微生物学抗原(经典实用)

1、微生物学抗原免疫学基础免疫学基础概述概述抗原抗原免疫器官和免疫细胞免疫器官和免疫细胞免疫球蛋白免疫球蛋白补体系统补体系统细胞因子细胞因子主要组织相容性抗原主要组织相容性抗原免疫应答免疫应答超敏反应超敏反应抗感染免疫抗感染免疫免疫学实际应用免疫学实际应用微生物学抗原免疫（免疫（immune）的概念）的概念1.免疫（免疫（immune）：）：来源于拉丁字来源于拉丁字immunis，本意是本意是“免除税收免除税收”，在医学上具有，在医学上具有“免除役患免除役患”的意思。的意思。2.传统的传统的“免疫免疫”概念：机体对病原微生物再感染的抵抗概念：机体对病原微生物再感染的抵抗力；力；3.现代的现代的“免

2、疫免疫”概念：概念： 机体机体免疫系统免疫系统能够识别能够识别“自己自己(self)”和和“非己非己(nonself)”，并发生特异性的，并发生特异性的免疫应答免疫应答排除抗原性异物；或被诱导而处于对这种抗原物质呈不排除抗原性异物；或被诱导而处于对这种抗原物质呈不活化状态（免疫耐受），借此活化状态（免疫耐受），借此维持机体内环境的稳定。维持机体内环境的稳定。微生物学抗原 免疫的基本功能：免疫的基本功能：微生物学抗原免疫学免疫学 研究机体免疫系统的组织结构和生理功能的科研究机体免疫系统的组织结构和生理功能的科学。学。免疫学分科免疫学分科1. 基础免疫学基础免疫学（basic immunology

3、）：）：研究机体免疫系统的结构、研究机体免疫系统的结构、组成、功能，及其对抗原产生排异效应的一门科学。组成、功能，及其对抗原产生排异效应的一门科学。 免疫生物学、分子免疫学、免疫遗传学、免疫病理学。免疫生物学、分子免疫学、免疫遗传学、免疫病理学。2. 临床免疫学临床免疫学（clinical immunology）：利用基础免疫学理论与：利用基础免疫学理论与技术研究临床疾病发生发展的规律，进而探讨疾病的预防、诊断技术研究临床疾病发生发展的规律，进而探讨疾病的预防、诊断和治疗的一门学科。和治疗的一门学科。 肿瘤免疫学、移植免疫学、免疫性疾病、生殖免疫学、免肿瘤免疫学、移植免疫学、免疫性疾病、生殖免

4、疫学、免疫药理学及衰老免疫等多种分支学科和交叉学科。疫药理学及衰老免疫等多种分支学科和交叉学科。微生物学抗原3. 免疫学检测免疫学检测（immunological test）：借助免疫学原：借助免疫学原理建立起来的检测技术。理建立起来的检测技术。 由于分子生物学等相关学科的进展及其技术的不断由于分子生物学等相关学科的进展及其技术的不断引入，免疫学检测也已经深入到分子水平水平，为免疫引入，免疫学检测也已经深入到分子水平水平，为免疫学检测技术开拓了全新的应用前景。学检测技术开拓了全新的应用前景。微生物学抗原免疫分为免疫分为非特异性或天然免疫非特异性或天然免疫 （ Non-specific or i

5、nnate immunity ）特异性或获得性免疫特异性或获得性免疫 （ Specific or adaptive immunity ）天然免疫（天然免疫（Innate Immunity）获得性免疫（获得性免疫（Adaptive Immunity）抗原非依赖性（抗原非依赖性（ antigen-independent）立即（立即（ immediate）达到最大反应）达到最大反应无抗原特异性无抗原特异性抗原依赖性（抗原依赖性（ antigen-dependent）无免疫记忆无免疫记忆产生免疫记忆产生免疫记忆抗原特异性抗原特异性达到最大反应时间滞后达到最大反应时间滞后 （lag time ）识别特有

6、的模式分子（识别特有的模式分子（pattern）识别生物分子（识别生物分子（Macromolecules）The differences between the two types of immunity天生具有天生具有后天获得后天获得微生物学抗原单核吞噬细胞、中性粒细胞、单核吞噬细胞、中性粒细胞、NK细胞等细胞等屏障作用屏障作用非特异性非特异性免疫细胞免疫细胞宿主的免疫防御机制宿主的免疫防御机制天然免疫天然免疫皮肤与粘膜皮肤与粘膜血脑屏障血脑屏障胎盘屏障胎盘屏障体液因素体液因素补体系统补体系统溶菌酶溶菌酶乙型溶素乙型溶素微生物学抗原抗原（抗原（Antigen，Ag）的定义：的定义：抗原抗原是

7、一类能刺激机体免疫系统发生特异性免疫应答；是一类能刺激机体免疫系统发生特异性免疫应答；并能在体内或体外与免疫应答产物（抗体或效应并能在体内或体外与免疫应答产物（抗体或效应T细胞）细胞）发生特异性结合的物质。发生特异性结合的物质。Anti-,against;gen-,togeneration第一章第一章抗原抗原B B细胞细胞抗体抗体效应效应T T细胞细胞AgT T细胞细胞微生物学抗原抗原的基本特性抗原的基本特性决定抗原免疫原性的条件决定抗原免疫原性的条件抗原的特异性抗原的特异性抗原的分类抗原的分类其它免疫刺激剂其它免疫刺激剂医学上重要的抗原医学上重要的抗原微生物学抗原抗原的基本特性抗原的基本特性

8、免疫原性免疫原性（immunogenicityimmunogenicity）：）：刺激机体产生抗体或致敏淋刺激机体产生抗体或致敏淋巴细胞的能力。巴细胞的能力。免疫反应性免疫反应性( (immunoreactivity)immunoreactivity)：与相应抗体或致敏淋巴细与相应抗体或致敏淋巴细胞特异性结合胞特异性结合 。完全抗原或免疫原完全抗原或免疫原（immunogen）：具有免疫原性和免疫反：具有免疫原性和免疫反应性的抗原。应性的抗原。不完全抗原或半抗原不完全抗原或半抗原（hapten）：）：只有只有免疫反应性而无免疫原免疫反应性而无免疫原性性的抗原。的抗原。hapten+carrie

9、r= Complete antigen 微生物学抗原与抗原相关的其它概念：与抗原相关的其它概念： 免疫原免疫原（immunogen）：免疫原性）：免疫原性耐受原耐受原（tolerogen）：免疫耐受）：免疫耐受 变应原、过敏原变应原、过敏原（allergen）：超敏反应）：超敏反应凝集原凝集原（agglutinogen）：凝集反应）：凝集反应沉淀原沉淀原（precipitonogen）：沉淀反应）：沉淀反应微生物学抗原第一节第一节 决定抗原免疫原性的条件决定抗原免疫原性的条件一、异物性一、异物性（Foreignness） 异物性异物性指的是抗原与所刺激的机体的自身物质的差异。指的是抗原与所刺激

10、的机体的自身物质的差异。但本质不一定仅仅是但本质不一定仅仅是“体外体外”的物质。的物质。“异物性异物性”包含包含3个层次的意思个层次的意思：1.异种抗原异种抗原（xenoantigen）：生物间亲缘关系越远，）：生物间亲缘关系越远，大分子结构大分子结构差异越大，抗原性越强；如：病原微生物、异种蛋白；差异越大，抗原性越强；如：病原微生物、异种蛋白；2.同种异体抗原同种异体抗原（alloantigen）：如人类）：如人类HLA、ABO血型等；血型等；3.自身抗原自身抗原（autoantigen）：自身隐蔽成分和突变成分等。如：）：自身隐蔽成分和突变成分等。如：精精子、眼晶体蛋白、脑组织等。子、眼晶

11、体蛋白、脑组织等。微生物学抗原二、抗原的理化性质二、抗原的理化性质1.分子大小和结构分子大小和结构抗原的分子量一般较大，抗原的分子量一般较大，Mw10000kd以上，小于以上，小于4000kd往往不具备免疫原性，但是若结构有足够的复杂度，往往不具备免疫原性，但是若结构有足够的复杂度，液可以有免疫原性。液可以有免疫原性。胰岛素胰岛素(insulin)：分子量仅：分子量仅5734，但因其结构复杂，仍，但因其结构复杂，仍具有免疫原性。具有免疫原性。淀粉、明胶淀粉、明胶：分子量很大（：分子量很大（105），但不具免疫原性。），但不具免疫原性。2. 化学组成化学组成抗原必须有一定的化学组成，一般而言：抗

12、原必须有一定的化学组成，一般而言：免疫原性大小：免疫原性大小：蛋白质蛋白质复杂的多糖复杂的多糖核酸和脂类核酸和脂类微生物学抗原立体构象立体构象（conformation）：）：抗原分子特殊的化学基团抗原分子特殊的化学基团的三维结构，它决定抗原分子可否与淋巴细胞表面的抗的三维结构，它决定抗原分子可否与淋巴细胞表面的抗原受体相吻合，从而启动免疫应答。原受体相吻合，从而启动免疫应答。易接近性易接近性（accessibility）：暴露于抗原表面的特殊化学：暴露于抗原表面的特殊化学基团与淋巴细胞表面的相应抗原受体（基团与淋巴细胞表面的相应抗原受体（TCR、BCR）接接触的难异程度。触的难异程度。3.

13、易接近性和立体构象易接近性和立体构象4. 其他因素其他因素物理状态（物理状态（PhysicalForm）、剂量（、剂量（Dose）、免疫途径（、免疫途径（Route）、佐剂（、佐剂（Adjuvant）微生物学抗原三、宿主因素三、宿主因素遗传背景（遗传背景（Genetics）种群（种群（Species）差异差异个体（个体（Individual）差异差异年龄（年龄（Age）微生物学抗原第二节第二节 抗原的特异性抗原的特异性特异性（特异性（specificity）：抗原刺激机体只引起与之相对应：抗原刺激机体只引起与之相对应的免疫细胞发生免疫应答；抗原只与相应的抗体、致敏淋巴的免疫细胞发生免疫应答；抗

14、原只与相应的抗体、致敏淋巴细胞发生反应。细胞发生反应。抗原的特异性是由抗原分子表面的抗原的特异性是由抗原分子表面的抗原决定基（簇）抗原决定基（簇）决决定的。定的。抗原决定基抗原决定基（antigendeterminant，AD）又称抗原的又称抗原的表位表位（epitope），），往往由往往由57个氨基酸、单糖、核苷酸组成。一个抗原个氨基酸、单糖、核苷酸组成。一个抗原分子可以有一种或多种抗原决定簇，其特异性由抗原决定簇的性质、分子可以有一种或多种抗原决定簇，其特异性由抗原决定簇的性质、数目、空间构象决定。数目、空间构象决定。抗原所携抗原决定簇的数目称为抗原所携抗原决定簇的数目称为抗原结合价抗原结

15、合价，一般抗原是多价的。，一般抗原是多价的。一、决定抗原特异性的分子结构基础一、决定抗原特异性的分子结构基础微生物学抗原 抗原决定基的抗原决定基的化学组成化学组成、空间排列、空间排列、立体立体构型构型均可影响抗原的特异性。均可影响抗原的特异性。意义：意义：抗原决定基抗原决定基的多样性、复杂性决定了抗原分子所激发的的多样性、复杂性决定了抗原分子所激发的免疫应答的多样性、复杂性，决定了抗原分子刺激机体所产免疫应答的多样性、复杂性，决定了抗原分子刺激机体所产生的抗体的多样性和复杂性生的抗体的多样性和复杂性. .微生物学抗原 免疫免疫 抗抗BSA抗体抗体+BSA 结合反应结合反应 牛血清白蛋白（牛血清

16、白蛋白（BSA） 兔兔 BSA反应性反应性T细胞细胞+BSA T 细胞增殖反应细胞增殖反应 免疫免疫 抗抗BSA抗体（一）抗体（一）加热加热BSA 变性的变性的BSA 兔兔 BSA反应性反应性T细胞细胞+BSA T 细胞增殖反应细胞增殖反应 变性的变性的BSA + 抗抗BSA抗体抗体 ：不发生结合反应：不发生结合反应微生物学抗原天然抗原：天然抗原： 抗原多种抗原多种T细胞表位细胞表位和多种和多种B细胞表位细胞表位的复合体的复合体抗原决定簇的类型抗原决定簇的类型线性表位和构象性表位线性表位和构象性表位微生物学抗原T细细胞表位与胞表位与B细胞表位主要细胞表位主要特点特点T T细胞细胞表位表位B B

17、细胞细胞表位表位受体受体TCRTCRBCRBCRMHCMHC递呈递呈必需必需不需不需表位表位构型构型线性表位线性表位构象决定簇、构象决定簇、线线性表位性表位表位表位位置位置抗原分子任意部位抗原分子任意部位 多存在于抗原分多存在于抗原分子表面子表面表位表位性质性质多为加工变形后的多为加工变形后的短肽短肽天然多肽、多糖、天然多肽、多糖、脂多糖等脂多糖等微生物学抗原微生物学抗原微生物学抗原二、二、共同抗原和交叉反应共同抗原和交叉反应v交叉反应交叉反应抗原除与其诱导产生的抗体或抗原除与其诱导产生的抗体或致敏淋巴细胞发生特异性反应外，也可与致敏淋巴细胞发生特异性反应外，也可与其其它抗原它抗原诱生的抗体或

18、致敏淋巴细胞发生反应。诱生的抗体或致敏淋巴细胞发生反应。 交叉反应是由于两种不同的抗原分子中具有相同的抗交叉反应是由于两种不同的抗原分子中具有相同的抗原决定簇引起的，这种决定簇称为原决定簇引起的，这种决定簇称为共同决定基（共同决定基（commonepitope）或或共同抗原（共同抗原（commonantigen）。微生物学抗原Ag-AAg-BBacteria-ABacteria-BAnti B serumAnti A serumWeak reactionWeak reactionstrong reactionstrong reactionThe epitope A is so called c

19、ommon epitope. 共同抗原共同抗原的存在，作血清学诊断时应予注意，以免误诊。的存在，作血清学诊断时应予注意，以免误诊。微生物学抗原胸腺依赖抗原胸腺依赖抗原（thymus dependent antigen,TDAg）胸腺非依赖抗原胸腺非依赖抗原（ thymus independent antigen, TIAg） 在在T细胞协助下才能刺激细胞协助下才能刺激B细胞产生抗体细胞产生抗体, 抗体主要是抗体主要是IgG，可引，可引起细胞免疫，并有免疫记忆。如起细胞免疫，并有免疫记忆。如人血清蛋白、卵白蛋白、羊红细人血清蛋白、卵白蛋白、羊红细胞、白喉类毒素胞、白喉类毒素等。等。刺激机体产生抗

20、体无需刺激机体产生抗体无需T细胞协助，产生细胞协助，产生IgM类抗体，不引起类抗体，不引起细胞免疫，也无免疫记忆。细胞免疫，也无免疫记忆。 eg. 细菌脂多糖、荚膜多糖、鞭毛细菌脂多糖、荚膜多糖、鞭毛等。等。第三节第三节 抗原的分类抗原的分类一、依据抗原诱生抗体对一、依据抗原诱生抗体对T细胞的依赖性细胞的依赖性微生物学抗原二、依据抗原与机体的亲缘关系二、依据抗原与机体的亲缘关系1.异种抗原异种抗原（xenogenicantigen）：生物间亲缘关系越远，：生物间亲缘关系越远，大分子大分子结构差异越大，抗原性越强。如结构差异越大，抗原性越强。如各种病原微生物各种病原微生物2.同种异体抗原同种异体

21、抗原（allogenicantigen）：如人类：如人类HLA、ABO血型等；血型等；3.自身抗原自身抗原（autoantigen）：自身隐蔽成分和突变成分等，如）：自身隐蔽成分和突变成分等，如修饰的修饰的自身抗原自身抗原 、 隐蔽的自身抗原释放隐蔽的自身抗原释放 。4.异嗜性抗原异嗜性抗原（Heterophilantigen）：）：异嗜性抗原是一类与血缘无异嗜性抗原是一类与血缘无关的，存在于人、动物、植物、微生物之间，抗原性相近的抗原。关的，存在于人、动物、植物、微生物之间，抗原性相近的抗原。Hetero-other,different;phil-love微生物学抗原 如如溶血型链球菌溶血型

22、链球菌的多糖抗原和蛋白质抗原与人体的心的多糖抗原和蛋白质抗原与人体的心肌、心瓣膜或肾小球肌、心瓣膜或肾小球基底膜基底膜之间可有异嗜性抗原存在，当之间可有异嗜性抗原存在，当机体感染溶血型链球菌并产生抗体后，可与上述组织结合，机体感染溶血型链球菌并产生抗体后，可与上述组织结合，临床表现为风湿病或肾小球肾炎等。临床表现为风湿病或肾小球肾炎等。M proteinantibodymammalian myosin异嗜性抗原异嗜性抗原微生物学抗原三、依据抗原的来源分类三、依据抗原的来源分类1.人工抗原人工抗原（artificial antigen）：是用化学或基因工程的方法制备的。2.天然抗原天然抗原（na

23、ture antigen）：来源于自然界。微生物学抗原四、依据抗原激活四、依据抗原激活T细胞的能力分类细胞的能力分类1.1.普通抗原普通抗原（Conventionalantigen）：）：2.2.超抗原超抗原（Superantigen，SAg）：只需极低浓度即可激只需极低浓度即可激活大量的活大量的T T细胞克隆，产生极强的免疫应答效应，这类抗细胞克隆，产生极强的免疫应答效应，这类抗原称为原称为超抗原。超抗原。对对T细胞有极强的激活作用，是普通抗原的细胞有极强的激活作用，是普通抗原的2000-50000倍，故被倍，故被White等人称为超级抗原。等人称为超级抗原。微生物学抗原Convention

24、alantigenSuperantigenPolyclonal T cell response1:4 - 1:10Monoclonal/Oligoclonal T cell response1:104 - 1:105微生物学抗原第四节第四节其他免疫刺激剂其他免疫刺激剂免疫佐剂免疫佐剂（immunoadjuvant）是一类与抗原一起或预先是一类与抗原一起或预先注入机体，能非特异性地增强机体对抗原的免疫应答或改注入机体，能非特异性地增强机体对抗原的免疫应答或改变免疫应答类型的物质，简称变免疫应答类型的物质，简称佐剂佐剂（adjuvant）。）。佐剂的免疫生物学作用佐剂的免疫生物学作用：增强抗原的免

25、疫原性使无免疫：增强抗原的免疫原性使无免疫原性或免疫原性很弱的物质成为良好的免疫原。增强机原性或免疫原性很弱的物质成为良好的免疫原。增强机体对抗原刺激的反应能力，提高机体初次应答和再次应答体对抗原刺激的反应能力，提高机体初次应答和再次应答的抗体滴度。改变抗体类型，使由产生的抗体滴度。改变抗体类型，使由产生IgM转变为产生转变为产生IgG。产生或增强迟发型超敏反应。产生或增强迟发型超敏反应。微生物学抗原1.生物性佐剂生物性佐剂是细菌或其产物，其本身具有免疫原性，如分枝杆菌（结核杆是细菌或其产物，其本身具有免疫原性，如分枝杆菌（结核杆菌，卡介苗）、短小棒状杆菌、百日咳杆菌、革兰阴性杆菌内毒素（脂多

26、糖）菌，卡介苗）、短小棒状杆菌、百日咳杆菌、革兰阴性杆菌内毒素（脂多糖）等。目前还发现了细胞因子如粒细胞等。目前还发现了细胞因子如粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）、）、白白细胞介素细胞介素1、2（IL-1、IL-2）、）、干扰素干扰素(IFN-)等的佐剂活性。等的佐剂活性。2.无机化合物无机化合物如氢氧化铝、明矾。如氢氧化铝、明矾。3.人工合成双链多聚核苷酸人工合成双链多聚核苷酸如双链多聚肌苷酸如双链多聚肌苷酸:胞苷酸（胞苷酸（PolyI:C），），双链多聚双链多聚腺苷酸腺苷酸:尿苷酸（尿苷酸（PolyA:U）4.油剂油剂花生油乳化佐剂（佐剂花生油乳化佐剂（佐

27、剂55）、矿物油、植物油、羊毛脂等。）、矿物油、植物油、羊毛脂等。5.弗氏（弗氏（Freund）佐剂佐剂又分弗氏不完全佐剂（又分弗氏不完全佐剂（FIA，内含石蜡油与羊毛脂）和内含石蜡油与羊毛脂）和完全弗氏佐剂（完全弗氏佐剂（FCA，不完全弗氏佐剂添加死卡介苗），是目前动物实验中最不完全弗氏佐剂添加死卡介苗），是目前动物实验中最常见的佐剂，但易在注射局部形成肉芽肿和持久性溃疡，因此不适用于人体使常见的佐剂，但易在注射局部形成肉芽肿和持久性溃疡，因此不适用于人体使用。近年来，人工合成胞壁酰二肽（用。近年来，人工合成胞壁酰二肽（muramyldipeptide,MDP）为卡介苗细胞为卡介苗细胞壁中的一种成分，可口服，用于