免疫学 抗原.ppt

主要内容：抗原的概念构成抗原的条件抗原特异性与抗原决定簇半抗原-载体现象抗原的类型重要的抗原物质,第一章抗原,重点：抗原的基本概念抗原的免疫原性抗原的特异性难点：半抗原载体现象，载体效应。,目的要求：1.掌握抗原的概念和抗原的两大特性2.掌握决定抗原免疫原性的条件3.掌握抗原决定簇的概念；交叉反应的概念和意义4.掌握半抗原载体效应现象及其原因。5.熟悉抗原分类的基本概念，掌握胸腺依赖抗原和胸腺非依赖抗原,了解抗原的其他分类方法,一、概念1抗原（antigen,Ag）：是一类能刺激机体免疫系统产生特异性免疫应答，产生致敏L-C和（或）抗体，并能与相应的致敏L-C和（或）抗体在体内或体外发生特异性结合的物质。例如：乙型肝炎疫苗、禽流感病毒、禽流感灭活苗。,第一节抗原的概念,又称为，免疫反应性。抗原能与相应的免疫应答产物（抗体和致敏淋巴细胞）在体内或体外发生特异性结合的性能。,抗原刺激机体免疫系统产生抗体和致敏淋巴细胞的性能。,2.免疫原性(immunogenicity),3.反应原性(reactigenicity),抗原性=免疫原性+反应原性,4.完全抗原(completeantigen)：免疫原（immunogen），既具有免疫原性又具有反应原性的抗原。蛋白质、细菌、病毒,5.不完全抗原(incompleteantigen)：又称半抗原（Hapten)，单独存在时只具有反应原性而无免疫原性的物质。大多数的多糖、类脂、药物等如二硝基酚、青霉素。,（1）半抗原,（2）完全抗原,不产生抗体,产生抗体,既然半抗原不能刺激机体产生抗体，那么其反应原性中，与半抗原结合的抗体从何而来呢？有什么方法可得到针对半抗原的抗体？,免疫原（immunogen）：在具有免疫应答能力的机体中，能使机体产生免疫应答的物质。半抗原不属于免疫原。,载体：是能赋予半抗原以免疫原性的大分子物质。即半抗原+载体完全抗原,6.载体(carrier),用化学合成的方法：将半抗原+大分子物质（BSA等）形成半抗原-BSA复合物，即具有了免疫原性。,常用载体：BSA（牛血清白蛋白）OVA（卵清白蛋白）HSA（人血白清蛋白）,二、抗原的两种性能,1.免疫原性2.反应原性,问题1：一种物质要成为抗原必须具备的特质是什么呢？影响免疫原性质量的因素又有哪些呢？我们一日三餐中的三大营养物质是否属于抗原而受到机体的排斥？为什么？,第二节构成抗原的条件,一、异源性（foreignness）异源性又称异物性，是构成抗原的首要条件。,异物：化学组成和结构与宿主的自身成分相异，或者机体的免疫活性细胞从未与其接触过的物质就是异物。,抗原与机体之间种族关系越远，组织结构差异越大，免疫原性越强。,如：微生物抗原人强免疫原鸭血清蛋白鸡：弱免疫原兔：强免疫原,异种抗原：不同种属间的抗原同种异体抗原：同种异体间的物质，如血型抗原、组织相容性抗原。自身抗原：自身物质，如I型糖尿病（胰岛素依赖型糖尿病),胰岛细胞胰岛细胞被破坏胰岛素分泌不足,按亲缘关系的远近可分为三个不同层次：异种抗原同种异体抗原自身抗原,胰岛素依赖型糖尿病,抗原的免疫原性与其分子大小密切相关,二、大分子有机物,1.小分子物不具有载体特性。2.大分子物质一般结构较复杂，抗原位点较多。3.大分子具有相对的稳定性，不易降解，可较长时间刺激T-C和B-C。,MW10KD（1万以上），才有较强的免疫原性;MW在5-10KD之间，免疫原性弱;MW5KD，免疫原性很差或无免疫原性;MW1000的小分子为半抗原；胰岛素MW为5,734KD,具有很好的免疫原性明胶的MW高达100KD，免疫原性却很差问题2：半抗原没有免疫原性，但可经改造使之具有免疫原性。举例说明如何改造？,分子结构和空间构象复杂者抗原性强。对蛋白质抗原来说，凡是含有芳香族氨基酸的蛋白质抗原性较强，如酪氨酸。多肽链中的二硫键也起重要作用。（形成环形结构）,三、化学组成、分子结构和立体构像的复杂性,例如：胰岛素结构复杂；明胶的MW高达100KD，因其为直链氨基酸，结构单一，免疫原性却很差。,1抗原的物理状态：一般颗粒性抗原的免疫原性通常比可溶性抗原强。一些免疫原性弱的可溶性抗原，可由于分子的聚集增加质点的大小或吸附在颗粒表面，从可增加或使其获得免疫原性。,四、物理状态及可降解性,如：颗粒：AL(OH)3胶粒、聚丙烯酰胺颗粒蛋白：甲状腺球蛋白,2.抗原分子的可降解性对免疫原性有明显影响,免疫应答是一个抗原驱逐的过程，因此抗原分子降解太快不利于激发免疫应答。适当的进入途径，对抗原的免疫原性影响较大。,问题1：我们一日三餐中的三大营养物质是否属于抗原而受到机体的排斥？为什么？,一日三餐的三大营养物质蛋白质、脂类、多糖都具有不同程度的免疫原性但经消化分别变成小分子氨基酸、多肽、脂肪酸、单糖失去免疫原性。所以一般免疫途径也不宜采用消化道,半抗原+大分子载体（蛋白质）异源的、大分子有机物、结构复杂、适度的可降解性的优质抗原。如果想获得某种小分子半抗原的特异抗体其技术路线：用化学方法将之与大分子蛋白质等相连（如CAP-BSA）免疫适当的实验动物分离血清中的抗体,问题2：半抗原没有免疫原性，但可经改造使之具有免疫原性。举例说明如何改造，为什么？,识别自己和非已、特异性、记忆性其中最大特点是特异性.,第三节抗原特异性与抗原决定簇,1免疫三大特点：,一、概述,2特异性的含义所谓特异性（Specificity）是指物质之间的相互吻合性、针对性、专一性。,免疫原性的特异性：某一特定抗原激发某一特定的免疫应答：即产生针对该Ag的特异抗体和致敏L-C；,3.抗原的特异性,反应原性的特异性：特定Ag只能与其相应抗体和致敏L-C特异结合。,二、抗原特异性与抗原决定簇的关系1.抗原决定簇(antigenicdeterminant，AD)抗原分子表面具有特殊立体构型和免疫活性的化学基团，又称为抗原表位（epitope）,既是免疫活性细胞识别的部位，又是与相应抗体和/或致敏淋巴细胞相结合的部位。,2.免疫优势决定簇能诱导产生高效价抗体的AD。,3.免疫静止决定簇不能诱导产生抗体的决定簇。,改变,改变决定簇内某一单个的氨基酸残基，就可能引起免疫优势决定簇的改变。,抗原的特异性决定于AD,A,B,三、抗原决定簇的性质、大小及数量,1.大小：6个左右的氨基酸残基/葡萄糖残基2.抗原价：决定簇的个数。,4.单价抗原：只有一个AD的抗原。,5.多价抗原：有两个以上AD的抗原。,7.多价多特异性抗原：有两个以上AD，而且有两种以上的AD。,6.多价单特异性抗原：有两个以上AD，但只有一种AD。,天然抗原一般都是多价多特异性抗原,8.功能决定簇：曝露在抗原分子的表面，可供免疫活性细胞识别的AD。功能决定簇功能价；9.非功能决定簇：隐蔽在抗原分子的内部。非功能决定簇非功能价/隐蔽价,两者在一定的条件下可相互转化,一般来说5000D中有一个抗原决定簇，如BSA的MW=69000D，其上有18个决定簇。,10.B细胞表位：抗原中被BCR和抗体分子所识别的部位；B细胞表位存在于天然抗原分子表面，不经抗原递呈细胞（APC)的加工处理即可直接被B细胞识别。,11.T细胞表位：蛋白质分子中被MHC分子递呈并被TCR识别的肽段。它不存在天然蛋白质表面，必须经抗原呈递细胞加工处理为小肽分子，然后再与自己MHC分子结合才能被T细胞所识别。一个T细胞只具有一种TCR,第四节半抗原载体现象,初次应答和再次应答,初次应答：是机体第一次接触某一抗原物质所发生的免疫应答。再次免疫应答：机体第二次接触同样的抗原而发生的免疫应答。,免疫应答：机体接受抗原物质刺激后，体内免疫细胞活化、增殖、分化和产生效应的过程。包括抗原递呈、淋巴细胞活化、免疫分子形成及免疫效应发生等一系列的生理反应。通过有效的免疫应答，机体得以维护内环境的稳定。,Ag,B细胞,浆细胞,Ab,APC,Th细胞,Ag肽-MHC分子,T细胞,Tc细胞,体液免疫应答,细胞免疫应答,初次应答其特点：初次应答刺激幼稚B细胞，比较缓慢柔和，产生抗体的潜伏期长，产生的抗体滴度低，维持的时间短且多为亲和力较低的IgM。,再次免疫应答特点：再次应答刺激记忆B细胞，较快速激烈。产生抗体的潜伏期短，产生的抗体滴度高，维持的时间长且多为高亲和性IgG等其他类抗体。,半抗原不具免疫原性，将半抗原与大分子载体相连后，即可赋予半抗原以免疫原性。那么半抗原与载体复合物免疫动物后，免疫系统对半抗原和载体的反应如何？,可以这样理解:抗原物质由两个不同的功能部分组成：一个是半抗原只具有特异性反应原性的小分子物质；另一个是载体赋予半抗原以免疫原性的大分子物质。,从实验结果我们看到有趣的半抗原-载体现象和载体效应现象:1、半抗原-载体现象：小分子物质不具有免疫原性，不能诱导机体产生免疫应答，但当与大分子物质连接后，就能诱导机体产生免疫应答。2、载体效应：半抗原只有结合在与初次免疫所用的载体相同时，才能引起再次免疫应答。,（1）如果用DNP和OVA复合物免疫动物之后，再用同一复合物或单独用OVA作抗原，均可引起细胞介导免疫应答的再次反应。,（2）如果用DNP或DNP和另一载体（BGG）复合物作抗原，则不引起细胞介导免疫应答的再次反应，说明致敏的T-C只能识别载体，不能对半抗原或结合在另一载体上的半抗原发生免疫效应。,进一步的实验证明：,1.小分子半抗原可通过与载体大分子结合而获得免疫原性，获得特异性抗体,结论：,2.载体不仅增加了半抗原分子的大小，使之获得免疫原性，而且在再次应答的免疫记忆中起重要作用，再次应答由载体决定。,3.大多数天然抗原都可看作是半抗原载体复合物，半抗原实质上就是抗原决定簇，而其余部分则为载体。,4.细胞介导免疫应答的特异性决定于载体，而体液免疫应答的特异性决定于半抗原。,第五节抗原的分类,一、根据抗原的特异性分类,不同的Ag物质具有不同的AD，决定了各自的特异性，此种Ag称为特异性Ag,不同的Ag分子有部分相同或相似的AD，这种AD称为共同Ag或交叉Ag。共同Ag刺激机体产生相同特异性的抗体，在血清学上就会发生交叉反应。如天花与牛痘、牛冠状病毒和鼠肝炎病毒都具有gp190、pp52、gp26抗原。O14与人类直肠粘膜具有共同Ag，引起可引发溃疡性结肠炎,交叉反应：抗原除了能与自身抗血清发生特异性反应外，还能与其它的抗血清发生反应。这种抗原抗体的反应就是交叉反应。如：CAP-BSA和CAP-HSA在自然界中具有共同Ag的物质很多，根据物种亲缘关系的远近不同，常见的有类属Ag和异嗜性抗原。,由共同抗原刺激机体产生的抗体可以和两种抗原(共同抗原)结合发生反应。,抗原甲,抗原乙,抗体1,刺激机体产生抗体,医学意义：）利用交叉反应推测物种进化的亲缘关系和进行疾病的诊断和病因的探析。）影响免疫诊断的结果。,特异性反应,类属Ag：指存在于同属生物中的共同Ag。如A群沙门氏菌有OAg1、2、12三种不同的AD。D群OAg有9、12二种不同的AD。O1、O2为A群特异的Ag，O9为D群特异的Ag。O12为A、D群类属Ag。异嗜性抗原（Forssman抗原）：指不同种系或无亲缘关系的生物之间共同具有的Ag。属于共同Ag的特殊情况。异嗜性抗原被认为是自身免疫病之因。如O14与人类直肠粘膜具有共同Ag，反复感染O14后。,二、根据抗原的性质分,1、完全抗原2、不完全抗原,三、根据抗原的来源,1、异种Ag：各种疫苗、异种红细胞、异种蛋白2、同种Ag：血型抗原、组织相容性抗原3、自身Ag4、异嗜性抗原,五、根据诱导抗体产生是否需要T细胞分为,B细胞分化成浆细胞的过程中，需Th协助的Ag，称TDAg或T细胞依赖性Ag。如：异种组织、微生物等。,不需TH协助，直接刺激B-C分化成浆细胞的抗原。如细菌脂多糖（LPS）、肺炎球菌荚膜多糖（SSS）、PVP等。,TD抗原与TI抗原的区别,项目TD抗原TI抗原,结构特点载体表位无载体表位T细胞辅助需要不需要免疫应答体液和细胞免疫体液免疫抗体类型多种IgM免疫记忆有无,六、根据化学组成分1.蛋白质：血清蛋白、细菌外毒素等2.脂蛋白：血清脂蛋白3.糖蛋白：血型物质、组织相容性抗原4.脂质：结核杆菌的磷脂质和糖脂质5.多糖：肺炎链球菌等的荚膜6.脂多糖：内毒素、Forssman抗原7.核酸：核蛋白等,凝集原：参与凝集反应的抗原，为颗粒性抗原。2.沉淀原：参与沉淀反应的抗原，为可溶性抗原。3.病毒中和抗原：存在于病毒中，能刺激机体产生中和抗体的病毒成分。,七、根据临床应用分,5.血凝素抗原：某些病毒的囊膜上有血凝素，血凝素具有抗原性，能刺激机体产生相应抗体，这种物质称为血凝素抗原。,4.免疫保护性抗原：微生物具有多种抗原成分，但其中只有12种抗原成分能刺激机体产生抗体具有免疫保护作用，因此将这些抗原称为保护性抗原或功能抗原。如口蹄疫病毒的VP1保护性抗原、传染性法氏囊病毒的VP2保护性抗原，肠致病性大肠杆菌的菌毛抗原（K88、K99等）和肠毒素抗原（如ST、LT等）。,第六节重要的微生物抗原,一、细菌抗原(bacteriumantigen),1.鞭毛抗原（flagellarantigen）,又称H抗原(hauch)。鞭毛主要成分是蛋白质。不同细菌的的H抗原具有型特异性，常作为血清学鉴定的依据之一。,菌毛,鞭毛,免疫原性强100度加热1h失去免疫原性大肠杆菌的菌毛抗原与致病性有密切的关系，在细菌学诊断上非常重要。,2.菌毛抗原（pilusantigen）,3.菌体抗原（somaticantigen）,指G-细菌的胞壁抗原，又称O抗原(ohne)。其化学本质为脂多糖(LPS）。,G-菌细胞壁结构,脂多糖（LPS）,脂蛋白,肽聚糖,磷脂(内膜，细胞膜),磷脂(外膜),类脂A、核心多糖、侧链多糖,菌体抗原的特异性决定于多糖侧链,属特异性,内毒素,脂多糖的结构,脂肪酸,聚二糖,核心多糖,特异性多糖（O抗原）,脂类A,菌体抗原的特异性就决定于这些位于G-菌胞壁最外层的多糖侧链的单糖种类、序列及空间立体构型。,4.荚膜抗原（capsularantigen）：又称K抗原，由菌体外的粘液物质组成。多数细菌的荚膜主要含多糖类，如：猪链球菌；少数主要含多肽类，如：炭疽杆菌极少数细菌两者都有，如：巨大芽孢杆菌K抗原可以干扰O抗体对O抗原的凝集作用。如大肠杆菌的O不凝集性。,病毒的基本结构核心核酸病毒衣壳蛋白质包膜(部分病毒)脂类、糖蛋白刺突蛋白质,核衣壳,二、病毒抗原(virusantigen),核心,核衣壳,包膜内层基质蛋白,包膜外层,刺突,有1.囊膜抗原(Envelopeantigen)膜病毒的抗原特异性由囊膜上的纤突所决定，如流感病毒囊膜上的血凝素（H）和神经氨酸酶（N），囊膜抗原具有型和亚型的特异性。2.衣壳抗原(capsidantigen)无囊膜病毒，其抗原特异性决定于病毒颗粒表面的衣壳结构蛋白。如口蹄疫病毒的结构蛋白VP1、VP2、VP3、VP4。另外还有S抗原（可溶性抗原）、NP抗原（核蛋白抗原）。,1.外毒素(exotoxin)破伤风梭菌、白喉杆菌、肉毒梭菌等都能产生外毒素（exotoxin）并释放到环境中。外毒素的化学组成为蛋白质，性质不稳定，不耐热，可被蛋白酶所破坏。,三、毒素抗原（toxinantigen）,外毒素的分子结构：大部分外毒素由A亚单位和B亚单位组成，A亚单位为活性成分，决定致病特点，作用方式，是毒性部分；B亚单位为结合部分，决定其结合性。外毒素的中和AD位于B亚单位上。,抗毒素(antitoxin)：外素毒具有很强的免疫原性，能刺激机体产生抗体，这种抗体称之为抗毒素。,3.类毒素(toxoid)：外毒素经0.4%甲醛处理，可脱毒而保留原有抗原性成为类毒素。外毒素类毒素(toxo