第三章抗原-课件

1、第三章 抗原 （ Antigen, Ag,聊城大学农学院 路建彪,学 习 目 标,掌握：抗原、免疫原性、抗原性、完全抗原、半抗原（抗原决定簇）和载体的概念；掌握异嗜性抗原的概念和临床意义,熟悉：决定抗原的抗原性的条件,了解：重要抗原物质；佐剂的概念及应用；超抗原的特点,主 要 内 容,第一节 抗原的概念 第二节 构成抗原的条件 第三节 抗原决定簇 第四节 半抗原与载体 第五节 抗原的类型 第六节 重要的抗原物质,第一节 抗原的概念,什么是抗原,有何特性,思考,一、抗原的概念,在免疫学发展的早期，人们应用,细菌或其外毒 素给动物注射,一定时期后， 通过实验证明,动物血清中存在一种能凝集 细菌或中

2、和毒素毒性的物质,将能刺激机体的物质称为抗原 （antigen，Ag,一、抗原的概念,随着现代免疫学的发展，已证明： 除了微生物或毒素等物质，其它非自身分子进入机体后，也能触发机体发生免疫应答,因此，以上抗原的概念已不能完全概括其含义,凡能刺激机体免疫系统产生抗体或致敏淋巴细胞，并能与 其相应抗体或致敏淋巴细胞在体内或体外发生特异性反应 的物质，统称为抗原,二、抗原的特性,从抗原的概念可知道抗原具备两种特性，即,二、抗原的特性,二、抗原的特性,1.免疫原性（immunogenicity,相互作用,指抗原能诱导免疫应答的特性,它涉及,抗原分子,免疫细胞,抗原的免疫原性,与抗原分子的化学性质相关,

3、也与机体的免疫应答特性相关,因此,二、抗原的特性,2.反应原性（reactogenicity,相互作用,抗原分子,抗体 效应淋巴细胞,反应原性 决定于抗原分子的化学性质,因此,即抗原能与免疫应答产物(抗体或效应T细胞)发生特异性反应的特性,它只涉及,第二节 构成抗原的条件,思考,并不是什么物质都可以刺激机体发生免疫应答,构成抗原必须符合一定的条件,构成抗原的条件,一 异 源 性,二 高 分 子 物 质,三 复杂的分子结构和立体构象,四 物 理 性 状,五 适当 的 进入 途径,六 宿主方面的 因素,七 佐 剂,一、异源性,1.在免疫功能正常条件下,一、异源性,2.因此,抗原来源与宿主,种系关系

4、越远,抗原性越强,种系关系越近,抗原性越弱,举例,鸭血清蛋白,抗原性弱,抗原性强,二、化学组成与分子大小,1.化学组成,二、化学组成与分子大小,2.分子大小,1）一种物质是否具有抗原性，与其分子大小有关,通常情况下，具有抗原性的物质，分子量都较大,2）也有大分子量物质呈弱免疫原性的例子,如：明胶分子量可达100ku，但因其为直连氨基酸结构， 易在体内降解为低分子物质，所以呈弱免疫原性,三、分子结构和立体构象的复杂性,1.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,以非芳香族氨基酸，为主的蛋白质,抗原性强,抗原性较弱,2.蛋白质和多糖抗原,结构复杂者抗原性强，反之较弱 复杂

5、性决定于氨基酸和单糖的类型 数量,环状 抗原性强,直链 抗原性弱,四、物理状态和可讲解性,1.物理状态 影响很大,2.可降解性 也有影响,例如,可溶性抗原,免疫原性弱,分子聚集,吸附在颗粒表面,or,增强抗原性,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，具有抗原性 含D-氨基酸的聚合体不易降解，不具有抗原性,五、进入机体的剂量和途径,六、宿主方面的因素,1.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。 2.其他因素 年龄、性别与健康状态,七、免疫佐剂,是指先于抗原或与抗原混合或同时注入动物体内，能非

6、特异性增强机体对抗原特异性免疫应答的一类物质。 也可称为免疫增强剂、抗原佐剂,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会 诱发抗原注射部位及局部淋巴结炎症，有利于刺激免疫细胞的增殖,定义,作用机制,请 回 答,1.什么是抗原？ 2.抗原的特性有哪些？ 3.构成抗原的条件？ 4.什么是免疫佐剂,第三节 抗原的特异性与 抗原决定簇,抗原的特异性,指什么,由什么决定,本节所要讲解的重点内容,特异性 是指物质之间的相互吻合性或针对性、专一性,一、抗原的特异性,抗原进入机体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，且抗原只能与相应的免疫应答产物反应，

7、这种性质称为抗原的特异性,1. 抗原的特异性表现在2个方面,免疫原性的特异性,反应原性的特异性,2. 抗原特异性是,免疫应答最重要的特点,免疫学诊断与防治的理论依据,3. 抗原特异性的物质基础是,抗原分子中的抗原决定簇,什么是抗原决定簇？ 我们先回顾一段历史,抗原特异性的物质基础,二、抗原决定簇,1.人工结合抗原,低分子化合物或化学基团,蛋白质,20世纪20年代,则能产生抗体， 并能单独与其抗体结合,免疫动物,偶联,无免疫原性， 单独免疫动物不能产生抗体,偶联蛋白,二、抗原决定簇,2.半抗原与载体的提出,无免疫原性低分子化合物为半抗原（hapten，H,免疫原性蛋白质为载体（carrier，C

8、,如 等低分子化合物,二硝基苯酚（DNP) 三硝基苯酚,如,等,二、抗原决定簇,3.抗原决定簇概念的提出,Landsteiner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相结合,二、抗原决定簇,不同酸基对半抗原与抗体反应特异性的影响,上述实验证明,抗原与抗体的特异结合是与抗原分子表面的 化学基团相关,将抗原分子表面具有特殊立体构型和免疫活性的化学基团称为抗原决定簇， 又称为抗原表位（epitope,既是免疫活性细胞识别的部位， 又是与相应抗体或之民淋巴细 胞相结合的部位,我们可以这么理解,半抗原是外加在抗原分子上的

9、已知化学结构的化学基团，在一定意义上与抗原分子上的抗原决定簇是同义语,4.抗原决定簇,概念,指抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学化学基团；是被免疫细胞识别的靶细胞；也是免疫反应具有特异性的物质基础,性质,一个多肽决定簇含56个氨基酸残基； 一个多糖决定簇含56个单糖 一个核酸半抗原决定簇含68个核苷酸,二、抗原决定簇,4.抗原决定簇,抗原结合价,抗原分子表面能与抗体结合的决定簇总数,单价抗原,多价抗原,单特异性决定簇抗原,多特异性决定簇抗原,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,含有两种或两种以上的特异性决定簇

10、,二、抗原决定簇,4.抗原决定簇,分类,T细胞决定簇,B细胞决定簇,隐蔽性决定簇,功能性决定簇,构象决定簇,顺序决定簇,按构成分,按功能分,按识别细胞分,序列相连续的氨基酸肽片段构成,由空间构象形成，序列上不连续,存在于抗原表面的决定簇,存在于抗原内部的决定簇,能被TCR所识别； 位于抗原分子任意部位； 约917个氨基酸残基,能与抗体和BCR结合； 主要位于抗原分子表面； 约67个氨基酸残基或糖基,二、抗原决定簇,抗原的特异性是由其抗原决定簇的性质、数目和空间构型决定的,最 后 强 调,抗原决定簇是研究天然蛋白质抗原性的理论依据,第四节 半抗原载体现象,以前我们已经讲述了什么是半抗原和载体，现

11、在我们来学习一种重要的现象 半抗原-载体现象,半抗原,载体蛋白,无抗体形成,抗体产生,结合,1. 为什么单独应用半抗原不能产生抗体？ 2. 载体在抗体产生中发挥什么作用,提出2个问题,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,卵清蛋白（OA,BSA-DNP,OA-DNP,结合,结合,结果发现,只有二次免疫与初次免疫使用的载体半抗原复合物 相同才能产生再次应答，称此现象为载体效应,半抗原-载体效应,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

12、胞学基础,半抗原-载体概念及其重要,它可解释为什么低分子量化合物与体内载体蛋白质分子结合诱发超敏性反应产生的药物过敏症,如苯胺类染料、镇静剂司眠脲、退热剂阿司匹林、氨基比林以及多种抗生素分解产物等是诱发药物过敏症的原因,请 回 答,1.什么是抗原决定簇？ 2.什么是半抗原载体现象,第五节 抗原的交叉性,不同抗原物质之间除了具有本身特异性抗原之外， 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,则将带有相同抗原决定簇的抗原称为交叉抗原或共同抗原,如,拥有共同抗原在自然界是很常见的,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

13、，产生免疫反应，称为交叉反应,交叉反应可用于临床感染的诊断 如立克次体感染时，可用变形杆菌抗原代替立克次体抗原，检测体内相应的抗体(即外斐反应，是一种交叉凝集反应,第六节 抗原的类型,一、完全抗原与不完全抗原,二、外源性抗原与内源性抗原,1. 外源性抗原 自细胞外，通过APC吞噬、捕获或与B细胞特异性结合后，进入细胞内的抗原,2. 内源性抗原 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、胸腺依赖性抗原与胸腺非依赖性抗原,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细胞共同参与完成的,1. 胸腺依赖抗原 thymu

14、s dependent antigen， TD抗原或TD-Ag,必须有Th参与才能激发免疫应答,大多数抗原,不需Th参与，可单独刺激B细胞产生抗体,少数抗原,2. 胸腺非依赖抗原 thymus independent antigen， TI抗原或TI-Ag,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（autoantigen,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,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，

15、也不能激发免疫应答； 脑组织、眼晶状体蛋白、甲状腺蛋白及精子等； 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,隐蔽性自身抗原,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（non-self antigen,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的决定簇的抗原，称之人工抗原,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

16、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（ supper antigen,是一类由病毒、细菌、寄生虫产生的对淋巴细胞有强大刺激功能的蛋白质；它们能与多数T细胞结合并为T细胞活化提供信号，因此称这种能与多数T细胞结合的抗原称为超抗原。 对T细胞的激活能力是普通细胞的2000-50000倍,1989年，瑞典科学家White提出的现代免疫学名词,第七节 重要的抗原物质,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,细菌代谢产物,一、异种抗原,2、动物免疫血清,抗原,免疫,动物,产生相应的抗体,抗体主

17、要存在于动物血清中，此即动物免疫血清,免疫血清具有两重性,既含特异性抗体抗原,也可作为抗原,中和抗原,超敏反应,动物免疫血清可以用于特异性治疗和紧急预防特定传染病,一、异种抗原,3、异嗜性抗原,存在于不同种属生物之间的共同抗原称为异嗜性抗原,当机体感染这些链球菌时，机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,一、异种抗原,4、超抗原,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,如： -金黄色葡萄球菌肠毒素； -链球菌致热外毒素； -HIV的囊膜糖蛋白GP120,二、同种异性抗原,1、血型抗原,2、主要组织

18、相容性抗原,3、白细胞分化抗原,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阴性,血清中不存在抗Rh抗原的天然抗体,三、自身抗原,隐蔽性自身抗原,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,修饰性自身抗原,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，从而刺激机体产生抗红细胞抗体，引起自身免疫性溶血性贫血,药物或感染等因素使自身细胞成分发生改变而成为自身抗原,四、肿瘤抗原,细胞癌变过程中出现的具有免疫原性的大分子物质的总称,肿瘤特异性抗原 TSA,某种肿瘤细胞表面特有的抗原,如人类黑色素瘤、结肠癌等细胞表面的 特有肿瘤抗原，可用单克隆抗体检测,肿瘤相关抗原 TAA,无严格肿瘤特异性,正常细胞也可表达，但癌变时其含量会显著增高,如甲胎蛋白（AFP）是胎儿血清正常成分， 出生后血清中含量