免疫学-第2章抗原

1、第二章 抗 原Antigen免疫学发展的早期免疫学发展的早期除了微生物或毒素等物质，其他非自身的物质进入机除了微生物或毒素等物质，其他非自身的物质进入机体后，也能够诱发机体产生免疫应答。体后，也能够诱发机体产生免疫应答。 现代免疫学认为：现代免疫学认为：凡能刺激机体免疫系统产生抗体或致敏淋巴细胞，并能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。反应的物质，统称为抗原。免疫原性示意图免疫原性示意图二、抗原的特性二、抗原的特性特异反应性特异反应性 特异反应性特异反应性（Spe

2、cific reactivity）又称抗原性，又称抗原性，是指抗原分子与免疫应答产物（抗体或是指抗原分子与免疫应答产物（抗体或免疫效应细胞）发生特异性结合的性质。免疫效应细胞）发生特异性结合的性质。致敏致敏抗体诱导免疫应答免疫原性诱导免疫应答免疫原性 (Immunogenicity)特异性结合反应原性特异性结合反应原性 (specific reactivity) Ag的基本特性：的基本特性：抗抗 原原完全抗原完全抗原：具有免疫原性和：具有免疫原性和反应原性反应原性。半抗原半抗原(hapten)：具有：具有反应原性反应原性而无免疫性。而无免疫性。这类抗原只具有抗原两个特性中的一个：这类抗原只具有

3、抗原两个特性中的一个：反反应原性应原性。它虽然不能诱导机体产生特异性的抗。它虽然不能诱导机体产生特异性的抗体，但是它与一定的体，但是它与一定的载体载体结合后，就可以诱导结合后，就可以诱导机体产生免疫应答。机体产生免疫应答。半抗原半抗原hapten（不完全抗原）（不完全抗原）天然抗原天然抗原人工抗原人工抗原合成抗原合成抗原根据抗根据抗原的来原的来源，分源，分类如下类如下三、普通抗原的类别三、普通抗原的类别1. 天然抗原：指天然的生物、细胞、及天然的生物天然抗原：指天然的生物、细胞、及天然的生物产物，主要来自动物、植物、微生物。产物，主要来自动物、植物、微生物。 （1）细胞、细菌和病毒）细胞、细菌

4、和病毒 （2）蛋白质类抗原：核蛋白、糖蛋白、脂蛋白）蛋白质类抗原：核蛋白、糖蛋白、脂蛋白 （3）糖类抗原）糖类抗原 （4）脂类抗原）脂类抗原 （5）核酸抗原）核酸抗原2. 人工抗原：人工抗原：经过人工化学改造的天然抗原。经过人工化学改造的天然抗原。 例如用三硝基酚（例如用三硝基酚（TNP）、）、二硝基酚二硝基酚（DNP）、苯砷酸）、苯砷酸等都是常用的半抗原，用于制等都是常用的半抗原，用于制备人工抗原备人工抗原DNP蛋白、碘化蛋白等。蛋白、碘化蛋白等。3. 合成抗原：合成抗原：化学合成的分子。化学合成的分子。（见表（见表21） 近近10多年来利用合成的直链和支链的聚合体多年来利用合成的直链和支链

5、的聚合体及氨基酸的共聚体，对于了解免疫原性的分子基及氨基酸的共聚体，对于了解免疫原性的分子基础作出了很大的贡献。础作出了很大的贡献。天然抗原可天然抗原可以根据抗原以根据抗原与宿主的亲与宿主的亲缘关系的远缘关系的远近分为：近分为：自身抗原自身抗原(autoantigen)同种型抗原同种型抗原(isoantigen)异种抗原异种抗原(xenoantigen)自身抗原自身抗原(autoantigen)：能引起免疫应答的自身：能引起免疫应答的自身组织成分称为自身抗原。组织成分称为自身抗原。眼球血管角膜蛋白外伤角膜蛋白外流如晶状体蛋白、脑组织等与淋巴细胞从未接触过的机体成分。如晶状体蛋白、脑组织等与淋巴

6、细胞从未接触过的机体成分。同种型抗原同种型抗原(isoantigen)：抗原来自同种动物不同抗原来自同种动物不同个体，这些个体在遗传上是不同的。个体，这些个体在遗传上是不同的。此类物质最典型的例子就是人类的此类物质最典型的例子就是人类的ABO血型抗原。血型抗原。A型血红细胞AB型红细胞B型血红细胞O型血红细胞B B、3333岁时，发表了岁时，发表了“论正常论正常人血液的凝集现象人血液的凝集现象”；D D、他是、他是19301930年诺贝尔生理学年诺贝尔生理学奖获得者。奖获得者。C、他是ABO血型的发现者； Landsteiner血型鉴定异种抗原异种抗原(xenoantigen(xenoanti

7、gen) )：来自异种动植物和微：来自异种动植物和微生物的抗原性物质。生物的抗原性物质。 异嗜性抗原异嗜性抗原： 这类抗原是指不同物种细胞表面所具有的相这类抗原是指不同物种细胞表面所具有的相同抗原，由于这类抗原是同抗原，由于这类抗原是ForssmanForssman发现的，所以发现的，所以又称又称ForssmanForssman抗原。这种类型的抗原在临床上可抗原。这种类型的抗原在临床上可能会引起某些疾病。能会引起某些疾病。豚鼠脏器制成豚鼠脏器制成细胞悬液细胞悬液产生产生抗体抗体绵羊绵羊红细胞红细胞发生特异性抗原抗体反应豚鼠脏器细胞表面与绵羊豚鼠脏器细胞表面与绵羊红细胞表面具有相同的抗原分子红细

8、胞表面具有相同的抗原分子溶血性链球菌机体产生抗溶血性链球菌的抗体溶血性链球菌肾小球基底膜细胞心肌细胞进入人体进入人体 在某些病原菌的表面具有同人类细胞表面相在某些病原菌的表面具有同人类细胞表面相同的抗原。例如：溶血性链球菌的细胞壁成分同同的抗原。例如：溶血性链球菌的细胞壁成分同人肾小球基底膜细胞和心肌细胞具有相同的抗原人肾小球基底膜细胞和心肌细胞具有相同的抗原分子。分子。nTD-Ag:nTI-Ag:根据诱生抗体时需否根据诱生抗体时需否Th细胞参与而分类：细胞参与而分类：TI-AgTI-1Ag:如细菌脂多糖如细菌脂多糖,含有含有B细胞细胞丝裂原丝裂原 和重复和重复B细胞表位；可使不成熟、细胞表位

9、；可使不成熟、 成熟的成熟的B细胞应答。细胞应答。TI-2Ag:2Ag:如荚膜多糖、聚合鞭毛素，由多如荚膜多糖、聚合鞭毛素，由多 个重复个重复B B单位组成；仅使成熟的单位组成；仅使成熟的B B细胞应答。细胞应答。 一、抗原的化学性质一、抗原的化学性质1. 分子组成分子组成 构成抗原分子的物质有蛋白质、小分子的多构成抗原分子的物质有蛋白质、小分子的多肽、多糖、核酸等。肽、多糖、核酸等。 其免疫原性大小为：其免疫原性大小为： 蛋白质蛋白质 多糖多糖 核酸核酸2. 分子大小分子大小 具有很好免疫原性的分子的相对分子量一般具有很好免疫原性的分子的相对分子量一般大于大于10KD，而相对分子量小于，而相

10、对分子量小于4KD的一般不具有的一般不具有抗原性。抗原性。 一般来说一般来说大分子大分子比比小分子小分子物质免疫原性强。物质免疫原性强。 3. 分子结构分子结构1）分子结构中有）分子结构中有侧链侧链的物质比类似但的物质比类似但无侧链无侧链的物质的物质具有较强的免疫原性。具有较强的免疫原性。 2）某些）某些特殊氨基酸特殊氨基酸在肽链中的位置对免疫原性有显在肽链中的位置对免疫原性有显著作用。著作用。图图21 聚（酪、谷）聚聚（酪、谷）聚DL丙丙L赖氨酸的多链共聚物赖氨酸的多链共聚物 A.免疫原性；免疫原性；B.无免疫原性；无免疫原性； 谷氨酸；谷氨酸； 酪氨酸酪氨酸 聚赖氨酸骨架聚赖氨酸骨架聚丙氨

11、酸聚丙氨酸谷氨酸残基谷氨酸残基酪氨酸残基酪氨酸残基A B 3）光学构型对免疫原性的作用：光学构型对免疫原性的作用： L氨基酸聚合体氨基酸聚合体 D氨基酸聚合体氨基酸聚合体 4）一定的物理性状）一定的物理性状 低电荷的低电荷的 多电荷的多电荷的 环状的环状的 直链的直链的 聚合的聚合的 单体的单体的 颗粒性的颗粒性的 可溶性的可溶性的5）分子构象和易接近性分子构象和易接近性： 6）完整性完整性： 二、抗原决定簇（二、抗原决定簇（antigen determinant） 抗原特异性的分子基础抗原特异性的分子基础什么是抗原决定簇？什么是抗原决定簇？异物性异物性是作为抗原的首要条件。是作为抗原的首要条

12、件。异物性物质异物性物质： 凡是化学结构与宿主成分不同的外来物质，或凡是化学结构与宿主成分不同的外来物质，或者在胚胎期机体的淋巴细胞从未接触过的物质均成者在胚胎期机体的淋巴细胞从未接触过的物质均成为异物性物质。为异物性物质。抗原与宿主在系统发育上距离抗原与宿主在系统发育上距离越远越远，免疫原性，免疫原性强强；一、抗原的外源性一、抗原的外源性抗原的特异性抗原的特异性半抗原半抗原载体效应载体效应 在免疫应答中，在免疫应答中，B B细胞提呈载体表位给细胞提呈载体表位给ThTh细胞，细胞，ThTh细胞活化后再辅助激活细胞活化后再辅助激活B B细胞，即以载体把特异细胞，即以载体把特异T-BT-B细胞连接

13、起来（细胞连接起来（T-BT-B桥联），桥联），T T细胞才能激活细胞才能激活B B细胞，细胞，称载体效应。称载体效应。在免疫应答中，在免疫应答中，B B细胞识别细胞识别半抗原半抗原（B B细胞表位）细胞表位） T T细胞识别细胞识别载体表位载体表位（T T细胞表位）细胞表位） 载体效应载体效应青霉素孢子侵入同血浆中的蛋白成分结合成完全抗原使机体产生抗青霉素的抗血清机体再次接触青霉素发生严重的过敏反应 共同抗原（共同抗原（common antigen）：）： 交叉反应（交叉反应（cross action）：）：一、一、 超抗原超抗原(superantigen, SAg) 指能与多数指能与多数T

14、cell结合，只需极少剂量即可结合，只需极少剂量即可诱导最大免疫效应的抗原。诱导最大免疫效应的抗原。1989年年White提出超抗原的概念。他发现某提出超抗原的概念。他发现某些细菌或病毒的产物可以使很高比例的些细菌或病毒的产物可以使很高比例的T细胞激细胞激活，他将这类抗原称为超抗原。活，他将这类抗原称为超抗原。一般的抗原只能激活外周血中一般的抗原只能激活外周血中0.00010.001%的的T细胞，而超抗原可使细胞，而超抗原可使225%的的T细胞激活。细胞激活。普通抗原普通抗原单细胞克隆应答单细胞克隆应答1:104 - 1:105超抗原超抗原多克隆应答多克隆应答1:4 - 1:10超超 抗抗 原

15、原SAg的作用特点：的作用特点： 1）具有强激活）具有强激活T细胞（细胞（CD4+T细胞）作用细胞）作用 可刺激可刺激T细胞总数的细胞总数的520%； 2）不需）不需APC处理处理 直接与直接与MHC-II类分子和类分子和TCR-V 结合；结合； 3）不受）不受MHC限制限制 同同MHC-II类分子结合，增加类分子结合，增加TCR与与SAg 的亲和力；的亲和力； 4）可激活）可激活T细胞，又可致细胞，又可致T细胞产生免疫耐受。细胞产生免疫耐受。SAg的生物学意义：的生物学意义：有助于阐明某些免疫现象和疾病过程的机制与本质。有助于阐明某些免疫现象和疾病过程的机制与本质。1、毒性作用：如葡糖球菌肠

16、毒素感染所致的休克、毒性作用：如葡糖球菌肠毒素感染所致的休克2、自身免疫病、自身免疫病3、继发性免疫抑制、继发性免疫抑制4、免疫稳定：、免疫稳定：T细胞的耐受诱导细胞的耐受诱导丝裂原受体丝裂原受体丝裂原丝裂原三、免疫佐剂三、免疫佐剂 adjuvant佐剂佐剂是一类能够增强机体免疫应答的物质。是一类能够增强机体免疫应答的物质。先与抗原或与抗原一起注入动物体内，可非特异先与抗原或与抗原一起注入动物体内，可非特异性地增强机体对该抗原的特异性的免疫应答，或性地增强机体对该抗原的特异性的免疫应答，或改变免疫应答类型。改变免疫应答类型。使抗原暂存，逐步释放刺激淋巴细胞；使抗原暂存，逐步释放刺激淋巴细胞；能引起肉芽肿或炎症细胞；能引起肉芽肿或炎症细胞；参与刺激淋巴细胞增值与分化。参与刺激淋巴细胞增值与分化。佐剂有增强免佐剂有增强免疫应答的能力，疫应答的能力，主要表现在：主要表现在：吸附作用：吸附作用： 吸附抗原，使抗原便于被吞噬细胞吞噬；吸附抗原，使抗原便于被吞噬细胞吞噬；改变抗原的理化性质：改变抗原的理化性质： 起到增强抗原的免疫原性的作用；起到增强抗原的免疫原性的作用；延长抗原在体内的滞留时间：延长抗原在体内的滞留时间： 使抗原形成抗原储存库，使抗原缓慢释放；使抗原形成抗原储存库，使抗原缓慢释放；增强