生物制品的免疫学理论

1、 第二章第二章 生物制品的生物制品的 免疫学理论免疫学理论1n免疫学预防和治疗：用免疫制剂活免疫调节药物调整机体的免疫功能，对疾病进行预防和治疗。n天然被动免疫（natural passive immunity）n天然主动免疫（ natural active immunity ）n人工被动免疫（artificial passive immunity ）n人工主动免疫（ artificial acquired immunity ）2第一节 抗原与抗体n一、抗原n 抗原的概念n1. 抗原与抗原性抗原与抗原性 n 抗原抗原 凡是能刺激机体产生抗体和效应性淋巴细胞并能与之结合引起特异性免疫反应的物质称

2、为抗原(antigen)。n 抗原性抗原性 抗原分子具有抗原性(antigenicity)，其包括免疫原性与反应原性两个方面的含义。n 免疫原性免疫原性 (immunogenicity)是指抗原能刺激机体产生抗体和致敏淋巴细胞的特性。n 反应原性反应原性 (reactinogenicity)又称为免疫反应性(immunoreactivity)。是指抗原与相应的抗体或效应性淋巴细胞发生特异性结合的特性，这种结合反应的特异性可能是生物学中已知的最特异的反应。3n2. 完全抗原与半抗原完全抗原与半抗原 n根据抗原物质的抗原性，可将抗原分为完全抗原与不完全抗原。n 完全抗原完全抗原 (complete

3、 antigen)，也可称为免疫原(immunogen)。既具有免疫原性又有反应原性的物质。如大多数蛋白质、细菌、病毒等。n 半抗原半抗原 (hapten)，亦称为不完全抗原(incomplete antigen)。只具有反应原性而缺乏免疫原性的物质。 与蛋白质或多聚赖氨酸等载体(carrier)结合后可具有免疫原性。大多数的多糖、类脂、某些药物等属于半抗原。半抗原又有简单半抗原和复合半抗原之分。4n构成免疫原的条件构成免疫原的条件n抗原物质要具有良好的免疫原性，需具备以下条件：n异源性异源性 n分子大小分子大小 n化学组成、分子结构与立体构象的化学组成、分子结构与立体构象的复杂性复杂性n物理

4、状态物理状态 （颗粒）5n 抗原决定簇抗原决定簇 n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(antigenic determinant)或抗原决定基，由于抗原决定簇通常位于抗原分子表面，因而又称为抗原表位(epitope)。n抗原表位决定着抗原的特异性，即决定着抗原与抗体发生特异性结合的能力。n抗原分子母体表面连有不同的抗原表位亦即具有不同的特性，而同一化学基团的不同异构体均可影响抗原的特异性。 6n 抗原的交叉性抗原的交叉性 n自然界中存在着无数多的抗原物质，不同主抗原物质之间、不同种属的微生物间、微生物与其他抗原物质间，难免有相同或相似的抗原组成或结构，也可能存在共

5、同的抗原表位，这种现象称为抗原的交叉性或类属性。而这些共有的抗原组成或表位就称为共同抗原(common antigen)或交叉反应抗原(cross reacting antigen)。种属相关的生物之间的共同抗原又称为“类属抗原”。 n抗原的交叉性有以下几种情况 ：n不同物种间存在共同的抗原组成不同物种间存在共同的抗原组成 n不同抗原分子存在共同的抗原表位不同抗原分子存在共同的抗原表位 n不同表位之间有部分结构相同不同表位之间有部分结构相同 7n 主要的微生物抗原主要的微生物抗原n1. 细菌抗原细菌抗原(bacterial antigen) 细菌的 抗原结构却比较复杂，应把细菌看成是多种抗原成

6、分组成的复合体。根据细菌各部分构造和组成成分的不同，可将细菌抗原(bacterial antigen)分为鞭毛抗原、菌体抗原、荚膜抗原和菌毛抗原。 8n 菌体抗原菌体抗原 (somatic antigen)又称O抗原，主要指革兰氏阴性菌细胞壁抗原，其化学本质为脂多糖(LPS)。n鞭毛抗原鞭毛抗原 (flagllar antigen)又稍、H抗原。由丝状体(filiform，filament)、钩状体(hook)和基体(basal body)3部分组成，鞭毛抗原主要决定于丝状体。n荚膜抗原荚膜抗原 (capsular antigen)又称K抗原。荚膜由细菌菌体外的黏液物质组成，细菌荚膜构成有荚膜

7、细菌有机体的主要外表面，是细菌主要的表面免疫原。(碳疽)9n菌毛抗原菌毛抗原 (pili antigen)为许多革兰氏阴性菌和少数革兰氏阳性菌(如某些链球菌)所具有。n n毒素抗原 (toxin antigen)很多为细菌，能产生外毒素。其成分为糖蛋白或蛋白质，具有很强的抗原性，经灭活后类毒素能刺激机体产生抗体（即抗毒素）。 10n2. 病毒抗原病毒抗原 nV抗原抗原也称为囊膜抗原(envelope antigen)。V抗原具有型和亚型的特异性。 nVC抗原抗原又称衣壳抗原(Viralcapsidantigen) 。其抗原特异性决定于病毒颗粒表面的衣壳结构蛋白（无囊膜的病毒）。n保护性抗原保护

8、性抗原 (protective antigen) 微生物的某些抗原成分刺激机体产生的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(functional antigen)。n超级抗原超级抗原 (1-10ng/ml)11二 抗体n免疫球蛋白与抗体免疫球蛋白与抗体n1.免疫球蛋白免疫球蛋白 (imunoglobulin，简称Ig)是指存在于人和动物血液(血清)、组织液及其它分泌液中的一类具有相似结构的球蛋白。依据化学结构和抗原性差异，免疫球蛋白可分为IgG，IgM，IgA，IgE和IgD。n2.抗体抗体 (antibody，简称Ab)动物机体受到抗原物质刺激后，由B淋巴细胞转化为浆细

9、胞产生的，能与相应抗原发生特异性结合反应的免疫球蛋白。 12第二节 免疫系统与免疫应答免疫系统与免疫应答n免疫系统免疫系统 (immunesystem)是动物机体产生免疫应答的物质基础，主要由免疫器官和免疫细胞组成 。13n 骨髓n 中枢免疫器官 胸腺n 腔上囊n 免疫器官 淋巴结n 脾脏n 外周免疫器官 骨髓n 哈德氏腺n 黏膜相关淋巴组织n 免疫系统 T，B淋巴细胞n 免疫细胞 自然杀伤性细胞和杀伤细胞n 辅佐细胞n 粒细胞和肥大细胞n 细胞因子n 免疫分子 补体n 抗体n n 14免免 疫疫 细细 胞胞 （Cells of the immune system）淋巴细胞：T、B、NK单核细

10、胞粒细胞：中性，酸，碱树突细胞（淋巴来源DC，髓系DC）肥大细胞 巨噬细胞白细胞固有免疫细胞适应性 免疫细胞组织细胞15固有固有免疫免疫体体液液细细胞胞补体补体急性期蛋白急性期蛋白黏膜分泌液黏膜分泌液肥大细胞肥大细胞NK细胞细胞吞噬细胞吞噬细胞裂解裂解裂解，裂解，阻止进入阻止进入启动应答启动应答杀伤被感杀伤被感染细胞染细胞吞噬、消吞噬、消化异物化异物16非特异性免疫非特异性免疫适应性适应性免疫免疫体体液液细细胞胞抗体抗体Th2CTLTh1裂解裂解中和感染力，中和感染力，阻止进入阻止进入调节应答调节应答杀伤被感杀伤被感染细胞染细胞吞噬、消吞噬、消化异物化异物补体补体吞噬细胞吞噬细胞17特异性免疫

11、特异性免疫n二二 免疫应答免疫应答n免疫应答免疫应答(immuneresponse)是指动物机体免疫系统受到抗原物质刺激后，免疫细胞对抗原分子的识别并产生一系列复杂的免疫连锁反应和表现出特定的生物学效应的过程。n免疫应答的三大特点：特异性、有一定免疫期、免疫记忆18n（一）免疫应答的基本过程（一）免疫应答的基本过程 n免疫应答是一个连续的不可分割的过程，但可人为地划分为3个阶段个阶段：n致敏阶段；n反应阶段；n效应阶段 。19n（二）抗原递呈细胞对抗原的加工和递呈（二）抗原递呈细胞对抗原的加工和递呈 n1. 抗原递呈细胞抗原递呈细胞 (antigenpresentingcells，APCs)是

12、一类能摄取和处理抗原，并把抗原信息传递给淋巴细胞而使淋巴细胞活化的细胞。按照细胞表面的主要组织相容性复合体(MHC)类和类分子，可把抗原递呈细胞分为两类：一类是带有MHC类分子的细胞，另一类是带有MHCI类分子的细胞。n2. 对外源性抗原的加工和递呈对外源性抗原的加工和递呈 （ MHC ）n3. 对内源性抗原的加工和递呈对内源性抗原的加工和递呈 （ MHC）20TCR 识别识别 MHC/抗原肽抗原肽 TCR抗原肽MHC-IIT 细胞抗原递呈细胞21n（三）体液免疫体液免疫 n概念：由B细胞介导的免疫应答称为体液免疫应答(humoral immune response) ，而体液免疫效应是由B细

13、胞通过对抗原的识别、活化、增殖，最后分化成浆细胞并分泌抗体来实现的，因此抗体是介导体液免疫效应的免疫分子。 2223抗体产生的动力学抗体产生的动力学2425n1. 抗体产生的动力学特点抗体产生的动力学特点n初次应答初次应答 n有以下几个特点：n具有潜伏期具有潜伏期 n初次应答最早产生的抗体为初次应答最早产生的抗体为lgM，可在几，可在几天内达到高峰，然后开始下降天内达到高峰，然后开始下降 n初次应答产生的抗体总量较低，维持时间初次应答产生的抗体总量较低，维持时间也较短也较短 26n再次应答再次应答 n再次应答有以下几个特点：n 潜伏期显著缩短潜伏期显著缩短 n 抗体含量高，而且维持时间长抗体含

14、量高，而且维持时间长 n 再次应答产生的抗体大部分为再次应答产生的抗体大部分为IgG，而，而lgM很少很少 n回忆应答（记忆性回忆应答（记忆性T细胞、记忆性细胞、记忆性B细胞）细胞）27n2. 抗体的免疫学功能抗体的免疫学功能 n中和作用中和作用 （如外毒素或类毒素） n免疫溶解作用免疫溶解作用（如霍乱狐菌、锥虫）n免疫调理作用免疫调理作用 （补体参与）n局部黏膜免疫作用局部黏膜免疫作用 （IgA）n抗体依赖性细胞介导细胞毒作用抗体依赖性细胞介导细胞毒作用 (如K细胞) n对病原微生物生长的抑制作用对病原微生物生长的抑制作用 （支原体和钩端螺旋体） n此外，抗体还具有免疫损伤免疫损伤作用（变态

15、反应，以及一些自身免疫疾病）。28第三节 免疫血清学技术免疫血清学技术 n抗原与相应抗体在体内和体外均能发生特异性结合反应，因抗体主要来自血清，因此在体外进行的抗原抗体反应称为血清学反应或免疫血清学技术，是建立在抗原抗体特异性反应基础上的检测技术。 29一、凝聚性试验一、凝聚性试验n概念：抗原与相应抗体结合形成复合物，在有电解质存在下，复合物相互凝聚形成肉眼可见的凝聚小块或沉淀物，根据是否产生凝聚现象来判定相应抗体或抗原，称为凝聚性试验；包括凝集反应和沉淀反应。30凝集试验凝集试验 n概念：细菌、红细胞等颗粒性抗原，或吸附在红细胞、乳胶颗粒性载体表面的可溶性抗原，与相应抗体结合，在有适当电解质

16、存在下，经过一定时间，形成肉眼可见的凝集团块，称为凝集试验(agglutination test)。n优点：操作简便，便于基层诊断工作应用。n分类：直接凝集试验(简称凝集试验) 和间接凝集试验。312. 2. 间接凝集试验间接凝集试验(indirect agglutination test)1. 直接凝集试验直接凝集试验(direct aSglutination test)颗粒性抗原与相应抗体直接结合并出现凝集现象的试验。 32n间接血凝试验间接血凝试验n间接血凝试验（passive hemagglutination assay，PHA）; n反向间接血凝试验（reserve passive

17、hemagglutination assay，RPHA ）n 乳胶凝集试验乳胶凝集试验(latex agglutination test，LAT)，用高分子乳状液的聚苯乙烯聚合物作载体吸附抗原(或抗体)，可用以检测相应的抗体(或抗原)。33n协同凝集试验协同凝集试验(co-agglutination test，COAG)n葡萄球菌A蛋白(staphylococcalproteinA，SPA)是金黄色葡萄球菌的特异性表面抗原，能与多种哺乳动物IgG分子的Fc片段结合，SPA与IgG结合后，后者的Fab片段暴露于外，并保持其抗体活性。覆盖有特异性抗体的金黄色葡萄球菌与相应的抗原结合时，就可产生凝集

18、反应的方法。34正向间接血凝试验检测口蹄疫35血凝抑制试验检测禽流感36沉淀试验沉淀试验n概念：可溶性抗原(如细菌的外毒素、内毒素、菌体裂解液，病毒的可溶性抗原、血清、组织浸出液等)与相应抗体结合，在适量电解质存在下，形成肉眼可见的白色沉淀，称为沉淀试验(precipitation test) n1. 环状沉淀试验环状沉淀试验(ring precipitation test)是最简单、最古老的一种沉淀试验，目前仍广泛应用。本法主要用于抗原的定性试验（如碳疽诊断，Ascoli试验）。37n2. 琼脂凝胶扩散试验（琼脂凝胶扩散试验（AGP） 利用可溶性抗原和抗体在半固体凝胶中进行反应，当抗原抗体分

19、子相遇并达到适当比例时，就会互相结合、凝聚，出现白色的沉淀线，从而判定相应的抗体和抗原。（如MD、IBD、GP）n3. 免疫电泳技术免疫电泳技术是凝胶扩散试验与电泳技术相结合的免疫检测技术 。此方法比一般的凝胶扩散试验更快速和灵敏。38琼脂凝胶免疫扩散试验39二、标记抗体技术、标记抗体技术n 概念：抗原与抗体能特异性结合，但抗体、抗原分子小，在含量低时形成的抗原抗体复合物是不可见的。有一些物质即使在超微量时也能通过特殊的方法将其检测出，如果将这些物质标记在抗体分子上，可以通过检测标记分子来显示抗原抗体复合物的存在，此种根据抗原抗体结合的特异性和标记分子的敏感性建立的技术，称为标记抗体技术(la

20、beled antibody technique)。 40n(一一)免疫荧光抗体技术免疫荧光抗体技术 (immunofluorescence antibody technique)是指用荧光素对抗体或抗原进行标记，然后用荧光显微镜观察荧光以分析示踪相应的抗原或抗体的方法。其中，最常用的是以荧光素标记抗体或抗抗体，用于检测相应的抗原或抗体。41424344Flow cytometer /FACSEGFP+DG0/G1:90.9% G2/M:0.4% S: 8.7%EGFP-G0/G1:68.0% G2/M:4.2% S: 27.8%EtotalG0/G1:72.9% G2/M:2.7% S: 2

21、4.4%Fp21-EGFP对293细胞细胞周期的影响 G0/G1:72.1% G2/M:3.1% S:24.8%EGFP+AEGFP-G0/G1:68.8% G2/M:3.0% S:28.2%BtotalG0/G1:70.0% G2/M:3.1% S:26.9%Cn（二）酶标抗体技术（二）酶标抗体技术 n1. 原理原理：根据抗原抗体反应的特异性和酶催化反应的高敏感性而建起来的免疫检测技术。 如： ELISAn2.用于标记的酶用于标记的酶 辣根过氧化物酶（HRP）应用最广，其作用底物为H2O2，催化时可使供氢体产生一定颜色（邻苯二胺，OPD；四甲基联苯胺，TMB；3，3二氨基联苯胺，DAB）46

22、双抗体夹心法测抗原双抗体夹心法测抗原47三、补体结合试验补体结合试验 n补体：存在于血清中不耐热，具有酶活性的球蛋白。n补体结合试验(complement hxation test) 可根据是否出现溶血反应，判定反应系统中是否存在相应的抗原和抗体。参与补体结合反应的抗体称为补体结合抗体。n补体结合抗体主要为IgG和IgM；IgE和IgA通常不能结合补体。通常是利用已知抗原检测未知抗体。48四、中和试验中和试验n概念：根据抗体能否中和病毒的感染性而建立的免疫学试验称为中和试验(neutralization test)。n应用：中和试验极为特异和敏感，在病毒学研究中是一项十分重要的技术手段，主要用于病毒感染的血清学诊断、病毒分离株鉴定、不同病毒株抗原关系分析、疫苗免疫效力与免疫血清质量评价和测定动物血清中是否存在抗体等。49终点法中和试验终点法中和试验 n1.固定病毒稀释血清法（血清中和试验）固定病毒稀释血清法（血清中和试验） n（1）病毒毒价的滴定LD50、ELD50、ID50、EID50、TCID50n（2）正式试验血清中和价：血清半数保护量（PD50）505152n2.固定血清稀释病毒法固定血清稀释病毒法(病毒中和试验病毒中和试验)n将病毒原液作10倍递进稀释，分装两列无菌试管，第1列加等量正常血清(对照组)；第2列加待检