医学免疫学 思维导图 第4章 抗体

有关于医学免疫学的一系列课程，本次主要内容为抗体，重点明确、框架清晰，不仅仅是书本的复刻，还有知识点的补充和串联

第四章 抗体

• 前言
  • 抗体是介导体液免疫的重要效应分子，是免疫系统在抗原刺激下，由B细胞或记忆B细胞增殖分化成的浆细胞所产生的、可与相应抗原发生特异性结合的免疫球蛋白
    • 生物学活性角度
  • 免疫球蛋白是指存在于任何动物血液、组织液及其他外分泌液中的一类具有相似结构的球蛋白
    • 化学结构角度
  • 免疫球蛋白>抗体
• 第一节 抗体的结构
  • 一、抗体的基本结构
    • 前言
      • 抗体的基本结构是由两条完全相同的重链和两条完全相同的轻链通过二硫键连接的呈Y形的单体
    • （一）重链和轻链
      • 1.重链（H）
      • 2.轻链（L）
    • （二）可变区和恒定区
      • 前言
        • 抗体分子中轻链和重链靠近N端的氨基酸序列变化较大，形成的结构域称为可变区（V区）
        • 靠近C端的氨基酸序列相对恒定的区域称为恒定区（C区）
      • 1.可变区
        • VH和VL各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序高度可变，称为高变区（HVR）
        • 该区域形成与抗原表位互补的空间构象，又被称为互补决定区（CDR）
        • VH和VL共6个CDR共同组成Ab的抗原结合部位
        • V区中CDR之外区域的氨基酸组成和排列顺序相对变化不大，称为骨架区（FR）
      • 2.恒定区
        • IgG、IgA和IgD重链C区有CH1、CH2和CH3三个结构域，IgM和IgE重链C区有CH1、CH2、CH3和CH4四个结构域
    • （三）铰链区
      • 铰链区位于CH1与CH2之间，含有丰富的脯氨酸，因此易伸展弯曲，能改变Y形两个臂之间的距离，有利于两臂同时结合两个相同的抗原表位
      • IgM和IgE无铰链区
  • 二、抗体的辅助成分
    • 前言
    • （一）J链
      • J链是由124个氨基酸组成，富含半胱氨酸的酸性糖蛋白，分子量约15kD，由浆细胞合成，主要功能是将单体Ab分子连接为二聚体或多聚体
      • 2个IgA单体由J链连接形成二聚体，5个IgM单体由二硫键相互连接，并通过二硫键与J链连接形成五聚体
    • （二）分泌片
      • 分泌片为含糖的肽链，由黏膜上皮细胞合成和分泌
      • 分泌片具有保护SIgA的铰链区免受蛋白水解酶降解的作用，并介导SIgA二聚体从黏膜下通过黏膜上皮细胞转运到黏膜表面
  • 三、抗体分子的水解片段
    • 前言
      • 红细胞没有FcγR
    • （一）木瓜蛋白酶水解片段
      • 木瓜蛋白酶从铰链区的近N端，将Ab水解为2个完全相同的抗原结合片段和1个可结晶片段
    • （二）胃蛋白酶水解片段
      • 胃蛋白酶在铰链区的近C端将Ab水解为1个F（ab'）2片段和一些小片段pFc'
      • 由于F（ab'）2片段保留了结合相应抗原的生物学活性，又避免了Fc段抗原性可能引起的副作用和超敏反应，因而被广泛用作生物制品，如白喉抗毒素、破伤风抗毒素经胃蛋白酶水解后精制提纯的制品
      • pFc'最终被降解，不发挥生物学作用
  • 四、免疫球蛋白超家族
• 第二节 抗体的多样性和免疫原性
  • 前言
    • 免疫球蛋白基因重排是抗体的多样性的内源因素
    • 这些抗原表位呈现三种不同的血清型
      • 同种型、同种异型和独特型
  • （一）同种型
    • 都有的
    • 这种存在于同种抗体分子中的抗原表位即为同种型，是同一种属所有个体Ab分子共有的抗原特异性标志，为种属型标志，存在于Ab的C区
  • （二）同种异型
    • 每个人/个体的标志
    • 这种存在于同种属不同个体Ab中的抗原表位，称为同种异型，是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，为个体型标志，存在于Ab的C区
  • （三）独特型
    • 可以是同个个体的
    • 独特型是每个抗体分子所特有的抗原特异性标志，其表位被称为独特位
    • 独特型在一种、同种异体甚至同一个体内均可刺激产生相应抗体，即抗独特型抗体
• 第三节 抗体的功能
  • 一、抗体V区的功能
    • 识别并特异性结合抗原是抗体分子的主要功能
    • Ab结合抗原表位的个数称为抗原结合价
    • 抗体的V区具有中和毒素、阻断病原入侵等免疫防御功能
    • B细胞膜表面的IgM和IgD等Ig构成B细胞的抗原识别受体，能特异性识别抗原分子
  • 二、抗体C区的功能
    • （一）激活补体
      • 抗体与相应抗原结合后，可因构型改变而使其CH2和CH3结构域内的补体结合位点暴露，从而通过经典途径激活补体系统，产生多种补体的效应功能
      • 其中IgM、IgG1和IgG3激活补体的能力较强，IgG2较弱
    • （二）结合Fc受体
      • 1.调理作用
        • 细菌特异性的IgG以其Fab段与相应细菌的抗原表位结合，以其Fc段与巨噬细胞或中性粒细胞表面的FcγR结合，通过IgG的“桥联”作用，促进吞噬细胞对细菌的吞噬
      • 2.抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用
        • Fab段结合抗原表位，其Fc段与FcR结合
        • NK细胞是介导ADCC的主要细胞
      • 3.介导1型超敏反应
        • IgE
    • （三）穿过胎盘和黏膜
      • 在人类，IgG是唯一能通过胎盘的免疫球蛋白
      • IgG穿过胎盘的作用是一种重要的自然被动免疫机制
• 第四节 各类抗体的特性与功能
  • 前言
    • SIgA和IgG都可以通过自然被动免疫从母体中获得
    • NK细胞能发挥ADCC效应
  • 一、IgG
    • IgG于出生后3个月开始合成，3~5岁接近成人水平，是血清和胞外液中含量最高的Ig，约占血清总Ig的75%~80%
    • 人IgG有4个亚类，分别为IgG1、IgG2、IgG3、IgG4
    • IgG半衰期约20~23天，是再次免疫应答产生的主要抗体，其亲和力高，在体内分布广泛，是机体抗感染的“主力军”
      • 是血清半衰期最长的Ig
    • IgG1、IgG3、IgG4可穿过胎盘屏障
    • 可以发挥调理作用、ADCC作用
    • 引起2、3型超敏反应的抗体也属于IgG
  • 二、IgM
    • 天然ABO抗体属于IgM
    • IgM占血清免疫球蛋白总量的5%~10%
    • 单体IgM以膜结合型表达于B细胞表面，构成B细胞抗原受体（BCR），只表达mIgM是未成熟B细胞的标志
    • 分泌型IgM为五聚体，是分子量最大的Ig，沉降系数为19S，称为巨球蛋白
    • 含5个Fc段，比IgG更易激活补体
    • 胚胎发育晚期的胎儿即能产生IgM，提示胎儿有宫内感染
    • IgM也是初次体液免疫应答中最早出现的抗体，是机体特异性抗感染的“先头部队”
    • 血清中检出病原体特异性IgM，提示新近期发生感染
      • 因半衰期短
  • 三、IgA
    • 血清型为单体
    • 占血清免疫球蛋白总量的10%~15%
    • SIgA合成和分泌的部位在肠道、呼吸道、乳腺、唾液腺和泪腺，因此主要存在于胃肠道和支气管分泌液、初乳、唾液和泪液中
      • 初乳中SIgA含量最高
    • SIgA是外分泌液中的主要抗体类别，参与黏膜局部免疫，通过与相应病原微生物（细菌、病毒等）结合，组织病原体黏附到细胞表面，从而在局部抗感染中发挥重要作用，是机体抗感染的“边防军”
    • 新生儿易患呼吸道、胃肠道感染可能与IgA合成不足有关
  • 四、IgD
    • 膜结合型IgD是B细胞分化发育成熟的标志
  • 五、IgE
    • IgE是正常人血清中含量最少的Ig
    • IgE当结合再次进入机体的抗原后可引起1型超敏反应
    • IgE可能与机体寄生虫免疫有关
    • 能与肥大细胞表面FcR结合
• 第五节 人工制备抗体
  • 一、多克隆抗体
    • 以该抗原物质刺激机体免疫系统，体内多个B细胞克隆被激活，产生的抗体中实际上是针对多种不同抗原表位的抗体的总和，称为多克隆抗体
    • 多克隆抗体的优点是
      • 作用全面，具有中和抗原、免疫调理、介导补体依赖的细胞毒作用、ADCC等重要作用，来源广泛、制备容易
    • 其缺点是
      • 特异性不高、易发生交叉反应，不易大量制备，从而应用受限
  • 二、单克隆抗体
    • 这种由单一杂交瘤细胞产生，针对单一抗原表位的特异性抗体，称为单克隆抗体
    • 其优点是结构均一、纯度高、特异性强、易于制备
  • 三、基因工程抗体