第一章抗原dzj

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1、Antigens第一编第一编 免疫学免疫学 1. 抗原抗原 (Ag)的定义的定义1.1 抗原抗原 Antigen ( Ag )定义和一般特性定义和一般特性 抗原（抗原（antigenantigen，AgAg）是一类能与）是一类能与T T、B B淋巴淋巴细胞抗原识别受体（细胞抗原识别受体（TCR or BCRTCR or BCR）特异性结合）特异性结合并并启动启动特异性免疫应答、而且可与相应的特异性特异性免疫应答、而且可与相应的特异性免疫应答产物（抗体或致敏淋巴细胞）在体内外免疫应答产物（抗体或致敏淋巴细胞）在体内外发生特异性发生特异性结合结合的物质。的物质。 抗原抗原 (Ag):与T细胞结合，

2、激活T细胞记忆T细胞活化的T杀伤细胞与B细胞结合，诱导B细胞释放抗体记忆B细胞活化的B细胞浆细胞抗体2.抗原的基本性质（1）免疫原性（）免疫原性（immunogenicity)（2）免疫反应性）免疫反应性 (immunoreactivity) 或抗原性或抗原性 (antigenicity)抗原分子一般具备两种基本特性，即：抗原分子一般具备两种基本特性，即：(1) 免疫原性（免疫原性（immunogenicity) 指抗原分子能诱指抗原分子能诱导机体免疫系统发导机体免疫系统发生免疫应答，产生生免疫应答，产生相应抗体或效应相应抗体或效应T T淋巴细胞（致敏淋淋巴细胞（致敏淋巴细胞）的能力。巴细胞）

3、的能力。活化的活化的B细胞细胞抗体抗体活化的活化的T杀伤细胞杀伤细胞（2）免疫反应性或抗原性）免疫反应性或抗原性 (immunoreactivity/antigenicity) 是指抗原分子能与是指抗原分子能与相应抗体或效应相应抗体或效应 T T淋巴细胞在体内外淋巴细胞在体内外发生特异性结合的发生特异性结合的特性特性。效应T细胞抗体抗原 完全抗原完全抗原 同时具有免疫原性和反应原性的物质被称为抗原或完全抗原，如多数蛋白质、细菌、病毒等； 半抗原半抗原 只具有反应原性而不具有免疫原性，单独不能诱导机体产生相应抗体或效应T淋巴细胞的物质，称为半抗原，如多糖、某些小分子药物等。根据抗原诱导机体产生的

4、免疫应答效应可有不同的名称：免疫原：变应原耐受原3、半抗原与载体半抗原（Hapten）： 不能诱导免疫应答，但可与特异性免疫反应的产物发生反应的物质。 （只具有与抗体结合的能力，而单独不能诱导抗体产生的物质）。载体（carrier）： 能够使半抗原成为具有免疫原性（可诱导免疫应答）的物质称为载体。多为大分子的蛋白质半抗原(Hapten) 具有抗原性, 没有免疫原性的小分子物质。小分子免疫应答免疫应答 （immune response）+载体 carrier半抗原+载体=完全抗原载体(carrier)：赋予半抗原免疫原性的大分子物质。1.2 1.2 影响抗原免疫原性的因素影响抗原免疫原性的因素1

5、 1、异物性、异物性2 2、抗原的理化性质、抗原的理化性质3 3、宿主因素、宿主因素4 4、免疫方法、免疫方法1、异物性、异物性l 异物性是决定物质是否具有免疫原性的最异物性是决定物质是否具有免疫原性的最关键因素：关键因素： 异物是指【在胚胎期、未与免疫活性细胞异物是指【在胚胎期、未与免疫活性细胞充分接触过的物质】充分接触过的物质】l 异物性的强度异物性的强度：物体与机体的亲缘关系越远，差异程度越大，免疫原性越强。 异物性物质通常分为三类：1 1异种物质异种物质 如各种病原体、动物蛋白质2 2同种异体物质同种异体物质 如人类ABO血型系统，3 3隐蔽的自身成分隐蔽的自身成分 自身成分在胚胎期末

6、未与免疫活性细胞接触过的物质 (精子、眼内容物等，又称为隐蔽性抗原)2 2、抗原的理化性质、抗原的理化性质（1）化学组成）化学组成 主要为 糖蛋白、脂蛋白、多糖、脂多糖 一般来说免疫原性的大小： 蛋白质核酸多糖类（2 2）大分子量）大分子量10kD100kD100kD ）直链氨基酸加苯环氨基酸（2%酪氨酸）（免疫原性很弱）（免疫原性大大增强）（4 4）分子构象的易接近性）分子构象的易接近性抗原性 +酪氨酸 多聚丙氨酸 谷氨酸 多聚赖氨酸+（5）物理性状）物理性状 颗粒性抗原 可溶性抗原 Denatured Native（1）宿主的遗传特性）宿主的遗传特性 （2）年龄、性别、健康状态）年龄、性别

7、、健康状态青壮年强于幼年和老年雌性比雄性动物抗体生成高感染、免疫抑制剂的应用3、宿主因素、宿主因素4 4、免疫方法、免疫方法 剂量剂量： 适中 途径途径：皮内 皮下 肌肉注射腹腔注射静脉注射 口服（耐受） 次数次数：合适 免疫佐剂免疫佐剂：选择- 弗氏佐剂：IgG 明矾佐剂：IgE 1.3 抗原的特异性（抗原的特异性（Specificity of antigen） 抗原的特异性是指抗原诱导机体产生特异性免抗原的特异性是指抗原诱导机体产生特异性免疫应答并与免疫应答产物发生专一结合的特性。疫应答并与免疫应答产物发生专一结合的特性。具体表现在免疫原性和抗原性两个方面：具体表现在免疫原性和抗原性两个方

8、面：l 前者指某一抗原分子只能诱导机体发生某一特定免疫应答，产生相应抗体或效应T淋巴细胞的专一性能；l 后者指某一抗原分子只能与相应的免疫应答产物（抗体或效应T淋巴细胞）发生特异性结合的专一性能；l 抗原特异性是免疫应答中最重要的特点，抗原特异性是免疫应答中最重要的特点，也是免疫学诊断和免疫学防治的理论依据。也是免疫学诊断和免疫学防治的理论依据。 抗原决定簇抗原决定簇是抗原分子中决定抗原特异性的基本结构或化学基团，它是与TCR/BCR及抗体特异性结合的基本单位，又称表位表位( epitope )( epitope )。通常由5-15个氨基酸残基、5-7个多糖残基或核苷酸残基组成。 抗原表位的性

9、质、位置、空间构象以及旋光异构都能影响抗原的特异性。2 2、抗原决定簇、抗原决定簇 （antigenic determinantantigenic determinant）化学基团的结构和空间构型对半抗原-抗体特异性的影响抗血清Anti-serum位置position反应response基团组成compositionNH2SO3H抗NH2NH2-RNH2R-R邻位Ortho-间位Meta-对位Para-R = SO3HR = ASSO3H2R = COOH+血清+/-表位表位 or 抗原决定簇抗原决定簇它是抗原与特异性免疫反应产物结合的最小单位。它是抗原与特异性免疫反应产物结合的最小单位。 a

10、ntigen antigen antigen构象性表位构象性表位（conformational determinant） 序列上不连续的多肽或多糖，有空间构象形成的决定基，见于BCR或抗体识别的决定基，一般位于分子的表面。 线性表位线性表位（sequential determinant） 一段序列相连续的氨基酸片段，又叫线性决定基（linear determinant），多位于抗原分子的内部，主要是T细胞决定基。Ep1Ep2Ep3根据结构分为两类：3、抗原决定基结构：、抗原决定基结构：4、T细胞表位和细胞表位和B细胞表位细胞表位 在免疫应答中，TCR和BCR 所识别的抗原表位不同，分别称为T细

11、胞表位和B细胞表位。（1）人胰高血糖素免疫小鼠）人胰高血糖素免疫小鼠1234567891011121314 15161718NH31920212223242526272829COOH（2）产生特异性抗体和T效应细胞抗体：针对N端117氨基酸残基T效应细胞：针对C端1829氨基酸残基没有发现一个表位同时被没有发现一个表位同时被T细胞和细胞和B细胞识别。细胞识别。*B细胞表位是天然的，*位于分子的表面或转折处*为构象决定基或顺序决定基*是抗原分子的三级结构COOH123 456789101112131415161718NH31920212223242526272829* T细胞表位是抗原提呈细胞加

12、工提呈的抗原肽*呈线性排列l 位于抗原分子的表面 抗抗原原 抗体CDR3表位B 细 胞 表 位 抗原中被BCR 和抗体分子所识别的部位称为B细胞表位（B cell epitope）。l 抗原表面能够与抗体结合的最小单位l 具有构象依赖性 （抗原表位与抗体分子的抗原结合部位在形状上互补才能保证抗原与抗体的紧密结合。） （1 1）B B细胞表位细胞表位 3. Number - Although, in theory, each 4-8 residues can constitute a separate antigenic determinant, in practice, the number

13、of antigenic determinants per antigen is much lower than what would theoretically be possible. Usually the antigenic determinants are limited to those portions of the antigen that are accessible to antibodies as illustrated in the Figure (antigenic determinants are indicated in black).（2）T细胞表位 蛋白质分子

14、中被MHC分子递呈并被TCR识别的肽段肽段称为T细胞表位（T cell epitope ）。 TCRMHCHIV peptideTCR 识别识别 MHC/抗原肽抗原肽 TCR抗原肽抗原肽MHC-IIT 细胞细胞抗原递呈细胞抗原递呈细胞Ep1Ep2Ep3T 细胞表位细胞表位 （T Cell epitope）能够与能够与MHCMHC结合并被结合并被TCRTCR识别的肽段识别的肽段与蛋白质分子与蛋白质分子构象构象无关无关与肽段在蛋白质分子中的与肽段在蛋白质分子中的位置位置无关无关主要决定于肽段的氨基酸序列主要决定于肽段的氨基酸序列与宿主表达的与宿主表达的MHCMHC分子有关分子有关T细胞和B细胞抗原

15、表位的特性比较T细胞表位 B细胞表位表位受体 TCR BCRMHC分子 必需 无需表位性质 主要是线性短肽 天然的多肽、多糖、 脂多糖、有机化合物表位的大小 8 12个氨基酸 （CD8+T细胞） 515个氨基酸、 57个单糖 12 17个氨基酸（CD4+T细胞） 或57个核苷酸表位类型 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5、抗原的结合价、抗原的结合价 抗原的结合价（antigenic valence ）是指能和抗体分子结合的功能性表位的数目。半抗原为一价，而天然抗原一般是大分子，由多种、多个抗原决定基组成，是多价抗原，可以和多个抗体分子交互结合。+多价抗原多价

16、抗原6、共同抗原与交叉反应共同抗原与交叉反应 天然抗原表面常带有多种抗原决定基，每一种B细胞决定基都可引起一种特异性抗体产生。因此复杂抗原能使机体产生多种抗体。在两种不同的抗原之间存在的相同或相似的抗原决定基，称为共同抗原（common antigen）。AB由抗原中共同抗原表位刺激机体产生的抗体可以和由抗原中共同抗原表位刺激机体产生的抗体可以和与其具有相同或相似抗原表位的不同抗原发生结合与其具有相同或相似抗原表位的不同抗原发生结合反应，称为反应，称为交叉反应（交叉反应（cross- reaction）AB1.4 1.4 抗原的种类抗原的种类1、根据产生抗体时需否Th细胞参与而分类胸腺依赖性抗

17、原胸腺依赖性抗原 （thymus dependent antigen, TD-Ag）胸腺非依赖性抗原胸腺非依赖性抗原 （thymus independent antigen, TI-Ag）TD和TI抗原均是完全抗原 TI 与与 TD 抗抗 原原12CD40/CD40LB 细胞细胞B细胞细胞Th细胞细胞TI-1 抗原抗原TD 抗原抗原CD412 （1 1）胸腺依赖性抗原（）胸腺依赖性抗原（TD-AgTD-Ag） TD TD抗原在没有抗原在没有ThTh细胞的帮助下，不能直接刺激细胞的帮助下，不能直接刺激B B细细胞产生抗体，其刺激胞产生抗体，其刺激B B细胞产生抗体有赖于细胞产生抗体有赖于T T细

18、胞的细胞的辅助。辅助。 TD-AgTD-Ag的特征为有许多不同的抗原决定基，的特征为有许多不同的抗原决定基，但拷贝数很少。但拷贝数很少。既含有既含有T T细胞表位又有细胞表位又有B B细胞表位细胞表位 （2）胸腺非依赖性抗原（）胸腺非依赖性抗原（TI-Ag） 胸腺非依赖抗原能直接刺激胸腺非依赖抗原能直接刺激B B细胞产生抗体，细胞产生抗体，而无需而无需T T细胞的帮助。一般来说，多糖为细胞的帮助。一般来说，多糖为TITI抗原。抗原。TI TI 抗原所刺激产生的免疫反应不同于其它抗原产抗原所刺激产生的免疫反应不同于其它抗原产生的反应。生的反应。 只含有只含有B B细胞表位细胞表位 TI TI 抗

19、原具有多克隆激活抗原具有多克隆激活B B细胞的能力，相同细胞的能力，相同的抗原决定基会重复多次，多为多糖类物质，如的抗原决定基会重复多次，多为多糖类物质，如脂多糖和荚膜多糖。脂多糖和荚膜多糖。TI 抗原的特征抗原的特征革兰氏阴性细菌胞壁结构细菌脂多糖（LPS）的分子结构脂蛋白膜蛋白LPS外膜胞膜膜间质n脂A核磷脂多糖多糖重复单位Resistance to degradation (降解) - T-independent antigens are generally more resistant to degradation and thus they persist for longer pe

20、riods of time and continue to stimulate the immune system.2、根据抗原与机体的亲缘关系而分类、根据抗原与机体的亲缘关系而分类（1）异种抗原（）异种抗原（xenogenic Ag）：）： 来自另一物种的抗原称为异种抗原。l微生物l植物蛋白l治疗用动物免疫血清：马血清抗毒素马血清抗毒素的两重性：1、特异性抗体-中和毒素2、异种抗原，可刺激机体产生抗马血清抗体。（2）同种异型抗原（）同种异型抗原（allogenic Ag）：）： 在同一种属不同个体之间所存在的抗原。人类同种异型：血型（红细胞）抗原 组织相容性抗原（人主要为HLA）血型： AB

21、O系统和RhA B O AB抗原抗体A B A,B抗抗B 抗抗A 抗抗A,抗抗B 血型RBC+RBC补体RBCRBCA型A抗原B型抗A抗体抗A抗体（3）自身抗原（autoantigen）： 在正常情况下， 机体对自身组织细胞不会产生免疫应答，即自身耐受。但在感染、外伤、服用某些药物等影响下，使隐蔽抗原释放，或改变和修饰了自身组织的抗原结构，诱发对自身抗原的应答。RBC自身免疫性溶血性贫血药物RBC自身抗体 RBC抗原抗体复合物激活补体红细胞膜C9C8C5b6 7（4）异嗜性抗原（hetorophilic antigen） 是指一类与种属无关的存在于人、动物、植物和微生物之间的共同抗原，又称共同

22、抗原，又称Forssman抗原抗原。乙型溶血性链球菌 M抗原链球菌感染急性肾小球肾炎大肠杆菌O14型脂多糖结肠粘膜溃疡性结肠炎心瓣膜的糖蛋白心肌成分风湿热A族链球菌肾小球基底膜异种抗原异种抗原同种异型抗原同种异型抗原自身抗原自身抗原n普通抗原普通抗原 只能与少数抗原特异性T细胞结合并使其活化。 n超抗原超抗原 少量抗原分子能激活大量T细胞的高效能抗原。3 根据抗原激活根据抗原激活T细胞的能力分类细胞的能力分类超抗原超抗原 ( SUPERANTIGENS ) 免疫系统在进行TD抗原反应时，大多数的抗原只能被少数T细胞克隆(1 in 104 -105)识别、并激活免疫反应。然而，有一些抗原在极低剂

23、量水平（110ng/ml)可活化大量(225%)的T细胞或B细胞，这种抗原称为超抗原（ superantigenssuperantigens ） 超抗原超抗原 少量抗原分子能激活大量少量抗原分子能激活大量T T或或B B细细胞的高效能抗原。胞的高效能抗原。超抗原 TCRV b抗原肽MHC-II a T 细胞APC超抗原（superantigens, SAg） 无须抗原加工处理，能直接与MHC分子及TCR多肽结合，从而激活多克隆T细胞的蛋白质大分子。 超抗原能与MHC-II分子及TCRb链结合，从而造成T细胞的非特异性活化。其效应是分泌大量的细胞因子。-S-S-VaCaVbCb TCR-abab

24、胞膜胞膜胞浆胞浆糖基 (1) alpha chain(2) beta chainMHC-IIcontains two non-covalently associated polypeptide chains超抗原能与MHC-II分子的a1和TCRVb链结构域结合，从而直接激活某些TCRVb亚型的T细胞（无需抗原加工处理）。超抗原的生物学意义超抗原的生物学意义u毒性作用及其诱导炎症反应u自身免疫疾病u免疫抑制u抗肿瘤作用1.5 其他免疫刺激剂u 免疫佐剂免疫佐剂u 丝裂原丝裂原（1 1）免疫佐剂）免疫佐剂( ( Adjuvant ) ) 与抗原同时或预先注入机体后，能增强该抗原的免疫原性或改变机

25、体免疫应答类型的物质称为免疫佐剂免疫佐剂佐剂的种类：l化合物：氢氧化铝、明矾、多聚肌苷酸、胞苷酸（polyI:C)、弗氏佐剂（羊毛脂与液体石蜡的混合物）l生物制剂：处理的细菌及其代谢产物、细胞因子、热休克蛋白 佐剂增强免疫应答的主要机制为：改变抗原的物理性状，延长抗原在体内的存留时间，增加与免疫细胞的接触机会；能有效刺激单核-巨噬细胞，增强其对抗原的处理和提呈能力；利于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。1、掌握抗原的概念、特性、决定抗原免疫原性的条件（化学组成、分子量、化学结构、异物性、宿主遗传性）2、熟悉抗原决定簇、抗原结合价、共同抗原；3、了解超抗原4、了解医学上重要的抗原小结小结