执业兽医资格考试免疫学2抗原与抗体-wxt课件

1、第二章抗原与抗体,鲁东大学 王晓通,第1节 抗原与免疫原的概念 第2节 免疫球蛋白与抗体 第3节 免疫系统,第节抗原与免疫原的概念,抗原与抗原性的概念 影响抗原免疫原性的因素 抗原决定簇 抗原的交叉性 抗原的分类 重要的抗原 佐剂,一、抗原与抗原性,抗原 凡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称为抗原（antigen）,抗原性 抗原分子具有抗原性（antigenicity）, 包括免疫原性与反应原性两个方面的含义。 免疫原性（immunogenicity）：即抗原能刺激特定的免疫细胞，使之活化、增殖、分化和产生免疫效应物质（抗体和效应淋巴细胞）的特性。 反应原

2、性（immunoreactivity）:即抗原能与相应的免疫效应特质（抗体和效应淋巴细胞）特异性结合，产生免疫反应的特征。,二、 影响免疫原性的因素,抗原分子的特性 异源性；分子大小；化学组成与结构；物理状态；对抗原加工和递呈的易感性 宿主生物系统 不同呼吸系统，不同个性，年龄，性别，健康状态 免疫剂量及途径 免疫剂量，接种途径，接种次数及免疫佐剂等,三、抗原决定簇,表位的概念 抗原表位（epitope）:是存在于抗原分子的表面、决定抗原特异性的特殊化学基团。又称抗原决定簇（antigen determinant) 表位是哪些有机成分？,表位的大小 蛋白质表位一般由5-7个氨基酸残基组成 多糖

3、抗原由5、6个多糖残基组成； 核酸抗原的表位由5-8个核苷酸残基组成,表位的数量 抗原分子抗原表位的数目称为抗原价（antigenic valence）；多个抗原表位的抗原称多价抗原；一个表位的称单价抗原。,构象表位和顺序表位 抗原分子中由分子基团特定的空间构象形成的表位（conformational epitope），又称不连续表位（discontinuous epitope） 抗原分子中直接由分子基团的一级结构序列（如氨基酸序列）决定的表位称为顺序表位（sequential epitope），又称为连续性表位（continuous epitope）,T细胞表位和B细胞表位 在免疫应答过程中

4、，B细胞抗原受体（B cell receptor,BCR）和T细胞抗原受体（T cell receptor,TCR）所识别的表位具有不同的特点，分别被称为B细胞表位和T细胞表位。,四、抗原的交叉性,自然界中存在着无数多的抗原物质，不同的物质之间可能存在共同的抗原表位，这种现象称为抗原的交叉性，这些共有的抗原组成表位就称为共同抗原（common antigen）。,五、抗原的分类,抗原性质分类 完全抗原和不完全抗原（即半抗原） 完全抗原 既具有免疫原性又有反应原性的物质 半抗原 只具有反应原性而缺乏免疫原性的物质，大多数多糖和所有的类脂都属于半抗原，还有青霉素、磺胺剂,抗原加入和递呈关系分类 外

5、源性抗原：通过吞饮或吞噬等作用被APC从细胞基质外摄入的蛋白质抗原，如细菌和某些可溶性蛋白等 内源性抗原：在细胞内合成的抗原，如病毒感染细胞所合成的病毒抗原、肿瘤细胞内合成的肿瘤抗原等,根据抗原来源分类 异种抗原：指来自另一物种的抗原物质。如：植物花粉，异种动物血清。 同种异型抗原：指来自同种生物而基因型不同的个体的抗原物质。如：人类红细胞血型抗原及其组织相容性抗原等。 自身抗原：引起自身免疫应答的自身组织成分。 （1）隐蔽抗原释放：如眼晶体、精子等因外伤手术等释放入血；（2）自身抗原被修饰：如自身组织成分因感染、药物、辐射而变性。 异嗜性抗原：在人不同种属动物植物和微生物细胞表面上存在的共同

6、抗原。它们之间有广泛交叉反应，与种属特异性无关。又称Forssman 抗原。,对细胞的依赖性分类 胸腺依赖性抗原，抗原 指需在抗原提呈细胞参与及T细胞辅助下，才能刺激B细胞产生抗体的抗原性物质，称为 TD-Ag。如细胞、病毒及各种蛋白质均为 TD 抗原。 TD-Ag 活化成熟的 B 细胞，诱导产生 IgG 类抗体，能引起回忆应答。同时也可以诱导细胞免疫应答。 非胸腺依赖性抗原，T I抗原 在刺激 B 细胞产生抗体时不需要 T 细胞辅助，所以称为 TI-Ag 。此类抗原只含有 B 细胞抗原决定基，只活化未成熟 B 细胞，诱导产生抗体仅为 IgM 类。 TI-Ag 一般只引起体液免疫应答，不引起细

7、胞免疫应答和回忆应答。如细菌的脂多糖、荚膜多糖及聚合鞭毛素等少数抗原属于此类抗原。,根据化学性质分类 蛋白质、脂蛋白、糖蛋白 脂质、多糖、脂多糖 核酸抗原,六、重要的抗原,微生物抗原 细菌的抗原 菌体抗原 鞭毛抗原 荚膜抗原 菌毛抗原 表面蛋白、分泌蛋白 LPS： 脂质和多糖的复合物；为革兰氏阴性细菌细胞壁的主要成分。大肠杆菌的脂多糖在实验室免疫学中是常用的B细胞促分裂因子即多克隆活化因子(polyclonal activator),病毒抗原 病毒表面抗原 病毒衣壳抗原 核蛋白抗原,真菌抗原：一般形成的抗体没有保护作用 寄生虫抗原: （1）复杂性、多源性：大多数寄生虫是一个多细胞结构的个体，并

8、且都有一个复杂的生活史;(2)具有属、种、株、期的特异：寄生虫生活史中不同发育阶段既具有共同抗原，又具有各发育阶段的特异性抗原. 保护性抗原：一种病原体相关的抗原表位，能刺激机体产生保护性免疫应答，以抵御该病原体的感染。,超抗原 是指一类只需极低浓度（1-10ng/ml）既可激活大量的T细胞（2%20%某些亚型T细胞克隆）活化，产生极强的免疫应答的抗原因子 人工合成抗原 用化学合成法或基因重组法制备含有已知化学结构决定簇的抗原,超抗原 1989年由瑞典著名科学家White教授提出了一个新的免疫学名词。其含义、功效和作用机制完全不同于现今所用的普通抗原。在免疫应答中只需要极微量的（以ng计）这种

9、抗原，就可以利用一种非常独特的机制刺激T细胞、B细胞、NK细胞和LAK细胞等免疫细胞大量增殖，产生大量白介素、干扰素、肿瘤坏死因子、集落刺激因子等细胞因子，并引发SDCC和其他免疫效应，从而迅速杀死侵入人体的病毒和体内变异细胞，维持人体免疫平衡。因其功效强大，广泛应用于防治各类由免疫系统功能下降所引起的老年性慢性疾病及免疫功能严重缺陷患者，如心脑血管疾病、糖尿病、肝炎、胃肠道疾病、肿瘤等，具有见效时间快、安全无任何毒副作用，从根本上预防和治疗的特点。,超抗原 其激活不需要提呈细胞的加工处理，而是以完整的蛋白质形式提呈给T细胞，其一端不是与抗原肽结合槽结合而是直接与APC膜上的MHC类分子的非多

10、态区外侧结合，形成超抗原MHC复合物；另一端直接与TCR的v片段外侧结合，以诱导免疫应答反应。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v簇的多克隆T细胞，故其作用亦无严格的抗原特异性。,几个概念： APC：抗原提呈细胞(antigen presenting cell) MHC：主要组织相容性复合体，是由一群紧密连锁的基因群组成，定位于动物或人某对染色体的特定区域，呈高度多态性。其编码的分子表达于不同细胞表面，参与抗原递呈，制约细胞间相互识别及诱导免疫应答。 TCR： T细胞受体,为异二聚体,由、两条肽链组成,每条肽链又可分为可变区(V区),恒定区(C区),跨膜区和胞质区

11、等,七、佐剂,一种物质先于抗原或与抗原同时注入动手体内，能非特异性地改变或增强对该抗原的特异性免疫应答，发挥辅助作用，这类物质统称为免疫佐剂（immunoadjuvant）简称佐剂（adjuvant） 佐剂增强免疫应答的机制是通过改变抗原的物理形状，延长抗原在机体内保留时间；刺激单核吞噬细胞对抗原的递呈能力；刺激淋巴细胞分化，增加扩大免疫应答能力。,佐剂的种类 不溶性铝盐类胶体佐剂 油水佐剂 微生物及其代谢产物佐剂 核酸及其类似物佐剂 免疫刺激复合物佐剂 脂质体 蜂胶佐剂,第2节 免疫球蛋白与抗体,一、免疫球蛋白与抗体的概念,免疫球蛋白的概念 免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)是

12、指存在于人和动物血液（血清）、组织液及其他外分泌液中的一类具有相似结构的球蛋白，一般具有抗体活性。,抗体的概念,动物机体受到抗原物质刺激后，由淋巴细胞转化为浆细胞产生的，能与相应抗原发生特异性结合反应的免疫球蛋白，这类免疫球蛋白称为抗体(antibody),抗体与免疫球蛋白的区别,免疫球蛋白是化学结构上的概念 抗体是生物学功能上的概念 抗体都是免疫球蛋白 并非所有的免疫球蛋白都具有抗体活性 抗体活性以及与抗体相关的球蛋白统称为免疫球蛋白(Ig)。如骨髓瘤蛋白，巨球蛋白血症、冷球蛋白血症等患者血清中存在的异常免疫球蛋白以及“正常人”天然存在的免疫球蛋白亚单位等。,Ig的基本结构： 四条对称的多肽

13、链构成的单体 包括两条相同的分子量较大的重链和两条相同的分子量较小的轻链 重链和轻链均分为可变区和恒定区,二、抗体的基本结构,轻链,可分为链及链两种:人类链基因位于第2号染色体上；链基因位于第22号染色体上；两种轻链决定了Ig的型别；一个天然的Ig分子两条轻链总是相同的，但在同一个体内可存在分别带有或链的抗体分子。 同一单体中两条轻链是相同 功能区: 可变区(VL):超变区及抗体互补决定区 恒定区(CL),重链（heavy chain),根据重链特性的不同，可将其分为、五种。 据此将免疫球蛋白分为五类。,重链绞链区的作用,# CH1与CH2之间的区域。 # 对木瓜酶及蛋白酶敏感，具有很好的弹性

14、，可以自由展开至180度。 # 有利于抗体的抗原结合部位与抗原表位间的互补性结合。,免疫球蛋白的特殊结构,连接链 （joining chain,链）（与连接链区别）， IgM和 Ig中含有 分泌成分（secretary component,） Ig特有的成分 糖类 免疫球蛋白是含糖量相当高蛋白质，特别是IgM和 Ig,免疫球蛋白的特殊结构,连接链详细情况,（1）存在于二聚体IgA和五聚体IgM中；化学本质为酸性糖蛋白，分子量约15ku，含有8个半胱氨酸残基。 （2）以二硫键连接到链或链的羧基端的半胱氨酸，对抗体二聚体、五聚体的组成及在体内转运具有一定的作用。,免疫球蛋白的特殊结构,分泌成分详细

15、情况,（1）是二聚体IgA上的一个辅助成分； （2）由上皮细胞合成，化学本质为糖蛋白，分子量约为75ku；,（3）以共价形式结合到IgA分子，并一起被分泌到粘膜表面，又称分泌片（secretory piece, SP）； （4）可抵抗外分泌液中的蛋白水解酶对二聚体IgA的降解。,原子质量单位（amu 或u）有时称统一原子质量单位1 u 1/NA (NA为阿伏加德罗常数) 1 u 1.66053886 10-27 千克分子质量通常以千原子质量单位（ku） (NA为阿伏加德罗常数: 6.021023或6.0221023。它的正式的定义是0.012千克碳12中包含的碳12的原子的数量) 道而顿（Da

16、lton，Da，D，是一种相对质量单位）是用来衡量原子或分子质量的单位，它被定义为碳12原子质量的1/12。在生物化学和分子生物学文献中（特别是描述蛋白质的时候），一般使用道而顿这个名词，或者使用Da。由于蛋白是大分子，他们通常有上千道而顿的分子量，这时候使用kDa也就是1000Da作为单位。原子质量单位和碱基数表示的DNA大小之间 1bp0.68Ku1Kb的DNA可为333个氨基酸编码，氨基酸的平均分子质量约120u，因此一般 DNA 1KbProtein 40KuProtein 1KuDNA 250 bp,三、免疫球蛋白的种类与抗原决定簇,（1）种类 免疫球蛋白的种类 免疫球蛋白可分为类、

17、亚类、型、亚型等。,类 免疫球蛋白类（class）的区分是依据其重链区的理化特性及抗原性的差异， 在同种系所有个体内的免疫球蛋白可分为Ig、 Ig、 Ig、 Ig和Ig , 重链分别为、和 ，因此重链决定免疫球蛋白的类。,Ig Ig Ig Ig Ig, ,亚类 同一类Ig中由于铰链区氨基酸组成和二硫键数目的差异，可分为不同的亚类，亚类间抗原性的差异要小于不同类之间的差异。目前已发现人的重链有1和2两个亚类，分别与L链组成IgA1和IgA2。重链有4个亚类，但命名为IgG1、IgG2a、IgG2b和IgG3。IgM、IgD和IgG，目前尚未发现存在不同的亚类。Ig不同亚类也是由不同的恒定区基因片

18、段编码。,型 决定Ig型的抗原性差异存在于L链的恒定区（CL），根据CL抗原性的差异（氨基酸的组成、排列和构型的不同）分为和轻链之比约为2：1；而在小鼠，97%轻链为型，型只占3%左右。,亚型 根据轻链恒定区（C2）个别氨基酸的差异又可分1、2、3和4四个亚型。1和2在轻链190位氨基酸的分别为亮氨酸和精氨酸，3和4在第154氨基酸分别为某氨酸和丝氨酸。 轻链目前没有发现亚型。,（二）、免疫球蛋白的抗原决定簇,免疫球蛋白是蛋白质，因此其本身可作为免疫原诱导产生抗体。一种动物的免疫球蛋白对另一种动物而言是良好的抗原。 免疫球蛋白不仅在异种动物之间具有抗原性，而且在同一种属动物不同个体之间，以及自

19、身体内同样是一种抗原物质。 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。,同种决定簇：指在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，就是说在同一种动物不同个体之间同时存在不同类型的免疫球蛋白，不表现出抗原性，只是在异种动物之间才表现出抗原性 同种异型决定簇：指免疫球蛋白一种属不同个体间Ig的抗原特异性；多为等位基因编码细小的氨基酸差异。 独特型决定簇：由抗体分子的可变区呈现出的抗原性就称为免疫球蛋白（抗体）的独特型，或称个体基因型，可变区内的抗原决定簇称为独特型决定簇，其中单个的抗原决定簇又称为独特位。,四、各类免疫球蛋白的主要特性与免疫学功能,

20、IgG （） IgG是人和动物血清中含量最高的免疫球蛋白，占血清免疫球蛋白总量的75%-80% IgG主要由脾脏和淋巴结中的浆细胞产生 IgG是动物自然感染和人工主动免疫后，机体所产生的主要抗体，也是血清学诊断和疫苗免疫后监测的主要抗体 IgG是唯一可通过胎盘的抗体，因此在新生儿的抗感染中起着十分重要的作用,IgM （）,IgM是动物初次体液免疫反应最早产生的免疫球蛋白，其储量仅占血清免疫球蛋白的10%左右，主要由脾脏和淋巴结中B细胞产生，分布于血液中。 IgM是由5个单体分子组成的五聚体，单体之间由J链连接 在抗感染免疫的早期起着十分重要的作用，也可通过检测IgM抗体进行疫病的血清学早期诊断

21、,IgA（）,IgA以单体和二聚体两种分子形式存在，单体存在于血清中，称为血清型IgA，占血清免疫球蛋白的10%-20% 由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等部位的黏膜固有层中的浆细胞所产生的。 两个单体由J链连接在一起 分泌型IgA对机体呼吸道、消化道等局部免疫起着相当重要的作用，特别是对于一些经黏膜途径感染的病原微生物，动物机体的这种黏膜免疫功能就显得十分重要。,Structure Serum - monomer Secretions (sIgA) Dimer (11S) J chain Secretory component,IgE （ ）,IgE以单体分子形式存在，其重链比链多一个功能区（C

22、H4）,此区是与细胞结合的部位。 IgE由呼吸道和消化道黏膜固有层的浆细胞产生的 IgE是一种亲细胞性的抗体， IgE易于与皮肤组织、肥大细胞、血液中的嗜碱性粒细胞和血管内皮细胞结合。结合在肥大细胞和嗜碱性粒细胞上的IgE与抗原结合后，能引起这些细胞脱粒，释放组织胺等活性介质，从而引起I型过敏反应。 IgE在抗寄生虫感染中具有重要的作用。,五、 多克隆抗体,采用传统的免疫方法，将抗原物质经不同途径注入动物体内，经数次免疫后采取动物血液，分离出血清，由此获得的抗血清即为多克隆抗体（polyclonal antibody,PcAb） 抗原分子上的许多决定簇分别激活各个具有不同基因的B细胞。 除了抗

23、原决定簇的多样性以外，同样一类抗原决定簇，也可刺激机体产生IgG、IgM、IgA、IgE和IgD等五类抗体。,多克隆抗体制备的步骤,抗原制备,免疫动物,采血,收集血清,六、单克隆抗体,单克隆抗体是指由一个B细胞分化增殖的子代细胞（浆细胞）产生的针对单一抗原决定簇的抗体。 这种抗体的重链、轻链及其V区独特型的特异型性、亲和力、生物学性状及分子结构均完全相同。 杂交瘤细胞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，由克隆化的B细胞杂交瘤所产生的抗体即为单克隆抗体（monoclonal antibody,McAb）,杂交瘤细胞产生 单克隆抗体示意图,第3节 免疫系统,免疫器官的

24、组成及功能 免疫细胞的分类及生物学功能 免疫分子的组成 补体系统的概念、组成和激活后效应,骨髓,胸腺,腔上囊,淋巴结,脾脏,哈德氏腺,黏膜相关淋巴组织,T，B淋巴细胞,自然杀伤性细胞和杀伤细胞,辅佐细胞,粒细胞和肥大细胞,细胞因子,补体,抗体,中枢免疫器官,外周免疫器官,免疫器官,免疫细胞,免疫系统,免疫分子,一、 免疫器官的组成及功能,机体执行免疫功能的组织结构称为免疫器官（immune organ） 它们是淋巴细胞和其他免疫细胞发生、分化成熟、定居和增殖以及产生免疫应答的场所。 根据其功能的不同分为中枢免疫器官和外周免疫器官,（一）、中枢免疫器官,中枢免疫器官（central immune

25、 organ）又称初级免疫器官（primary immune organ）, 是淋巴细胞等免疫细胞发生、分化和成熟的场所 包括骨髓、胸腺、法氏囊。,1.骨髓（bone marrow）,各种血细胞发生和分化的场所 B细胞、NK细胞分化成熟的场所,血细胞和免疫细胞发生和分化,骨髓中的造血干细胞（hematopoietic stem cells）首先分化成髓样干细胞和淋巴干细胞， 髓样干细胞进一步分化成红细胞系、单核细胞系、粒细胞系和巨核细胞系；,淋巴干细胞则发育为各种淋巴细胞的前体细胞， 一部分随血流进入胸腺发育成熟为胸腺依赖性淋巴细胞（thymus dependent lymphocytes）简

26、称T细胞。 另一部分前体细胞在骨髓内继续发育成熟为骨髓依赖性淋巴细胞（bone marrow dependent lymphocytes）,鸟类进入腔上囊（法氏囊）发育成为囊依赖性淋巴细胞（bursa dependent lymphocytes）均简称为B细胞,2.胸腺,胸腺是T细胞分化成熟的中枢免疫器官,3. 腔上囊,腔上囊也称为法氏囊（bursa of Fabricius）,是鸟类泄殖腔侧的囊状组织，结构与胸腺相似。二月龄开始退化，十月龄完全退化。 鸡为球形椭圆状囊，鹅、鸭呈圆筒状 从骨髓来的前B细胞在囊内微环境和囊激素作用下分化成熟为B细胞，经血流迁移到外周淋巴器官的非胸腺依赖区定居。,

27、左:正常 右:传染性法氏囊感染,（二） 外周免疫器官,1.淋巴结（lymph nodes,LN）,过滤和清除异物 侵入机体的致病菌等异物，通常随组织淋巴液进入淋巴结内，淋巴中的巨噬细胞能有效地吞噬和清除这些细菌等异物。 产生免疫应答 淋巴结的实质部分中的APC（抗原提呈细胞）将抗原处理后，提呈给T、B细胞并使之活化成致敏T细胞和浆细胞。,2.脾脏,血液滤过作用 脾脏中的巨噬细胞可清除异物及衰老的血细胞等 滞留淋巴细胞的作用 增进免疫应答 产生免疫应答 T、B细胞在其中活化成致敏T细胞和浆细胞 产生吞噬细胞增强激素,3.哈德氏腺,存在于禽类眼窝内的腺体 在免疫雏鸡时，它对疫苗能产生应答反应，且不

28、受母源抗体的干扰 4.其它淋巴组织,二、免疫细胞的分类及功能,所有直接或间接参与免疫应答的细胞统称为免疫细胞(immunocyte) 根据它们在免疫应答中的功能及其作用机体分为淋巴细胞和辅助细胞两大类,淋巴细胞,淋巴细胞按免疫功能不同，可分为T细胞、B细胞、NK细胞和杀伤细胞等。 T细胞和B细胞分别负责细胞免疫和体液免疫称为免疫活性细胞（immunocompetent cells ,ICC） 单核吞噬细胞和树突状细胞，在免疫应答过程中起重要的辅佐作用，称免疫辅佐细胞，具有捕获和处理抗原以及能把抗原递呈给免疫活性细胞的功能。,（一）免疫活性细胞-T细胞和B细胞,1.T细胞 T细胞即胸腺依赖淋巴细胞（thymus dependent lymphocyte）。源于骨髓的多能干细胞（胚胎期则来源于卵黄囊和肝） 在胚胎期和初生期，骨髓中的一部分多能干细胞或前T细胞迁移到胸腺内，在胸腺激素的诱导下分化成熟，成为具有免疫活性的T细胞。 成熟的T细胞经血流分布至外周免疫器官的胸腺依赖区定居，并可经淋巴管、外周血和组织液等进行再循环，发挥细胞免疫及免疫调节等功能。,2.B淋巴细胞 B淋巴细胞来源于骨髓的多能干细胞。