免疫學抗原

1、第三章 抗原,Chapter 3 Antigen,,學習要點,掌握抗原相關的概念和抗原的兩大特性。掌握表位的概念；掌握B細胞表位，T細胞表位的概念和特點；熟悉交叉反應的概念、機制和意義。掌握胸腺依賴性抗原和胸腺非依賴性抗原，了解抗原的其他分類方法。了解其他非特異性免疫刺激劑的種類和作用機制，熟悉超抗原的概念。,抗原的定義,抗原antigen, Ag ：能夠與 T細胞、B細胞的抗原受體即TCR 或者 BCR 結合，促進其增殖分

2、化，產生抗體或致敏性淋巴細胞，并與之結合，進而發(fā)揮免疫效應的物質。,,,抗原的特性,免疫原性immunogenicity; 抗原性：antigenicity,引 言,,一是免疫原性（immunogenicity），即能刺激機體產生免疫應答，誘生抗體或致敏淋巴細胞的能力。二是抗原性（antigenicity），指抗原與其誘生的抗體或致敏淋巴細胞發(fā)生特異性結合的能力。,,,,,,T,B,漿細胞,,,,免疫原性,抗原性,結合,,,抗原

3、的免疫原性和抗原性,,,引 言,,,完全抗原(complete antigen)：同時具有免疫原性和抗原性的物質，又稱為免疫原(immunogen)，是通常所說的抗原。,不完全抗原(incomplete antigen)：只有抗原性的物質，又稱為半抗原(hapten)。,使半抗原變成完全抗原的物質稱載體（carrier）。,引 言,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,抗體（—）,,

4、,+,,,,,,,,抗體（+）,,A,B,Hapten,Hapten,carrier,,,抗原的不同命名,免疫原immunogen： 變應原allergen：（過敏原） 變應原是能夠誘發(fā)機體產生變態(tài)反應的抗原。耐受原tolerogen： 可誘導機體產生免疫耐受的抗原。,引 言,,,第一節(jié) 抗原的異物性與特異性,一、異物性,異物性是抗原的重要本質特性，即“非己”特性。,

5、親緣關系越遠，組織結構差異越大； 不僅存在于物種間，也存在于同種異體間； 改變的自身成分； 免疫隔離的自身成分。,,,影響抗原異物性的因素,親緣關系,,,影響抗原異物性的因素,改變的自身成分,隱蔽的自身成分,正常組織細胞,腫瘤細胞或變性自身抗原,胚胎期被隔離,隱蔽性抗原被識別,腦組織眼晶體蛋白精子等等,意義？？？,同種異體成分,ABO血型抗原Rh抗原HLA抗原,交感性眼炎的發(fā)病機制,,,,,第一節(jié) 抗原的

6、異物性與特異性,二、特異性,抗原特異性指抗原能刺激機體產生免疫應答并與免疫應答產物發(fā)生專一結合的特性。,--- 特定抗原只能刺激產生特異性抗體或致敏淋巴細胞--- 僅能與該抗體或致敏淋巴細胞結合,特異性是適應性免疫應答最重要的特點。保證在不損傷自身情況下，有針對性地清除病原體/異物。T,B淋巴細胞產生的免疫應答均有特異性。是免疫學診斷與防治的理論依據抗原檢測抗體；抗體檢測抗原疫苗接種防治傳染病,抗原特異性的意義,,,抗

7、原特異性由什么決定？,,,第一節(jié) 抗原的異物性與特異性,二、特異性,決定抗原特異性的物質基礎？,,,二、特異性,1、抗原表位的概念,---- 抗原表位（epitope）：抗原分子中決定抗原特異性的基本結構或化學基團，也稱為抗原決定基（antigenic determinant),抗原與TCR、BCR、抗體特異性結合的基本結構單位,通常由5-17個氨基酸殘基或5-7個多糖殘基組成,生理意義：決定抗原特異性,半抗原相當于一個抗原表位,

8、每個抗原表位誘生一種特異性抗體,一個天然抗原分子上可能有數個抗原表位,一個表位：一種抗原特異性,T、B識別——表位而非抗原,,,,,抗原，表位和抗體,抗原特異性,抗原表位,,,抗原結合價（antigenic valence）：抗原分子上能與抗體分子結合的抗原表位的總數。,抗原結合價：四價,,,抗原表位,抗原表位,免疫血清是單克隆抗體還是多克隆抗體？,,,按結構特點,按識別細胞,線性表位,構象表位,T細胞表位,B細胞表位,,,,連續(xù)性、線

9、性排列,空間上形成特定構象,被T細胞識別,被B細胞表位,,,,,2、抗原表位的類型,,,按結構特點,線性表位：由連續(xù)性線性排列的短肽組成。,構象表位：短肽或多糖殘基在空間上形成構象。,2、抗原表位的類型,1,線性表位,構象表位,,,,2,,NH2,COOH,,,3,,,2、抗原表位的類型,,,2、抗原表位的類型,根據被不同免疫細胞識別，分為：T細胞表位為線性表位，可位于抗原的任意位置。B細胞表位既可以是線性表位，也可是構象表位，位于

10、抗原表面。,,,2、抗原表位的類型,抗原肽-MHC,天然抗原,,,功能性決定基：位于抗原分子的表面，易被相應的BCR或抗體特異性結合發(fā)生免疫反應的抗原決定基。,從誘發(fā)免疫應答上分：,隱蔽性決定基：位于抗原分子內部，不能與BCR或抗體特異性結合的決定基。,,,,,2、抗原表位的類型,,,二、特異性,3、影響抗原特異性的因素,表位的性質、數目、位置和空間構象決定著抗原表位的特異性。,,,二、特異性,4、表位-載體作用,半抗原只有和載體偶聯(lián)后

11、才能活化Th細胞，誘導出抗半抗原的抗體。如青霉素與血清蛋白偶聯(lián)后變成完全抗原在免疫應答中，B細胞識別半抗原，Th 細胞識別載體。,B,T,,半抗原,載體,,,DNP半抗原,OVA載體,,,,,半抗原與載體 ---- DNP + OVA,卵白蛋白,二硝基氟苯,,,,半抗原與載體 ---- DNP + OVA,半抗原DNP本身沒有誘導免疫應答的能力。 將DNP與OVA偶聯(lián)后免疫小鼠，所得到的抗體Ab2能

12、夠與DNP特異地結合。,,,,,,,,,,,,,,,Ab,Ab,DNP,,OVA,,,,,DNP,,,NO,,,青霉素孢子,侵入,,同組織蛋白成分結合成完全抗原,,使機體產生抗青霉素的抗體,,機體再次接觸青霉素,發(fā)生嚴重的過敏反應,青霉素 + 載體 ---- 過敏,,,二、特異性,5、共同抗原表位和交叉反應,共同抗原表位：不同抗原間含有的相同或相似表位,交叉反應：抗體或致敏淋巴細胞與具有相同或相似表

13、 位的不同抗原的反應,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Same Epitope between antigens抗原之間存在的共同抗原表位,共同抗原表位和交叉反應,Ag 1,Ag 2,,,為什么牛痘苗可以預防天花？,共同抗原表位和交叉反應,Ag 1,Ag 2,Smallpox virus,,,牛痘,天花,,,第二節(jié) 影響抗原誘導免疫應答的因素,一、抗原分子的理化性質二、宿主方面的因素三

14、、抗原進入的方式,,,第二節(jié) 影響抗原誘導免疫應答的因素,一、抗原分子的理化性質,化學性質：蛋白質＞多糖＞脂類和DNA,分子量大小： ＞10KDa,結構的復雜性：芳香族氨基酸＞直鏈氨基酸,分子構象：空間構象丟失,易接近性：被淋巴細胞受體所接近的程度,物理狀態(tài)：多聚體＞單體；顆粒抗原＞可溶性抗原,,,,,,,免疫原性 +++,±,+++,酪氨酸,谷氨酸,多聚賴氨酸,多聚丙氨酸,易接近性：被淋巴細胞受體所接近的程度,一、抗原分子

15、的理化性質,,,第二節(jié) 影響抗原誘導免疫應答的因素,二、宿主方面的因素,遺傳因素 ：主要受MHC的控制年齡、性別與健康狀態(tài) 青壯年動物比幼年和老年動物免疫應答強新生動物或幼兒對多糖抗原不應答。雌性比雄性動物抗體生成高。,,,第二節(jié) 影響抗原誘導免疫應答的因素,三、抗原進入的方式,劑量：合適的劑量引起有效免疫應答 途徑： 皮內>皮下或肌肉>腹腔>靜脈>口服 注射的間隔時間 免疫的次數：

16、 間隔得當 免疫佐劑： 弗氏佐劑等,,,第三節(jié) 抗原的種類,一、根據誘生抗體時是否需要Th細胞參與分類,二、根據抗原與機體的親緣關系分類,三、根據抗原是否在抗原提呈細胞內合成分類,四、其他分類,,,第三節(jié) 抗原的種類,一、根據誘生抗體時是否需要Th細胞參與分類,1、胸腺依賴性抗原（thymus dependent antigen，TD-Ag）,種類較多，多為蛋白質類抗原，刺激機體產生的體液免疫必需要Th細胞的參與，刺激機

17、體產生IgG，引起細胞免疫和免疫記憶。,,,第三節(jié) 抗原的種類,一、根據誘生抗體時是否需要Th細胞參與分類,2、胸腺非依賴性抗原（thymus independent antigen，TI-Ag）,此類抗原種類較少，刺激機體產生體液免疫不需要T細胞的協(xié)助。刺激B細胞產生IgM，不能引起細胞免疫和免疫記憶。,,,TI-1抗原：成熟B細胞或不成熟B細胞均可應答 多克隆激活劑，如LPS TI-2抗

18、原：僅成熟B細胞應答，不成熟的B細胞對其不應答。如肺炎球菌莢膜多糖，聚合鞭毛素,第三節(jié) 抗原的種類,一、根據誘生抗體時是否需要Th細胞參與分類,2、胸腺非依賴性抗原（thymus independent antigen，TI-Ag）,嬰幼兒為什么易患肺炎？,,,TD抗原和TI抗原的特性比較,,,第三節(jié) 抗原的種類,二、根據抗原與機體的親緣關系分類,異嗜性抗原（heterophilic antigen）,異種抗原（xenogenic an

19、tigen）,同種異型抗原（allogenic antigen）,自身抗原（autoantigen）,獨特型抗原（idotypic antigen）,,,J.Forssman研究發(fā)現(xiàn)用豚鼠多種臟器制成的懸液免疫家兔，所得抗體除能與豚鼠的相應臟器抗原反應外，還可凝集綿羊紅細胞。,,多器官混合抽提液,二、根據抗原與機體的親緣關系分類,異嗜性抗原（heterophilic antigen）： Forssman抗原，存在于人、動物和微生物之間的

20、共同抗原。,,,第三節(jié) 抗原的種類,二、根據抗原與機體的親緣關系分類,異嗜性抗原（heterophilic antigen）： Forssman抗原，存在于人、動物和微生物之間的共同抗原。,立克次體 變形桿菌 (OX19),,共同抗原 ? 臨床診斷,凝集反應（Weil-Felix反應）,肺炎支原體 MG株鏈球菌,,共同抗原 ? 臨床診斷,（血清學診斷）,We love it !,,,第三節(jié) 抗原的種類,二、根據抗原與機體的親緣

21、關系分類,異嗜性抗原（heterophilic antigen）： Forssman抗原，存在于人、動物和微生物之間的共同抗原。,溶血性鏈球菌,腎小球基底膜,心肌細胞,大腸桿菌O14型,結腸粘膜,? 急性腎小球腎炎,? 風濕性心肌炎,共同抗原 ? 潰瘍性結腸炎,共同抗原,,,,We don’t love it !,,,第三節(jié) 抗原的種類,二、根據抗原與機體的親緣關系分類,異種抗原（xenogenic antigen）,來自于另一物

22、種的抗原。如臨床上治療用的馬血清,抗白喉免疫血清,,,,免疫血清的雙重性,,,,,,,,同種異型抗原：同一種屬不同個體間存在的抗原，如人類的ABO血型抗原和Rh抗原。,二、根據抗原與機體的親緣關系分類,,,由Rh血型導致的新生兒溶血,健康新生兒,生產后72h內Rh抗體被動免疫,胎兒紅細胞進 入母體即被破壞 （不能誘導母親 抗Rh免疫反應）,,新生兒溶血的預防,,,,,,,,,,,,,,,,,Rh–,再孕,,,,,,,,,

23、,,,,,,,,,Rh+,,Rh–,初孕,,,健康新生兒,Rh+,,,,,二、根據抗原與機體的親緣關系分類,自身抗原（autoantigen）,來自于機體自身的抗原。如腦組織、精子和眼晶體蛋白,第三節(jié) 抗原的種類,獨特型抗原（idiotypic antigen）,詳見第十六章。,,,三、根據抗原是否在抗原提呈細胞內合成分類,第三節(jié) 抗原的種類,內源性抗原（endogenous antigen）,在抗原提呈細胞內新合成的抗原，如病毒感染細

24、胞合成的病毒蛋白，腫瘤細胞合成的腫瘤抗原等。,外源性抗原（exogenous antigen）,來自于抗原提呈細胞外的、由其俘獲的抗原，如胞外細菌等。,,,第三節(jié) 抗原的種類,內源性抗原和外源性抗原,,,第四節(jié) 非特異性免疫刺激劑,一、超抗原,1989年White提出超抗原的概念。他發(fā)現(xiàn)某些細菌或病毒的產物可以使很高比例的T細胞激活，他將這類抗原稱為超抗原（super antigen, SAg）。一般的抗原只能激活外周血中0.0001

25、~0.001%的T細胞，而超抗原可使2~20%的T細胞激活。,超抗原與普通抗原的比較,普通抗原,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,單克隆T細胞應答1:104 - 1:105,超抗原,,多克隆T細胞應答1:4 - 1:20,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,超抗原作用特點,1. 超抗原不需APC處理2. 非MHC分子的限制3. TCRVβ特異性4.

26、 刺激T細胞釋放大量細胞因子,一、超抗原,超抗原和普通抗原的比較,,,,,第四節(jié) 非特異性免疫刺激劑,一、超抗原,超抗原的種類外源性超抗原：如金黃色葡萄球菌腸毒素A-E內源性超抗原：如小鼠乳腺腫瘤病毒蛋白。TCRγδ+T細胞超抗原：如熱休克蛋白B細胞超抗原：如SPA和HIV的gp120,參與某些病理過程 SAg刺激大量T細胞激活，產生多種細胞因子引起某些疾病。 SAg與免疫抑制 T細胞因過度

27、激活而被耗竭 SAg與自身免疫應答 SAg可能激活體內自身反應性T細胞，誘發(fā)自身免疫性疾病 與抗腫瘤效應 CTL被大量激活而對腫瘤發(fā)揮殺傷作用,超抗原的生物學意義,,,,,第四節(jié) 非特異性免疫刺激劑,二、佐劑,預先或與抗原同時注入體內，可增強機體對該抗原的免疫應答或改變免疫應答類型的非特異性免疫增強性物質，稱為佐劑（adjuvant）。,它在機體免疫反應中所起到的作用類似于化學反應過程中的催化劑。,,,

28、生物性佐劑：卡介苗，短小棒狀桿菌，LPS，CK化學佐劑：氫氧化鋁，磷酸鋁，磷酸鈣、明礬等人工佐劑： Poly I：C（多聚肌苷酸：胞苷酸） 等礦物油：羊毛脂其他：脂質體，HSP，免疫刺激復合物（ISCOMs）,佐劑的種類：,第四節(jié) 非特異性免疫刺激劑,二、佐劑,,,第四節(jié) 非特異性免疫刺激劑,二、佐劑,弗氏不完全佐劑(Freund‘s incomplete adjuvant FIA)由油劑(石蠟油或植物油)與乳化劑(羊毛脂或T

29、ween80)混合而成，比例通常是2:1。弗氏完全佐劑 (Freund's complete adjuvant, FCA)在FIA中加入活卡介苗或死的結核分枝桿菌(終濃度為2～20mg/ml)即成為FCA。一般首次注射時用FCA ，以后用FIA或不用佐劑。,醫(yī)學研究中常用的佐劑：,,,第四節(jié) 非特異性免疫刺激劑,二、佐劑,佐劑作用的機制：,改變抗原物理性狀，延緩抗原的降解和清除 刺激單核巨噬細胞系統(tǒng)，增強對抗原加工和提

30、呈 刺激淋巴細胞的增殖分化，增強和擴大免疫應答,,,第四節(jié) 非特異性免疫刺激劑,二、佐劑,佐劑的用途：,增強特異性免疫應答，用于預防接種和制備抗血清作為非特異性免疫增強劑，用于疾病的輔助治療,,,第四節(jié) 非特異性免疫刺激劑,三、絲裂原,絲裂原（mitogen），又稱有絲分裂原，因能夠引起細胞發(fā)生有絲分裂而得名。,絲裂原可與細胞表面的受體結合，刺激靜止的淋巴細胞分化成為淋巴母細胞和有絲分裂，激活某一類淋巴細胞的全部克隆，是一種非特異

31、性的淋巴細胞多克隆激活劑。,,,,,,,,人,小鼠,T細胞 B細胞,T細胞 B細胞,ConA（刀豆蛋白A）PHA（植物血凝素）PWM（美洲商陸）LPS（脂多糖）SPA（葡萄球菌A蛋白）,+,+,+,–,–,–,–,+,–,+,+,+,+,–,–,–,–,–,+,–,作用于人和小鼠T、B細胞的絲裂原,三、絲裂原,英文詞匯,Antigen immunogenicity antigenicityhapten e

32、pitopethymus independent antigen（TI-Ag）thymus dependent antigen（TD-Ag ）superantigen（SAg） adjuvant mitogen,,,,,小結,1、概念：Ag、完全抗原、半抗原、異嗜性抗原、表位、SAg、 TI-Ag、TD-Ag,2、抗原的兩大基本特性。,3、影響抗原免疫應答的主要因素。,4、TI-Ag、TD-Ag的區(qū)別,思考題,抗體捕獲天花病