抗体抗原简单介绍.ppt

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1、抗体与抗原,何强,内容,1、抗原 2、抗体 3、抗体抗原的反应,抗原 （Antigen, Ag）,最初是指能够诱导B细胞产生特异性抗体的分子。 现代免疫学中指那些能够与淋巴细胞表面抗原受体结合，并诱导机体免疫系统发生特异性免疫应答产生抗体（或致敏淋巴细胞），同时又能与相应的抗体或致敏淋巴细胞特异性结合进而发挥发生免疫效益的物质。 如：病原微生物、免疫血清、药物、疫苗,抗原的基本特性,免疫原性：指能刺激机体产生抗体或致敏淋巴细胞的性能。 反应原性：指能与相应的抗体或淋巴细胞的抗原受体发生特异性结合，发生反应的性能。,异物性是指进入机体组织内的抗原物质，必须与该机体组织细胞的成分不相同。 大分子性

2、是指构成抗原的物质通常是相对分子质量大于10000的大分子物质，分子量越大，抗原性越强。绝大多数蛋白质都是很好的抗原。因为大分子物质能够较长时间停留在机体内，有足够的时间和免疫细胞（主要是巨噬细胞、T淋巴细胞和B淋巴细胞）接触，引起免疫细胞作出反应。如果外来物质是小分子物质，将很快被机体排出体外，没有机会与免疫细胞接触 。 特异性是指一种抗原只能与相应的抗体或效应T细胞发生特异性结合。,抗原具有异物性、大分子性和特异性,佐剂,佐剂是非特异性免疫增强剂，当与抗原一起注射或预先注入机体时，可增强机体对抗原的免疫应答或改变免疫应答类型。 佐剂增强免疫应答的机制是通过改变抗原的物理形状，延长抗原在机体

3、内保留时间；刺激单核吞噬细胞对抗原的递呈能力；刺激淋巴细胞分化，增加扩大免疫应答能力。 佐剂有很多种；例如氢氧化铝佐剂、短小棒状杆菌、脂多糖、细胞因子、明矾等。弗氏完全佐剂和弗氏不完全佐剂是目前动物试验中最常用佐剂。,抗原的分类,根据抗原的免疫原性和反应原性分： 完全抗原：既具有免疫原性，又具有反应原性的抗原。 如微生物、异种血清 半抗原：又称不完全抗原。是指其本身只有反应原性，但没有免疫原性的简单小分子的抗原物质。如 某些药物（青霉素，等）、多糖、类脂。,半抗原-载体效应,半抗原不能诱导机体产生抗体，只有将其与蛋白质载体结合形成复合物时才能获得免疫原性。该复合物不但可刺激机体产生针对半抗原的

4、抗体，也可刺激机体产生针对蛋白质载体的抗体，即半抗原-载体效应。载体不仅赋予半抗原免疫原性，还与半抗原免疫应答的记忆性密切相关。 常用的载体有牛血清蛋白（BSA）、卵清蛋白（OA）等。,根据抗原与机体的亲缘关系分： （1）异种抗原（xenoantigens）：指来自不同种属的抗原； （2）同种异型抗原（alloantigens)：存在于同一种属不同个体之间的抗原，如HLA，ABO血型抗原，Rh抗原, MHC等； （3）自身抗原（autoantigens）：指个体本身的抗原。在病理情况下，某些自身抗原可诱发机体产生自身免疫病。,根据抗原的来源分： （1）内源性抗原：指机体自身所产生的抗原； （2

5、）外源性抗原：指从外界进入机体并能激发免疫应答的物质。包括天然抗原(natural Ag)、人工抗原(artificial Ag)、合成抗原(synthetic Ag)等。,根据抗原刺激B细胞产生抗体是否需要T细胞协助可分： （1）T细胞依赖性抗原（TD-Ag）是指需要T细胞辅助和巨噬细胞参与才能激活B细胞产生抗体的抗原性物质。绝大多数蛋白质抗原属于TD抗原，TD抗原免疫应答特点：能引起体液免疫应答也能引起细胞免疫应答；产生IgG等多种类别抗体；可诱导产生免疫记忆。 （2） 非T细胞依赖性抗原（TI-Ag）是指无需T细胞辅助可直接刺激B细胞产生抗体的抗原，特点：只能引起体液免疫应答；只能产生I

6、gM类抗体；无免疫记忆,主要组织相容性复合物(Major histocompatibility complex， MHC),概念：MHC是存在于脊椎动物某一染色体上编码主要组织相容性抗原，控制细胞间相互识别，调节免疫应答的一组紧密连锁基因群。 组织相容性抗原(移植抗原)：指代表个体特异性的，能引起移植排斥反应的同种异体抗原。它包括多种复杂的抗原系统，其中能引起迅速而强烈的排斥反应的抗原称为主要组织相容性抗原。 编码主要组织相容性抗原的基因群称为主要组织相容性复合物,根据结构、分布和功能可分类I类和II类抗原两种类型： I类抗原几乎存在于各种有核细胞表面 II类抗原主要存在于B细胞、活化T细胞、

7、巨噬细胞和其它抗原呈递细胞表面。,MHC的生物学功能,作为细胞内抗原受体参与抗原呈递，MHC-I呈递内源性抗原、MHC-II呈递外源性抗原； 决定T细胞的限制性识别，T细胞识别抗原发生活化时必须同时与呈递抗原的细胞表面的MHC分子结合； 参与T细胞的分化发育，双正T细胞（CD4、CD8）在胸腺皮质区接触MHC-I分子转化成CD8T细胞、接触MHC-II分子转化成CD4T细胞，即T细胞发育中的正选择； 参与NK细胞活性抑制，MHC-I与NK细胞杀伤抑制性受体结合，抑制NK细胞的杀伤作用，实质是一种识别标志； MHC分子可能与个体的免疫能力、疾病易感性等有关,抗原表位,也称抗原决定簇，是指存在于抗

8、原物质表面的能够决定抗原特异性的特殊化学基团。 抗原可以通过表面抗原决定簇于相应的淋巴 细胞表面抗原受体结合而激发免疫应答，当 然也可以和相应抗体和/或致敏淋巴细胞特 异性结合而发生免疫反应。,免疫应答过程中，T 、B细胞往往识别抗原分子上的不同表位。即T细胞表位和B细胞表位。 T细胞表位仅能识别约1020个氨基酸左右的小分子多肽。此类表位一般并不位于抗原分子表面，须由抗原呈递细胞将抗原加工处理为小分子多肽并与MHC分子结合，然后才能被TCR（抗原受体）识别。由于T细胞仅能识别经加工处理的表位，故一般不识别天然抗原的构象型表位。 B细胞表位或抗体能与未经抗原呈递细胞加工的抗原发生反应，其识别的

9、靶结构主要是位于抗原分子表面的表位。,抗体免疫球蛋白,抗体（antibody，Ab)指抗原刺激机体免疫系统中的B细胞增殖分化为浆细胞后所产生的一种糖蛋白，主要存在于血清等体液中，能与相应抗原特异性地结合，具有免疫功能。,抗体与免疫球蛋白是不同的概念,免疫球蛋白（immunoglobulin,Ig）指具有抗体活性或化学 结构与抗体相似的球蛋白。Ig有分泌（具有抗体的免疫功能）和膜结合型（构成B细胞的抗原受体）。 抗体是免疫球蛋白，但免疫球蛋白不全是抗体。 血清蛋白根据电泳可分为： 白蛋白，,球蛋白， 抗体分布在 ,球蛋白的区域， 但主要分布在球蛋白区域。,抗体的基本结构,抗体的单体结构基本相似。

10、 是由二硫键连接的4条肽链构成的对称分子，包括2条相同重链及轻链。重链之间和轻链之间以二硫链相连，整个Ig分子单体呈“Y”型。,可变区和恒定区,通过对H链或L链的氨基酸序列比较分析，发现其N-末端序列变化很大，称此区为可变区（V），而C-末端氨基酸则相对稳定，变化很小，称此区为恒定区（C区） 。,功能区,Ig分子的H链与L链可通过链内二硫键折叠成若干球形功能区，每一功能区约由110个氨基酸组成。 在功能区中氨基酸序列具有高度同源性。,1、L链功能区分为两区,L链可变区（VL）,L链恒定区（CL）,2. H链功能区,IgG、IgA和IgD的H链有 4个功能区： 1个可变区(VH) 3个恒定区(C

11、H1、CH2和CH3),IgM和IgE的H链有 5个功能区 1个可变区(VH) 4个恒定区 (CH1、CH2、CH3和CH4),VH和VL是结合抗原的部位； CH和CL上具有部分同种异型的遗传标志；,3、功能区的作用,IgG的CH2和IgM的CH3具有补体C1q结合位点，可启动补体活化经典途径； IgG借助CH2部分可通过胎盘；,铰链区不是一个独立的功能区，位于CH1与CH2之间； 包括H链间二硫键，该区富含脯氨酸，不形成-螺旋；,（四）铰链区 hinge region,当抗体与抗原结合时，铰链区发生扭曲，使抗体分子的2个抗原结合点更好地与2个抗原决定簇发生互补。由于CH2和CH3构型变化,显

12、示出活化补体、结合组织细胞等生物学活性.,三、J链和分泌成分,J链（joining chain） 存在于二聚体分泌型IgA和五聚体IgM中; 酸性糖蛋白,分子量约15kD,含有8个半胱氨酸残基,以二硫键连接到链或链的羧基端的半胱氨酸。,3) 可能对Ig二聚体、五聚体或多聚体的组成及在体内转运具有一定的作用。,是分泌型IgA上的一个辅助成分，分子量约为75 kD，糖蛋白,由上皮细胞合成，以共价形式结合到IgA分子,并一起被分泌到粘膜表面;,分泌成分（secretory component，SC）,SC的存在对于抵抗外分泌液中的蛋白水解酶的降解具有重要作用.,又称分泌片（secretory pie

13、ce, SP）,Ig肽链的酶水解片段,1. 木瓜蛋白酶的水解片段,Porter等最早用木瓜蛋白酶(papain)水解兔IgG，从而获知了Ig四肽链的基本结构和功能。 裂解部位：IgG铰链区H链链间二硫键近N端侧切断。 裂解片段：共裂解为3个片段：,每个Fab段由1条完整的L链和1条约为1/2的H链组成 分子量为54kD。 Fab段可结合抗原，但表现为单价,不能形成凝集或沉淀反应. Fab中约1/2 H链部分称为Fd段，约含225个氨基酸残基， 包括VH、CH1和部分铰链区。,2 个 Fab段（抗原结合段，fragment of antigen binding）,由两条约1/2的H链所组成; 分

14、子量约50kD; Ig在异种间免疫所具有的抗原性主要存在于Fc段。,1 个 Fc段（可结晶段，fragment crystallizable）,2. 胃蛋白酶的水解片段,Nisonoff等最早用胃蛋白酶(pepsin)裂解免疫球蛋白; 裂解部位：铰链区H链链间二硫键近C端切断。,裂解片段：,F(ab)2： 包括VH、VH1和铰链区; F(ab)2具有双价抗体活性，与抗原结合可发生凝集和沉淀反应; 但不具备固定补体以及与细胞膜表面Fc受体结合的功能. Fc 可继续被胃蛋白酶水解成更小的片段(pFc) ，失去其生物学活性。,抗体的分类,根据所对应的抗原分： 1、异种抗体：heteroantibod

15、y 2、同种抗体：alloantibody 3、自身抗体：autoantibody 4、异嗜抗体：heterophile antibody,1、异种抗体： 2、同种抗体： 3、自身抗体： 4、异嗜抗体：,同一种属的两个或两个不同近交系动物之间免疫所产生的抗体； 如：,不同种属的动物、植物和微生物之间存在的的共同抗原称为异嗜性抗原或Forssman抗原，由异嗜性抗原所引起的抗体称为异嗜抗体。,（二）根据有无抗原刺激分：,1、天然抗体： Natural antibody 2、免疫抗体： Immune antibody,也称为正常抗体(Normal antibody) 是在没有人工免疫和感染的条件下

16、,没有明显的特异性抗原刺激即天然存在于体液中的抗体。 如：A型人血清中的抗B抗体 B型人血清中的抗A抗体,感染或预防接种后所产生的抗体,抗体的类型,Ig本身是蛋白质，具有抗原性， 将Ig作为抗原免疫异种动物、同种异体甚至自身可引起不同程度的免疫反应。 根据Ig抗原决定簇存在的不同部位以及在异种、同种异体或自体中产生免疫反应的差别，可把Ig的抗原性分为3种不同抗原决定簇： 同种型 同种异型 独特型,（一）同种型（isotype）,指同一种属内所有个体共有的Ig抗原特异性的表位,在异种体内可诱导产生相应的抗体。 换句话说：同种型抗原特异性因种属而异。 同种型的抗原性位于CH和CL。 同种型主要包括

17、Ig的： 类和亚类，型和亚型。,1类和亚类（classes and subclasses）,类： 存在于H链的恒定区(CH)。 根据CH抗原性的差异（即氨基酸组成、排列、构型、二硫键等不同）H链可分为、和五类。 因此，Ig的分为IgM、IgG、IgA、IgD和IgE五类。 在基因水平上，不同类的H链恒定区的是由不同的恒定区基因片段所编码。 不同类Ig在理化性质及生物学功能上可有较大差异。,亚类： 同一类Ig中由于铰链区氨基酸组成和二硫键数目的差异,可分为不同的亚类； 亚类间抗原性的差异要小于类之间的差异； 目前已发现人的： 重链有1和2亚类，分别与L链组成IgA1和IgA2 重链有4个亚类,命

18、名为IgG1、IgG2a、IgG2b和IgG3 IgM、IgD和IgG，目前尚未发现存在不同的亚类 Ig不同亚类也是由不同的恒定区基因片段编码。,1类和亚类（classes and subclasses）,2型和亚型（types and subtypes）,型： 决定Ig型的抗原性差异存在于L链的恒定区（CL）; 根据CL抗原性的差异 ( 氨基酸的组成、排列和构型的不同 )分为：和轻链。 人类的和轻链之比约为21； 而在小鼠，97%轻链为型，型只占3%左右。,亚型： 根据轻链恒定区个别氨基酸的差异又可分： 1、2、3和4 四个亚型。 1和2在轻链190位氨基酸分别为亮氨酸和精氨酸， 3和4在轻

19、链154位氨基酸分别为某氨酸和丝氨酸。,2型和亚型（types and subtypes）,（二）同种异型（allotype）,指同一种属不同个体间的Ig分子抗原性的不同，在同种异体间免疫可诱导免疫反应。 这种标记主要分布在CH和CL上 同种异型抗原性的差别往往只有一个或几个氨基酸残基的不同，可能是由于编码Ig的结构基因发生点突变所致，并被稳定地遗传下来。 因此，同种异型可作为一种遗传标记。,（三）独特型（idiotype）,独特型为每一种特异性Ig 可变区上的抗原特异性。 不同抗体形成细胞克隆所产生的Ig V区具有不同的抗原性,这是由于可变区尤其是超变区的氨基酸组成、排列和构型所决定的; 在

20、单一个体内所存在的独特型数量相当大，可达107以上; 独特型的抗原决定簇称为独特位，可在异种、同种异体及自身体内诱产生相应的抗体，称为抗独特型抗体 （antiidiotypic antibody, aId） 独特型和抗独型抗体在复杂的免疫调节中占有得要地位。,各类抗体的生物学特征,IgG IgM IgA IgD IgE,IgG,IgG于出生后3个月开始合成 IgG多为单体，半衰期约23天，占血清免疫球蛋白总量的7580% IgG1、IgG2和IgG3的CH2能通过经典途径激活补体 IgG是唯一能通过胎盘的抗体. 通过Fc段与吞噬细胞表面FcR结合，发挥调理作用;与K细胞结合，发挥ADCC作用。

21、 具有抗菌、抗毒和抗病毒作用 参与II、III型超敏反应,为五聚体，是分子量最大的Ig，称巨球蛋白。 IgM激活补体能力比IgG强 天然血型抗体是IgM 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，表明该儿曾有宫内感染 IgM是抗原刺激后出现最早的抗体，故检测IgM水平可用于传染病的早期诊断。 IgM是B细胞抗原受体的主要成分 也可参与II、III型超敏反应,IgM,分为血清型和分泌型两种， 血清型IgA主要由肠系膜淋巴组织中的浆细胞产生。 而分泌型IgA（SIgA）是由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等处的固有层中浆细胞产生。 主要存在于初乳、唾液、泪液

22、，以及呼吸道消化道和泌尿生殖道黏膜表面的分泌液中。 分泌型IgA的合成和主要作用部位在黏膜,IgA,IgD是B细胞的重要表面标志 B细胞的分化过程中首先出现SmIgM，后来出现SmIgD，他的出现标志着B细胞的成熟。,IgD,又称亲细胞抗体 可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上的高亲和力Fc受体结合，引起I型超敏反应,IgE,抗原抗体反应,指抗原与相应抗体之间所发生的特异性结合反应。 这种反应即可在机体内进行，也可以在机体外进行。抗原抗体反应的过程是经过一系列的化学和物理变化，包括抗原抗体特异性结合和非特异性促凝聚两个阶段，以及由亲水胶体转为疏水胶体的变化。,抗原抗体反应中的作用力,静电引力 （ele

23、ctrostatic forces） 范德华引力:作用最小 （van der Waals interactions） 氢键:最具特异性 （hydrogen bond ） 疏水作用力:作用最大 （hydrophobic interactions）,抗体抗原反应的价,(1)抗原的价：每个抗体分子上其表位的总数为抗原的价（抗原结合价）。其测定一般采用抗体饱和时形成的抗原抗体复合物。 (2)抗体效价：是衡量血清中抗体水平的一项常规的检测指标，代表了血清中所含抗体的浓度与活性。通常以某抗体和特异性抗原发生反应后，待呈现可见反应时，该抗体或抗血清的最高稀释倍数即为效价。 抗体的价：抗体的价可采用抗原过量时

24、形成的抗原抗体复合物予以测定。一般IgG、IgA单体、IgD和IgE类抗体石两价的，分泌型IgA是四价的。,抗原抗体的亲和力和亲合力,亲和力(affinity)抗体分子上一个抗原结合点与对应的抗原决定簇之间相适应而存在着的引力，是抗原抗体间固有的结合力。 亲合力(avidity)抗体结合部位与抗原表位之间结合的强度。,可见反应,抗原抗体复合物 (疏水胶体),电解质,抗原 (亲水胶体),抗体 (亲水胶体),+,亲水胶体转化为疏水胶体,抗原抗体反应的特点,特异性 可逆性 比例性 阶段性,特异性,特异性：抗原与抗体结合反应的专一性 分子基础:抗原表位与抗体分子高变区之间空间构型的互补性 这种高度的特

25、异性在传染病的诊断与防治方面得到有效的应用,可逆性,可逆性：抗原与相应抗体结合成复合物后，在一定条件下又可解离为游离抗原与抗体的特性 影响因素： 抗体对相应抗原的亲合力亲合力越高，结合越牢固，越不易解离 环境因素对复合物的影响pH、离子强度,比例性,比例性：抗原与抗体发生可见反应需遵循一定的量 比关系,前带(prezone)：抗体过量 后带(postzone)：抗原过量 等价带(equivalence zone)： 抗原抗体比例合适,阶段性,第一阶段：特异性结合阶段，反应快，不可见 第二阶段：反应可见阶段，反应慢，出现凝集、 沉淀和细胞溶解等现象,谢谢,单核吞噬细胞是单核吞噬细胞系统组成部分，

26、是一类主要的抗原呈递细胞，在特异性免疫应答的诱导与调节中起着关键的作用。 单核吞噬细胞系统，亦称巨噬细胞系统（macrophage system）体内具有强烈吞噬及防御机能的细胞系统。 共同起源于造血干细胞，在骨髓中分化发育，经幼稚单核细胞发育成为单核细胞，在血液内停留12102小时后，循血流进入结缔组织和其他器官，转变成巨噬细胞,ADCC,antibody-dependent cell-mediated cytoxicity 抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用。 作用过程: 1、IgG抗体与靶细胞表面的抗原决定簇特异性地结合； 2、之后自然杀伤性细胞（NK细胞）借助其表面相应的受体与结合与靶细胞上的IgG Fc段结合； 3、活化的NK细胞释放穿孔素、颗粒酶等细胞毒物质杀伤靶细胞； 4、靶细胞发生细胞凋亡，抗体被肝处理。,