抗原第1讲3学时

第二章 抗 原 Chapter 2 Antigen,姓名：韩俊峰 职称：讲师 TEL:E-mail: 基础部全军免疫学研究所(生命科学楼305),The perfect world,The real world is very dangerous,Our bodies have a strong immune system.,绪论知识点回顾,免疫器官 central：bone marrow；thymus; bursa of fabricius; peripheral: spleen；lymph nodes 免疫细胞 B lymphocytes; T lymphocytes; NK (natural killer cells); APC (antigen presenting cells) 免疫分子 mebrane-bound: CDs; receptors; MHC; adhesion molecules secreted: antibody; complement; cytokine,免疫系统组成,免疫防御（Immune defence ）攘外 免疫自稳（Immune homeostasis） 安内 免疫监视（Immune surveillence） 自监,免疫系统的功能,virus,病毒结构示意图,抗原的基本概念和基本特性 抗原的特异性； 决定抗原免疫原性的因素 抗原的种类和医学意义； 其他非特异性免疫刺激剂 抗原的临床应用,主要内容,是能够刺激机体T、B淋巴细胞产生特异性免疫效应物质（即抗体或致敏淋巴细胞），并且能与应答产生的抗体或致敏淋巴细胞特异性结合的物质，是启动免疫应答的始发因素。,（一） 抗原（antigen , Ag）,一、抗原的基本概念,本章重点,Substance that could stimulate T and B lymphocytes to produces specific antibodies and effector T cells, and could also react with the formed antibodies or effector T cells.,自然界中存在大于1017种抗原,我们生活中常见的抗原性物质:,抗原的化学本质 蛋白质 多肽 多糖 类脂, 脂肪 DNA, RNA 简单化合物,Ag,T,B,Effector T cell,antibody,（二）抗原的两大基本特性,1、免疫原性（ immunogenicity）：,本章重点,抗原能刺激机体产生抗体或致敏淋巴细胞的能力。,Ag,T,T,浆细胞,2、抗原性（antigenicity）： 抗原能与其诱生的抗体或致敏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,所有抗原都具Immunoogenicity and antigenicitiy？,请看这个实验：,本章难点,（三）半抗原和载体效应,半抗原 (hapten)： 指仅具备免疫反应性而不具有免疫原性性的物质。 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。 载体(carrier)： 赋予半抗原免疫原性的大分子物质 完全抗原(complete antigen): 同时具有免疫原性和抗原性的物质。,本章难点,hapten,carrier,complete antigen,本章难点,举例： 青霉素过敏,青霉素(半抗原)+血清白蛋白(载体)=完全抗原,青霉素,流感病毒,流感病毒抗体,乙肝病毒抗体,乙肝病毒,抗原的基本概念和基本特性 抗原的特异性； 决定抗原免疫原性的因素 抗原的种类和医学意义； 其他非特异性免疫刺激剂 抗原的临床应用,主要内容,二、抗原的特异性(Specificity),指抗原与其诱生的抗体或致敏淋巴细胞间的相互吻合性、针对性和专一性。,锁与钥匙的关系,本章重点,抗原特异性表现在两个方面：,本章重点,流感病毒,流感病毒抗体,乙肝病毒抗体,乙肝病毒,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/或致敏淋巴细胞,抗原性的特异性：指某一特定抗原只能与其特异性抗体和/或致敏淋巴细胞结合而出现反应,决定抗原特异性的基础是什么呢？,流感病毒,流感病毒抗体,乙肝病毒抗体,乙肝病毒,（一） 抗原决定基（antigenic determinant，AD）,1. AD的概念（重点） 是抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团， 又称表位(epitope)。抗原通过AD（表位）与相应淋巴细胞表面的抗原识别受体（TCR/BCR）或者特异性抗体结合。 Antigenic determinant, also known as epitope, is the part of antigen, recognized by antibodies, B cell receptor (BCR) or T cell receptor (TCR) 组成： 5-15个氨基酸残基； 5-7个单糖残基或核苷酸,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。 仅含一个表位的抗原为一价抗原 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。,2. 抗原的结合价,本章重点,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）线性决定基 (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. （2）B-cell epitope: only recognized by BCR or antibody.,本章难点,T-cell epitope VS B-cell epitope,本章难点,本章难点,Question （机制）,它们之间有何联 系呢？,半抗原 + 载体 = 完全抗原,本章难点,T、B细胞表位间的关系和意义,T细胞表位,+,抗体, antibody,B细胞表位,完整抗原,仅识别不活化,help,活化并分化,效应性T细胞,本章难点,Question,1796年，英国医生琴纳通过为一个小男孩接种牛痘（一种感染牛的病毒），成功地预防了天花（一种感染人的病毒），这与抗原特异性相矛盾吗？ 试一试解释这一现象。,琴纳接种牛痘,cross reaction,Common epitope,本章难点,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。 具有相同表位的不同抗原，成为交叉抗原。 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,本章难点,（三）交叉反应与交叉抗原,交叉反应的实际意义,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； 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； 应用交叉抗原可能诱导出针对难于制备抗原的免疫应答,抗原的基本概念和基本特性 抗原的特异性； 决定抗原免疫原性的因素 抗原的种类和医学意义； 其他非特异性免疫刺激剂 抗原的临床应用,主要内容,三、决定抗原免疫原性的条件,抗原的理化性质 （内因） 抗原与机体的相互作用 （外因）,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,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。,举例：,简单重复的有机大分子如明胶 （分子量为100-150kDa），无免疫原性,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,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： 分子构象是指抗原分子中一些特殊化学基团的立体构象。 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。 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。,抗原分子结构的易接近性,（二）抗原与机体的相互作用,抗原接种剂量和途径 宿主因素,抗原剂量,无抗体产生,无抗体产生,低剂量抗原诱导低带耐受(low-zone tolerance) 高剂量抗原诱导高带耐受 (high-zone tolerance),1. 抗原接种剂量和途径,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,异物性： 亲缘关系越远异物性越强 宿主遗传性 * 遗传因素； * 机体的健康、营养和 年龄等因素,抗原的基本概念和基本特性 抗原的特异性； 决定抗原免疫原性的因素 抗原的种类和医学意义； 其他非特异性免疫刺激剂 抗原的临床应用,主要内容,四、抗原的种类和医学意义,1. 胸腺依赖抗原（thymus dependent antigen, 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。 2. 胸腺非依赖抗原（thymus independent antigen, 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,详见第十七章,B细胞对TD抗原的识别机制,TD-Ag和TI-Ag的比较,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,异种,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）异种抗原作用： 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。,举例：异种动物血清,血清病（Serum sickness）,举例：ABO血型抗原与输血,异噬性抗原（heterophilic antigen, Fossman antigen）,临床意义,1. 与血型抗体产生有关(大肠杆菌O86含人B血型物质;肺炎球菌14型含人A血型物质) 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,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。 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）,Ag2,Ag1,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,内源性抗原 -在机体细胞内合成的抗原。 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。,（三）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,抗原的基本概念和基本特性 抗原的特异性； 决定抗原免疫原性的因素 抗原的种类和医学意义； 其他非特异性免疫刺激剂 抗原的临床应用,主要内容,五、其他非特异性免疫刺激剂,免疫佐剂(adjuvant),丝裂原（mitogen）,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),2. 作用特点,无需抗原加工与提呈，无MHC限制性 分别与TCR V和APC表面MHC 分子非多态区外侧结合，形成TCR V -超抗原- MHC 分子复合物 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,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。 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,微生物及其产物：如分枝杆菌（结核杆菌、卡介苗） 无机化合物：氢氧化铝、明矾 合成佐剂：如双链多聚肌胞苷酸（polyI:C) 油剂：如弗氏佐剂、矿物油、植物油,3. 佐剂的效应,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。 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。 改变抗体的类型，由产生IgM转变成IgG。 引起或增强迟发型超敏反应。,改变抗原的物理性状 使抗原易被吞噬细胞吞噬 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,亦称有丝分