第四节  抗体的不均一性
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第四节 抗体的不均一性. 如何获得抗体: 用一种纯抗原免疫动物,便可获得与该抗原专一结合的抗体。即免疫动物的抗血清。. 用 50% 饱和度的硫胺沉淀,继而用 DEAE- 纤维素柱离子交换层析,可获得纯的 IgG 类抗体(或其他类抗体)。. 这只是类别的纯化,并未获得均一的抗体,它包括对此抗原专一性和非专一性在内的全部 IgG 类抗体,而对抗原专一性的抗体只是其中的一部分。. 再用抗原偶联的免疫亲和吸附柱纯化此 IgG 抗体,便可获得对此类抗原专一性的抗体. 但也还是不均一的,它是抗原分子内各决定簇诱导的 IgG 类抗体的总和。.

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第四节 抗体的不均一性

如何获得抗体:

用一种纯抗原免疫动物,便可获得与该抗原专一结合的抗体。即免疫动物的抗血清。


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  • 50%饱和度的硫胺沉淀,继而用DEAE-纤维素柱离子交换层析,可获得纯的IgG类抗体(或其他类抗体)。


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在抗体结构分析和结构与功能的关系的研究中需要纯化为均一的抗体。在抗体结构分析和结构与功能的关系的研究中需要纯化为均一的抗体。


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机体内产生抗体的B淋巴细胞克隆(在抗体结构分析和结构与功能的关系的研究中需要纯化为均一的抗体。clone),其基因型是各不相同的,这种遗传性的差异导致了抗体的多样性,故从免疫血清中分离均一抗体是不可能的。也正因此延缓了对抗体分子结构的研究。


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多发性骨髓瘤是一种B淋巴细胞癌变的疾病,在病人血清中的骨髓瘤蛋白是一个突变的浆细胞的无性繁殖系的产物,可称之为单细胞株蛋白质,其浓度比其他免疫球蛋白高几倍,易于分离纯化,制备出均一的瘤蛋白。在抗体分子结构的早期研究中都是以此为材料,先后搞清了多发性骨髓瘤是一种B淋巴细胞癌变的疾病,在病人血清中的骨髓瘤蛋白是一个突变的浆细胞的无性繁殖系的产物,可称之为单细胞株蛋白质,其浓度比其他免疫球蛋白高几倍,易于分离纯化,制备出均一的瘤蛋白。在抗体分子结构的早期研究中都是以此为材料,先后搞清了IgG、IgM、IgA、IgE和IgD等五类免疫球蛋白和它们的亚类的基本结构。


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单克隆抗体利用B淋巴细胞克隆与瘤细胞杂交的单克隆抗体技术,能提供出均一的免疫球蛋白,也可进行抗体分子结构的研究。

一.多克隆抗体(polyclonal antibody):

指由不同B细胞克隆产生的针对抗原物质中多种抗原决定簇的多种抗体混合物。

如:免疫血清(含多种特异性抗体)。

实际意义:

(1)预防、治疗感染性疾病,

如:破伤风抗毒素血清  抗破伤风,胎盘球蛋

白  抗病毒感染等,副作用:超敏反应

(2)临床诊断,如:肥达氏反应 --- 伤寒、副伤

寒,缺点:特异性差。


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利用B淋巴细胞克隆与瘤细胞杂交的单克隆抗体技术,能提供出均一的免疫球蛋白,也可进行抗体分子结构的研究。.单克隆抗体(monoclonal antibody, McAb)

由单一克隆B细胞杂交瘤产生的,只识别抗原分子某一特定抗原决定簇的特异性抗体。

特点:具有高度均一性。

杂交瘤细胞:

骨髓瘤细胞 --- 无限增殖;

免疫B细胞 --- 合成、分泌特异性抗体。

杂交瘤技术 --- HAT培养基:次黄嘌(H), 氨基蝶呤(A)和胸腺嘧啶核苷(T)。


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实际意义:利用B淋巴细胞克隆与瘤细胞杂交的单克隆抗体技术,能提供出均一的免疫球蛋白,也可进行抗体分子结构的研究。

(1)抗原的纯化和结构分析;

(2)细胞发生、分化及功能的阐明;

(3)临床疾病的诊断和治疗,

如:免疫分子检测;

免疫导向药物治疗恶性肿瘤---

McAb抗癌药物(毒素或放射核素偶联)。


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一、外源引起的抗体不均一性引起抗体不均一的原因可分外源性和内源性两种。

  • 细菌、病毒等病源微生物都具有多种多种的蛋白质分子,蛋白质分子结构的复杂性,使之具有多种抗原决定簇,而每一个抗原决定簇可以诱导一种抗体,


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抗体的这种异质性,对治疗血清的制备、疫苗的研究等方面提供了理论基础。如图所示,分析出它的毒性基因,可以制备中和毒素的动物血清,用以临床治疗;它的吸附感染基因可以作为疫苗,诱导机体自动免疫,利用抗体的封闭作用,使机体的组织细胞不被侵入。抗体的这种异质性,对治疗血清的制备、疫苗的研究等方面提供了理论基础。如图所示,分析出它的毒性基因,可以制备中和毒素的动物血清,用以临床治疗;它的吸附感染基因可以作为疫苗,诱导机体自动免疫,利用抗体的封闭作用,使机体的组织细胞不被侵入。


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二、内源引起的抗体不均一性 抗体的这种异质性,对治疗血清的制备、疫苗的研究等方面提供了理论基础。如图所示,分析出它的毒性基因,可以制备中和毒素的动物血清,用以临床治疗;它的吸附感染基因可以作为疫苗,诱导机体自动免疫,利用抗体的封闭作用,使机体的组织细胞不被侵入。

  • 免疫球蛋白分子化学结构的差异必然要反映在蛋白质的抗原性上 。抗体的不同结构形成不同抗原决定簇,诱导出不同特异性抗体(亦可称抗抗体)。利用抗血清(抗抗体)来鉴别和区分免疫球蛋白及其肽链(重链和经链),无疑是可行的,而且是极为简便的。据此,免疫球蛋白可根据血清学检测法分为不同的血清学类型。


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  • 同一物种内所有个体的免疫球蛋白共同具有的抗原专一性称为同一物种内所有个体的免疫球蛋白共同具有的抗原专一性称为同种型(isotype),也称同族专一性;同一物种内不同个体存在几种形式的抗原专一性,在同一物种内的这种多型现象称为同种异型(allotype);每一形成抗体的克隆细胞所产生的抗体上,都具有自身独特的抗原专一性,称为个体型,也称为独特型(idiotype)。


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  • 形成这些抗原专一性的抗原决定簇如图所示。同一物种内所有个体的免疫球蛋白共同具有的抗原专一性称为同族专一性的抗原决定簇位于C区,是不同的结构基因的产物。同种异型是特定基因座的等位基因产生,相当于C区个别氨基酸残基的置换。独特型位于V区,包含结合位点的抗原决定簇。


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  • 1同一物种内所有个体的免疫球蛋白共同具有的抗原专一性称为.同种型(istype): 是指同一物种内所有个体共同具有的免疫球蛋白分子的抗原专一性,因此这种专一性因种而异。

    由于同种型的存在,人们可以用鼠的IgG免疫家兔,产生兔抗鼠IgG,家兔的这种特异抗体也可称为抗抗体(既二抗)。反之,也可产生鼠抗兔IgG。目前生产的这些抗抗体,在临床检测和生物学研究中,都是重要的检测试剂。


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  • 2同一物种内所有个体的免疫球蛋白共同具有的抗原专一性称为.同种异型(allotype):在同一种属内出现的免疫球蛋白异型现象,称为同种异型。

    以人类为例,它的免疫球蛋白的某类和亚类如IgG,在一群人中的重链γ1的结构和另一群人不相同,它们之间只有一个或几个氨基酸残基的差别,像同种异型的Gm(4)和Gm(17),只是在214位的氨基酸基上有1个氨基酸差别,Gm(4)型的人在IgG1的重链γ1的214位是精氨酸,而Gm(17)是赖氨酸。

    同种异型只出现在该种属内某些个体,而不是全部个体中


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  • 例如:同一物种内所有个体的免疫球蛋白共同具有的抗原专一性称为Rh血型物质

    它在不同人种的分布是不均的,黄种人占1%,而白种人可占15%,因此对含有Rh血型物质的这些白种人(15%)而言,输入没有Rh因子的红血球(Rh阴性血球),就会引起机体产生抗Rh-因子的抗体,产生严重的输血反应。黄种人的比例虽小,但在输血前也是血型检测的内容之一。


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  • 3同一物种内所有个体的免疫球蛋白共同具有的抗原专一性称为.独特型(idiotype, Id )

       独特型的抗原决定簇位于抗体分子的V区。抗体分子的可变区包含3个高变区和介于其间的4个框架区。Id决定簇有的位于高变区部位也有的位于框架区部位。

    Id是每个抗体分子所特有的,所以它是分辨不同免疫球蛋白分子可变区基因的表型标志。识别不同抗原决定簇的抗体分子,其Id可以不同,而识别同一抗原决定族的抗体分子,其Id事实上也不一定相同。之所以有多种不同的Id,是由于产生抗体的B细胞克隆的独特基因型的差异所致。


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   如果某个个体的抗体上的同一物种内所有个体的免疫球蛋白共同具有的抗原专一性称为Id,仅为这个个体所具有,其他个体虽也具有同样的特异性抗体,但并没有这种Id,称此Id为个体型Id (indiridnal idiotype, IdI)。在若干个体产生的抗各种抗原的抗体中中,有可能表现相同的Id,称之为交叉型Id (cross-reactive idiotype, IdX)。

   在各类免疫球蛋白中都发现有共同的Id,在具有不同抗原特异性的抗体当中,也可以具有相同的Id。


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   独特型抗原决定簇的一个重要特点是具有自身免疫原性。   独特型抗原决定簇的一个重要特点是具有自身免疫原性。

   它能在体内引起自身免疫系统对它的识别、应答和反应,产生抗独特型的抗体AId (anti-idiotypic antibody)。


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用三甲基胺(   独特型抗原决定簇的一个重要特点是具有自身免疫原性。TMA)免疫家兔,产生抗TMA抗体,将此抗体分离并再次注射到同一只兔子体内,经检测证明兔子能合成抗TMA抗体的抗体。这种通过外界重新免疫方法产生的AId,后被证实在体内正常免疫应答过程中可以自发产生AId。

   以常用的抗原,如磷酸胆碱、细菌呋喃果聚糖、溶壁微球菌多糖、破伤风类毒素、烟草花叶病毒等免疫动物,在诱发免疫应答期间,都可以产生自发的自身抗Id抗体(AId)。


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第五节 无性细胞系的选择学说和独特型网络学说

千变万化的抗原诱导出多种多样的抗体,这些抗体分子与抗原的结合又是具有高度特异性的。机体免疫机能的这些现象给我们提出这样一些问题:抗体的多样性是抗体细胞先天固定有的功能,还是由抗原本身结构引发而后天获得的?如果是先天固有的,那么免疫系统是怎样区分外来抗原和自身抗原的,是在识别自身抗原的基础上区分外来抗原,还是在排除自身抗原反应性的基础上建立对外来抗原的识别和反应?


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一、无性细胞系选择学说 无性细胞系的选择学说和独特型网络学说

  • Burnet提出的细胞克隆学说:合成各种各样特异性抗体所需要的信息,已经存在于不同的细胞克隆基因上,抗体分子不是诱导抗体形成细胞塑造结构上和它互补的抗体分子,而是选择已经含有能制造在结构上和它互补的抗体分子的遗传信息的细胞,与之结合,诱导合成这种抗体编码的基因被选出来而被“接通”,通过相应的mRNA的转录和转译,合成具有相应的一级氨基酸顺序的免疫球蛋肽链,基于这一顺序自发地折叠成一定的球形构象,这种构象具有特异的抗原结合部位。


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  • 这一学说阐明了以下几个基本观点: 无性细胞系的选择学说和独特型网络学说

    (1)体内本身存在有识别各种抗原的免疫细胞克隆,它们的识别作用通过细胞表面的受体完成。

    (2)抗原选择结合相应受体的免疫细胞,使之活化、分化和增殖,最后形成抗体,产生效应细胞和记忆细胞。

    (3)胎生期免疫细胞与抗原物质相接触,则可被破坏、排除或使之失活,处于受抑制状态。由于失去对抗原的应答能力,形成了天然耐受状态。此种受抑的细胞克隆,称为禁细胞克隆(forbidden clone)。

    (4)免疫细胞克隆可因突变产生与自身抗原起反应的细胞克隆,形成自身免疫疾病。


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二、功能免疫网络 ——独特型网络学说

  • 独特型网络学说认为:机体免疫系统是一个建立在识别自身抗原的基础上来识别外来抗原的系统。把免疫系统设想为基于抗体V结构域的网络,这一网络是通过免疫细胞之间相互识别V区上的独特型决定簇来实现。所以网络学说的根据是免疫球蛋白分子V结构域的双重特性,即通过其抗原结合部位与抗原(决定簇)结合,又借助于独特型决定簇引发、调节自身的免疫应答反应。


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  • 抗体独特型 的一个很重要的特性就是具有自身免疫原性,可以诱发自身抗体。我们可以设想,在一个个体体内,其抗体带有的Id(以Ab1表示),必然刺激与之互补的另一克隆产生Aid,即抗Ab1的抗体(以Ab2表示),而Ab2也是抗体,也有自己的Id,因而又刺激与之互补的另一克隆,产生抗Aid的抗体,即Ab3,以此类推,机体内可以诱发产生一系列的Ab4、Ab5……。这种级联式的Id-Aid应答已在实验中得到证实。


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  • 另一方面,作为 B淋巴细胞,它产生的抗体包括分泌型的和作为受体的膜结合型两种,两者除在C端略有差异外,其他部分完全相同,即有识别和结合抗原的能力,又表达完全相同的同种型、同种异型和独特型决定簇。


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  • 因此 B细胞上的受体,作为免疫球蛋白(Ab1)它既可以结合抗原,又可以结合抗独特型的抗体Aid(Ab2),对后者的结合又具有细胞调节功能,提高或抑制淋巴细胞的免疫功能。


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  • 对于一个未经免疫过的动物机体,在出生后其产生的抗体(对于一个未经免疫过的动物机体,在出生后其产生的抗体(Ab1)的克隆与产生抗Id抗体(Ab2)的克隆之间,处于一种平衡状态。抗原的进入打破了这种平衡。在免疫应答的最初时相,抗原与Ab1结合,清除了Ab1,这就失去了Ab1的Id对Ab2克隆的天然刺激,使产生Ab2的克隆停止合成Ab2。继后,摆脱Ab2控制的Ab1的量达到免疫阈值时,又刺激Ab2克隆而产生合成抗Id的抗体(AId、Ab2),Ab2又反过来抑Ab1抑克隆,达到新的平衡。


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  • 总括网络学说的观念,有如下几方面:对于一个未经免疫过的动物机体,在出生后其产生的抗体(

    ●免疫系统由两种类型的克隆组成:一种用于识别抗原决定簇(抗体结合部位antibodycombining site或称表位paratope),而另一种专注于识别抗体的差位或称独特型表位(idiotope)。

    ●独特型网络是有方向性的,Ab1刺激Ab2合成,Ab2反过来又抑制Ab1的产生,并引发Ab3的合成,如此类推。

    ●独特型网络的基本作用类型是抑制,这才确保稳定,即确保非致敏动物各个克隆之间以及免疫应答的各种不同时相克隆之间的平衡。因此抗原的进入,可在网络的某一环节打破这一平衡,而网络结构的特点,又能适时的加以控制,不出现过度的反应而又达到新的平衡。


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  • 1对于一个未经免疫过的动物机体,在出生后其产生的抗体(.独特型网络中Id-Aid的特性——独特型(Ab1)的多态性

     多态性是指独特型具有多样性和同一性,由于抗体V结构域的差异形成不同的独特型决定簇,它代表了V区基因的表型标志,是区分不同抗体分子的依据之一。抗原多样性也反映出独特性型的多样性,是千差万别的。但同时也发现,无论是抗原专一性相同的不同类别的抗体,不是抗原专一性不相同的抗体,可以具有相同的独特型决定簇(IdX)。因此不能简单的认为独特型是单一V区的基因标志,在某些情况它是共同的基因标志。


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  • 2对于一个未经免疫过的动物机体,在出生后其产生的抗体(.抗独特型抗体AId(Ab2)的类型和功能

    1)AId的类型多样:独特型决定簇可以位于抗体V区抗原结合部位(高变区),也可以位于框架区部位。因而诱导的AId就有所不同 。


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对于一个未经免疫过的动物机体,在出生后其产生的抗体(2)AId的功能

AId对Id的免疫应答有抑制作用。

   无论是新生期还是成年期,输入AId或是通过胎盘输入的AId,都能造成对Id的特异抑制。

AId对Id免疫应答也有增强作用。

   在某些情况下,AId又可刺激Id的应答,而不是抑制。它们能代替抗原启动T、B淋巴细胞前体,产生抗体。


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  • 3对于一个未经免疫过的动物机体,在出生后其产生的抗体(.抗(抗独特型)抗体(Ab3)的类型和功能

    Ab2作为抗体,自身也具有Id决定簇,也具有自身免疫原性,因此在体内能诱导抗Ab2抗体——Ab3。Ab3分子在独特型网络中起着缓冲作用。

    Ab3的独特型与Ab1独特型之间有相似和不相似两种情况。一种是既具有共同的独特型基因型,又具有共同的抗原结合能力;另一种是只有共同的独特型而无共同抗原结合能力。


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  • 4对于一个未经免疫过的动物机体,在出生后其产生的抗体(.抗[抗(抗Id)]抗体(Ab4)

    Ab4是由Ab3诱导产生的。目前只发现两例,研究较少。

     并发现Ab4与Ab2相似,有识别Ab1独特型决定簇的能力。


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  • 5对于一个未经免疫过的动物机体,在出生后其产生的抗体(.独特型网络的细胞基础

      独特型网络实质上是建立在Id-AId细胞克隆的相互作用的基础上的。

      它包括B细胞克隆之间的相互作用以及各类起调节作用的T细胞克隆之间的相互作用。因此免疫系统可以认为是由两套细胞组成:一套是具有Id并具有识别抗原能力的淋巴细胞,也就是网络中的第一层细胞——Ab1细胞,它是能与抗原结合和反应的细胞;另一套是识别Id的淋巴细胞,它是网络中的第二层细胞——Ab2细胞,是抗独特型细胞,也称为独特型特异的细胞(idiotypie-specifie cell)。


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  • 6对于一个未经免疫过的动物机体,在出生后其产生的抗体(.独特型网络的模型

    (1)开放式网络:Richte等于1975年提出有方向性的开放式网络是基于刺激性和抑制性的相互作用而设想出来的。

      他们认为免疫系统是以V(可变区)结构为基础的功能网络。抗原提供刺激信号,诱发Ab1的合成,当Ab1,达到免疫阈值时,就启动Ab2的合成,接着又依次引起Ab3、Ab4等合成,一直沿着独特型网络途径扩伸。直至产生抑制作用使之停止。在这过程中,为防止克隆异常增生,Ab2抑制Ab1所需的浓度要低于Ab2刺激Ab3克隆所需要的浓度。


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  • 开放式网络认为在体内发生三种类型的免疫应答:开放式网络认为在体内发生三种类型的免疫应答:

    ●低剂量抗原诱导的免疫耐受性:抗原诱导产生Ab1后,Ab1刺激Ab2合成,由于抗原是低剂量的,因此级联式反应产生的Ab2量少,虽是以抑制Ab1的产生,却不能诱导Ab3的合成,Ab2对Ab1的抑制,使机体出现对低剂量抗原的耐受性。

    ●合适剂量抗原诱导的正常免疫:足够剂量的抗原诱导产生Ab1后,依次刺激Ab2和Ab3的产生。Ab3抑制Ab2,并使Ab1摆脱了Ab2的控制,Ab1大量产生,行使机体的正常免疫功能。

    ●高剂量抗原诱导的免疫耐受:高剂量的抗原诱导的Ab2和Ab4抑制Ab1和Ab3,导致机体产生免疫耐受.


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  • 开放式网络认为在体内发生三种类型的免疫应答:2)环式网络:1977年Hiernaux等提出一个闭合的、简短的环状网络,环内抗体彼此相互作用以达到调节和平衡功能。


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   虽然开放式网络认为在体内发生三种类型的免疫应答:Ab1不同于Ab3,但它们有共同的Id,Ab2与Ab4也有共同的Id,这样,Id-抗Id反应就可能成为周期性的循环,而不是有方向性开放式的无限发展下去。由于Ab4与Ab2相像,故可被Ab1激活而又返过来抑制Ab1,于是循环从Ab1开始,又以Ab1终结。但Ab4毕竟不是Ab2,因此循环又不是简单的重复。由于Ab4结合Ab1的能力比Ab2小300倍,因此循环是减辐的。所以通过每级Id-Aid反应,免疫应答逐步减弱以达到平衡。由抗原的侵入引起平衡的破坏,进而达到平衡的恢复,维系免疫系统的稳定状态。


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  • 开放式网络认为在体内发生三种类型的免疫应答:3)有限制的免疫网络:Bona等于1981年提出的网络是一个有限制性的免疫网络模式。

    他们认为独特型决定簇有两种类型,一是在免疫网络中起调节作用的,称为调节性独特型决定簇;另一类为通常独特型决定簇。他们基于这样一个事实:由Ab3诱导的Ab4至少有60%与Ab1结合,这意味着Ab3和Ab1有60%的分子上具有相同的独特型决定簇,近40%的分子其决定簇是不同的。正因为存在共同的决定簇,Ab3诱导的Ab4与Ab1诱导的Ab2相像,也因此形成由彼此相互作用的抗体系列组成为完整的免疫网络。由于这种调节性独特型决定簇的存在,他们认为机体免疫系统的独特型网络是调节式的。


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  • 7开放式网络认为在体内发生三种类型的免疫应答:.独特型网络和自身免疫疾病

    如前所述,独特型的自身识别和自身反应性可保证免疫系统维护内环境的动态平衡,维持自身的稳定。如果对这些自身抗原反应的调节失常,就会导致自身免疫疾病的发生。如系统性红斑狼疮


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第六节 免疫球蛋白的生物合成开放式网络认为在体内发生三种类型的免疫应答:

  • 在免疫学研究中,一个很重要又很奥秘的问题是:“抗体多样性的起源和遗传控制。”


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  • 对此,早在 1965年Dreyer和Bennett就提出:一条免疫球蛋白的肽链是由单个的C区和多个V区基因分开编码的,当B细胞分化成抗体形成细胞时,这两个基因序列才连接起来,形成一个完整的免疫球蛋白的肽链基因(V+C),并在细胞中得表表达。

  • 这一设想在以后的免疫球蛋白分子遗传的研究中得到证实。


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一、 B淋巴细胞的成熟和抗体的合成

  • 1.合成抗体的细胞是B淋巴细胞

    60年代初期,人们通过荧光标记抗体法发现了淋巴细胞,特别是在浆细胞(B淋巴细胞分化的终末细胞)内存在有免疫球蛋白,证实了淋巴细胞是执行免疫功能的细胞。


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  • Jerne (1963)创建了溶血空斑技术证明是B淋巴细胞在不断地产生和分泌抗体。

    用绵羊红血球免疫小鼠,取不同时相的小鼠脾细胞(含有大量的B淋巴细胞)和绵羊红血球混合,悬浮于琼脂板内,在37℃保温1小时后,再加补体。由于某些B淋巴细胞被激活而产生和分泌抗绵羊红血球抗体,在保温过程中分泌出的抗体与周围绵羊红血球结合,在补体的作用下出现溶细胞现象,于是在产生抗绵羊红细球的B淋巴细胞周围出现溶血空斑。


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  • B 淋巴细胞不仅产生分泌型的抗体,还可产生膜结合型的抗体,以此作为B淋巴细胞表面的抗原受体。

    在与抗原接触前淋巴细胞中就已经存在多种多样的与抗原专一性结合的细胞,进入体内的抗原选择地结合其中的个别淋巴细胞,这只是由于这样的淋巴细胞膜上,作为抗原受体的免疫球蛋白可以和该抗原互补结合所致。


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  • 2 .B淋巴细胞的分化成熟

    B细胞是由骨髓干细胞分化而成。


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  • B细胞成熟过程中,首先在胞质中出现重链μ(包括V区和C区),在它的膜上无IgM,也不能对抗原作出反应。胞质中的μ链并非游离存在,而是与一种非免疫球蛋白的蛋白结合在一起。这种蛋白的的作用是防止新合成的μ链降解和促进细胞表面免疫球蛋白分子的合成。这一发育阶段的细胞称为前B细胞(pre-B-cell),主要存在于造血组织中,如骨髓和胎肝。


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  • B 细胞成熟的下一阶段是合成轻链κ或λ,它们与重链结合,组装成IgM,暴露于表面,可作为抗原的特异受体。这种表面带有IgM的B细胞称为不成熟的B细胞(immature-B-cell)。这一阶段的B细胞,在受到抗原刺激后,不能增殖和分化 ,一旦遇到抗原(自身抗原)就会产生耐受性。

    克隆流产学说:某一未成熟的B细胞接触相应的抗原物质后,不再进一步发育成熟为对该抗原产生免应答的成熟细胞,以致不能形成针对该抗原的抗体分泌细胞,但对该抗原以外的抗原仍可形成克隆。


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  • 不成熟的 B细胞在其膜上带有了完整的免疫球蛋白分子,具有某种特异性,就会从骨髓中迁移出来,进入外周血和淋巴组织,并进一步发育为成熟的B细胞。

  • B细胞的这个成熟阶段不需抗原刺激,但如果遇到抗原,则它们的半衰期为3—4天。在抗原刺激下,它们被激活,称为激活的B细胞,并因此而增殖,产生分泌的免疫球蛋白,当细胞分化成抗体分泌细胞时,根据其形状,把它称为浆细胞。


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二、免疫球蛋白基因及基因重排

  • 分子生物学的发展,极大推动了免疫球蛋白分子遗传的研究。过去只能利用免疫球蛋白肽链的同种异型中氨基酸的差异,作为遗传标记和用血清学检测方法来研究免疫球蛋白基因的遗传调控。现在一跃而进入了NDA水平的研究,这使许多免疫球蛋白悬而未决的问题基本上得到了解决。

  • 现在知道,免疫球蛋白的基因是一个多基因家族,分布在不同的染色体上:人类重链基因在染色体14上,λ基因在染色体22上,κ基因在染色体2上。小鼠中含这些基因的相应染色体是:12、16和6。在重、轻链基因表达前要经过一个重排阶段,并通过基因的转录、翻译来进一步调控。


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  • 1 .免疫球蛋白的基因组构成

    除B细胞以外的所有细胞都含有处于胚胎构象的免疫球蛋白基因,只有骨髓干细胞在分化为成熟B细胞的过程中才出现免疫球蛋白基因的体细胞重排。

    这种重排具有严格的顺序,也是B细胞不同成熟阶段的标记。


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  • 免疫球蛋白重链和轻链都是由多个基因编码的。轻链由免疫球蛋白重链和轻链都是由多个基因编码的。轻链由VL、JL和CL组成,重链由VH、DH、JH和CH组成。而且无论重链还是轻链都是由多个V、C基因簇组成。

  • 这本身也说明,编码一条完整的多肽链的基因在表达前必须经过重排。


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  • 免疫球蛋白重链和轻链都是由多个基因编码的。轻链由1)轻链可变区(VL)的基因结构。

    轻链(κ或λ)可变区是由两个基因区段经过重排后连接在一起的基因区段编码的。它们含有两个区段:V和J区段。重排后使V基因包括两个外显子,一个外显子编码大部分信号序号,另一个编码其余的信号序列和成熟轻链的全部可变区基因。


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  • 免疫球蛋白重链和轻链都是由多个基因编码的。轻链由2)重链可变区(VH)的基因结构。

    重链可变区是由3个区段经过重排后连接在一起的基因区段编码的,它们是V、D和J基因区段。

    重链V区重排后3个基因区段连在一起所形成的可变区基因,也含有两个外显子:一是编码大部分信号序列,另一是编码全部的重链可变区。这两个外显子区段由100bp的内含子隔开。


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  • 免疫球蛋白重链和轻链都是由多个基因编码的。轻链由3)稳定区(CL、CH)的基因结构。

    每条免疫球蛋白肽链(H、L)的稳定区都由C基因编码。C基因区段位于一个或多个J基因区段的下游,至少间隔13kb。轻链(Cκ和Cλ)稳定区由一个单个的外显子Cκ或Cλ编码。重链稳定区CH由3—7个外显子编码。编码不同重链的C基因区段是连在一起的


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  • 2免疫球蛋白重链和轻链都是由多个基因编码的。轻链由、免疫球蛋白的基因重排

    除B细胞以外的所有细胞都含有处于胚胎构象的Ig基因,只有B细胞出现重排。重排具有严格的顺序,但引起重排的原因(刺激原)尚不清楚。另外,在两条螺旋结构的NDA链中,重链基因家族不是同时存于两条链上。


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  • 免疫球蛋白重链和轻链都是由多个基因编码的。轻链由B细胞分化过程中,首先出现免疫球蛋白基因位移,然后进行重排。重排发生两次


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  • 第一次发生在前免疫球蛋白重链和轻链都是由多个基因编码的。轻链由B细胞中,由编码免疫球蛋白重链可变区的基因片段参与,使在种系中相互分离的片段,经重排后相互连接在一起,称为V-D-J连接,形成V-D-J复合体。重链重排后,接着是轻链可变区基因的重排,形成V-J复合体。重轻链重排后转录成初级mRNA,经过加工剪切形成成熟的mRNA,并翻译成免疫球蛋白。


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  • 第二次重排发生在成熟免疫球蛋白重链和轻链都是由多个基因编码的。轻链由B细胞经抗原刺激后,这次重排出现重链改变的类别转换,其抗原特异性不变。

    B细胞分化发育至此,称浆细胞,其特点是可分泌大量的抗体,且抗原特性不再改变,所以一种B细胞克隆只产生一种抗原特异性抗体。


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  • 免疫球蛋白重链和轻链都是由多个基因编码的。轻链由1)重链基因座的重排

    Ig基因重排始于重链重排。

    重排第一步是D基因片段位移到J基因片段处,在两者之间的序列被删除,使D、J片段连在一起形成D-J。这步重排后,在D基因的5′端片段及J基因的3′端片段未受影响。


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  • 重排的第二步是在众多的免疫球蛋白重链和轻链都是由多个基因编码的。轻链由V基中随机的选择一个与D-J基因复合体相结合,形成V-D-J基因复合体。在这个阶段,D的5′端片段全部被删除。

  • 第三步是对初始mRNA的加工剪切。


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在父母的两条染色体中,重链等位基因只能在其中一条重排和表达,这也是随机的。只有在第一条染色体重排无效时,才会出现第二条染色体的重排,称此现象为在父母的两条染色体中,重链等位基因只能在其中一条重排和表达,这也是随机的。只有在第一条染色体重排无效时,才会出现第二条染色体的重排,称此现象为“等位基因排斥”。

这种重排的抑制可能是来源于删除、突变或重排后阅读框架的移动而产生的终止信号。因此任何一个B细胞中,都只有一个重链等位基因发生有效重排和表达,另一条等位基因则保持与胚胎细胞中免疫球蛋白基因相同的构象或异常重排(无效重排)。如果两个等位基都发生无效重排,则细胞不产生免疫球蛋白,不能识别和应答抗原,细胞可能死去。


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  • 在父母的两条染色体中,重链等位基因只能在其中一条重排和表达,这也是随机的。只有在第一条染色体重排无效时,才会出现第二条染色体的重排,称此现象为2)轻链基因座的重排(V-J结合)

    在研究前B细胞肿瘤细胞时发现,在前B细胞中μ蛋白的合成可刺激轻链基因重排,且是自发发生。通过对前B细胞肿瘤细胞的培养液中蛋白质的分析了解到,轻链DNA重排只在合成μ蛋白的克隆后代中发生,但μ蛋白刺激轻链重排的信号尚不清楚。


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  • B在父母的两条染色体中,重链等位基因只能在其中一条重排和表达,这也是随机的。只有在第一条染色体重排无效时,才会出现第二条染色体的重排,称此现象为细胞轻链DNA重排在轻链基因座上,先是κ链重排,κ链重排无效才发生λ链重排。重排程序本质上与重链重排相似。


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轻链的重排首先发生在在父母的两条染色体中,重链等位基因只能在其中一条重排和表达,这也是随机的。只有在第一条染色体重排无效时,才会出现第二条染色体的重排,称此现象为κ基因座上,如果κ基因重排有效,则产生轻链κ蛋白,λ轻链基因的重排被封闭。只有当两条分别来自父母的同源染色体上的κ基因重排后,均不能编码功能蛋白时,λ基因座才能发生重排。所以单个B细胞克隆在其生活史中,只产生一种轻链,这一现象称为“轻链类型排斥” 。

由于轻链类型排斥现象的存在,在产生κ轻链的B细胞中,λ基因处于未重排构象,而在产生λ的B细胞中,两条染色体上的κ基因或被删除或是发生异常重排。如果κ和λ两个等位基因重排都无效,细胞可能会死亡。


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  • 在父母的两条染色体中,重链等位基因只能在其中一条重排和表达,这也是随机的。只有在第一条染色体重排无效时,才会出现第二条染色体的重排,称此现象为3)免疫球蛋白重排的机理

    如前所述,编码重、轻链的V区和C区的两个基因在胚胎细胞是排在相距很远的两个基因座上的,而合成抗体的B细胞,在个体发育过程中,免疫球蛋白基因发生了一个DNA体细胞重排的过程,使两个基因紧密相连。


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这一点由在父母的两条染色体中,重链等位基因只能在其中一条重排和表达,这也是随机的。只有在第一条染色体重排无效时,才会出现第二条染色体的重排,称此现象为Susnmu Tonegawa等人加以证实。他们用J基因片段特异的DNA探针,分别检测胚胎细胞(或非淋巴细胞)和产生抗体的肿瘤细胞,用Sothern blotting杂交技术分析上述细胞的免疫球蛋白基因组DNA酶解片段。

根据免疫球蛋白基因DNA片段大小的差异,从分子水平上证实了B淋巴细胞体细胞重排现象的存在。


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  • 研究免疫球蛋白的在父母的两条染色体中,重链等位基因只能在其中一条重排和表达,这也是随机的。只有在第一条染色体重排无效时,才会出现第二条染色体的重排,称此现象为V、D、J基因区段间的序列,可以看到在V基因区段的3′侧端,J基因的5′侧端以及D基因区段的两侧端都被DNA重排的识别信号所包围。这些信号包括3个组成成分:第一个是高度保守的回文序列七聚体:—CACAGTG—(1)和—CTGTCAC—(2),(1)片段分别在V基因的3′侧端和D基因的5′侧端处,而(2)片段分别存在于D基因的3′侧端和J基因的5′侧端处。第二个是保守程度略低、富含A/T的九聚体:—ACAAAAACC—(3)、—TGTTTTTGG—(4)、(3)片段在VH、DH的3′端处,而(4)在DH、JH的5′端处。第三个是位于七聚体和九聚体之间的不保守间隔序列,该序列由12±1个碱基对(大约相当于DNA螺旋的一圈)和23±1碱基对组成。


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  • 根据所谓的在父母的两条染色体中,重链等位基因只能在其中一条重排和表达,这也是随机的。只有在第一条染色体重排无效时,才会出现第二条染色体的重排,称此现象为12/23碱基对间隔子的规则,重组只发生在一个有12个碱基对的间隔子和另一个有23个碱基对的间隔子的基因片段之间。重组过程可能是在重组酶系统的作用下使相应的DNA片段相互靠近,由于七聚体和九聚体序列的互补性而形成反向茎环结构,使两个重组序列相互并列,再进一步在重组酶系统下删除茎环部分的序列,使二者连在一起,形成重排后的新DNA序列。


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