免疫学第三章、第四章：抗原、抗体和免疫球蛋白课件

1、第三章 抗原（Antigen）重点 抗原、免疫原、抗原决定簇概念，构成免疫原的条件，TD抗原与TI抗原第一节 抗原的概念抗原（antigen，Ag）：是指能刺激机体产生抗体或效应性淋巴细胞并能与之结合引起特异性免疫反应的物质。抗原分子具有抗原性（包括免疫原性和反应原性）：免疫原性：是指抗原能刺激机体产生抗体或致敏淋巴细胞的特性。具有免疫原性的物质称为免疫原。反应原性：是指抗原能与相应的抗体或致敏淋巴细胞发生特异性反应的特性。完全抗原：凡具有免疫原性和抗原性的物质称为完全抗原，亦称免疫原（immunogen）。 如：蛋白质、细菌、病毒等。 半抗原：只有反应原性而无免疫原性的物质称为半抗原（hap

2、ten）。如：某些简单的小分子物质，大多数多糖、类脂等。载体（carrier）： 可以使半抗原产生免疫原性的蛋白质。 半抗原 + 蛋白质 完全抗原 完全抗原（免疫原性+反应原性）免疫原 免疫原性物质（细菌） 机体免疫细胞 免疫产物 （效应细胞、抗体）+物质 特异反应 反应原性 不完全抗原（半抗原）（只有反应原性） 物质(激素)+蛋白载体 机体免疫细胞 免疫产物 （抗体）+物质 特异反应 第二节 构成免疫原的条件1、异物性（抗原物质的主要性质） 2、大分子物质3、分子结构复杂4、物理性状（颗粒性抗原免疫原性可溶性抗原）5、适当的进入途径1、异物性（异源性/异质性）：某些物质，其化学结构与宿主的自

3、身成分不同，或机体的细胞从未与他接触过，这种物质叫异物。异物性是抗原物质的主要性质。1）异种物质：亲缘关系越远的物质，免疫原性越强。2）同种异体物质：同种动物、不同个体的某些组织成分也具有抗原性，这种抗原叫同种异体抗原。如血型抗原、组织移植抗原。3）自身抗原：动物自身组织成分通常不具有免疫原性，但在异常情况下，自身成分也可能成为抗原物质。如A.自身组织蛋白结构改变（烧伤、感染、辐射等）。B.机体免疫识别紊乱，把自身组织视为异物（导致自身免疫病）。C.某些隐蔽的自身组织成分进入血液循环系统，机体视之为异物，引起免疫应答（精子蛋白和甲状腺蛋白）。3、分子结构复杂化学组成、结构复杂的蛋白，其免疫原性

4、较好。明胶蛋白分子量10万dal，但免疫原性差 因是直链AA组成胰岛素只有5734dal，但免疫原性好因 组成、结构复杂凡含有苯环、杂环AA和糖的蛋白，结构 都较复杂，免疫原性好 4、物理性状不同物理状态的抗原物质其免疫原性也有差别。一般颗粒性抗原的免疫原性通常比可溶性抗原强。可溶性抗原分子聚合后，或吸附在颗粒表面可增强其免疫原性。（因此，一些抗原性弱的物质，可以采用聚合或附着在大分子颗粒-氢氧化铝胶、脂质体的表面，增强其抗原性）5、适当的进入途径免疫抗原的计量、接种途径、接种次数和免疫佐剂的选择都会影响到机体对抗原的应答。过大计量会导致动物死亡，过少不能刺激机体免疫应答。免疫途径： 皮内免疫

5、皮下免疫肌肉注射、腹腔注射和静脉注射（效果差）；口服容易造成免疫耐受。抗原分子抗原表位的数目称为抗原的抗原价（antigenic valence）多价抗原：含有多个抗原表位的抗原单价抗原：只有一个抗原表位的抗原单特异性表位：只含有一种特异性表位多特异性表位：含有两种以上的特异性表位多特异性表位一定是多价抗原功能性表位：抗原分子表面能与免疫活性细胞接近，对激发机体的免疫应答起着决定意义的表位，就是抗原的功能价。抗原抗原抗体抗原决定簇抗体抗原决定簇单特异性表位多价抗原多特异性表位多价抗原注：单特异性：只含有一种特异性表位多价抗原：含有多个抗原决定簇（6个）注：多特异性：含有多种特异性表位（3）多价

6、抗原：含有多个抗原决定簇（9个）构象表位（conformational epitope ） ：抗原分子中由分子基团间特定的空间构象形成的表位，又称为不连续表位。顺序表位（sequentional epitope ）：抗原分子中直接由分子基团的一级结构序列决定的表位，又称为连续表位或线性表位。功能性决定簇：抗原分子表面能与免疫活性细胞接近，对激发机体的免疫应答起决定作用的表位。隐蔽性决定簇：隐蔽于抗原分子内部的表位，无抗原功能 。（在一定的理化条件下可以暴露在分子表面成为功能性表位。）B细胞表位和T细胞表位背景介绍：免疫细胞大致可以分为2大类：T细胞与B细胞，两者来源于骨髓，但T细胞形成于胸腺，

7、它的主要功能是吞噬外来侵袭物。B细胞最主要的功能是产生各类抗体，人类B细胞可以产生超过十亿以上的不同种类的抗体。T细胞不产生抗体，而是直接作用，所以T细胞的免疫作用叫做“细胞免疫”。B细胞是通过产生抗体起作用，抗体存在与体液里，所以B细胞免疫也叫做“体液免疫”。免疫应答过程中，B细胞抗原受体（BCR）和T细胞抗原受体（TCR）所识别的表位具有不同的特点，分别称为B细胞表位和T细胞表位。B细胞表位：抗原中被BCR和抗原分子所识别（直接接触或结合）的部位。T细胞表位：蛋白质分子中被MHC（主要组织相容性复合体）分子递呈并被TCR识别的肽段。 B、T抗原决定簇（AD）比较（见图示） B细胞AD T细

8、胞AD位置: 抗原表面(半抗原) 抗原内部(载体内)成分: AA,糖,核苷酸 肽大小: 56个AA,单糖,核苷酸 918个AA（肽）作用: 直接与BCR（SmIg）特 外源性抗原需APC吞噬 异识别 降解 直接与抗体特异结合 MHC-分子/抗原肽-TCR (Th) 内源性抗原 MHC-/抗 原肽-TCR(Tc) 抗原的交叉性概念：不同抗原物质之间、不同种属的微生物间、微生物与其他抗原物质间，难免有相同或相似的抗原组成或结构，也可能存在共同的抗原表位，这种现象称为抗原的交叉性或类属性。一，不同物种间存在共同的抗原组成二，不同抗原分子存在共同的抗原表位三，不同表位之间有部分结构相同第四节 抗原的分

9、类根据抗原激发机体免疫应答是否需要T细胞分： 胸腺依赖性抗原(thymus-dependent antigen, TD-Ag)：如：多数蛋白质抗原 非胸腺依赖性抗原(thymus-independent antigen, TI- Ag)：如：细菌脂多糖，聚合鞭毛素根据抗原物质的性质分： 天然抗原：自然界中天然存在的来自动物、 植物和微生物的抗原物质。如微生物及其毒素、动物血清、各种血细胞等。 人工抗原：经过人工化学改造的天然抗原。 合成抗原：是指用化学方法将某些已知氨基酸按一定顺序聚合成大分子多肽，使其具有抗原性。根据抗原的来源分：异种抗原：来自与被免疫动物不同种属的抗原。如：各种疫苗；抗毒素

10、血清（由异种动物制备的）。同种异型抗原：来自与被免疫动物同种属不同个体的抗原。如：血型抗原、组织相容性抗原。自身抗原：来自自身的抗原。如：隐蔽的自身组织成分、修饰的自身组织成分、肿瘤抗原。异嗜性抗原：是一类与种族特异性无关的，存在于人、动物、植物、微生物之间的性质相同的抗原。根据免疫原性分：完全抗原、不完全抗原根据化学性质分类：蛋白质（血清白蛋白和球蛋白、酶、细菌外毒素、蛋白结构蛋白等）、脂蛋白（血清，脂蛋白）、糖蛋白（血型物质，组织相容性抗原）、脂质（结核杆菌的磷脂质和糖脂质）、多糖（肺炎球菌等的荚膜多糖）、脂多糖（革兰氏阴性菌的细胞壁）和核酸（核蛋白等）。根据临床应用分：凝集原、沉淀原、病

11、毒中和抗原、免疫保护性抗原、血凝素抗原第六节 重要的抗原1、细菌抗原：菌体抗原（O抗原）、鞭毛抗原（H抗原）、荚膜抗原（K抗原）、菌毛抗原2、病毒抗原：病毒表面抗原（V抗原或者囊膜抗原）、病毒衣壳抗原（VC抗原）、核蛋白抗原（NP抗原）3、毒素抗原：外毒素和内毒素4、真菌抗原、寄生虫抗原（一）细菌抗原（见图示） 例 肠道杆菌： 大肠杆菌 沙门氏菌 菌体(O)Ag 170多型 60多型,50多群 脂多糖,耐热 畜禽AF群 鞭毛(H)Ag 60多型 60多型,第特异相(a.b.c) 蛋白质,不耐热 第变异相(1.2.3) 表面Ag -荚膜 炭疽杆菌 多糖多肽,耐热 -菌毛 大肠杆菌(KAg) 伤寒

12、杆菌(Vi Ag) 蛋白,不耐热 100多种,K88、K99等 毒素Ag -外毒素(蛋白,免疫原性强,不耐热,0.3-0.4%甲醛处理可脱毒制 成类毒素) -内毒素(脂多糖，免疫原性弱,耐热,不能制成类毒素) 抗原结构式：鼠伤寒沙门氏菌(1.4.5.12：i.1.2) OAg 1.4.5.12 HAg 相i,相1.2菌体抗原第四章抗体和免疫球蛋白第一节 抗体和免疫球蛋白的概念抗体（Antibody,Ab）是由B细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一类能与相应抗原特异性结合，具有免疫功能的球蛋白。主要存在于血清、淋巴液等体液中。免疫球蛋白（Immunoglobulin,Ig）具有抗体活性或化学

13、结构与抗体相似的球蛋白，亦称球蛋白。IgG，IgM，IgA，IgE，IgD。分泌型：存在于体液中，具有抗体的各种功能 膜型：B细胞膜上的抗原受体。Ab=Ig,IgAb；Ab是功能描述，Ig是化学结构描述；抗体的本质是免疫球蛋白，免疫球蛋白并不都具有抗体活性。第二节 免疫球蛋白的结构一、免疫球蛋白的基本结构1.重链（heavy chain，H） 2条 轻链（light chain，L） 2条2.可变区（variable region, V区） 恒定区（constant region, C区）3.超变区（ hyper-variable region, HVR)，又称互补决定区(complement

14、ary determining region, CDR）4. 骨架区（framework region, FR）重链：由450个左右的氨基酸组成。根据重链恒定区抗原性的不同，将重链分别为：、。由它们组成的Ig分别为：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE。轻链：由214个氨基酸。根据其结构和恒定区抗原性不同，可分为两型：（kappa）、（lambda）型可变区（ V区）：该区的氨基酸排列顺序随抗体特异性不同而有所变化，故称为可变区。高变区：在V区内，某些区域氨基酸残基的组成和排列顺序比V区内其他区域更易变化，称为高变区。三个高变区共同组成Ig的抗原结合部位，该部位也称为互补性决定区（CDR）。

15、恒定区（ C区）：其氨基酸数量、种类、排列顺序及含糖量都比较稳定，故称为恒定区。同一种属动物中，同一类别Ig分子C区氨基酸的组成和排列顺序比较恒定。功能区：IgG、IgA、IgD的重链有4个球形结构，其中一个在可变区，其余在恒定区，分别为VH、CH1、CH2和CH3；IgM和IgE有5个球形结构，即多一个CH4。轻链有2个功能区，可变区和恒定区各一个，即VL和CLVH和VL：是结合抗原的部位；CH1为遗传标志所在；CH2是补体结合位点；CH3与细胞表面Fc受体结合。铰链区：位于CH1与CH2之间，含有丰富的脯氨酸，因此易伸展弯曲，使抗体变构，而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解（IgA、IgG和

16、IgD含有绞链）。免疫球蛋白的多肽链分子可折叠形成几个由链内二硫键连接形成球状结构，这些球状结构称为免疫球蛋白的功能区球状结构/功能区链内二硫键抗原结合点补体结合点Ig的三维构象糖基高变区二、免疫球蛋白的水解片断木瓜蛋白酶水解IgG ：得到两个相同的Fab段和一个Fc段。胃蛋白酶裂解IgG ：得到一个具有双价活性的F（ab）2段和若干个小分子多肽碎片（pFc）三、免疫球蛋白的其他成分(特殊分子结构)连接链：J链是一条多肽链，富含半胱氨酸，由浆细胞合成。它以二硫键的形式共价结合到Ig的重链上（CH3/Fc片段上）。IgA, IgM（分泌成分）分泌片：由黏膜上皮细胞合成和分泌，以非共价形式结合到二

17、聚体上，并一起被分泌到黏膜表面。保护IgA，使之不受环境中酶的破坏，并介导IgA的转运。IgA绞链两个单体分子聚合而成的二聚体单体分子间依靠J链连接绞链分泌成分：多肽链五个单体分子聚合而成的二聚体单体分子间依靠J链连接第三节 免疫球蛋白的血清型将Ig作为抗原在异种、同种异体或自身体内进行免疫，均能诱导机体发生免疫应答，产生相应的抗体，这些抗体可用血清学方法进行检测，因此称为Ig的血清型。免疫球蛋白分子的抗原决定簇（表位）分为同种型决定簇、同种异型决定簇和独特型决定簇。一、同种型（Isotype) 是指同一种属所有正常个体Ig分子共同具有的抗原特异性标志。同种型决定簇主要存在于Ig恒定区内。分类

18、 根据CH上同种型决定簇的不同，将Ig分为 IgG、IgM、IgA、IgD、IgE 五类亚类：IgG: G1、 G2、 G3、 G4 IgA: A1、 A2 IgM: IgM1和IgM2分型 根据CL上同种型决定簇的不同：和型亚型 1、2、3、4二硫键分类标准：根据重链恒定区的细微结构、二硫键的位置和数目二、 同种异型（Allotype)虽然一种动物的所有个体的免疫球蛋白具有相同的同种型决定簇，但一些基因存在多等位基因，这些等位基因编码微小的氨基酸差异，称为同种异型决定簇。同一种属不同个体所产生的同一类型Ig的遗传标记不同，而表现的抗原性差异。IgG 链的同种异型标志是Gm因子，已发现Gm1-

19、Gm30. IgA 链的同种异型标志是Am因子，有A2M1和A2M2两种。 链的同种异型标志称为km因子，有km1、km2、km3。 同种异型抗原决定簇主要存在与IgG、IgA、IgE的重链恒定区（C区）和型轻链的C区。 同种异型是Ig稳定的遗传标志。三、 独特型（Idiotype)免疫球蛋白V区所具有的抗原特异性标志。独特型抗原决定簇、Ig的超变区和抗原结合部位立足于同一物质结构，是同一物质在不同情况下的不同名字。独特型抗原决定簇可刺激机体产生抗独特型抗体，参与免疫调节。恒定区不同等位基因编码的微小氨基酸差异可变区决定同种型决定簇同种异型决定簇独特型决定簇恒定区不同重链C区可变区同种型决定簇

20、：同一种属动物所有个体共同具有的免疫球蛋白抗原决定簇同种异型决定簇：同种动物，不同品系/个体的免疫球蛋白，由于等位基因编码微小的氨基酸差异。重链C区重链C区独特型决定簇：又称个体基因型，是由免疫球蛋白可变区内单个抗原决定簇（独特位）的总称。第四节 各类免疫球蛋白的主要特性和免疫学功能免疫球蛋白的主要生物学功能 （1）与抗原发生特异性结合：主要由Ig的V区特别是HVR的空间结构决定的。在体内表现为抗细菌、抗病毒、抗毒素等生理学效应；在体外可出现抗原抗体反应。（2）激活补体：IgG（IgG1、IgG2和IgG3）、IgM类抗体与抗原结合后，可经经典途径激活补体；聚合的IgA、IgG4可经旁路途径激

21、活补体。（3）与细胞表面的Fc 受体结合：Ig经Fc段与各种细胞表面的Fc受体结合，发挥调理吞噬、粘附、ADCC及超敏反应作用。（4）穿过胎盘：IgG可穿过胎盘进入胎儿体内。（5）免疫调节：抗体对免疫应答具有正、负两方面的调节作用。1、IgG由脾脏和淋巴结中的浆细胞产生在血清中含量最高，约占免疫球蛋白总量的75%，是机体抗感染免疫的主力，在体内含量高、持续时间长。IgG1、IgG2和IgG3能通过经典途径激活补体是唯一能通过胎盘进入的抗体（人和某些动物-如兔）通过Fc段与吞噬细胞表面FcR结合，发挥调理作用；与K细胞结合，发挥ADCC作用抗感染的主要抗体。具有抗菌、抗毒和抗病毒作用参与II、I

22、II型超敏反应 2、IgM由脾脏和淋巴结中的B细胞产生五聚体，分子量最大的Ig（五个单体组成的五聚体），不能穿过血管壁和胎盘，占血清免疫球蛋白的10%左右激活补体能力比IgG强个体发育过程最早能产生的抗体（胎儿形成3个月），持续时间短抗原刺激后出现最早的抗体，故检测IgM水平可用于传染病的早期诊断。IgM是B细胞抗原受体的主要成分参与II、III型超敏反应及自身免疫病而造成的机体损伤3、IgA分为血清型（10-20%）和分泌型（两个单体组成的二聚体）两种。血清型IgA主要由肠系膜淋巴组织中的浆细胞产生，而分泌型IgA（SIgA）是由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等处的固有层中浆细胞产生。SIgA主

23、要存在于初乳、唾液、泪液，以及呼吸道消化道和泌尿生殖道黏膜表面的分泌液中SIgA的合成和主要作用部位在黏膜SIgA是参与粘膜局部免疫的主要抗体 4、IgDIgD是B细胞的重要表面标志B细胞的分化过程中首先出现SmIgM（膜表面免疫球蛋白M），后来出现SmIgD，它的出现标志着B细胞成熟了。IgD分泌少，单体形式存在血清中，含量极低，仅占血清总Ig的1%，而且极不稳定，容易降解。分子结构类似于IgG，但不能通过胎盘，也不能激活补体； 血清中的IgD功能不清楚5、IgE又称亲细胞抗体。产生部位与分泌型IgA相似，是由呼吸道和消化道粘膜固有层中的浆细胞产生。CH2和CH3功能区可与肥大细胞、嗜碱性粒

24、细胞上的高亲和力Fc受体结合，引起I型超敏反应。种系进化中最晚出现的Ig，也是血清中含量最低的Ig，单体形式存在。结合嗜酸性粒细胞，有效杀伤寄生虫。第五节 抗体的分类根据抗原的来源：异种抗体、同种抗体、自身抗体、异嗜性抗体根据有无抗原刺激：天然抗体、免疫抗体根据与抗原反应的性质：完全抗体、不完全抗体第六节 抗体的人工制备人工制备的抗体类型包括多克隆抗体、单克隆抗体、基因工程抗体和催化抗体。多克隆抗体即常规抗血清。单克隆抗体是针对单一抗原决定簇的抗体。1、多克隆抗体（polyclonal antibody, PcAb） 由不同克隆的B细胞针对不同抗原决定簇所产生的多种抗体的混合物（抗血清）。 无

25、论是细菌抗原还是病毒抗原，均是由多种抗原成分组成，而即使纯蛋白质抗原分子也含有多种抗原表位，进入机体后即可激活许多淋巴细胞克隆，机体可产生针对各种抗原成分或抗原决定簇（表位）的抗体，由此获得的抗血清是一种多克隆的混合抗体。实际意义： 预防、治疗感染性疾病，临床诊断 缺点：特异性差 基本流程抗原制备免疫动物 试血测定抗体效价采血分离血清保存 抗原的获得 实验动物的选择 免疫程序免疫佐剂（adjuvant ) 定义：先于抗原或同时与抗原混合注射机体 可增强抗原的免疫原性的物质。 应用：a.弱免疫原性物质； b.免疫原剂量不足。 佐剂的作用: 增强抗原的免疫原性；增强机体对抗原刺激的反应性；改变抗体

26、类型；引起或增强迟发性超敏反应。佐剂种类：不溶性铝盐类胶体佐剂油乳剂微生物及其代谢产物核酸及其类似物细胞因子： IL-2、IL-12、IL-18等免疫刺激复合物蜂胶：含全面的营养物质，促进免疫细胞增生脂质体：包裹抗原溶液，起载体+佐剂作用 制备高免血清的佐剂(一)弗氏不完全佐剂(Freund,s incomplete adjuvant，FIA)配制：Ag溶液+石蜡油+羊毛脂（吐温80） 搅拌乳化成油包Ag溶液剂型机理：浓缩缓释Ag，刺激注射部位形成炎症 反应，肉芽肿(二)弗氏完全佐剂(Freund,s complete adjuvant ，FCA) 配制: FIA+杀死的分枝杆菌机理: 在FI

27、A基础上促进增强 M、T、B细胞增 殖和功能2、单克隆抗体（monoclonal antibody, McAb） 由一个B细胞分化增殖的子代细胞（浆细胞）产生的针对一个抗原决定簇的抗体。特点：高特异性、高均一性 单克隆抗体制备的基本过程： 免疫原Balb/c小鼠脾细胞（B细胞）脾细胞骨髓瘤细胞HAT选择培养基培养筛选杂交瘤细胞克隆化McAb B细胞杂交瘤：由B细胞和骨髓瘤细胞融合产生，既具有骨髓瘤细胞无限繁殖的特性，又具有B细胞分泌特异性抗体的能力骨髓瘤细胞：是一种恶性肿瘤细胞，在体外可以无限繁殖生长。聚乙二醇(PEG)：胞融合技术主要采取聚乙二醇，聚乙二醇分子能改变各类细胞的生物膜结构,使两