医学免疫学教学课件：第三章 抗原 2

第三章抗原一、抗原的概念

抗原(antigen，Ag):是指能与T细胞、B细胞的TCR或BCR结合，促进其增殖、分化，产生抗体或致敏淋巴细胞，并与之结合，进而发挥免疫效应的物质。一、抗原的概念T致敏T细胞浆细胞抗体AgTTCRBBCR二、抗原的两种基本特性抗原能够刺激机体产生免疫应答，诱导产生抗体或致敏淋巴细胞的能力----免疫原性(immunogenecity)TBT浆细胞致敏T细胞抗体AgTCRBCR二、抗原的两种基本特性指抗原与其所诱导产生的抗体或致敏淋巴细胞特异性结合的能力----抗原性(antigenicity):免疫反应性T致敏T细胞抗体Ag完全抗原与半抗原

1.完全抗原（completeantigen)同时具有免疫原性和抗原性的物质。2.半抗原（hapten，又称不完全抗原incompleteantigen）无免疫原性，只有抗原性的物质。

半抗原+载体

完全抗原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耐受原，变应原耐受原（tolerogen)：能诱导机体产生免疫耐受的抗原。变应原（allergen):

能诱导变态反应（超敏反应）的抗原。

第一节抗原的异物性与特异性

一、异物性非已物质是决定免疫原性的首要条件。1、异种物质2、同种异体物质3、自身的突变成分4、自身的隔离成分二、特异性

某一特定抗原只能刺激机体产生特异性的抗体或致敏淋巴细胞，且仅能与该抗体或淋巴细胞发生特异性结合。如：伤寒杆菌只能与抗伤寒杆菌抗体结合。决定抗原特异性的结构基础是存在于抗原分子中的抗原表位（epitope）。（一）抗原表位的概念又称抗原决定簇(antigenicdeterminant)，指抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团。是与TCR、BCR或抗体特异性结合的基本结构单位。（一）抗原表位的概念

通常由5-17个氨基酸残基或5-7个多糖残基或核苷酸组成。表位是免疫细胞识别的标志及免疫反应具有特异性的物质基础。（一）抗原表位的概念抗原结合价：抗原分子上能与抗体分子结合的抗原表位的总数。一个半抗原相当于一个抗原表位，为单价，天然抗原表面具有多个相同和不同的抗原表位，为多价。不同的抗原表位刺激不同淋巴细胞克隆，见flash（二）抗原表位的类型1.根据结构分为（1）顺序表位(sequenceepitope)：序列相连续的氨基酸肽片段构成的表位。（2）构象表位(conformationalepitope)：由空间构象形成的表位，序列上不连续。（二）抗原表位的类型2.根据T细胞、B细胞所识别的抗原表位不同（1）T细胞表位（2）B细胞表位T细胞表位顺序表位；存在抗原分子的任何部位；需经抗原递呈细胞加工处理，并与其MHC分子结合后，才能与T细胞抗原受体（TCR）结合，被T细胞识别。B细胞表位构象表位或顺序表位；一般存在于抗原分子表面或转折处，呈三级结构。可直接与B细胞抗原受体（BCR）结合，被B细胞识别。T细胞表位B细胞表位表位受体TCRBCRMHC分子必需无需表位性质主要是线性短肽天然多肽，多糖，脂多糖，有机化合物表位大小8—12个氨基酸（CD8＋T细胞）12—17个氨基酸（CD4＋T细胞）5—17个氨基酸或5－7个单糖、核苷酸表位类型线性表位构象表位、线性表位表位位置抗原分子任意部位抗原分子表面T细胞表位与B细胞表位的特性比较（三）影响抗原特异性的因素抗原表位的性质、数量、位置和空间构象决定着抗原表位的特异性。化学基团的性质决定了抗原表位的特异性化学基团的位置对抗原表位的特异性的影响（四）半抗原-载体作用半抗原+蛋白质载体

人工抗原

免疫

动物

产生针对半抗原的抗体

在免疫应答中，B细胞识别半抗原，T细胞识别载体表位。这样载体将T、B细胞连接起来，共同发挥效应。天然抗原常同时存在T细胞和B细胞表位，可同时活化T细胞和B细胞。（五）共同抗原表位与交叉反应共同抗原表位：不同抗原之间含有的相同或相似的抗原表位。交叉反应：抗体或致敏淋巴细胞与具有相同或相似表位的其他抗原之间的反应。表位1

表位2表位3表位1B抗原表位3A抗原abca抗a抗体抗b抗体抗c抗体抗a抗体第二节

影响抗原诱导免疫应答的因素抗原分子的理化性质宿主方面的因素抗原进入机体的方式一、抗原分子的理化性质1.化学性质

天然抗原多为大分子有机物。一般蛋白质是良好的抗原。多糖及多肽也具有一定的免疫原性。DNA、组蛋白等在某些状态下能诱导相应的自身抗体生成。不同物质的抗原性强弱程度：蛋白质＞多糖＞核酸＞类脂；一、抗原分子的理化性质2.分子量大小理想的免疫原分子量>10kD分子量<4kD的分子一般无免疫原性分子量＞100kD的为强抗原一般分子量越大，免疫原性越强，原因有两点：

⑴分子量越大，抗原表面小分子基团越多；⑵大分子物质较难于体内降解，体内存留时间长。一、抗原分子的理化性质3.结构的复杂性4.分子构象同类物质中分子结构越复杂，免疫原性越强，芳香族氨基酸越多，免疫原性越强抗原表位被淋巴细胞抗原相应受体所能接近的程度。5.易接近性抗原分子中氨基酸残基所处侧链位置的不同可影响抗原与淋巴细胞受体的结合，从而影响抗原的免疫原性。一、抗原分子的理化性质6.物理状态聚合状态的蛋白质较单体有更强的免疫原性。颗粒性抗原的免疫原性强于可溶性抗原。二、宿主方面的因素1.遗传因素

MHC分子是控制个体免疫应答质和量的关键2.年龄、性别与健康状态青壮年动物＞幼年和老年动物雌性动物抗体生成＞雄性动物，但怀孕动物的应答能力受抑制感染或免疫抑制剂能干扰和抑制机体对抗原的应答三、抗原进入机体的方式抗原进入机体的数量、途径、两次免疫的间隔时间以及免疫佐剂类型等都影响机体对抗原的应答。剂量要适中，过高或过低则可诱导免疫耐受皮内注射＞皮下＞腹腔和静脉＞口服弗氏佐剂主要诱导IgG类，明矾佐剂易诱导IgE类第三节抗原的种类（一）根据诱发抗体产生是否需要T细胞的辅助分：胸腺依赖性抗原(Thymus-dependentantigen)胸腺非依赖性抗原(Thymus-independentantigen)TD—AgTI—Ag蛋白质TD-Ag多糖TI-AgTI-1抗原：如LPS，成熟或未成熟B细胞均可应答。TI-2抗原：如肺炎球菌荚膜多糖、聚合鞭毛素等多个重复的B细胞表位仅能刺激成熟B细胞婴儿和新生动物对TI-2不应答或低应答TD抗原和TI抗原的比较TD抗原TI抗原组成（表位）B细胞和T细胞表位重复B细胞表位T细胞辅助必需无需免疫应答类型体液和细胞免疫体液免疫抗体类型多种IgM免疫记忆有无（二）根据抗原与机体的亲缘关系分：

1.异嗜性抗原(heterophilicantigen)──一类与种属无关，存在于人、动物及微生物之间的共同抗原。又名Forssman抗原。Forssman抗原：

豚鼠脏器SRBC

大肠杆菌O86B血型物质大肠杆菌O14

人结肠粘膜乙型链球菌肾小球基底膜、心肌组织肺炎球菌14型A血型物质变形杆菌OX株O抗原立克次氏体梅毒螺旋体牛心类脂质Forssman抗原异嗜性抗原是某些免疫性疾病的物质基础可利用某些异嗜性抗原进行疾病的辅助诊断。（二）根据抗原与机体的亲缘关系分：

2.异种抗原(xenogenicantigen)──来自另一物种的抗原。如微生物及其代谢产物、异种血清等。治疗用动物血清两重性特异性抗体----中和毒素异种抗原---抗马血清抗体（二）根据抗原与机体的亲缘关系分：

3.同种异型抗原(alloantigen)──同一种属不同个体间所存在的抗原。如人类红细胞抗原（ABO血型、Rh血型）、主要组织相容性抗原（HLA）等。（二）根据抗原与机体的亲缘关系分：

4.自身抗原(autoantigen)

A.隐蔽的自身抗原

隐蔽的自身抗原导致自身免疫性疾病 甲状腺球蛋白变态反应性甲状腺炎；眼葡萄膜色素、晶体蛋白交感性眼炎；精子抗原男性不育；脑脊髓和神经抗原脱髓鞘性脑膜炎和外周神经炎； B.经修饰的自身抗原：各种理化、生物因素作用。C.独特型抗原：V区抗原Ig的V区所具有的独特的氨基酸顺序和空间构象,可诱导自体产生相应的特异性抗体,这些独特的氨基酸序列称为独特型抗原（三）根据抗原是否在抗原提呈细胞内合成分：

1.内源性抗原──在抗原提呈细胞内新合成的抗原。如病毒感染细胞合成的病毒蛋白、肿瘤细胞内合成的肿瘤抗原等。

2.外源性抗原──并非由抗原提呈细胞合成，而是来源于APC外的抗原。（四）其他分类

根据化学性质不同：蛋白质抗原、多糖抗原和多肽抗原等根据物理性态不同：颗粒性抗原和可溶性抗原根据抗原获得方式：天然抗原、人工抗原根据抗原诱导不同的免疫应答：移植抗原、肿瘤抗原、变应原、过敏原、耐受原等第四节非特异性免疫刺激剂1.超抗原（superantigen,SAg）

一类可直接结合抗原受体，只需极低浓度即可激活2%～20%T细胞克隆，并诱导强烈免疫应答的物质。作用特点（1）无需抗原加工与提呈，以完整的蛋白质形式提呈给T细胞。（2）一端不是与抗原肽结合槽结合而是直接与APC膜上的MHCⅡ类分子的非多态区外侧结合，形成超抗原-MHC复合物（3）另一端直接与TCR的Vβ片段外侧结合，以诱导免疫应答反应。（4）因此T细胞对超抗原的识别不受MHC限制可选择性结合、活化具有同一Vβ簇的多克隆T细胞。超抗原的种类：外源性（细菌性）：金黄色葡萄球菌肠毒素A-E内源性（病毒性）：小鼠乳腺肿瘤病毒蛋白HSP：γδT细胞SPA和HIVgp120：B细胞超抗原活化机制未明

超抗原与普通抗原的比较

普通抗原

超抗原化学性质普通蛋白质、多糖等细菌外毒素、逆转录病毒蛋白MHC结合部位 肽结合槽 非多态区TCR结合部位TCRVa、VbTCRVb外侧MHC限制性 ＋ － 应答特点

APC处理后被T细胞识别直接刺激T细胞反应细胞T、B细胞CD4+T细胞T细胞反应频率 1/106~1/104 1/20~1/5超抗原的生物学意义免疫激活作用：刺激大量T细胞、APC增殖，产生大量细胞因子（TNFβ、TNFα、IL2、IL2R、IFNγ、IL1）→打破机体平衡→发热、体重下降、渗透压平衡失调→死亡；导致免疫抑制：微生物感染时，释放大量超抗原→大量T细胞活化后被清除→T细胞总数下降，功能降低→免疫抑制。2.佐剂（adjuvant)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免疫应答的类型。（一）、佐剂的种类

1.无机佐剂：氢氧化铝、明矾

2.有机佐剂：微生物及其代谢产物

3.合成佐剂：多聚肌苷酸、胞苷酸

4.弗氏佐剂：

弗氏不完全佐剂＝抗原＋石蜡油＋乳化剂弗氏完全佐剂＝抗原＋石蜡油＋乳化剂＋分枝杆菌

5.脂质体

6.CpG7.纳米颗粒新型佐剂1.改变抗原的物理性状，延缓抗原降解和排除，延长抗原在体内潴留时间；2.刺激单核-巨噬细胞系统，增强其对抗原的处理和提呈能力；3.刺激淋巴细胞的增殖分化，从而增强和扩大免疫应答的能力。

（二）、佐剂作用的主要机制（三）、佐剂的主要用途动物实验时加佐剂，获得高强度的免疫应答。预防接种时加佐剂增强疫苗的免疫效果。临床上用佐剂来治疗肿瘤和慢性感染病人。3.丝裂原又称有丝分裂原，可致细胞发生有丝分裂得名。与淋巴细胞表面的相应受体结合，刺激静止的淋巴细胞转化为淋巴母细胞。非特异性的淋巴细胞多克隆激活剂常为细菌产物或植物蛋白。表有丝分裂原对T、B细胞的作用有丝分裂原缩写增殖反应

T细胞B细胞

植物血凝素PHA＋＋