免疫抗原

病原生物与免疫学 l 主讲 :赵培荣 l 联系电话：第一节 医学免疫学概述 一、免疫的基本概念和功能 （ 一）免疫（ Immunity）原指免除瘟疫， 抗感染，使人免除疾病。是指生物体识 别和排除抗原异物 (非己 )，以维护自身 生理平衡和稳定的功能。 （二）免疫功能：包括三个方面 1、免疫防御 2、免疫稳定 3、免疫监视 免疫系统三大功能 功能 正常表现 免疫防御 抗感染 (immunologic defense) 免疫稳定 消除炎症或衰老细胞 (immunologic homeostasis) 免疫监视 控制癌变细胞 (immunologic surveillance) 免疫学的概念 l研究机体免疫系统的组成（研究机体免疫系统的组成（ 免免 疫器官疫器官 、 免疫细胞免疫细胞 和和 免疫分子免疫分子 ）、结构及其免疫生物学（生）、结构及其免疫生物学（生 理性的和病理性的）功能的学理性的和病理性的）功能的学 科。科。 二、医学免疫学的发展与现状 （ 一）经验免疫学时期 （二）经典免疫学时期 （三）近代免疫学时期 （四）现代免疫学时期 （ 一）经验免疫学时期 l公元 17世纪我国记载接种 “人痘 ” ，预防天花。 天花发病过程 7天3天 5天 （二）经典免疫学时期 l 公元 18世纪后叶，英国乡村医生 Jenner观察发现种牛痘预防天花， l 既安全又有效，是一划时代的发明。 主动免疫 （三）近代（科学）免疫学时代 病原菌的发现推动了疫苗的研制。病原菌的发现推动了疫苗的研制。 抗体的发现推动体液免疫学的研究。抗体的发现推动体液免疫学的研究。 免疫耐受的发现，认识到经免疫应答免疫耐受的发现，认识到经免疫应答 及免疫耐受的两种不同效应，免疫系及免疫耐受的两种不同效应，免疫系 统执行协调统一的生理功能。统执行协调统一的生理功能。 Burnet的的 克隆选择学说及细胞免疫学克隆选择学说及细胞免疫学 的发展。的发展。 单克隆抗体单克隆抗体 （ monoclonal Ab)技术技术 的建立，使制备抗体的技术从机体水的建立，使制备抗体的技术从机体水 平跨越到细胞水平。平跨越到细胞水平。 （四）现代免疫学时代 1975年后分子生物学的兴起，从基因水平揭示了 抗原诱导免疫应答的内在联系与机制。如： B细胞 及 T细胞抗原识别受体多样性产生的机制；活化信 号转导通路；细胞程序性死亡途径；认识了造血 干细胞与免疫细胞的发育过程。 现代免疫学是以分子、细胞、器官及整体为 基础，发展起来的一门独立的新兴的学科，是生 命科学中的前沿学科之一，推动着医学和生命科 学的全面发展。 第二节 医学微生物学概述 微生物学的一个分支 ,是一门基础医学课程 .主要 研究与医学有关病原微生物的生物学特性、致病和 免疫机制 ,以及特异性诊断、防治措施 ,以控制和消灭 感染性疾病和与之有关的免疫损伤等疾病 ,达到保障 和提高人类健康水平的目的 . 一、微生物的概念 、分类以及与人的 关系 自然界的一大群体形 微小、结构简单、 肉 眼直接看不见，必须 籍助光学显微镜或电 子显微镜放大数百倍 、数千倍，甚至数万 倍才能观察到的微小 生物。 微生物的种类 非 细 胞型 微生物 原核 细 胞型 微生物 真核 细 胞型微 生物 区 别 无 细 胞 结 构， 无 产 生能量 酶 ，一种核酸 拟 核，无核仁、核 膜 只有核糖体 细 胞核，有核 仁、核膜， 细 胞器完整 种 类 病毒 细 菌（狭 义 ） 支原体 衣原体 螺旋体 立克次体 放 线 菌（广 义 ） 真菌 微生物的分布 l 广泛 100m 300m 1400m 2100m 3150m 4050m 6000m 氮素循环微生物与人类的关系 二、医学微生物学的发展与现状 l 微生物学经验时期： 十七世纪以前 l 实验微生物学时期 ： 列文虎克（ Antony van Leeuwenhoek， 1632-1723）； 巴斯德（ Louis Pasteur， 1822- 1895）； 李斯特（ Joseph Lister， 1827-1912）； 郭霍（ Robert Koch， 1843-1910）； 伊凡诺夫斯基 （ ） ； 琴纳 （ Edward Jenner， 1749-1823）； 弗莱明（ Alexander Fleming） l 现代微生物学时期 第一章 抗原 n抗原的概念与分类 n决定抗原免疫原性的条件 n抗原的特异性 n医学上重要的抗原 第一节第一节 抗原的概念与分类抗原的概念与分类 一、抗原的概念一、抗原的概念 抗原（抗原（ antigen,Ag)： 是是 一类能刺激机体免疫系统发生免疫一类能刺激机体免疫系统发生免疫 应答，并能与相应免疫应答产物（抗体和致敏淋巴细胞应答，并能与相应免疫应答产物（抗体和致敏淋巴细胞 )在在 体内外发生特异性结合的物质。体内外发生特异性结合的物质。 抗原的两种特性：免疫原性和抗原性抗原的两种特性：免疫原性和抗原性 免疫原性（免疫原性（ immunogenicity),能刺激机体发生免疫应答，产能刺激机体发生免疫应答，产 生抗体和致敏淋巴细胞的能力。生抗体和致敏淋巴细胞的能力。 抗原性（抗原性（ antigenicity),能与相应抗体或致敏淋巴细胞发生能与相应抗体或致敏淋巴细胞发生 特异性结合的能力。特异性结合的能力。 抗原的两种基本特性 1.免疫原性 (immunogenecity) 指抗原分子 能够刺激机体产生免疫应答 (产生特异性抗体及 免疫效应细胞 )的性质。 Ag T B T 浆细胞浆细胞 致敏致敏 T细胞细胞 抗体抗体 2.抗原性抗原性 (antigenicity，又称免疫反应性，又称免疫反应性 ) 指抗原分子与免疫应答产物指抗原分子与免疫应答产物 (抗体或免疫效应细抗体或免疫效应细 胞胞 )发生特异性结合的性质。发生特异性结合的性质。 Ag T B T 浆细胞浆细胞 致敏致敏 T细胞细胞 抗原性抗原性 二、抗原的分类 （一）、根据抗原的基本性能分类 1、完全抗原 ： 凡具有免疫原性和抗原性的物质称为 完全抗完全抗 原原 。 2、半抗原或不完全抗原 ： 只有抗原性而不具有免疫原性的只有抗原性而不具有免疫原性的 物质称为物质称为 半抗原半抗原 或不完全抗原 。 半抗原半抗原 +蛋白质蛋白质 完全抗原完全抗原 赋予半抗原以免疫原性的蛋白质称为赋予半抗原以免疫原性的蛋白质称为 载体。载体。 半抗原半抗原 + 载体载体 抗体抗体 B T 完全抗原完全抗原 B B B T （二）、根据抗原刺激 B细胞产生抗 体是否需要 T细胞的辅助分类： l 1、胸腺依赖性抗原（、胸腺依赖性抗原（ thymus-dependent antigen,TD-Ag): 这类抗原须在抗原提呈细这类抗原须在抗原提呈细 胞及胞及 TH细胞的参与下才能激活细胞的参与下才能激活 B细胞产生抗体细胞产生抗体 。决大多数蛋白质抗原属于。决大多数蛋白质抗原属于 TD-Ag。 l 2、胸腺非依赖性抗原（、胸腺非依赖性抗原（ thymus- independent antigen, TI-Ag):这类抗原刺这类抗原刺 激激 B细胞产生抗体时不须细胞产生抗体时不须 T细胞辅助。少数的细胞辅助。少数的 多糖抗原属于多糖抗原属于 TI-Ag。 第二节 决定抗原免疫原性的条件 抗原物质必须具备的条件： 一、异物性 二、一定的理化性状 三、宿主因素与免疫方式 一、异物性 异物异物 是指化学结构与宿主的自身成分相异或机体是指化学结构与宿主的自身成分相异或机体 的免疫细胞从未与它接触过的物质。异物性的物质的免疫细胞从未与它接触过的物质。异物性的物质 包括以下几类：包括以下几类： 1、 异种物质异种物质 如：马血清蛋白、各种微生物及如：马血清蛋白、各种微生物及 其代谢产物对人体而言都是异种物质，具有强的免其代谢产物对人体而言都是异种物质，具有强的免 疫原性。疫原性。 2、 同种异体物质同种异体物质 如：如： ABO血型抗原、人类主血型抗原、人类主 要组织相容性抗原。要组织相容性抗原。 3、 自身抗原物质自身抗原物质 如：自身组织成分结构改变如：自身组织成分结构改变 、隐蔽性自身成分暴露构成自身抗原。、隐蔽性自身成分暴露构成自身抗原。 二、一定的理化性状 l 大分子胶体物质大分子胶体物质 凡具有免疫原性的物质，分子量都较 大，一般在 10kDa以上 ,在一定范围内 ,分子量越大免疫 原性越强。 l 一定的化学组成和结构一定的化学组成和结构 从化学组成来看，凡含有芳香 族氨基酸（尤其是酪氨酸）的蛋白质，其免疫原性较 强。从结构来看，结构越复杂其免疫原性越强。 l 分子构象与易接近性分子构象与易接近性 分子构象是指抗原分子中一些特分子构象是指抗原分子中一些特 殊化学基团的三维结构，它决定抗原分子是否能与淋殊化学基团的三维结构，它决定抗原分子是否能与淋 巴细胞表面的抗原受体相互吻合。易接近性是指抗原巴细胞表面的抗原受体相互吻合。易接近性是指抗原 分子的特殊化学基团与淋巴细胞表面相应的抗原受体分子的特殊化学基团与淋巴细胞表面相应的抗原受体 相互接触的难易程度。相互接触的难易程度。 三、宿主的因素和免疫方式三、宿主的因素和免疫方式 抗原的免疫原性也与机体的应答能力有关同种动物 不同个体对同一种抗原的免疫应答存在明显的差异 ，这种差异受遗传因素控制，控制免疫应答的基因 称为 免疫应答基因（免疫应答基因（ immune response,Ir) 具有一定理化性状的物质须经非消化道途径进入具有一定理化性状的物质须经非消化道途径进入 机体（包括注射、吸入、混入伤口等），并接触淋机体（包括注射、吸入、混入伤口等），并接触淋 巴细胞，才能成为良好抗原。如果是口服后可被消巴细胞，才能成为良好抗原。如果是口服后可被消 化酶水解成胨、氨基酸，破坏了其结构，就丧失了化酶水解成胨、氨基酸，破坏了其结构，就丧失了 免疫原性。免疫原性。 自然界中天然的抗原物质有蛋白质、多糖、核蛋白自然界中天然的抗原物质有蛋白质、多糖、核蛋白 第三节 抗原的特异性 l抗原决定簇 l抗原 抗体反应的特异性 l共同抗原和交叉反应 一、抗原决定簇 1、 概念概念 抗原决定簇 （ antigenic determinant,AD)是指抗原中决定抗原特异性的特殊化学 基团，又称为 表位 （ epitope)。 表位的性质、数目和空 间构象决定着抗原的特异性。抗原通过 AD与相应淋巴细 胞表面的抗原受体结合，激活淋巴细胞，引起免疫应答 。 2、种类和数量 一个抗原分子可以有一种或多种不 同的 AD ， 一种 AD决定着一种特异性，多种 AD决定着多 种特异性 3、部位 位于抗原表面的 AD能直接被相应淋巴细胞 所识别，称 功能性决定簇 ，存在抗原分子内部的 AD无 激 发免疫应答的功能，称 隐蔽决定簇 。只有经理化因素处 理后，使之暴露可能成为新的功能决定簇。 4、大小、大小 抗原决定簇的大小与相应抗体的抗原结 合部位相当。 一个蛋白质抗原决定簇含 5-7个氨基酸残基 一个多糖抗原决定簇含 5-7个单糖 一个核酸半抗原决定簇含 6-8个核苷酸 5、抗原结合价、抗原结合价 （ antigenic valence)是指能和 抗体分子结合的抗原决定簇的总数。 半抗原为一价 天然抗原的分子结构复杂，分子表面有多个决定 簇为多价 二、抗原 抗体反应的特异性 1、抗原 抗体反应具有高度的特异性； 2、特异性由抗原决定簇决定，而非整个抗原 分子决定。 3、抗原决定簇的空间位置很重要。 4、抗原结构的旋光度与抗原的特异性有关。 三、共同抗原和交叉反应 l 两种来源不同的抗原，除各有其主要的特异性抗 原决定簇外，相互之间也存在部分相同的抗原决 定簇，这种共有的抗原决定簇称为 共同抗原。共同抗原。 l 亲缘关系很近的生物之间存在的共同抗原称为 类类 属抗原。属抗原。 l 无种属关系的生物之间存在的共同抗原称为 异嗜异嗜 性抗原。性抗原。 l 一种共同抗原刺激机体产生的抗体，可与其他含 有共同抗原的物质发生结合反应，称为 交叉反应交叉反应 。 伤寒杆菌伤寒杆菌 肠炎杆菌肠炎杆菌 人体人体 人体人体 抗体抗体 抗体抗体 交叉反应交叉反应 第四节 医学上重要的抗原 l 异种抗原 l 同种异体抗原 l 变应原 l 肿瘤抗原 一、异种抗原 l （一）、各种病原微生物 l （二）、细菌的外毒素和类毒素 l （三）、动物血清和抗毒素 同种异型 异种抗原 （一）细菌性抗原 伤寒杆菌伤寒杆菌 链球菌链球菌 痢疾杆菌痢疾杆菌 （二）病毒性抗原 衣壳：蛋白 包膜：糖蛋白 腺病毒腺病毒 流感病毒流感病毒 口蹄口蹄 疫病毒疫病毒狂犬病病毒狂犬病病毒 真菌 白色念珠菌 (1,000X oil) 疟原虫 （三）其他病原微生物 细菌的外毒素与类毒素 1.外毒素 细菌分泌的毒性蛋白质。具有毒 性与免疫原性。 2.类毒素 经 0.3% 0.4%甲醛处理过的失去 毒性保留免疫原性的外毒素。 异种动物血清 具有两重性 1.抗毒素作用 如：抗毒素血清（马血清） 破伤风 抗毒素血清、白喉抗毒素血清等。 2.异种动物的血清蛋白对人具有免疫原 性，可导致血清过敏性休克。 异嗜性抗原 （ heterophil antigen， 又称 Forssman 抗原） （一）概念 不同种属生物间存在的共同抗原。 豚鼠 绵羊 （二）实际意义 溶血性链球菌 肾小球基底膜 溶血性链球菌 心肌 大肠杆菌 O14型 结肠粘膜 共同抗原共同抗原 急性肾小球肾炎急性肾小球肾炎 共同抗原共同抗原 风湿病风湿病 共同抗原共同抗原 溃疡性结肠炎溃疡性结肠炎 异嗜性抗原：异嗜性抗原： 是一类与种属特异性无关的，存是一类与种属特异性无关的，存 在于人、动物、植物或微生物之间的共同抗原，又在于人、动物、植物或微生物之间的共同抗原，又 称为称为 Forssman抗原抗原 。 异嗜性抗原在医学实践中的意义：异嗜性抗原在医学实践中的意义： 1、临床上常用异嗜性凝集反应辅助诊断疾病。、临床上常用异嗜性凝集反应辅助诊断疾病。 如：引起原发性非典型肺炎的肺炎支原体与如：引起原发性非典型肺炎的肺炎支原体与 MG株株 链球菌间有异嗜性抗原。链球菌间有异嗜性抗原。 2 、异嗜性抗原和某些疾病的发生有关。如：、异嗜性抗原和某些疾病的发生有关。如： A 族溶血性链球菌细胞壁的多糖抗原与心瓣膜的糖蛋族溶血性链球菌细胞壁的多糖抗原与心瓣膜的糖蛋 白有共同抗原，链球菌的白有共同抗原，链球菌的 M蛋白与心肌成分有共同蛋白与心肌成分有共同 抗原，因此感染该菌可引起风湿性心脏病。抗原，因此感染该菌可引起风湿性心脏病。 血型抗原 人类血型抗原已报导 23个系统 （一） ABO（ H）血型系统： A、 B、 AB、 O四型 人类 ABO（ H）血型系统的分类 血型 抗原（ RBC） 抗体（血清） A型 A抗原 抗 B抗体 B型 B抗原 抗 A抗体 AB型 AB抗原 无抗 A、抗 B抗体 O型 无 A、 B抗原 抗 A、抗 B抗体 （二） Rh血型系统 1.恒河猴（ Macacus rhesus） RBC家兔 抗恒河猴 RBC抗体（免疫血清） +人 RBC 凝集反应（ +） 人 RBC 恒河猴 RBC RHCE基因（ +） RHD基因 （ +） RHCE基因（ +） RHD基因 （ -） 共同抗原，称共同抗原，称 Rh抗原。抗原。 D抗原（抗原（ +） Rh+ D抗原（抗原（ ） Rh- 2.实际意义 新生儿溶血症 孕妇孕妇 (Rh-) 胎儿胎儿 (Rh+) 抗抗 Rh抗体抗体 新生儿新生儿 RBC (Rh+) 溶血反应溶血反应 肿瘤抗原肿瘤抗原 肿瘤抗原肿瘤抗原 （ tumor antigen)是指细胞在癌变过程是指细胞在癌变过程 中出现的新抗原物质的总称。中出现的新抗原物质的总称。 肿瘤特异性抗原肿瘤特异性抗原 （ tumor specific antigen,TSA) 是指仅表达于肿瘤组织而不存在正常组织中的抗是指仅表达于肿瘤组织而不存在正常组织中的抗 原。原。 肿瘤相关性抗原肿瘤相关性抗原 （ tumor associated antigen,TAA)是指非肿瘤细胞所特有，正常细胞是指非肿瘤细胞所特有，正常细胞 也可表达的抗原，但在肿瘤细胞异位表达或出现也可表达的抗原，但在肿瘤细胞异位表达或出现 量的改变。如胚胎性抗原、某些糖蛋白抗原属此量的改变。如胚胎性抗原、某些糖蛋白抗原属此 类抗原。类抗原。 免疫佐剂免疫佐剂 佐剂佐剂 是非特异性的免疫增强剂，有些物质与抗原一是非特异性的免疫增强剂，有些物质与抗原一 起或预先注入机体，可增强机体对该抗原的特异性免疫应起或预先注入机体，可增强机体对该抗原的特异性免疫应 答或改变免疫应答类型。答或改变免