第2章 抗原PPT课件

第二章抗原 Antigen Ag 什么是抗原 什么才能作为抗原 抗原有哪些特性 本章主要讲述 第一节抗原的概念和特性 第二节影响抗原免疫原性的因素 第三节抗原决定簇 第四节半抗原 载体现象 第五节抗原的交叉性 第六节抗原的类型 第七节常见的抗原物质 第一节抗原的概念和特性 DefinitionandPropertiesofAntigen 什么是抗原 antigen Ag 细菌 注射 一定时间后 血清 血清中含有可凝集细菌的物质 该物质还可阻止细菌对细胞的黏附 毒素 注射 一定时间后 血清 血清中含有可中和毒素毒性的物质 将这些病原微生物和毒素统称为抗原 antigen Ag 随着现代免疫学的发展 已经证明 除了微生物或毒素物质 其他非自身物质进入机体后 也能触发机体发生免疫应答 因此 上述抗原概念已不能概括其函义 一 抗原的概念 凡能诱导机体发生免疫应答 并能与相应的抗体或效应淋巴细胞发生特异性反应的物质 均称为抗原 抗原的特性 二 抗原的特性 免疫原性 反应原性 诱导机体发生免疫应答的特性 与免疫应答产物发生特异反应的特性 二 抗原的特性 免疫原性 反应原性 抗原性 抗原的特异性 特异性 物质之间的相互吻合性或针对性 抗原进入机体后 只能激发特异的淋巴细胞分化增殖 产生抗体或致敏淋巴细胞 且只能与相应的免疫应答产物反应 这种性质称为抗原的特异性 第二节影响抗原免疫原性的因素 SomeFactorsEffectonImmunogenicity 一种物质是否具有免疫原性及其免疫原性的强弱 主要决定于 自身的特性 宿主因素 一 异源性 在免疫功能正常条件下 机体免疫系统 非己抗原 自己抗原 免疫应答 不应答 免疫耐受 而且 免疫原性越强 种系关系越远 来源与宿主 种系关系越近 免疫原性越弱 举例 微生物抗原 鸭血清蛋白 免疫原性弱 免疫原性强 免疫原性强 马血清蛋白 二 化学组成与分子大小 化学组成 蛋白质 多糖 核酸 激素 如胰岛素 多无免疫原性 糖蛋白 脂多糖 多具有免疫原性 脂蛋白 分子大小 抗原的免疫原性与其分子大小有关 也有大分子量物质呈弱免疫原性的例子 通常情况下 免疫原性强的物质 分子量都较大 分子量 10ku 10ku 4ku 强免疫原性 弱免疫原性 多无免疫原性 如 明胶分子量可达100ku 但容易在体内降解为低分子物质 所以免疫原性弱 三 分子结构的复杂性 在蛋白质分子中 含有大量芳香族氨基酸 尤其是含有酪氨酸的蛋白质 免疫原性强 以非芳香族氨基酸为主的蛋白质 免疫原性弱 在多糖抗原中 环状 免疫原性强 免疫原性弱 直链 四 物理状态与可降解性 物理状态 影响很大 可降解性 也有影响 某些分子量较小的抗原 免疫原性弱 增强免疫原性 降解过快 缺乏降解性 没有足够的分子去刺激免疫细胞 不易被APC降解 加工 例如 含L 氨基酸的蛋白质易降解 具有免疫原性 含D 氨基酸的聚合体不易降解 不具有免疫原性 五 进入机体的途径 多数抗原 非口途径 才具有免疫原性 皮内皮下肌肉静脉腹腔 等 某些抗原 经口途径 也具有免疫原性 如某些细菌 病毒等微生物抗原 六 宿主遗传性 同种动物不同品系或不同个体对同种抗原产生的免疫应答强度不完全相同 个体差异性 与遗传相关 研究证明 由免疫应答基因决定 能非特异性增强抗原免疫原性的一类物质 七 免疫佐剂 也可称为抗原佐剂 佐剂 通常与抗原以适宜的比例混合后注入动物体内 佐剂作用机制 增加抗原的体积 易被APC摄取 延长抗原在体内的存留期 增加与免疫细胞接触的机遇 诱发抗原注射部位局部炎症 利于刺激免疫细胞的增殖 第三节抗原决定簇 AntigenicDeterminant 什么是抗原决定簇 先回顾一段历史 奥地利免疫化学家KarlLandsteiner 1868 1943 于20世纪20年代进行了一个有名的试验 低分子化合物 蛋白质 无免疫原性 单独免疫动物不能产生抗体 偶联蛋白 免疫动物 则能产生抗体 并能单独与其抗体结合 偶联 半抗原与载体概念的提出 如 牛血清白蛋白 BSA 卵清蛋白 OA 等 用不同的半抗原分别与同一种载体偶联制备了不同的半抗原载体结合物 然后免疫动物 结果表明 不同的半抗原只能与其相应的抗体结合 Landsteiner 上述实验表明 抗原与抗体的特异结合与抗原分子表面的化学基团相关 进一步提出抗原决定簇的概念 antigenicdeterminant 将抗原分子表面能与其抗体结合的部位称为抗原决定簇 也称为表位 epitope 一 抗原决定簇的现代概念 指抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团 是免疫细胞识别的靶结构 也是免疫反应具有特异性的物质基础 二 抗原决定簇的分类 按构成分 T细胞决定簇 B细胞决定簇 顺序决定簇 构象决定簇 由空间构象形成 序列上不连续 序列相连续的氨基酸肽片段构成 存在于抗原内部的决定簇 存在于抗原表面的决定簇 功能性决定簇 隐蔽性决定簇 按功能分 按识别细胞分 能被TCR所识别位于抗原分子任意部位 能被抗体和BCR识别主要位于抗原分子表面 三 抗原结合价 抗原分子表面能与抗体结合的抗原决定簇总数 只含有一个抗原决定簇的抗原如 简单半抗原 含有多个抗原决定簇的抗原大部分抗原都为多价抗原 只有一种特异性决定簇的抗原 含有两种或以上特异性决定簇的抗原 第四节半抗原 载体现象 Hapten Carrier Phenomenon KarlLandsteiner 提出2个问题 半抗原 载体蛋白 无抗体产生 抗体产生 为什么单独应用半抗原不能产生抗体 载体在抗体产生中发挥什么作用 为了回答上述问题 有的学者应用 牛血清蛋白 BSA 二硝基苯 DNP 卵白蛋白 OA BSA DNP OA DNP 结果发现 只有第二次免疫与初次免疫使用相同的载体 半抗原复合物才能产生再次应答 称此现象为半抗原 载体现象 载体不是单纯起运载半抗原的作用 而是具有载体特异性 证明了 一个完全抗原分子 必须具有载体决定簇和半抗原决定簇 因此提出 Mitchison等在70年代阐明了载体效应的细胞学基础 B细胞 T细胞 载体反应细胞 半抗原反应细胞 它可解释为什么低分子量化合物与载体蛋白质分子结合后能够诱发免疫应答的机制 载体的作用非常重要 第五节抗原的交叉性 CrossAntigenicity 不同抗原之间除了具有特异的抗原决定簇之外 还可能存在着共同的抗原决定簇 如果两种不同的抗原之间存在相同的抗原决定簇 则将共同的抗原决定簇称为共同抗原或交叉抗原 如 立克次体 变形杆菌 两种不同的微生物 但存在相同的抗原决定簇 共同抗原的分子基础 共同决定簇 决定簇相似 抗原A 抗原B 抗原C 拥有共同抗原在自然界是很常见的 类属抗原groupantigen 异嗜性抗原heterophileantigen 存在于同一属或近缘种属的共同抗原 存在于远缘不同种属中的共同抗原 首先由Forssman发现 1911年 故也称为Forssman抗原 豚鼠 肝 脾 肾等组织乳剂 血清 分离 肝 脾 肾 绵羊的红细胞 交叉反应Crossreaction 一种抗体对具有共同抗原决定簇的两种不同抗原都能结合 产生免疫反应 称为交叉反应 交叉反应可用于临床诊断 如 立克次体感染时 可用变形杆菌抗原代替立克次体 检测体内相应的抗体 即外斐反应 第六节抗原的类型 TypesofAntigen 抗原 人工抗原 天然抗原 T细胞依赖 来源 性质 一 完全抗原与不完全抗原 完全抗原 不完全抗原 能刺激机体产生免疫应答 能在体内或体外与相应抗体或致敏淋巴细胞反应 免疫原性 反应原性 复合半抗原 简单半抗原 不能单独刺激机体产生免疫应答 但可与相应的抗体发生可见反应 不能单独刺激机体产生免疫应答 也不能与相应的抗体发生可见反应 但可阻止其抗体与完全抗原结合 二 外源性抗原与内源性抗原 外源性抗原 内源性抗原 自细胞外 通过APC捕获或与B细胞特异性结合后 进入细胞内的抗原 在自身细胞内合成的新抗原 如 细胞内寄生的微生物及其代谢产物肿瘤细胞内的肿瘤抗原等等 三 胸腺依赖抗原与胸腺非依赖抗原 实验证明 由抗原激发的免疫应答是多细胞相互作用的结果 即由APC T细胞和B细胞共同参与予完成的 胸腺依赖抗原 胸腺非依赖抗原 必须有Th参予才能激发免疫应答 大多数抗原 thymus dependentantigen TDAg 不须Th参予 可单独刺激B细胞产生抗体 少数抗原 thymusindependentantigen TIAg 四 天然抗原 根据抗原物质与机体的亲缘关系可分为 自己 抗原 非己 抗原 与机体种系发生关系愈远 其遗传性差异越大 其免疫原性也愈强 1 自己 抗原 正常自身组织成分及体液组分处于免疫耐受状态 不能激发免疫应答 但如打破自身耐受 则可引起自身免疫应答 隐蔽性自身抗原 正常情况下 由于组织屏障 不能进入血流 因此不能与免疫细胞接触 也不能激发免疫应答 脑组织 眼晶状体蛋白及精子等 一旦因外伤或手术等原因 可使此种抗原进入血流时 则可引起自身免疫应答 修饰性自身抗原 感染的病原微生物或某些化学药物 可与自身组织蛋白结合 改变其分子结构而形成的自身抗原 也能引起免疫应答 2 非己抗原 异种抗原 来自异种生物的抗原物质 如 细菌外毒素 异种血清 异种蛋白 种属关系远为强免疫原 同种异型抗原 同种动物不同个体间的抗原 如 组织相容性抗原 五 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决定簇的抗原 称为人工抗原 人工结合抗原 包括 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1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DNA中 然后导入受体细胞中使之表达 获得的融合蛋白具有免疫原性 经纯化后可作为抗原 六 超抗原 superantigen 1989年 瑞典科学家White提出的现代免疫学名词 普通抗原 超抗原 对应T细胞 一类由细菌 病毒 寄生虫产生的对淋巴细胞有强大刺激功能的蛋白质 对T细胞的激活能力是普通抗原的2000 50000倍 多种T细胞 激活 无严格抗原特异性 1 超抗原特点 既能与APC的MHC 类分子结合 也能与TCR结合 主要激活CD4 Th细胞 只需极低浓度即可激活多克隆T细胞 产生很强的免疫应答 1 10ng ml 2 超抗原的种类 3 超抗原的生物学意义 第七节常见的抗原物质 TheAntigenthatisKnown 一 异种抗原 1 病原微生物及其代谢产物 细菌 病毒等 都是由多种抗原组成的复合体 细菌 病毒 细菌代谢产物 如 外毒素 机体 毒性 类毒素 甲醛 抗毒素 保护性抗原 微生物具有多种抗原成分 但其中只有少数几种具有保护作用 ETEC的菌毛抗原 K88 K99等 和肠毒素抗原 ST LT等 STEC的F18菌毛抗原和Stx2e口蹄疫病毒的VP1 功能抗原 例如 2 动物免疫血清 抗原 人类使用动物血清进行被动免疫时 一定要做过敏试验 抗体主要存在于血清中 此即动物免疫血清 免疫 产生相应的抗体 动物 免疫血清具有两重性 既含特异性抗体 也可作为抗原 中和抗原 超敏反应 存在于不同种属生物之间的共同抗原称为异嗜性抗原 3 异嗜性抗原 当机体感染这些链球菌时 抗体既可和相应细菌结合 也可和机体组织细胞结合 引起相应的临床疾病 如风湿热 肾小球肾炎 溃疡性结肠炎等 如 某些链球菌 人体 是一类只需极低浓度即可激活多个T细胞克隆产生强烈的免疫应答的抗原物质 4 超抗原 如 金黄色葡萄球菌肠毒素 毒素休克综合征毒素 链球菌致热外毒素 HIV的囊膜糖蛋白GP120 二 同种异型抗原 1 血型抗原 ABO血型抗原 Rh血型抗原 是红细胞表面最重要的同种异型抗原 针对ABO血型抗原的抗体是天然抗体 IgM 是人类红细胞和恒河猴红细胞之间的共同抗原人类多数为Rh阳性 血清中不存在抗Rh抗原的天然抗体 2 主要组织相容性抗原 3 白细胞分化抗原 三 自身抗原 隐蔽性自身抗原 修饰性自身抗原 甲状腺球蛋白精子蛋白眼晶状体蛋白 未与免疫细胞接触过 药物或感染等因素使自身成分发生改变而成为自身抗原 如服用甲基多巴类药物或感染病毒等 可使红细胞膜的成分发生改变 并刺激机体产生抗红细胞Ab