第二章__抗原

1、第二章第二章 抗抗 原原 (Antigen，Ag)1.掌握抗原的概念及特性；抗原决定簇的概念；构成抗原免疫原性的条件。2.熟悉异嗜性抗原在致病与诊断中的实际意义。3.了解抗原的分类。 Humoral Immune responseYYB cellsYYYYYantibodyCellular Immune response(Effector T cellT cells是能够是能够刺激刺激机体机体T、B淋巴细胞产生特异性免疫效应物质淋巴细胞产生特异性免疫效应物质（即抗体或致敏淋巴细胞），并且能与应答产生的抗体（即抗体或致敏淋巴细胞），并且能与应答产生的抗体或致敏淋巴细胞或致敏淋巴细胞特异性结合特异

2、性结合的物质，是启动免疫应答的的物质，是启动免疫应答的始发因素。始发因素。抗原的基本概念抗原的基本概念自然界中存在大自然界中存在大于于1017种抗原种抗原 我们生活中常见的抗原性物质我们生活中常见的抗原性物质: :抗原的化学本质抗原的化学本质l蛋白质蛋白质l多肽多肽l多糖多糖l类脂类脂, , 脂肪脂肪lDNA, RNADNA, RNAl简单化合物简单化合物浆细胞浆细胞Effector T cellantibody抗原的两大基本特性抗原的两大基本特性1、免疫原性（、免疫原性（ immunogenicity）：）：抗原能刺激机体产生抗体或致敏淋巴细胞的能力。抗原能刺激机体产生抗体或致敏淋巴细胞的能

3、力。浆细胞浆细胞 2、反应原性（、反应原性（reactionogenicity）：）： 抗原能与其诱生的抗体或致敏淋巴细胞特异性反应抗原能与其诱生的抗体或致敏淋巴细胞特异性反应的能力的能力。bind and reactbind and reactEffector T cellantibody所有抗原都具有所有抗原都具有Immunogenicity and reactionogenicity ？请看这个实验：请看这个实验：（三）半抗原（三）半抗原 半抗原半抗原 (hapten)： 指仅具备免疫反应性而不具有指仅具备免疫反应性而不具有免疫原性的物质。免疫原性的物质。 若将半抗原与另一种蛋白质分子（

4、载体若将半抗原与另一种蛋白质分子（载体, carrier）偶联）偶联起来，则具有了刺激机体产生抗半抗原抗体的能力。起来，则具有了刺激机体产生抗半抗原抗体的能力。 载体载体(carrier)：赋予半抗原免疫原性的大分子物：赋予半抗原免疫原性的大分子物质质 完全抗原完全抗原(complete antigen)：同时具有免疫原性：同时具有免疫原性和反应原性的物质。和反应原性的物质。haptencarriercomplete antigen一、异物性一、异物性 重要性质重要性质化学结构与宿主自身成分不同或在胚胎期机体的免疫活化学结构与宿主自身成分不同或在胚胎期机体的免疫活性细胞从未接触过的物质。性细胞

5、从未接触过的物质。亲缘关系越远，亲缘关系越远，抗原性越强。抗原性越强。第一节第一节 影响抗原免疫原性的因素影响抗原免疫原性的因素2、同种异体物质、同种异体物质如如ABO血型物质血型物质，MHC3、改变或隐蔽的自身物质、改变或隐蔽的自身物质如眼晶状体蛋白，精子，脑组织如眼晶状体蛋白，精子，脑组织具有异物性的物质分为：具有异物性的物质分为：1、异种物质异种物质1. 分子大小：分子大小：10 kDa分子量大分子量大免疫原性强免疫原性强（一）抗原的理化性质（一）抗原的理化性质小分子物质小分子物质 大分子物质大分子物质二、理化特性二、理化特性2. 化学组成：化学组成：天然抗原多为大分子有机物；特殊化学基

6、团天然抗原多为大分子有机物；特殊化学基团如芳香族氨基酸，芳香族氨基酸越多，免疫如芳香族氨基酸，芳香族氨基酸越多，免疫原性越强；多糖残基的细微差别可导致抗原原性越强；多糖残基的细微差别可导致抗原特异性的不同。特异性的不同。苯丙氨酸苯丙氨酸色氨酸色氨酸酪氨酸酪氨酸p简单重复的有机大分子如明胶简单重复的有机大分子如明胶（分子量为（分子量为100-150kDa），无免），无免疫原性疫原性p胰岛素（分子量为胰岛素（分子量为5.7kDa，但其富，但其富含芳香族氨基酸，因而免疫原性强含芳香族氨基酸，因而免疫原性强明胶分子示意图明胶分子示意图胰岛素结构图胰岛素结构图3. 物理性状：物理性状：直链分子直链分子新

7、型疫苗研制新型疫苗研制多分支肽疫苗示意图多分支肽疫苗示意图“模拟病毒模拟病毒”颗粒疫苗示意图颗粒疫苗示意图颗粒抗原可溶性抗原颗粒抗原可溶性抗原多聚体单体多聚体单体分支结构直链分子分支结构直链分子4. 分子构象的易接近性：分子构象的易接近性： 分子构象：分子构象：是指抗原分子中一些特殊化学基团是指抗原分子中一些特殊化学基团的立体构象。的立体构象。 易接近性易接近性：是指抗原表面这些特殊的化学基团：是指抗原表面这些特殊的化学基团与淋巴细胞表面相应受体相互接触的难易程度。与淋巴细胞表面相应受体相互接触的难易程度。 易接近性常与这些化学基团在抗原分子中分布易接近性常与这些化学基团在抗原分子中分布的部位

8、有关。的部位有关。抗原分子结构的易接近性抗原分子结构的易接近性抗原与机体的相互作用抗原与机体的相互作用三、抗原进入机体的方式三、抗原进入机体的方式四、宿主因素四、宿主因素p抗原剂量抗原剂量应答应答无抗体产生无抗体产生无抗体产生无抗体产生低剂量抗原诱导低剂量抗原诱导低带耐受低带耐受(low-zone tolerance)高剂量抗原诱导高剂量抗原诱导高带耐受高带耐受(high-zone tolerance)三三. 抗原进入机体的方式抗原进入机体的方式p抗原免疫途径抗原免疫途径 皮内注射皮内注射皮下注射皮下注射肌肉注射肌肉注射腹腔注射腹腔注射 静脉注射静脉注射口服口服我们每天吃的食物是否引起免疫应答

9、？我们每天吃的食物是否引起免疫应答？怎样进行有效的疫苗接种？怎样进行有效的疫苗接种？p免疫程序免疫程序 合理的免疫程序，比如免疫间隔时间、免疫合理的免疫程序，比如免疫间隔时间、免疫次数次数p佐剂的应用佐剂的应用常常利用免疫佐剂来提高抗原的常常利用免疫佐剂来提高抗原的免疫原性免疫原性四、宿主因素四、宿主因素p异物性：异物性： 亲缘关系越远亲缘关系越远异物性越强异物性越强p宿主遗传性宿主遗传性 遗传因素遗传因素 同种动物不同品系及同种动物不同品系及不同个体对同种抗原产生不同强度不同个体对同种抗原产生不同强度的免疫应答。的免疫应答。 年龄、性别与健康状态年龄、性别与健康状态 青壮年青壮年 幼年幼年/

10、 /老年老年 雌性雌性 雄性，但怀孕动物例外雄性，但怀孕动物例外 感染或免疫抑制感染或免疫抑制特异性：特异性：反应原性反应原性的特异性：的特异性：免疫原性的特异性：免疫原性的特异性：指抗原与其受体（指抗原与其受体（TCR和和BCR）或免疫）或免疫应答产物抗体专一结合的性质。应答产物抗体专一结合的性质。第二节第二节 抗原的特异性抗原的特异性与交叉反应与交叉反应流感病毒流感病毒流感病毒抗体流感病毒抗体乙肝病毒抗体乙肝病毒抗体乙肝病毒乙肝病毒免疫原性的特异性免疫原性的特异性：指：指某一特定抗原只能激发某一特定抗原只能激发机体产生针对该抗原的机体产生针对该抗原的特异性抗体和特异性抗体和/ /或致敏或致

11、敏淋巴细胞淋巴细胞反应原性的特异性反应原性的特异性：指：指某一特定抗原只能与其某一特定抗原只能与其特异性抗体和特异性抗体和/ /或致敏或致敏淋巴细胞结合而出现反淋巴细胞结合而出现反应应决定抗原特异性的基础是什么呢？决定抗原特异性的基础是什么呢？流感病毒流感病毒流感病毒抗体流感病毒抗体乙肝病毒抗体乙肝病毒抗体乙肝病毒乙肝病毒一、抗原决定簇一、抗原决定簇抗原分子中决定抗原特抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基因，异性的特殊化学基因，是被免疫细胞识别的靶是被免疫细胞识别的靶结构，又称结构，又称抗原表位抗原表位。概念概念 Ag2 Ag1抗原决定基抗原决定基/表位表位抗原决定簇的性质、数目、位置、空间结

12、构决抗原决定簇的性质、数目、位置、空间结构决定着抗原的特异性。定着抗原的特异性。1. 根据结构分类根据结构分类（1）线性表位）线性表位 (sequential determinant/linear epitope)： 序列相连续的氨基酸肽片段构成的表位，可序列相连续的氨基酸肽片段构成的表位，可以位于抗原分子的任何部位。或称顺序表位以位于抗原分子的任何部位。或称顺序表位（2）构象表位）构象表位 (conformational determinant/non-linear epitope)： 由空间构象形成的表位，序列上不连续。一由空间构象形成的表位，序列上不连续。一般位于抗原分子的表面。或称非线

13、性表位般位于抗原分子的表面。或称非线性表位（二）抗原表位分类（二）抗原表位分类线性表位线性表位 vs vs 构象性表位构象性表位 位于抗原分子表面，易被相应位于抗原分子表面，易被相应B细胞所识别，可启动细胞所识别，可启动免疫应答。免疫应答。 位于抗原分子内部，不易被相应淋巴细胞所识别，不位于抗原分子内部，不易被相应淋巴细胞所识别，不易启动免疫应答。若因各种理化因素使其暴露出来，易启动免疫应答。若因各种理化因素使其暴露出来，则可启动免疫应答的发生。则可启动免疫应答的发生。 3. 按识别表位的淋巴细胞分类按识别表位的淋巴细胞分类（1）T细胞表位：细胞表位： 仅被仅被T细胞表面的细胞表面的TCR识别

14、识别（2）B细胞表位细胞表位: 仅被仅被B细胞表面的细胞表面的BCR识别识别 抗原的结合价（抗原的结合价（antigenic valence）是指能和抗）是指能和抗体分子结合的功能性表位的总数。体分子结合的功能性表位的总数。 仅含一个表位的抗原为一价抗原，半抗原为单价半抗原为单价 天然抗原一般是大分子，由多种、多个抗原表位组成，是多价抗原，可以和多个抗体分子交互结合。二、二、 抗原的结合价抗原的结合价 共同抗原表位：不同抗原相互间共同抗原表位：不同抗原相互间存在的部分相同的抗原决定簇存在的部分相同的抗原决定簇三三、共共同同抗抗原原和和交交叉叉反反应应抗原甲抗原甲抗原乙抗原乙交叉反应：交叉反应：

15、抗体与具有相同或相似决定簇抗体与具有相同或相似决定簇的不同抗原之间出现的反应。的不同抗原之间出现的反应。抗原甲抗原甲抗原甲抗原甲抗原乙抗原乙抗原乙抗原乙抗体抗体1 1刺激机体刺激机体产生抗体产生抗体异嗜性抗原（异嗜性抗原（heterophilic antigen,Fossman antigen） 是一类与种属特异性无关的，存在于人、是一类与种属特异性无关的，存在于人、动物、植物或微生物之间的共同抗原。动物、植物或微生物之间的共同抗原。豚鼠豚鼠绵羊绵羊共同抗原（共同抗原（Fossman抗原）抗原）Ag2Ag1人肾小球基膜人肾小球基膜A组组B型型溶血性链球菌溶血性链球菌细胞细胞壁壁M蛋白蛋白Ab交

16、叉反应交叉反应刺激机体刺激机体共同表位共同表位溶血性链球菌感染与急性肾小球肾炎溶血性链球菌感染与急性肾小球肾炎实际意义实际意义 溶血性链球菌溶血性链球菌 肾小球基底膜肾小球基底膜 立克次体立克次体 变形杆菌变形杆菌 大肠杆菌大肠杆菌O O1414型型 结肠粘膜结肠粘膜牛痘病毒牛痘病毒人天花病毒人天花病毒三、抗原的种类三、抗原的种类1. 胸腺依赖抗原（胸腺依赖抗原（thymus dependent antigen, TD -Ag）：）： 此类抗原刺激此类抗原刺激B细胞产生抗体的过程中必需细胞产生抗体的过程中必需依赖依赖T细胞辅助绝大细胞辅助绝大多数多数蛋白质抗原属于此类抗原，蛋白质抗原属于此类抗

17、原，由由T细胞表位和细胞表位和B细胞表位组成细胞表位组成。2. 胸腺非依赖抗原（胸腺非依赖抗原（thymus independent antigen, TI -Ag） 此类抗原刺激此类抗原刺激B细胞产生抗体细胞产生抗体不依赖不依赖T细胞细胞，如，如少数多糖抗原，由少数多糖抗原，由多个重复的多个重复的B细胞表位组成细胞表位组成。（一）根据抗原诱生抗体是否需（一）根据抗原诱生抗体是否需T细胞辅助：细胞辅助：TD抗原抗原TI抗原抗原多个重复的多个重复的B细胞表位细胞表位B细胞对细胞对TD抗原的识别机制抗原的识别机制1. 异种抗原（异种抗原（xenogenic Ag）: 病原微生物病原微生物微生物的代

18、谢产物微生物的代谢产物动物免疫血清及异种器官移植物动物免疫血清及异种器官移植物（二）根据与机体的亲缘关系（二）根据与机体的亲缘关系真菌真菌 外毒素和类毒素外毒素和类毒素外毒素外毒素机体机体抗毒抗毒素素类毒素类毒素机体机体抗毒素抗毒素中和外毒素中和外毒素脱毒具有两重性：具有两重性：（1）抗体作用）抗体作用 如：抗毒素血清（马血清）如：抗毒素血清（马血清） 破伤风破伤风 抗毒素血清、白喉抗毒素血清等。抗毒素血清、白喉抗毒素血清等。（2）异种抗原作用：）异种抗原作用： 异种动物的血清蛋白对人具有免疫原异种动物的血清蛋白对人具有免疫原 性，可导致血清过敏性休克。性，可导致血清过敏性休克。 异种动物血清

19、异种动物血清由于遗传基因的差异，同种不同个体间相同组织器官或细胞表面的不同抗原成分。红细胞血型抗原ABO血型抗原：Rh血型抗原：抗原人类白细胞抗原（组织相容性抗原）二、同种异型抗原： 同种异型同种异型异种异种 1.ABO1.ABO血型系统：血型系统： A A、B B、ABAB、O O四型四型 血型血型 抗原（抗原（RBCRBC） 抗体（血清）抗体（血清） A A型型 A A抗原抗原 B B抗体抗体 B B型型 B B抗原抗原 A A抗体抗体 AB AB型型 AB AB抗原抗原 无无A A、B B抗体抗体 O O型型 无无A A、B B抗原抗原 A A、B B抗体抗体 不同血型的人相互之间输血可

20、引起不同血型的人相互之间输血可引起严重的输血反应严重的输血反应2.Rh2.Rh血型系统：血型系统： 我国人群中为我国人群中为h阳性阳性。 人人RBCRBC恒河猴恒河猴RBCRBC（三三）自身抗原）自身抗原隐蔽的自身抗原：如精子、眼晶体蛋白、脑隐蔽的自身抗原：如精子、眼晶体蛋白、脑 组织等组织等修饰的自身抗原：如变异的修饰的自身抗原：如变异的IgGIgG指细胞在癌变过程中出现的新抗原及过度表达的抗原物质的总称。（四四）肿瘤抗原：）肿瘤抗原： 1、肿瘤特异性抗原2、肿瘤相关抗原n非肿瘤细胞所特有非肿瘤细胞所特有n正常细胞和其他组织上也存在正常细胞和其他组织上也存在n含量在细胞癌变时明显增高含量在细

21、胞癌变时明显增高n只表现量的改变，无严格肿瘤特异性只表现量的改变，无严格肿瘤特异性 典型代表：胚胎性抗原典型代表：胚胎性抗原如AFPAFP（甲胎蛋白）（甲胎蛋白） CEACEA（癌胚抗原）（癌胚抗原）肿瘤相关抗原辅助诊断原发性肝癌内源性抗原内源性抗原 -在机体细胞内合成的抗原。在机体细胞内合成的抗原。外源性抗原外源性抗原 -来源于细胞外的抗原，机体内抗原提呈细来源于细胞外的抗原，机体内抗原提呈细胞可将其摄入，加工处理后，递呈给胞可将其摄入，加工处理后，递呈给T细胞。细胞。（五）按抗原的合成部位分类（五）按抗原的合成部位分类内源性抗原和外源性抗原的产生内源性抗原和外源性抗原的产生1. 概念概念

22、一类可直接结合一类可直接结合T细胞抗原受体（细胞抗原受体（TCR），只），只需极低浓度即可激活需极低浓度即可激活5%20%T细胞克隆，细胞克隆，并诱导强烈免疫应答的物质。并诱导强烈免疫应答的物质。（一）超抗原（一）超抗原(superantigen, sAg)第四节第四节 丝裂原、超抗原及佐剂丝裂原、超抗原及佐剂超抗原一般抗原单克隆/寡克隆T 细胞应答1:104 - 1:105超抗原多克隆T 细胞应答1:4 - 1:102. 作用特点作用特点p无需抗原加工与提呈，无无需抗原加工与提呈，无MHC限制性限制性p分别与分别与TCR V和和APC表面表面MHC 分子非多分子非多态区外侧结合，形成态区外侧

23、结合，形成TCR V -超抗原超抗原- MHC 分子复合物分子复合物psAg所诱导的所诱导的T细胞应答，其效应并非针对超细胞应答，其效应并非针对超抗原本身，而是通过分泌大量细胞因子参与某抗原本身，而是通过分泌大量细胞因子参与某些病理生理过程。些病理生理过程。 外源性超抗原：主要为细菌的代谢产物。外源性超抗原：主要为细菌的代谢产物。 如金黄色葡萄球菌肠毒素（如金黄色葡萄球菌肠毒素（SE）；毒素休克）；毒素休克综合症毒素综合症毒素1 1（TSST1）；）；A A族链球菌族链球菌M M蛋白、致热蛋白、致热外毒素等。外毒素等。 内源性超抗原：主要为逆转录病毒产物。内源性超抗原：主要为逆转录病毒产物。

24、如病毒如病毒DNA与宿主与宿主DNA整合，表达的病毒蛋整合，表达的病毒蛋白质产物。白质产物。3. sAg的种类的种类（二）（二） 佐佐 剂剂 (adjuvant) 1. 概念：概念： 是一种非特异性免疫增强剂，预先或同抗原一齐是一种非特异性免疫增强剂，预先或同抗原一齐注射到机体，能增强对该抗原的免疫应答或改变注射到机体，能增强对该抗原的免疫应答或改变免疫应答的类型。免疫应答的类型。 2. 佐剂的种类佐剂的种类微生物及其产物：如分枝杆菌（结核杆菌、微生物及其产物：如分枝杆菌（结核杆菌、卡介苗）卡介苗）无机化合物：氢氧化铝、明矾无机化合物：氢氧化铝、明矾合成佐剂：如双链多聚肌胞苷酸（合成佐剂：如双

25、链多聚肌胞苷酸（polyI:C)油剂：如弗氏佐剂、矿物油、植物油油剂：如弗氏佐剂、矿物油、植物油动物试验最常用的佐剂：动物试验最常用的佐剂：弗式不完全佐剂弗式不完全佐剂（incomplete Freunds adjuvat ，FIA) 液体石蜡液体石蜡(或植物油或植物油)+羊毛脂羊毛脂(或或Tweeen-80);弗式完全佐剂弗式完全佐剂（complete Freunds adjuvat ，FCA) 液体石蜡液体石蜡(或植物油或植物油)+羊毛脂羊毛脂(或或Tweeen-80)+死结核杆菌死结核杆菌(或或BCG)3. 佐剂的效应佐剂的效应增加抗原的免疫原性，使无或微弱免疫原物增加抗原的免疫原性，使无或微弱免疫原物质变成有效的免疫原。质变成有效的免疫原。提高抗体的滴度，提高初次免疫应答和再次提高抗体的滴度，提高初次免疫应答和再次免疫