免疫学2-抗原.ppt

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1、抗 原,免疫学,1.概念 抗原(Antigen, Ag)凡能刺激机体免疫系统产生抗体或致敏淋巴细胞，并能与其相应抗体或致敏淋巴细胞在体内或体外发生特异性反应的物质，统称为抗原。,第一节 抗原概论,2.抗原基本特性 免疫原性(immunogenicity)，即抗原刺激机体免疫系统产生免疫应答的过程，包括：抗原进入机体后，刺激淋巴细胞活化、增殖、分化，产生抗体或致敏的效应淋巴细胞。,Ag,抗体,免疫原性示意图,免疫反应性(immunoreactivity)，即抗原与相应抗体或致敏的效应T细胞发生特异性反应的性能，又称反应原性。,Ag,T,B,致敏T细胞,浆细胞,抗原性（免疫反应性）示意图,抗体,3

2、.分类： 根据抗原性能分类： 完全抗原(completeangigen)：同时具有免疫原性和免疫反应性的抗原，如细菌、病毒、异种动物血清和多数蛋白质等。 不完全抗原(incomplete antigen)或半抗原(hapten)：只具有免疫反应性，单独使用不能刺激机体产生免疫应答，如大多数的多糖、某些小分子的药物（如青霉素）和一些有机分子(分子量小于4kD)，能与已产生的抗体发生特异性反应。,载体（carrier）赋予半抗原以免疫原性的蛋白质。 半抗原 + 蛋白质（载体） 完全抗原。,半抗原,+,载体,抗体,完全抗原,半抗原载体效应示意图 半抗原 + 蛋白质（载体） 完全抗原,在不同情况下常把

3、抗原称为不同名称，如: 引起凝集反应的抗原称为凝集原 引起沉淀反应的称为沉淀原 引起超敏反应的抗原称为过敏原（又称变应原） 引起免疫耐受的抗原又称耐受原,根据抗原颗粒大小和溶解性分类 颗粒性抗原：包括细菌、支原体、立克次氏体、衣原体、病毒、红细胞等，它们相对颗粒较大，与相应抗体特异性结合后可出现凝集反应（如红细胞凝集）。 可溶性抗原：包括蛋白质、多糖、脂多糖、结合蛋白。作为大分子颗粒，在水溶液中溶解形成亲水胶体。与相应抗体特异性结合后形成抗原抗体复合物，在一定条件下出现可见的沉淀反应。可溶性抗原是抗原研究的主体，它们存在于一切生物的细胞膜内外或体液中，从分子水平看，可溶性抗原存在于颗粒性抗原的

4、细胞膜上，是颗粒性抗原诱导机体产生免疫应答的分子基础。,根据抗原的来源分类 （一）外源性抗原 指来自机体以外的物质。根据其制备的方法又分为： 1天然抗原 是指自然界存在的蛋白质、多糖和结合蛋白。这类抗原相对分子量大、结构复杂，研究其免疫原性和反应原性的特异性有较大困难，是疫苗、类毒素等研制的基础，也是抗原诱导机体免疫应答的免疫学基本理论研究的重要内容。 2人工抗原 用化学合成法或基因重组法，制备含有已知化学结构的决定簇的抗原，称之人工抗原。 （二）内源性抗原 指个体组织成分在一定条件下构成的抗原。这些抗原包括隐蔽的自身抗原和改变的自身抗原。,根据抗原与宿主的亲缘关系分类 （一）异种抗原：来自异

5、种动植物和微生物的抗原性物质称为异种抗原。如各种病原微生物及其外毒素、异种动物血清（如破伤风抗毒素）、异种蛋白、花粉等，它们对人而言，种属关系远，为强抗原。 （二）同种异型抗原：在同种动物不同个体间，存在的各种组织成分的抗原性差异，称为同种异型抗原。这种抗原受遗传支配，它可在遗传性不同的个体间引起免疫应答。如血型不同（A、B、Rh因子等）引起的输血反应；组织相容性抗原不同，引起异体器官移植的排斥反应。 （三）自身抗原：指能引起免疫应答的自身组织成分。 （四）异嗜性抗原：不同种属动物组织间的共同抗原，称为异嗜性抗原或称共同抗原。,根据免疫应答分类 （一）胸腺依赖性抗原（TD抗原）： 绝大多数抗原

6、需要TC辅助才能激活BC分化为浆细胞，称为TD抗原。大多数由蛋白质组成，分子量大，结构复杂，表面抗原决定簇种类多，但缺乏同一决定簇均匀多次重复出现。TD抗原既具有表面的半抗原决定簇（BC决定簇），又具有载体决定簇（TC决定簇）。TD抗原可刺激淋巴细胞产生记忆性TC和记忆性BC，即出现再次免疫应答现象，产生的抗体多为IgG类。 （二）非胸腺依赖性抗原（TI 抗原）： 这类抗原不需TH细胞辅助，直接激活B细胞分化成浆细胞产生抗体。多为大分子多聚体，在抗原分子上有大量重复出现的同一抗原决定簇，降解缓慢，能与 BC表面的多个抗原受体（SmIg）结合形成交联，从而直接激活BC，产生 IgM 类抗体，无

7、IgG 的转换，不产生免疫记忆。如细菌脂多糖、荚膜多糖、聚合鞭毛蛋白等属 TIAg。,（三）超抗原： 是一类由细菌外毒素和逆转录病毒蛋白构成的抗原性物质。一般多肽抗原，最多仅能激活 1 万个细胞中的一个 T 细胞，而超抗原能同时激活大量的 T 细胞，可使 5 个T 细胞中的 1 个激活，因此称这种能与多数 T 细胞结合并使之活化的抗原为超抗原。超抗原与普通抗原的不同是： 1超抗原不需抗原递呈细胞加工处理。 2超抗原可直接与抗原递呈细胞的 MHC-类分子结合，结合部位在 MHC-类分子的非多态区外侧，故无MHC限制性。 3超抗原除与MHC-类分子结合外，还能与TCR V 链结合，且与TCR的D

8、和J 区无关，与 TCR的链无关。超抗原与 TD抗原一样，主要与 CD4+的T 细胞结合。超抗原 MHC-类分子复合物与TCR 结合后，导致T细胞活化增殖，同时也使B 细胞、单核细胞等活化。,超抗原,单克隆/寡克隆 T 细胞应答 1:104 - 1:105,普通抗原与超抗原不同识别机制的比较,1.超抗原不需在APC内处理 2.非MHC分子的限制 3.TCRV特异性 4.刺激T细胞释放大量细胞因子,第二节 抗原的分子基础,1.抗原的理化特性 1.1 大分子物质 凡具有免疫原性的物质，必须具有一定的化学组成和结构，分子量一般在10kD 以上；小于10kD 者，其免疫原性较弱；低于 4kD 者，一般

9、不具有免疫原性。 一般认为：分子量越大，其表面的抗原决定簇越多，化学结构也较稳定；再者，大分子物质不易被破坏而排除，体内存留时间长，利于与免疫细胞接触，从而刺激机体的免疫系统产生免疫应答。,1.2 分子结构的复杂性 蛋白质中含大量芳香族氨基酸，尤其是含有酪氨酸，其免疫原性更强，如酪氨酸含量2以上，即具有良好的免疫原性。 蛋白质和多糖抗原结构复杂的，免疫原性强，如： 聚合体蛋白质 简单可溶性蛋白质 结构复杂细菌细胞壁、荚膜及红细胞抗原较强免疫原性 核酸、脂质无免疫原性，但与Pr结合后则具有免疫原性 球形蛋白质分子 纤维蛋白质分子 聚合状态的 单体蛋白质 颗粒性抗原 可溶性抗原 免疫原性低的Pr，

10、聚合或吸附在大颗粒表面增强。 此外，具有免疫原性的物质进入机体后能否诱导免疫应答，受动物种属的遗传属性和个体的生理状态的影响；还受抗原的剂量、免疫的途径、免疫间隔等多种因素的影响。,2.异物性,异物性是指来源于体外的抗原，绝大多数抗原属于异物，但也存在自身抗原。 与宿主的生物学亲缘关系越远的物质，其分子结构差异越大，免疫原性也越强。 同种不同个体之间的基因型不同，组织细胞成分不同，分子结构也不相同，相互具有免疫原性 自身组织的结构发生改变，或胚胎期淋巴细胞从未接触过的正常自身组织，出生后淋巴细胞一旦与之接触，也视为“非己”，而具有免疫原性。,能与抗体特异性结合的，抗原分子表面特殊的化学基团，为

11、抗原决定簇（determinant）。 抗原决定簇与相应的淋巴细胞表面的抗原受体（SmIg 或 TCR）结合，诱导机体产生免疫应答；抗原决定簇与相应的抗体特异性结合发生免疫反应；因此，是免疫应答和免疫反应具有特异性的物质基础，并决定了抗原的特异性。 抗原决定簇的化学基团（对位上的酸基不同）性质不同，其抗原特异性就会有差别。抗原决定簇的空间构型（羧基的邻位、间位和对位）也影响抗原的特异性。由此可见，天然蛋白质的抗原决定簇，由于其氨基酸的数目、组成、排列顺序、空间构型的差异，从而引起了抗原特异性的不同。,第三节 抗原的特异性,1. 抗原决定簇,2. 类型 （1）构象决定簇 ：由空间构象形成的决定簇

12、，序列上不连续。 （2）顺序决定簇：又称线性决定簇，序列相连续的肽片段构成的决定簇。,3 决定抗原决定簇的因素： 亲水特性：蛋白质的抗原表位往往是暴露于分子表面、富含极性、带电荷的亲水区。 两亲性：是指蛋白在一级结构上亲水、疏水残基周期性出现，二级结构上一面聚集非极性残基，另一面主要聚集极性残基。利用蛋白的该特性可预测T细胞表位。亲水面结合TCR，疏水面与抗原呈递细胞作用 分子运动性：运动性高的区域往往与连续性抗原表位的位置吻合。 静态表面可及性：突出在分子表面的区域往往含有连续性表位。 序列多变性：变异程度大的区域往往含有抗原表位。 肽链两端：N、C末端往往位于分子表面，且相互靠近，柔韧性相

13、对较大。,构象决定簇与线性决定簇,抗原表位的类型,B细胞表面受体（BCR）,T细胞表面受体（TCR）,4 抗原-抗体反应的特异性 抗原表位的性质、数目、位置、空间排列和立体构象决定着抗原-抗体反应的高度特异性。,5 共同抗原表位与交叉反应 共同表位：共同表位（common epitope）指不同抗原之间含有的相同或相似的抗原表位。 交叉反应：交叉反应（cross-reaction）指抗体或致敏淋巴细胞对具有相同或相似表位的不同抗原均具有的反应（交叉结合）。,Forssman 抗原,不同种属生物间存在的共同抗原,Forssman 抗原的实际意义,医学上重要的抗原,外毒素,交叉抗原(cross a

14、ntigen)与交叉反应,第四节 影响抗原免疫应答的因素 一、抗原分子的结构和性质 1. 分子量：分子量越大，免疫原性越强。 2. 化学组成及结构 （1）蛋白质 （2）多糖：具有免疫原性, 较蛋白质弱。 （3）核酸：多无免疫原性。 3. 可降解性： L-氨基酸 易降解； D-氨基酸 不易降解。,二、宿主方面的因素 1.遗传因素 同种动物不同品系及不同个体对同种抗原产生不同强度的免疫应答。 2.其他因素 年龄、性别与健康状态。 三、免疫原的剂量及进入途径 （1）剂量 1）剂量不足或过多均不引起免疫应答。 2）重复进入引起强免疫应答。 （2）途径：皮内、皮下、肌肉、静脉、腹腔、呼吸道和口服免疫应答

15、水平依次降低。,非特异性免疫刺激剂,免疫佐剂（immunoadjuvant) 概念:与抗原同时或预先注射于机体能增强机体免疫应答或改变免疫类型的物质 种类,佐剂,能安全用于人体的佐剂仅限于氢氧化铝、明矾、胞壁酰二肽、细胞因子、热休克蛋白 最长用于动物实验的佐剂为弗氏不完全佐剂及弗氏完全佐剂 弗氏不完全佐剂（FIA）：羊毛脂与液状石蜡的混合物 弗氏完全佐剂（FCA）：弗氏不完全佐剂加卡介苗,免疫佐剂,作用机制 改变抗原物理性状，增强抗原在体内潴留时间。 引发炎症反应，增强APC的功能 刺激淋巴细胞的增殖分化 应用 应用于科研和疫苗。 用于抗肿瘤和慢性感染的辅助治疗,思考题,1. 解释下列名词 抗原，免疫原性，抗原性，抗原决定簇，异嗜性抗原。 2. 完全抗原和半抗原的区别。 3. 决定抗原特异性的物质基础。 4. 影响抗原免疫应答的主要因素。 5. TD-Ag和TI-Ag的区别。 6. 根据与人体亲缘关系分类的主要抗原。 7. 超抗原的特点。,