1、第三章 抗原antigen,本章学习要求,掌握：抗原的概念与抗原的两种特性；抗原的免疫原性与特异性。 熟悉：共同抗原和交叉反应；影响抗原免疫应答的因素；抗原的种类。 了解：超抗原和佐剂的概念。,相关英文缩写: TCR: T cell antigen receptor BCR: B cell antigen receptor Ab: antibody Th细胞: help T cell, 辅助性T细胞 HLA:human leukocyte antigen 人类白细胞抗原 Ig: 免疫球蛋白,抗原的有关概念1、抗原（antigen，Ag）是指能与TCR/BCR或Ab结合，促使其增殖、分化，产生抗
2、体或致敏淋巴细胞，并与之结合，进而发挥免疫效应的物质.,特异性结合,免疫效应,免疫反应reaction（抗原性）,免疫应答response（免疫原性）,某物质,机体,与相应 TCR/BCR 结合,免疫效应 物质,效应细胞,效应分子,2、Ag的重要特性免疫原性（immunogenicity）：抗原刺激机体产生免疫应答，诱生抗体或致敏淋巴细胞的能力。抗原性（antigenicity）：抗原与其所诱生的抗体或致敏淋巴细胞有特异性结合的能力。,3、完全抗原、半抗原和载体 免疫原（immunogen）/完全抗原（complete antigen）：同时具有免疫原性和抗原性的物质。 半抗原（hapten）
3、/不完全抗原（incomplete antigen）：仅具备抗原性而不具备免疫原性的物质。 载体：（carrier）与半抗原结合而赋予其免疫原性的物质。,机体,机体,+ HONO +,机体,+,4、耐受原和变应原耐受原（tolerogen）诱导机体产生耐受的抗原变应原（allergen） 诱导机体产生变态反应（超敏反应）的抗原,第一节 抗原的异物性与特异性一、异物性二、特异性,一、异物性foreignness抗原与所刺激的机体自身物质的差异。 是免疫原性的本质，包括两个涵义与机体的组织结构不相同的物质，如异种血清、virus等机体的免疫系统从未接触过的物质，如精子、晶状体蛋白等,第一节 抗原的
4、异物性与特异性,一、异物性,异种物质Ag与宿主的种系关系越远，组织结构间的差异越大，免疫原性就越强。反之越弱。,同种异体物质高等动物同种不同个体间，由于遗传基因不同，其组织细胞或体液某些成分的分子结构也存在差异。,自身抗原正常情况下，自身成分无免疫原性。当受到理、化、生物因素的影响，其分子结构发生改变后，即具有免疫原性，成为自身抗原;或自身隔绝成分接触ICC(免疫活性细胞)而成为自身抗原。,二、特异性免疫应答中最重要的特点，免疫学诊断和免疫学防治的理论依据。,特定抗原,机体,特异性的免疫应答产物(抗体或致敏淋巴细胞),仅能与此免疫应答产物发生特异的结合反应,抗原特异性的结构基础,1、抗原决定基
5、（antigenic determinant）又称表位（epitope）定义：抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团，它是与TCR/BCR及抗体特异结合的基本单位,作用： （1）决定该Ag的特异性表位是决定抗原特异性的物质基础,由表位的性质、数目、空间构象决定每一种表位决定一种Ag特异性表面表位功能性表位，决定Ag特异性内部表位非功能性表位，又称隐蔽的表位内部表位暴露出来，Ag特异性改变（变性Ag）,表位特性构成：由5-7个氨基酸、单糖或核苷酸组成。,抗原的结合价、亲和力、亲合力抗原结合价（antigenic valence）能和Ab分子结合的功能性表位的数量。亲和力affinity：表位与A
6、b单价结合力亲合力avidity：表位与Ab二价以上结合力,（2）与相应Ab/效应淋巴细胞的抗原受体结合,表位的作用,2、抗原表位的类型（1）按表位结构特点分类顺序表位sequential epitope/线性表位linear epitope由连续性排列的短肽构成。(T细胞只能识别由抗原提呈细胞加工提呈的线性表位) 构象表位conformational epitope /非线性表位non-linear epitope短肽或多糖残基在序列上不连续性排列，在空间上形成特定的构象。,表 位 分 类,线性表位,构象表位,天然抗原分子,变性抗原分子,降解,3,1,2,1和2可存 在，3消失,抗原分子中的
7、线性和构象表位,1,2,（2）按决定基在抗原分子中的位置分类功能性抗原决定基位于抗原分子表面，易被BCR/Ig结合。免疫优势基团：在结合中起关键作用隐蔽性抗原决定基位于分子内部，不能与BCR/Ig结合的表位。,表 位 分 类,（3）按识别表位的免疫细胞分类,（虽有隐蔽性抗原， BCR识别时 仍需暴露在表面）,3、抗原表位的影响因素 表位的性质、数目、位置和空间构象决定着抗原表位的特异性 结论： Ag、Ab反应具高度特异性，犹锁与钥匙关系 特异性由表位决定，性质不同则特异性不同 表位性质相同，但空间位置不同，特异性也不同 表位性质、位置相同，但旋光性不同，特异性也不同,NH2,NH2,NH2,N
8、H2,COOH,SO3H,AsO3H2,不同酸基对半抗原-抗体反应特异性的影响,载体-苯胺 载体-对氨基苯甲酸 载体-对氨基苯磺酸 载体-对氨基苯砷酸,半抗原,反应,针对下列物 质的抗血清,+ + + , + + + , + + +, + + + ,苯胺,对氨基 苯甲酸,对氨基 苯磺酸,对氨基 苯砷酸,NH2,NH2,NH2,NH2,COOH,COOH,化学基团（COOH）的位置对半抗原-抗体反应特异性的影响,载体-苯胺 载体-邻位氨基苯甲酸 载体-间位氨基苯甲酸 载体-对位氨基苯甲酸,半抗原,反应,针对下列物 质的抗血清,+ + + , + + + + , + + +, + + + ,苯胺,
9、COOH,邻位氨 基苯甲酸,间位氨 基苯甲酸,对位氨 基苯甲酸,立体异构型对半抗原-抗体反应特异性的影响,载体-右旋酒石酸 载体-左旋酒石酸 载体-消旋酒石酸,半抗原,反应,针对下列物 质的抗血清,+ + , + + , + + +,右旋,左旋,消旋,COOH,CH,HO,HC,OH,COOH,COOH,CH,OH,CH,HO,COOH,COOH,HC,OH,HC,OH,COOH,4、表位-载体作用,完全抗原：半抗原载体表位,B细胞识别,T细胞识别,载体效应：只有当初次和再次免疫时，半抗原耦联在相同的载体上才能产生抗半抗原抗体的再次应答。,载体-半抗原效应,BSA-DNP：牛血清白蛋白-二硝基
10、苯OA-DNP：卵白蛋白-二硝基苯,5、共同抗原表位与交叉反应 共同抗原表位（common epitope）不同抗原之间含有相同或相似的抗原表位。 交叉反应（cross-reaction）抗体或致敏淋巴细胞对具有相同和相似表位的不同抗原的反应。 应用：发病机制的研究；协助实验室诊断；,A：交叉反应 B：凝集吸收反应,B,A,C,A,A,甲菌,乙菌,甲菌抗血清a，b,a，c乙菌抗血清,+,+,+,+,B,A,B,A,C,A,乙菌抗血清a，c,吸收后的乙菌抗血清c,吸收后的乙菌抗血清c,甲菌,甲菌,乙菌,B,Ag 2,A. 与相应抗体反应（+）,B. 交叉反应（+）,A : Ag1有两个不同的决定
11、簇，与相应抗体发生特异性结合反应B：Ag2有一个决定簇与Ag1构型相同，与Ag1抗血清发生交叉反应。,Ag 3,Ag 4,C.交叉反应（+）,D. 无反应（）,C：Ag3有一个决定簇与Ag1构型相似，与Ag1的抗血清发生交叉反应。D： Ag4的决定簇与Ag1完全不同，与Ag1的抗血清不发生反应。,A族链球菌细胞壁多糖类Ag：心瓣膜糖蛋白风心病链球菌蛋白质Ag（M蛋白）：心肌成分风心病A族链球菌：肾小球基底膜急性肾小球肾炎大肠杆菌O14脂多糖：人结肠粘膜溃疡性结肠炎,原发性非典型肺炎MG株链球菌+肺炎支原体病人血清 +,临床意义： 发病机理的研究,协助诊断,第二节 影响抗原免疫应答的因素 一、抗
12、原分子的理化特性 二、宿主方面的因素 三、抗原进入机体方式的影响,1、化学性质 蛋白质良好抗原； 复杂多糖类有免疫原性 脂类难以诱导免疫应答糖蛋白、脂蛋白有免疫原性：脂多糖有免疫原性；哺乳动物细胞核成分：DNA、组蛋白难以诱导免疫应答细胞突变（肿瘤细胞）、或过活化染色质、DNA、组蛋白具有免疫原性,一、抗原分子的理化特性,一、抗原分子的理化特性,2、分子量大小一般说，分子量越大，免疫原性越强 完全抗原 通常 10kDa 个别 100kDa 良好抗原 5kDa - 10kDa 弱抗原4 - 5kDa 一般不具免疫原性3、结构的复杂性蛋白质：氨基酸类型（芳香族氨基酸起重要作用） 、数目决定； 多糖
13、：单糖类型、数目决定。,4、分子构象（conformation） 抗原表位的三维立体结构。决定该Ag能否与相应淋巴细胞上抗原受体吻合，启动免疫应答。5、易接近性accessibility：Ag中特殊化学基团与相应抗原受体相互接触的难易程度。特殊化学基团必须暴露于分子表面。(氨基酸残基侧链位置不同影响与抗原受体的结合)6、物理性状：环状结构 直链结构聚合状态 单体状态颗粒性 可溶性,二、宿主方面因素,1、遗传因素：遗传背景不同免疫应答能力不同 2、年龄、性别与健康状态年龄：青壮年免疫应答 老年和幼年；新生和婴儿对多糖类不应答性别：雌性抗体生成 雄性；健康状态：怀孕应答能力受抑制感染或免疫抑制剂可
14、干扰和抑制免疫应答,抗原进入机体的剂量：适中，过高或过低易致免疫耐受 进入途径：皮内最佳皮下腹腔和静脉，口服易致耐受 两次免疫间的时间间隔：适当， 免疫次数：不要太频 免疫佐剂的应用和佐剂的类型：弗氏佐剂诱导IgG，明矾佐剂诱导IgE,三、抗原进入机体方式的影响,第三节 抗原的种类,1、胸腺依赖抗原thymus dependent antigen，TD-Ag激发体液免疫应答时，必须有Th细胞参与。 特点：（1）多为大分子蛋白质。（2）结构复杂 含B表位和T表位。 表位种类多。（3）能引起体液免疫和细胞免疫抗体应答：B产生Ab需要Th、M ；有Ig类别转换，以IgG为主；有Ab亲和力成熟。（4）
15、具有免疫记忆，有初次应答和再次应答。,一、根据诱生抗体时需否Th细胞参与分类,一、根据产生抗体时需否Th参与而分类,2、胸腺非依赖抗原thymus independent antigen，TI-Ag能直接刺激B细胞分化、增殖，产生Ab，不需Th辅助。特点：（1）主要为多糖类物质（2）结构简单 只含B表位，无T表位TI-1 Ag：B细胞丝裂原 + B细胞表位，TI-2 Ag：重复B细胞表位（3）只引起体液免疫抗体应答：B细胞产生Ab不需Th参与，多数不需M。抗体为IgM，无Ig类别转换。 （4）不引起细胞免疫、无免疫记忆、无再次应答。,TD-Ag与TI-Ag的特性比较,二、根据抗原与机体的亲源关
16、系而分类,1、异嗜性抗原（heterophilic antigen）/ Forssman抗原 指与种属无关的存在于人、动物及微生物之间的共同抗原。(链球菌导致心肌炎)2、异种抗原（xenogenic antigen）指来自于另一物种的抗原性物质。抗血清对人而言，既是特异性抗体，又是特异性抗原，可致超敏反应。,3、同种异型抗原（allogenic antigen）：同一种属不同个体之间所存在的抗原。如ABO血型、HLA及Ig的同种异型4、自身抗原（autoantigen）可诱导特异性免疫应答的自身成分。隐蔽抗原、被修饰、改良的组织的自身组织的抗原结构。5、独特型抗原（idiotypic anti
17、gen）存在于TCR、BCR和Ig的V区的独特的氨基酸顺序和空间构象，可诱导自体产生特异性抗体。形成Id-抗Id网络，参与免疫调节。,二、根据抗原与机体的亲源关系而分类,1、内源性抗原（endogenous antigen）指在抗原提呈细胞(antigen presenting cell, APC)内新合成的抗原。(病毒抗原,肿瘤抗原)2、外源性抗原（exogenous antigen）并非由APC合成，来源于细胞外是抗原。(吞噬的细菌或细胞),三、根据抗原是否在抗原提呈细胞内合成分类,抗原产生方式天然抗原、人工抗原 物理形状颗粒性抗原、可溶性抗原 化学性质蛋白质抗原、多糖抗原、多肽抗原 抗原
18、诱导免疫应答的作用移植抗原、肿瘤抗原、变应原、过敏原、耐受原等。,四、其他分类,第四节 超抗原和佐剂,一、超抗原（superantigen，SAg） 1、定义：某些抗原物质，只需要极低浓度（1-10ng/ml）即可激活2-20%某些亚型的T细胞，产生极强的免疫应答，但又不同于丝裂原的作用，这类Ag称SAg。,2、SAg与T细胞结合的特点：无需APC加工：以完整蛋白形式激活T细胞；不受MHC限制：直接与MHC抗原结合槽外部结合。不涉及V的CDR3及TCR的识别：与TCR的V链的 CDR3外侧区域结合,一、超抗原,外源性SAg : 细菌、毒素等内源性SAg ：病毒蛋白产物 TCRV SAg ：HS
19、P(热休克蛋白),S Ag,B细胞S Ag ：SPA(金黄色葡萄球菌A蛋白)、HIV gp120,一、超抗原,3、SAg的种类内源性（病毒性）SAg：如小鼠次要淋巴细胞刺激抗原；外源性（细菌性）SAg：多为细菌的外毒素，如金葡菌的肠毒素、链球菌致热外毒素等。,T细胞SAg,TCRV型SAg,（。,4、SAg的生物学意义（1）诱导T细胞耐受（2）参与病理过程的发生：活化多数T细胞产生大量细胞因子而致病,一、超抗原,超抗原与普通抗原比较特点 普通抗原 超抗原化学性质 蛋白质、多糖 细菌外毒素逆转录病毒蛋白 应答特点 须被APC处理， 无需被处理然后被T识别 直接刺激T细胞 反应细胞 T、B B、T
20、CR+T、TCR+T T细胞反应频率 1/10 6 104 1/201/5MHC类分子结合部位 肽结合沟 非多态区 与TCR结合部位 与（VJ区）（VDJ） 链V区 MHC限制性 + APC存在 + +,二、佐剂,1、定义：佐剂Adjuvant预先或与抗原同时注入体内，可增强机体对该抗原的免疫应答或改变免疫应答类型的非特异性免疫增强物质。2、种类：生物性：卡介苗、短小棒状杆菌、LPS、CK无机化合物：氢氧化铝、poly IC、poly AU、矿物油等。,3、佐剂作用机制：改变抗原物理性状，延缓抗原降解和排除，延长抗原在体内潴留时间；刺激单核-巨噬细胞系统，增强其对抗原的处理和提呈能力；刺激淋巴
21、细胞的增殖分化，从而增强和扩大免疫应答能力4、应用： 特异性免疫应答：预防接种，制备动物免疫血清 非特异性免疫增强剂：抗肿瘤、抗感染的辅助治疗,二、佐剂,三、丝裂原,1、概念：丝裂原（mitogen）因可致细胞发生有丝分裂而得名。在体外能刺激静止的淋巴细胞转化为淋巴母细胞和有丝分裂，激活某一类淋巴细胞的全部克隆非特异性淋巴细胞多克隆激活剂。2、作用于T、B细胞的丝裂原,作用于人和小鼠T、B淋巴细胞的丝裂原 人 小鼠 T B T BConA（刀豆蛋白A） + + PHA（植物血凝素） + + PWM（美洲商陆） + + + LPS（脂多糖） +SPA（葡萄球菌蛋白A） + ,小 结,抗原的概念抗原的两个重要特性抗原免疫原性的本质抗原特异性：概念、结构基础、抗原表位的概念、类型影响机体对抗原免疫应答的类型和强度的因素抗原的分类非特异性免疫刺激剂,
