مواضيع المحاضرة:
background image

Unit 1 - Immunology

 

 

 

Lecture 2 – Antibodies & Cytokines 

  Immunoglobulin Antibody (Ab) 

1)  Blood from an individual and put it in a plain tube 

without anticoagulant and left it for half an hour.  

2)  Blood will coagulate and you will get serum. 

Protein electrophoresis: Gamma globulin fraction of 
protein has antibody activity. 

 

Antibody  

  Is a specific glycoprotein developed for a specific 

antigen. 

  Synthesized by:  

  B-Cells armed on its surface and act as a surface 

molecule  bind an antigen  

  plasma cell that secrets free specific antibodies 

 

 

 

  Structure of Ab  

  Each antibody is made up of two identical heavy 

polypeptide chains and two identical light polypeptide 
chains, shaped to form a Y Linked covalently  bind by a 
disulfide bounds  

  Heavy chain (H) has a molecular weight twice that of 

light chain (L), so called heavy and light. 

  Each polypeptide chain is not linear but folded to form 

domes or loops by intrachain disulfide bonds (-s-s) and 
called domains. 

  Light chain had one VL and CL domain  

  Heavy chain had one VH an  CH 1,2,3, 

  Hinge region: area of heavy chain between CH1 and CH2 

domains where the disulfide bond is present. It is a 
flexible area permits the movement of Ab binding 
fragment (Fab) from 30-180

o

 

  Each chain has two regions: 

1)  The Variable Region:  makes up the tips of the Y's arms, 

represent the amino terminal of polypeptide chain, varies 
greatly in shape from one antibody to another. 
  This variation is due to change in aa sequence for this 

reason called the variable region. it has unique shape 
that "match" antigen to antibody., such as a lock 
matches a key 

2)  The Constant Region: The stem of the Y  activates the 

complement system and encourages phagocytosis 
  Its amino acid content and sequence is relatively 

constant and identical in all antibodies of the same 
class
 and it's called the constant region. It represents 
the carboxy terminal of polypeptide chain. This region 
of the antibody molecule is called the Fc 
region
 because it can be crystallized.  


background image

Unit 1 - Immunology

 

 

 

 

  In this variable region (heavy and light) , there is a three  

area called a hypervariable region in that area the aa 
sequence is highly variable and called the 
Complemantarity Determining Region (CDR).  This binds 
epitope of Ag. 

  The regions between the complementarity determining 

regions are called the framework regions   

  Paratope: It is a small region (of 15–22 amino acids) of 

the antibody's Fv region and contains parts of the 
antibody's heavy and light chains  
 

 

  Affinity: Strength of interaction between single epitope 

and single paratope. 

 

 

 

 

  Functions of Igs 

1)  Activation of complement 
2)  Opsonization 
3)  Ab dependent cell mediated cytotoxicity 
4)  (ADCC) 
5)  4- Neutralization of toxins 
6)  5- Agglutination of RBC 
7)  6- Blocking the reaction 

 
 
 
 


background image

Unit 1 - Immunology

 

 

 

  Immunoglobulin Classes (ISOTYPES) 

Immunoglobulin classes  
The immunoglobulins can be divided into five different 
classes, based on differences in the amino acid 
sequences in the constant region of the heavy chains.
 
1. IgG - Gamma heavy chains 
2. IgM - Mu heavy chains 
3. IgA - Alpha heavy chains 
4. IgD - Delta heavy chains 
5. IgE - Epsilon heavy chains 

Immunoglobulin Subclasses 

The classes of immunoglobulins can be divided into 
subclasses based on small differences in the amino acid 
sequences in the constant region of the heavy chains. All 
immunoglobulins within a subclass will have very similar 
heavy chain constant region amino acid sequences.  
1. IgG Subclasses 
a) IgG1 - Gamma 1  heavy chains 
b) IgG2 - Gamma 2  heavy chains 
c) IgG3 - Gamma 3  heavy chains 
d) IgG4 - Gamma 4  heavy chains 

2. IgA Subclasses 
a) IgA1 - Alpha 1  heavy chains 
b) IgA2 - Alpha 2  heavy chains 

  Immunoglobulin Types 

Immunoglobulins can also be classified by the type of light 
chain
 that they have. This based on differences in the amino 
acid sequence in the constant region of the light chain 
1-Kappa light chains  
2- Lambda light chains 

Immunoglobulin Subtypes 

The light chains can also be divided into subtypes based 
on differences in the amino acid sequences in the constant 
region of the light chain. 
1- Lambda 1  2-  Lambda 2  3- Lambda 3  4- Lambda 4  

 

  Nomenclature 

  Immunoglobulins are named based on the class, or 

subclass of the heavy chain & type or subtype of light 
chain. 

  IgG = Immunoglobulin Gamma . 

   IgM - Immunoglobulin Mu  

   IgA - Immunoglobulin Alpha 

   IgD - Immunoglobulin Delta   

  IgE - Immunoglobulin Epsilon  

IgG 

  Structure 

  The structures of the IgG are made up of two   identical 

heavy chains and two identical light chains.  

  All IgG's are monomer.  MW=150 000 d. 
  called so because of its gamma heavy chain 
  The subclasses (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4) differ in the 

number of disulfide bonds and length of the hinge region. 

  Properties: 

a)  IgG is the major Ig in serum - 75% of serum Ig 
b)  IgG is the major Ig in extra vascular spaces 
c)  Placental transfer - IgG is the only class of Ig that crosses 

the placenta. IgG2 does not cross well. 

d)  Fixes complement - Not all subclasses fix equally well; 

IgG4 does not fix complement 

e)  Binding to cells - Macrophages, PMN IgG2 and IgG4 do 

not bind to Fc receptors.  A consequence of binding to the 
Fc receptors on PMNs, monocytes and macrophages. The 
antibody has prepared the antigen for eating by the 
phagocytic cells. The term opsonin is used to describe 
substances that enhance phagocytosis.  

f)  main Ig in the secondary immune response 

 

IgA 

  Structure 

1- Serum IgA is a monomer  
2- IgA found in secretions is a dimer  
When IgA exits as a dimer, a J chain is associated with it & 
another protein associated with it called the secretory piece  

  J chain: small glycoprotein that are covalently linked to 

the carboxy terminal portions of heavy chains. 

  Secretary component: is a polypeptide chain synthesized 

by exocrine epithelial cells that enable IgA to pass 
through mucosal tissues into secretions and protect IgA 
from protease enzymes. 

  Properties 

a)  IgA is the 2nd most common serum Ig. 
b)  IgA is the major class of Ig in secretions - tears, saliva, 

colostrum, mucus called secretory IgA 

c)  IgA  activates the alternative pathway of complement 
d)  IgA can bind to some cells - PMN's and some 

lymphocytes. 

e)  E) MW=150 000- 600 000 d 
f)  F) constitutes 10-15 % of serum Ig 


background image

Unit 1 - Immunology

 

 

 

10 

g)  It is called so because of its alpha heavy chain 

components and of two subclasses: 
1- Alpha 1-----IgA1 
2- alpha 2 -----IgA2 

 

 

IgM 

  Structure 

1)  IgM normally exists as a pentamer  but it can also exist as 

a monomer   on B cell. In the pentameric form all heavy 
chains are identical and all light chains are identical. 
Thus, the valence is theoretically 10 times 

2)   IgM did not has a hing region and replaced by  an extra 

domain on the mu chain (CH4) , so it has 4 constant 
heavy domains  

3)   It has another protein covalently bound via a S-S bond 

called the J chain. This chain functions in polymerization 
of the molecule into a pentamer. 

  Properties: 

a.  IgM is the third most common serum Ig. Constitute 5-

10% of total serum Ig .

  MW=900 000 dalton 

b.  IgM is the first Ig to be made by the fetus and the first Ig 

to be made by a virgin B cells as an Ag receptor. 

c.  As a consequence of its pentameric structure, IgM is a 

good complement fixing  

d.  As a consequence of its structure, IgM is also a good 

hemagglutinating Ig  

e.  IgM binds to some cells via Fc receptors. 
f.  Called so because of Mu heavy chain 

 

 
 
 
 
 

IgE 

  Structure 

IgE exists as a monomer and has an extra domain in the 
constant region had four CH domains. 

  Properties 

a)  IgE is the least common serum Ig since it binds very 

tightly to Fc receptors on basophils and mast cells  

b)  Involved in allergic reactions - Binding of the allergen to 

the IgE on the cells results in the release of various 

pharmacological mediators that result in allergic 
symptoms. 

  It is called homocytotropic (bind cell) & called reagenic Ab 
c)  IgE also plays a role in parasitic helminth diseases. Since 

serum IgE levels rise in parasitic diseases, measuring IgE 
levels is helpful in diagnosing parasitic infections.  

  Eosinophils have Fc receptors for IgE and binding of 

eosinophils to IgE-coated helminths results in killing of 
the parasite. 

d)  IgE does not fix complement. 
e)  MW=190 000 d  
f)  constitutes about 0.002% of total serum Ig 
g)  called IgE because of its epsilon ε heavy chain 

components  

 

IgD 

  Structure 

IgD exists only as a monomer. 

  Properties 

a)  IgD is found in low levels in serum; constitutes about 

0.2% of total serum Ig 

     its role in serum uncertain. 
      MW=150 000 D 
b)  IgD is primarily found on B cell surfaces where it 

functions as a receptor for antigen.  

c)  IgD does not bind complement 
d)  D) called IgD because of  its  delta δ heavy chain 

components. 

 

  Variation of Igs 

1)  Isotypes: All classes and subclasses of Ig that are present 

in normal individuals (IgG,IgM,IgA,IgE,IgD) 

2)  Allotype:   That there is a single aa ifference in the 

peptide chain in CH and CL chain 

3)  Idiotype: represents the antigen binding specificities of 

Igs. The unique aa sequence of VH and VL can function 
as antigenic determinants. 
 


background image

Unit 1 - Immunology

 

 

 

11 

  Immune response 

  primary humoral immune response. The first contact of 

an exogenous Ag with an individual leads to generation a 

  Characteristics: 

1- longer lag phase: during this period , the naive B cells 
undergo clonal selection, clonal expansion and 
differentiation into memory and plasma cells 
2- Log phase (logarithmic): increase in IgM 
concentration. 

  Secondary immune response 

  Second contact with same exogenous antigen, generates 

secondary humoral immune response. 

  Characterization: 

1-shorter lag phase 
2-Rapid reaches a greater magnitude of IgG and last for 
longer time. This is because of memory B-cells specific 
for this Ag is existed. The processes of affinity maturation 
and class switching are responsible for higher affinity to 
Ag and different isotype 

 

 

Vaccination (immunization) 

 

Used to provoke a positive immune response by an 
individual to various pathogenic microorganisms to 
confer protection. 

 

 

 

Polyclonal antibody 
Most Ags possess multiple epitopes and each one of them 
induce different B cells to proliferate into many clones of 
cells that recognize different epitopes, these B cells secret 
Abs, resulting into a mixture of Abs called polyclonal Abs 

 

Monoclonal antibody 
A clone of single B-cells that recognize a single epitope 
that secret Abs spesific to a single epitope so it’s called 
monoclonal Abs. It’s used for diagnostic and theraputic 
purposes. 

 

 

 


background image

Unit 1 - Immunology

 

 

 

12 

  Cytokines 

  Are regulatory proteins or glycoproteins of low molecular 

weight secreted by white blood cells and other cells in 
response to a number of stimuli. 

  Function as intercellular messenger that evoke particular 

biological activity after binding to a specific receptor.  

 
 

  Nomenclature 

  Lymphokines: cytokines secreted by lymphocytes. 

  Monokines: cytokines secreted by monocytes and 

macrophages. 

 

Interlukines

: cytokines are secreted by some leukocytes 

and act upon other leukocytes. 

  IL-1 

o  Secreted by macrophages 
o  Act on lymphocytes 
o  Induce lymphocytes maturation , activation and clonal 

expansion 

o  Acts on hypothalamus inducing fever 

IL-2 

o  Secreted from Th1  
o  Acts on Ag specific T-cell  supporting its growth  
o  Acts on NK cell increasing activity 
o  Acts on  Tc cell increasing  cytotoxicity 
o  Leads to development cell mediated immunity 
o  Suppress cytokines secreted from Th2 cells.  

  IL-3 

o  Secreted from Th2 
o  Supports growth and differentiation of hematopoietic cells  

  IL4 and IL-5 

o  Secreted from TH2 
o  Its up-regulate classII MHC expression  
o  Stimulate growth of mast cell 
o  Stimulate proliferation of activated B-cell 
o  Stimulate Abs secretions from plasma cell 
o  Stimulates humoral immune response 
o  Down regulates Th1 
o  IL-4 promotes class switch to IgE 
o  IL-5 promotes Eosinophil activation and generation 

  IL-6 

o  Secreted by macrophages and endothelial cells. 
o  Effect liver induces acute phase protein synthesis and 

proliferation and antibody secretion of B-cells. 

  IL-10 

o  Secreted from Th2 

o  Antagonizes generation of Th1 subsets  and cytokines 

production by TH cell 

o  Mediate regulation of the immune system 

 

  Interferon (IFN) 

o  IFN α:secreted from leukocytes and inhibit viral 

replication 

o  IFN β:secreted from fibroblasts and inhibit viral 

replication 

o  IFN γ:secreted from Th1, Tc, NK cell and inhibit viral 

replication,  
   Enhance activity of macrophages,  
   Increase MHC class-II expression
   Inhibits Th2 proliferation 

  Tumor necrosis factor (TNF) 

o  TNF :secreted from macrophages and act on tumor cells 
o  Had direct cytotoxic effect on tumor cells and tumor 

undergoes visible hemorrhagic necrosis and regression by 
inhibition angiogenesis, thereby decreasing the flow of 
blood that is necessary for progressive tumor growth. 

o  Causes extensive loss weight (cachexia) by suppression 

lipogenetic metabolism. 
 

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Mostafa Altae
المشاهدات: لقد قام 6 أعضاء و 112 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل