，单体。过敏或寄生虫感染时，特异性IgE含量显著升高。 亲细胞抗体，可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞表面的FcRI结合，使上述细胞致敏；当机体再次接触相同的过敏原后，可引起I型超敏反应。与机体抗寄生虫感染有关。,46,2022/12/30,抗体临床教学,5. IgE血清含量最低，半衰期很短 (2.5天)，单体。4,各类抗体的主要功能,47,抗体临床教学,各类抗体的主要功能Antibody IsotypeIsoty,V. Ig基因结构及其重排与表达,Ig胚系基因结构和定
20、位Ig基因重排与表达Ig的类别转换/同种型转换,48,2022/12/30,抗体临床教学,V. Ig基因结构及其重排与表达Ig胚系基因结构和定位482,1. 人Ig胚系基因结构和定位,49,抗体临床教学,1. 人Ig胚系基因结构和定位49抗体临床教学,2. Ig基因重排和表达,Ig的胚系基因是以被分隔开的基因片段形式成簇存在的，只有通过基因重排形成V-D-J (重链) 或 V-J (轻链) 连接后，再与C基因片段连接，才能编码完整的Ig多肽链，进一步加工、组装成有功能的Ig分子。在重组酶的作用下，在众多的V (D) J基因片段中随即选取1个V基因片段、1个D基因片段 (轻链无D基因片段) 和1
21、个J基因片段重排在一起，形成V (D) J连接，再与C基因片段连接，最终表达为有功能的Ig分子。,50,抗体临床教学,2. Ig基因重排和表达Ig的胚系基因是以被分隔开的基因片段,胚系基因,重排基因,初级RNA模板,信使RNA,新生多肽,成熟多肽,组装成Ig分子,51,抗体临床教学,胚系基因重排基因初级RNA模板信使RNA新生多肽成熟多肽组装,3. Ig的类别转换,B细胞在Ig可变区基因重排完成后，其子代细胞均表达同一个可变区基因，但恒定区基因的表达在子代细胞受抗原刺激而增殖并分化的过程中是可变的。每个B细胞最初均表达IgM，在免疫应答中首先分泌IgM，但随后可表达IgG、IgA或IgE，而其
22、Ig V区不发生改变，这种V区相同 (结合抗原的特异性相同) 而Ig (重链) 类别发生变化的过程称为Ig的类别转换 (class switching) 或 同种型转换 (isotype switching)。,52,抗体临床教学,3. Ig的类别转换B细胞在Ig可变区基因重排完成后，其子代,类别转换的遗传学基础是同一重链可变区基因(DVJ) 与不同重链C基因片段的重排。在C基因片段的上游内含子中有一段称为转换区 (switch region, S区) 的序列，不同的转换区之间可发生S-S重排。,Ig类别转换的机制,53,抗体临床教学,类别转换的遗传学基础是同一重链可变区基因(DVJ) 与不同重,Ig的类别转换,54,抗体临床教学,Ig的类别转换54抗体临床教学,
