抗原ye2015ppt课件

第二章 抗 原 Chapter 2 Antigen 姓名：叶丽林 职称：教授 TEL: 68771922 E-mail: 基础部全军免疫学研究所 复习：免疫的现代概念 免疫是指机体对“自身”与“非己”的识别、应答过程 中所产生的生物学效应的总和。 重点内容 复习：免疫系统的组成 重点内容 复习：免疫系统的功能 重点内容 p抗原的基本概念和基本特性 p抗原的特异性 p决定抗原免疫原性的因素； p抗原的种类和医学意义； p其他非特异性免疫刺激剂 p抗原的临床应用 本章主要内容 是能够刺激机体T、B淋巴细胞产生特异性 免疫反应（即抗体或效应淋巴细胞），并且能 与应答产生的抗体或效应淋巴细胞特异性结合 的物质。 （一） 抗原（antigen , Ag） 一、抗原的基本概念 本章重点 我们生活中常见的抗原性物质: 抗原的化学本质 l蛋白质 l多肽 l多糖 l类脂, 脂肪 lDNA, RNA AgAg T T B B T T 浆细胞 Effector T cell antibody （二）抗原的两大基本特性：免 疫原性、抗原性 1、免疫原性（ immunogenicity）： 抗原能刺激机体产生抗体或效应淋巴细胞的能力。 本章重点 AgAg T T B B T T 浆细胞 2、抗原性（antigenicity）： 抗原能与其诱生的抗体或效应淋巴细胞特异性反应 的能力。 bind and react bind and react Effector T cell antibody 本章重点 二、抗原的特异性(Specificity) 指抗原与其诱生的抗体或效应淋巴细胞间的专 一性、针对性和相互吻合性的关系。 锁与钥匙的关系 本章重点 抗原特异性表现在两个方面： p免疫原性的特异性：指某一特定抗原只能激发机体 产生针对该抗原的特异性抗体和/或效应淋巴细胞 p抗原性的特异性：指某一特定抗原只能与其自身诱 导的抗体和/或效应淋巴细胞特异性地结合 本章重点 特异性地激发，特异性的结合! Ag1 Ag1诱生的抗体1 Ag2诱生的抗体2 Ag2 决定抗原特异性的基础是什么呢？ （一） 抗原决定基（antigenic determinant，AD） 1. AD的概念（重点） p是抗原分子中决定抗原特异性的最小结构单位， 又称表位(epitope)。其可以是某一特殊化学基团， 一段特定的氨基酸、核苷酸序列等。 抗原通过AD （表位）与相应淋巴细胞表面的抗原识别受体或者 特异性抗体结合。 p组成：5-15个氨基酸残基； 5-7个单糖残基或核苷酸 抗原决定基示意图 本章重点 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总数。 p仅含一个表位的抗原为一价抗原 p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 多价抗原 2. 抗原的结合价 本章重点 3. 表位化学基团本身的性质决定抗原的特异性 p概念：指抗体（或抗原）除可与其相应抗原（或 抗体）发生特异性反应外，有时还可与其他抗原 （或抗体）发生反应。 p机制：两种或两种以上抗原间存在某些共同表位 或相似表位共同抗原 5. 交叉反应（cross reaction） 本章难点 Cowpox vaccine VACCINE Smallpox virus Bm cell cross reaction Common epitope 本章难点 交叉反应的实际意义 p针对病原体微生物的免疫应答可能导致对人体的 免疫损伤；（病原体和人体自身抗原交叉） p进行特异性诊断或鉴定时，需排除交叉抗原可能 产生的干扰； p应用交叉抗原代替实际抗原作为疫苗的免疫原 （Cow pox Small pox) 1. 根据结构分类 （1）构象决定基 (conformational determinant/non-linear epitope) ： 由空间构象形成的决定基，序列上不连续。 一般位于抗原分子的表面，又称构象性表位。 （2）顺序决定基 (sequential determinant/linear epitope)： 序列相连续的氨基酸肽片段构成的决定基， 可以位于抗原分子的任何部位，又称线性表位。 （二）抗原决定基分类 线性表位 vs 构象性表位 2. 按识别表位的淋巴细胞分类 （1）T-cell epitope： only recognized by TCR, commonly 8-25 amino acid， processed by antigen-presenting cell （2）B-cell epitope: only recognized by BCR or antibody. 本章难点 （三）半抗原和载体效应 p半抗原 (hapten)： 指能被B细胞的抗原识别受体识别，但不能单独 刺激机体产生抗体的物质。 若将半抗原与另一种蛋白质分子（载体, carrier） 偶联起来，则具有了刺激机体产生抗半抗原抗体 的能力。 本章难点 hapten carrier complete antigen 本章难点 p半抗原(hapten)： 仅具有抗原性而无免疫原性的物质 。 p完全抗原(complete antigen): 同时具有免疫原性和抗原性的物质 。 p载体(carrier)： 赋予半抗原免疫原性的大分子物质 。 三、决定抗原免疫原性的条件 p抗原的理化性质 p抗原与机体的相互作用 1. 分子大小：10 kDa 且分子量大免疫原性强 （一）抗原的理化性质 小分子量物质 大分子量物质 2. 化学组成： 天然抗原多为大分子有机物；特殊化学基团 如芳香族氨基酸越多，免疫原性越强；多糖 残基的细微差别可导致抗原特异性的不同。 苯丙氨酸色氨酸酪氨酸 举例： p简单重复的有机大分子如明胶 （分子量为100-150kDa），无免 疫原性 p胰岛素（分子量为5.7kDa，但其富 含芳香族氨基酸，因而免疫原性强 明胶分子示意图 胰岛素结构图 O抗原 A抗原 B抗原 GalGlcNAcGlu Fuc Gal GalNAcGalGlcNAcGlu Fuc Gal GalGlcNAcGlu Fuc GalGal Gal: 半乳糖 p多糖残基的细微差别可导致抗原特异性的不同。 例如：ABO血型抗原 3. 物理性状： 直链分子 知识前沿疫苗研制 多分支肽疫苗示意图 “模拟病毒”颗粒疫苗示意图 颗粒抗原可溶性抗原 多聚体单体 分支结构直链分子 4. 分子构象的易接近性： p分子构象是指抗原分子中一些特殊化学基 团的立体构象。 p易接近性：是指抗原表面这些特殊的化学 基团与淋巴细胞表面相应受体相互接触的 难易程度。 p易接近性常与这些化学基团在抗原分子中 分布的部位有关。 （二）抗原与机体的相互作用 p抗原接种剂量和途径 p宿主因素 p抗原剂量 应答 无抗体产生 无抗体产生 低剂量抗原诱导低带耐受 高剂量抗原诱导高带耐受 1. 抗原接种剂量和途径 p抗原免疫途径 皮内注射皮下注射肌肉注射腹腔注射 静脉注射口服 我们每天吃的食物是否引起免疫应答？ 怎样进行有效的疫苗接种？ 2. 宿主因素 p异物性： 亲缘关系越远异物性越强 p宿主遗传性 * 遗传因素； * 机体的健康、营养和 年龄等因素 1.从抗原化学组成来讲，免疫原性最强的是： A.聚苯乙烯 B.青霉素 C.明胶 D.胰岛素 2.决定抗原免疫原性因素不包括： A.特异性 B.异物性 C.分子量 D.化学性质 E.结构复杂性 3. 从化学性质而言，下列哪种物质免疫原性最弱? A.多糖 B.多肽 C.类脂 D.蛋白质 E.核酸 课堂习题： 4. 对人体没有免疫原性的物质是: A.自身移植的皮肤 B.异体移植的皮肤 C.自身释放的晶状体蛋白 D.动物的免疫血清 E.异种血型的红细胞 5.下列抗原物质对于猩猩而言,免疫原性最强的是: A.人血清白蛋白 B.猴血清白蛋白 C.鸡血清白蛋白 D.牛血清白蛋白 6.下面描述错误的是: A.在一定范围内, 分子量越大,则免疫原性越强; B.大分子物质一定具有免疫原性; C.抗原分子构象的易接近性越好, 免疫原性越强 ; D.抗原的化学组成和结构越复杂, 免疫原性越强 四、抗原的种类和医学意义 1. 胸腺依赖抗原（TD antigen）： 此类抗原刺激B细胞产生抗体的过程中必需依赖T 细胞辅助，绝大多数蛋白质抗原属于此类抗原， 由T细胞表位和B细胞表位组成。(B细胞的应答需 要T细胞的“帮助”） 2. 胸腺非依赖抗原（TI antigen）： 此类抗原刺激B细胞产生抗体不依赖T细胞，如少 数多糖抗原，由多个重复的B细胞表位组成。 （一）根据抗原诱生抗体是否需T细胞辅助： TD抗原 TI抗原 多个重复的B细胞表位 详见第十七章 B细胞对TD抗原的识别机制 TD抗原 = B细胞表位 + T细胞表位 = 半抗原表位 + 载体表位 TD抗原中的T细胞表位与B细胞表位 TD-Ag和TI-Ag的比较 特性TD-AgTI-Ag 化学特性蛋白质多糖 结构特点结构复杂 具有多种不同决定簇，既有T 细胞决定簇又有B细胞决定簇 结构简单 具有重复出现的同一种B 细胞决定簇 T细胞依赖性是否 应答类型体液免疫和细胞免疫体液免疫 诱导的Ig类型各类IgIgM 免疫记忆形成不形成 常见的抗原种类牛血清蛋白、卵白蛋白、类毒 素 肺炎球菌荚膜多糖、脂多 糖、聚合鞭毛素 1. 异种抗原（xenogenic Ag）: 2. 同种异型抗原（allogenic Ag）: ABO血型抗原, MHC 应用输血、器官移植组织配型、亲子鉴定 3. 自身抗原（autoantigen）: 隐蔽抗原释放、自身成分改变或修饰 4. 异噬性抗原（Fossman抗原） （二）根据与机体的亲缘关系 同种异型 异种 异噬性抗原（Fossman抗原） 临床意义 1. 与血型抗体产生有关 2. 参与某些自身免疫病的发生 3. 用于临床诊断 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。 临床病例分析 p男，14岁，急性化脓性扁桃体炎二周，近一周出 现水肿、血尿、尿量减少、血压增高等肾功能受 累。 p临床诊断为急性肾小球肾炎(链球菌感染后) 由于自身抗体的形成所致的自身免疫性疾病 共同抗原（Fossman抗原） Ag2Ag1 人肾小球基膜 A组B型溶血性链球菌细胞 壁M蛋白 Ab 交叉反应 刺激机体 发病机制 共同表位 p内源性抗原 -在机体细胞内合成的抗原。 p外源性抗原 -来源于细胞外的抗原，机体内抗原提呈细 胞可将其摄入，加工处理后，递呈给T细胞。 p按抗原的合成部位分类 详见第十五章 内源性抗原和外源性抗原的产生 详见第十五章 五、其他非特异性免疫刺激剂 p 免疫佐剂(adjuvant) p 丝裂原（mitogen） p 超抗原(superantigen,SAg) 1. 概念 一类可直接结合T细胞抗原受体（TCR），只 需极低浓度即可激活5%20%T细胞克隆，并 诱导强烈免疫应答的物质。 （一）超抗原(superantigen, SAg) 超抗原作用示意图 2. 作用特点 p无需抗原加工与提呈，无MHC限制性 p分别与TCR V和APC表面MHC 分子多态区外 侧结合，形成TCR V -超抗原- MHC 分子复合物 p其作用所诱导的T细胞应答，其效应并非针对超抗 原本身，而是通过分泌大量细胞因子而参与某些病 理生理过程发生和发展 p外源性超抗原：主要为细菌的代谢产物。 如金黄色葡萄球菌肠毒素（SE）；毒素休克 综合症毒素1（TSST1）；A族链球菌M蛋白、致热 外毒素等。 p内源性超抗原：主要为逆转录病毒产物。 如病毒DNA与宿主DNA整合，表达的病毒蛋 白质产物。 3. SAg的种类 （二） 佐 剂 (adjuvant) 1. 概念： 是一种非特异性免疫增强剂，预先或同抗原一齐 注射到机体，能增强对该抗原的免疫应答或改变 免疫应答的类型。 2. 佐剂的种类 p 微生物及其产物：如分枝杆菌 （结核杆菌、卡介苗） p 无机化合物：氢氧化铝、明矾 p 合成佐剂：如双链多聚肌胞苷 酸（polyI:C) p 油剂：如弗氏佐剂、矿物油、 植物油 脂质体示意图 3. 佐剂的效应 p 增加抗原的免疫原性，使无或微弱免疫原物 质变成有效的免疫原。 p 提高抗体的滴度，提高初次免疫应答和再次 免疫应答抗体的滴度。 p 改变抗体的类型，由产生IgM转变成IgG。 p 引起或增强迟发型超敏反应。 p 改变抗原的物理性状 p 使抗原易被吞噬细胞吞噬 p 促进淋巴细胞增殖、分化，从而增强机体的 免疫应答 4. 佐剂的作用机制 佐剂促进淋巴细胞增殖分化 p亦称有丝分裂原，可激活某一类淋巴细胞（如B 、T细胞）的全部克隆。 p如：刀豆蛋白A(Con A)、植物血凝素(PHA)、美 洲商陆(PWM)等可活化T细胞； PWM、脂多糖 (LPS)、葡萄球菌A蛋白（SPA）可活化B细胞。 p实践中常用淋巴细胞对丝裂原刺激的反应，来检 测机体免疫系统的功能状态。 （三）丝裂原(mitog