《疫球蛋白免疫学》教学课件

免疫球蛋白免疫学概述免疫球蛋白是机体防御系统中的关键分子参与识别和中和病原体课程目标和大纲知识目标能力目标学习方法•掌握免疫球蛋白结构分析免疫机制•理论与实验结合••理解分类与功能•解释疾病原理案例分析••熟悉临床应用•评估治疗方案第一章免疫学基础免疫系统概念机体识别和抵抗外源物质的防御系统免疫学发展史从牛痘接种到分子免疫学研究方法形态学、分子生物学、细胞学技术免疫学与遗传学免疫系统的组成免疫细胞外周免疫器官淋巴细胞、吞噬细胞、辅助细淋巴结、脾脏、扁桃体胞中枢免疫器官免疫分子骨髓与胸腺4固有免疫和适应性免疫固有免疫适应性免疫先天存在，非特异性防御后天获得，特异性防御物理屏障•特异性识别••炎症反应•免疫记忆•吞噬作用体液免疫••自然杀伤细胞免疫细胞类型淋巴细胞淋巴细胞T B调节免疫反应和直接杀伤产生抗体的主要细胞巨噬细胞中性粒细胞吞噬异物和抗原呈递第二章免疫球蛋白概述历史发现从血清学到分子生物学研究基本结构型分子构型Y基础功能特异性识别和结合抗原多样性机制基因重排与突变免疫球蛋白的定义概念界定由细胞产生的糖蛋白分子B分子特征具有特异性抗原结合能力生物学属性参与体液免疫应答物理特性球蛋白电泳迁移率γ抗体与免疫球蛋白的关系抗体定义针对特定抗原产生的免疫球蛋白免疫球蛋白概念包含所有具有免疫球蛋白结构的分子两者关系所有抗体都是免疫球蛋白，但非所有免疫球蛋白都是抗体免疫球蛋白的基本结构基本单位1四肽链结构链类型两条重链和两条轻链连接方式二硫键连接形成型分子Y重链和轻链重链特点轻链特点分子量分子量•50-70kD•23kD•决定抗体类别•一个可变区和一个恒定区含有三至四个恒定区•两种类型•κ,λ•五种类型•与抗原结合相关γ,μ,α,δ,ε可变区和恒定区可变区区恒定区区VC•位于链和链的端•位于链和链的端H LN HL C•氨基酸序列高度多样•氨基酸序列相对保守•形成抗原结合位决定生物学功能••含超可变区•与补体系统互作CDR结构意义•功能分区明确•支持识别多样抗原•维持相似效应功能铰链区的作用结构特点位于重链和段之间的柔性区域Fab Fc提供灵活性允许两个段独立移动Fab抵抗蛋白酶富含脯氨酸，抵抗蛋白酶水解辅助结合增强抗体与不同空间构型抗原的结合能力第三章免疫球蛋白的分类575%主要类别占比IgG、、、和血清中最丰富的抗体IgG IgMIgA IgDIgE150kDa基本分子量单体形式的平均分子量的特性和功能IgG结构特点胎盘通过补体激活单体型分子，分唯一能通过胎盘的有效激活经典途径Y子量约抗体，提供新生儿补体系统150kDa保护亚类分型四种亚类、、IgG1IgG2和IgG3IgG4的特性和功能IgM五聚体结构初次免疫反应通常以五聚体形式存在，含链初次免疫应答中首先产生J补体激活强凝集能力最有效的补体经典途径激活者3多价抗原结合位，高效凝集颗粒抗原的特性和功能IgA体内分布保护功能•血清中主要为单体防止病原体粘附••分泌型为二聚体中和毒素••含链和分泌片•抵抗蛋白酶降解J•粘膜表面最丰富阻止微生物入侵•的特性和功能IgD膜表达主要作为细胞表面抗原受体B成熟标志标志细胞成熟状态B激活功能参与细胞抗原识别和激活B免疫调节可能激活嗜碱性粒细胞和肥大细胞的特性和功能IgE结构特点含四个区，无铰链区CH血清浓度血清中含量最低的抗体类型过敏反应介导Ⅰ型超敏反应抗寄生虫参与对抗寄生虫感染的免疫应答第四章免疫球蛋白的功能区段段Fab Fc•由、和、组成•由和组成VH CH1VL CLCH2CH3•包含抗原结合位•介导生物学效应•决定抗体特异性•与补体和细胞表面受体结合铰链区•连接和Fab Fc•提供空间灵活性•含多个二硫键抗原结合位结构组成由重链和轻链可变区形成的口袋状结构区域CDR含六个超可变区，决定抗原特异性结合方式非共价键作用氢键、静电力、疏水作用亲和力抗原表位与抗体结合位的结构互补性决定亲和力段的功能Fc受体结合促进吞噬补体激活跨膜转运与巨噬细胞、细胞增强抗原抗体复合物与组分结合，启介导抗体通过某些生NK-C1q等表面受体结合的吞噬清除动经典途径物屏障（如胎盘）Fc补体结合位补体结合位位于区域CH2和可有效激活补体IgG IgM亚类中激活补体能力最强IgG IgG3第五章免疫球蛋白的生物学功能防御功能识别并清除异物调节功能维持免疫平衡靶向功能引导免疫效应记忆功能支持二次免疫应答中和作用抗原识别特异性结合病原体表面抗原阻断功能覆盖关键位点，阻止与宿主细胞结合聚集形成导致病原体凝集，降低感染力促进清除增强免疫系统对病原体的清除调理作用抗原包被受体识别增强吞噬抗体覆盖抗原表面吞噬细胞通过受体识别复合物促进吞噬细胞对复合物的摄取和处理Fc激活补体系统结合1C1q与抗原抗体复合物中抗体段结合C1q-Fc级联激活2启动补体系统经典途径级联反应膜攻击复合物3形成复合物，穿透靶细胞膜MAC溶解裂解4导致靶细胞渗透压失衡和细胞死亡抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（）ADCC抗体结合效应细胞招募抗体识别并结合靶细胞表面抗原细胞通过受体识别抗体段NK FcFc2靶细胞死亡释放颗粒靶细胞发生凋亡或裂解3细胞释放穿孔素和颗粒酶NK B第六章免疫球蛋白的基因重排基因组织免疫球蛋白基因以片段形式存在体细胞重组2细胞发育过程中特定片段连接B多样性产生产生数百万种可能的抗体组合重组概述VDJ~40基因片段V编码可变区大部分~25基因片段D仅存在于重链~6基因片段J连接区域片段10^12潜在组合理论可能产生的抗体多样性重链基因重排步骤一重组D-J一个片段与一个片段连接D J步骤二重组V-DJ一个片段与已重组的片段连接V DJ步骤三剪接RNA将与区基因通过转录后处理连接VDJ C步骤四蛋白翻译成熟翻译形成重链蛋白mRNA轻链基因重排轻链轻链κλ约个基因约个基因•40Vκ•30Vλ个基因个基因•5Jκ•4Jλ无片段无片段•D•D•单个基因多个基因Cκ•Cλ•先于链重排•链重排失败后进行λκ等位排斥定义1单个细胞只表达一种特异性抗体B重链等位排斥成功重排一条染色体后，抑制另一条染色体重排轻链等位排斥链或链只有一种被表达κλ调控机制通过细胞信号和基因组稳定性维持第七章免疫球蛋白的多样性基因组合片段随机组合VDJ连接多样性片段连接处核苷酸添加或删除体细胞突变抗原刺激后可变区高频突变链配对多样性4重链轻链随机组合体细胞高频突变发生阶段分子机制•细胞活化后在生发中心•酶介导B AID•抗原驱动的过程•脱氨基作用DNA•主要针对可变区•错误修复引入突变生物学意义•增强抗体亲和力•产生亲和力成熟•优化抗原识别基因转换供体序列来自假基因或未重排的基因V基因片段转移将供体序列转移到活性基因V同源重组修复通过修复机制完成序列交换DNA多样性增加在某些物种如鸟类是主要多样性机制类别转换诱导信号基因重组1细胞因子和辅助细胞信号重链恒定区基因的选择性表达T2亚类转变酶作用AID保持抗原特异性，改变生物学功能3引发区双链断裂S DNA第八章免疫球蛋白的合成和分泌前细胞B开始重链基因重排早期细胞B表达重链与替代轻链μ未成熟细胞B完成轻链重排，表达IgM成熟细胞B同时表达和IgM IgD浆细胞高效分泌特定抗体细胞分化过程B骨髓阶段基因重排，自身耐受建立迁移循环2成熟细胞迁移至外周淋巴组织B抗原激活3识别抗原，获得细胞辅助T生发中心反应克隆扩增，亲和力成熟，类别转换分化终点5形成浆细胞或记忆细胞B浆细胞的作用抗体工厂细胞结构生存时间定居位置每秒可产生个抗丰富的内质网和高尔短命数日至长命数骨髓、脾脏和粘膜相2000体分子基体年浆细胞关淋巴组织免疫球蛋白的分泌机制转录翻译核内合成，核糖体翻译mRNA蛋白折叠内质网中重链轻链组装和折叠糖基化修饰高尔基体中进行糖基化修饰分泌外排通过分泌泡将抗体释放至细胞外第九章免疫球蛋白与疾病免疫缺陷病过敏反应抗体产生不足或功能异常介导的超敏反应IgE自身免疫性疾病肿瘤性疾病自身抗体攻击自身组织细胞恶性增殖性疾病B21自身免疫性疾病疾病机制典型疾病自身抗体攻击自身组织和器官常见的自身免疫性疾病例子自身抗原表位暴露•系统性红斑狼疮抗核抗体••分子模拟现象•类风湿关节炎抗环瓜氨酸肽抗体免疫耐受缺陷•重症肌无力抗乙酰胆碱受体抗体•格雷夫斯病抗受体抗体•TSH免疫缺陷病原发性缺陷继发性缺陷•连锁无丙种球蛋白血症感染艾滋病X•HIV/•选择性缺乏•恶性肿瘤患者IgA•重症联合免疫缺陷病•免疫抑制药物使用临床表现•反复感染机会性病原体感染••疫苗反应不良过敏反应结合IgE致敏阶段结合肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面IgE2受体1初次接触过敏原，产生IgE过敏原再接触3过敏原交联细胞表面IgE5过敏症状细胞脱颗粒引起过敏性鼻炎、哮喘、荨麻疹等症状4释放组胺等炎症介质第十章免疫球蛋白的临床应用诊断工具用于疾病检测和监测免疫治疗被动免疫和单抗药物影像学标记抗体用于分子成像生物研究用于蛋白定位和功能研究被动免疫治疗静脉注射免疫球蛋白适应症IVIG•来源于血浆池•原发性免疫缺陷•含多种抗体特异性特定自身免疫疾病••高纯度制品川崎病IgG••补充抗体功能•特异性感染免疫预防•器官移植排斥反应单克隆抗体技术动物免疫注射特定抗原刺激细胞产生B细胞融合细胞与骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤B克隆筛选筛选产生特定抗体的细胞克隆大规模培养扩增选定克隆，收集抗体纯化处理去除培养基杂质，获得纯抗体免疫球蛋白在诊断中的应用免疫诊断领域应用广泛检测病原体感染及自身抗体监测免疫系统功能状态第十一章免疫球蛋白的检测方法1920s电泳技术最早应用于蛋白分离1960s放射免疫分析首批高灵敏度免疫测定1971开发ELISA酶标记替代放射性标记1980s流式技术普及单细胞水平抗体检测免疫电泳基本原理蛋白在电场中迁移，形成特征性条带分离方法2根据分子量、电荷和形状分离蛋白免疫固定电泳3特异性识别特定免疫球蛋白临床应用诊断多发性骨髓瘤和单克隆抗体病技术ELISA直接法间接法夹心法竞争法抗原包被，检测特异抗体抗原包被，二级抗体检测抗体包被，检测特定抗原样品与标记抗原竞争结合免疫荧光技术直接免疫荧光间接免疫荧光应用范围•荧光素标记一抗•荧光素标记二抗•组织切片染色•步骤简单信号放大•细胞荧光标记••信号较弱•灵敏度高•自身抗体检测流式细胞术样品制备样品注入1细胞悬液与荧光标记抗体孵育单细胞流经激光束数据分析信号检测计算机软件进行多参数分析散射光和荧光信号采集第十二章免疫球蛋白研究的新进展基因工程抗体人源化、嵌合抗体和全人源抗体双特异性抗体同时识别两种抗原的抗体疗法CAR-T利用抗体识别域导向细胞T免疫检查点抑制剂针对免疫抑制信号的抗体药物基因工程抗体鼠源抗体首代单抗，免疫原性高嵌合抗体鼠源可变区，人源恒定区人源化抗体3仅区为鼠源，框架区人源化CDR全人源抗体通过噬菌体展示或转基因小鼠技术双特异性抗体结构特点桥接作用肿瘤治疗两种不同抗原结合将两种不同细胞或同时结合细胞和T位的抗体分子分子联系在一起肿瘤细胞分子设计串联单链抗体或双体抗体细胞疗法CAR-T细胞采集T从患者血液中分离淋巴细胞T基因修饰导入嵌合抗原受体基因CAR体外扩增修饰后的细胞大量增殖T回输患者细胞靶向识别并杀伤肿瘤细胞CAR-T免疫检查点抑制剂原理机制临床应用阻断肿瘤免疫逃逸的关键通路革命性癌症免疫疗法•靶向、或黑色素瘤CTLA-4PD-1PD-L1••解除细胞活化抑制•非小细胞肺癌T•恢复抗肿瘤免疫应答•肾细胞癌霍奇金淋巴瘤••多种实体瘤总结与展望未来方向更精准的抗体靶向治疗技术革新人工智能辅助抗体设计广泛应用3扩展至代谢、神经和感染性疾病基础知识免疫球蛋白是医学进步的基石。