课件：第章抗原.ppt

第三章 抗 原 (Antigen，Ag),抗原的基本概念和基本特性 抗原的异物性与特异性； 影响抗原诱导免疫应答的因素 抗原的种类； 其他非特异性免疫刺激剂,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,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）：,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、反应原性（reactionogenicity）： 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,所有抗原都具有Immunogenicity and reactionogenicity ？,请看这个实验：,（三）半抗原,半抗原 (hapten)： 指仅具备免疫反应性而不具有免疫原性的物质。 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反应原性的物质。,hapten,carrier,complete antigen,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,（一）异物性 重要性质 化学结构与宿主自身成分不同或在胚胎期机体的免疫活性细胞从未接触过的物质。,亲缘关系越远， 抗原性越强。,二、抗原的异物性与特异性,2、同种异体物质 如ABO血型物质，MHC,3、改变或隐蔽的自身物质 如眼晶状体蛋白，精子，脑组织,具有异物性的物质分为：,1、异种物质,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,（二）抗原的特异性(Specificity),抗原特异性表现在两个方面：,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,反应原性的特异性：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/簇（antigenic determinant，AD）,1. AD的概念 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。 组成： 5-15个氨基酸残基； 5-7个单糖残基或核苷酸,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、多个抗原表位组成，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,1. 根据结构分类 （1）线性表位 (sequential determinant/linear epitope)： 序列相连续的氨基酸肽片段构成的表位，可以位于抗原分子的任何部位。或称顺序表位 （2）构象表位 (conformational determinant/non-linear epitope)： 由空间构象形成的表位，序列上不连续。一般位于抗原分子的表面。或称非线性表位,（二）抗原表位分类,线性表位 vs 构象性表位,功能性表位（免疫优势基团）： 位于抗原分子表面，易被相应B细胞所识别，可启动免疫应答。 隐蔽性表位： 位于抗原分子内部，不易被相应淋巴细胞所识别，不易启动免疫应答。若因各种理化因素使其暴露出来，则可启动免疫应答的发生。,2.功能性表位与隐蔽性表位,3. 按识别表位的淋巴细胞分类,（1）T细胞表位： 仅被T细胞表面的TCR识别 （2）B细胞表位: 仅被B细胞表面的BCR识别,B细胞表位： T细胞表位：,线性表位： 构象表位：,功能性表位： 隐蔽性表位：,（三）影响抗原特异性的因素,抗原表位的性质、数目、位置和空间构象,（四）半抗原-载体作用,1 2 3 4 5,载体效应： 初次与再次免疫时，只有使 半抗原结合在同一种载体上，才能产生抗 半抗原的再次免疫应答，这种现象称为。,一个完全抗原分子，必须同时具有半抗原表位和载体表位。 在免疫应答中：B细胞识别半抗原表位，并提呈载体表位给CD4+Th细胞；Th细胞识别载体表位，即以载体表位（T细胞表位）把特异性T-B细胞连接起来，T细胞才能辅助B细胞活化产生抗体。,概念：指抗体除可与其相应抗原发生特异性反应外，有时还可与其他抗原发生反应。 具有相同表位的不同抗原，称为交叉抗原或共同抗原。 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,（五）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,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？ 试解释这一现象。,琴纳接种牛痘,cross reaction,Common epitope,三、影响抗原诱导免疫应答的因素,抗原的理化性质 （内因） 抗原与机体的相互作用 （外因）,2019/8/23,39,可编辑,1. 分子大小：10 kDa 分子量大免疫原性强,（一）抗原的理化性质,小分子物质 大分子物质,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。,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。 如：ABO血型抗原,3. 物理性状：,直链分子,新型疫苗研制,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,抗原进入机体的方式 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. 抗原进入机体的方式,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？,免疫程序 合理的免疫程序，比如免疫间隔时间、免疫次数 佐剂的应用 常常利用免疫佐剂来提高抗原的 免疫原性,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 同种动物不同品系及不同个体对同种抗原产生不同强度的免疫应答。 年龄、性别与健康状态 青壮年幼年/老年 雌性雄性，但怀孕动物例外 感染或免疫抑制,四、抗原的种类,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,B细胞对TD抗原的识别机制,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）抗体作用 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）,异噬性抗原（heterophilic antigen, Fossman antigen）,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。,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,共同表位,溶血性链球菌感染与急性肾小球肾炎,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,内源性抗原和外源性抗原的产生,四、据抗原的获得方式,天然抗原 人工抗原 用化学合成法或基因重组法制备含有已知化学结构表位的抗原，称为人工抗原。 包括：人工结合抗原 人工合成抗原 基因重组抗原,将简单化学基团或有机分子与蛋白质偶联，形成载体-半抗原结合物。,用化学方法将一种或多种氨基酸聚合而成。,利用分子生物学技术将编码抗原的基因克隆至适当载体中进行表达，获得的蛋白具有免疫原性，经纯化后可作为抗原。,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 sAg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参与某些病理生理过程。,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,动物试验最常用的佐剂： 弗式不完全佐剂（incomplete Freunds adjuvat ，FIA) 液体石蜡(或植物油)+羊毛脂(或Tweeen-80); 弗式完全佐剂（complete Freunds adjuvat ，FCA) 液体石蜡(或植物油)+羊毛脂(或Tweeen-80)+死结核杆菌(或BCG),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,（三）丝裂原（mitogen）,亦称有丝分裂原，可与淋巴细胞表面相应受体结合，使细胞发生有丝分裂，并增殖。植物的糖蛋白或细菌产物。 以非特异方式刺激众多细胞分裂增殖，无特异性。,T 细胞丝裂原： PHA（phytohemagglutinin） ConA（concanavalin A） B 细胞丝裂原: LPS（lipopolysaccharide） T、B 均可： PWM（pokeweed mitogen ）,实践中常用淋巴细胞对丝裂原刺激的