水产动物免疫学：第二章 抗原(Antigen, Ag)

1、 第二章抗原(Antigen, Ag) 内 容一、抗原的概念和特性 二、影响免疫原性的因素 三、抗原的特异性与交叉反应四、抗原的分类及其意义 五、几种重要的抗原及佐剂一、抗原的概念和特性 1. 抗原(Antigen)：是指能刺激机体产生抗体和致敏淋巴细胞（特异性免疫应答）并能与之结合引起特异性免疫反应的物质。 B细胞 抗体 Ag T细胞 效应性T细胞刺激产生转化抗原刺激机体免疫应答的过程2.抗原的特性免疫原性 (Immunogenicity)即抗原能刺激机体免疫系统产生抗体和致敏淋巴细胞（特异性免疫应答的能力）AgTB致敏T细胞浆细胞抗体免疫原性示意图 反应原性 (Immunoreactivi

2、ty)指抗原能与相应的抗体及致敏淋巴细胞在体内或体外发生特异性结合的特性，也称免疫反应性。AgTB致敏T细胞浆细胞 抗原性（免疫反应性）示意图抗体抗原相关的其它概念：完全抗原(complete Ag)：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，病毒等半抗原（hapten）：只具有反应原性而缺乏免疫原性的物质，又称为不完全抗原。半抗原多为简单的小分子物质（分子量ku）。多数的多糖，类脂，某些药物等属于半抗原载体（carrier）：与半抗原结合而赋予其免疫原性的物质免疫原免疫原(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，称为免疫原。抗原物质又可以

3、称为免疫原，但半抗原不是免疫原免疫耐受(immune tolerance)：抗原诱导相应的淋巴细胞克隆对该抗原表现出特异性无应答状态耐受原：产生免疫耐受的抗原称。变应原：抗原可以引起机体发生病理性免疫应答，如超敏反应。引起免疫应答的类型 表现形式免疫原性免疫反应性又名(别名) 抗原正免疫应答正常免疫应答 + + 抗原 超敏反应 + +变应原负免疫应答 免疫耐受 + -耐受原二、影响免疫原性的因素 1.抗原本身2.机体方面3.免疫方式 1. 抗原因素：异物性理化性状（1）异物性:异种物质: Ag所属物种与宿主之间的亲缘关系 某种物质，若其化学结构与宿主的自身成分相异或机体的免疫细胞从未与它接触过

4、，这种物质就叫异物.抗原小鼠自身其他小鼠狗植物、微生物小鼠弱强（2）理化性状: 物理性状：分子构象和易接近性 分子大小:化学组成和分子结构：分子构象和易接近性 氨基酸残基在侧链的位置不同，其免疫原性不同2.机体因素遗传因素：疫苗、多糖抗原年龄：青壮年幼年和老年性别：雌性雄性生理状态(机体的免疫应答能力受遗传控制（Ir基因) )3.免疫方式剂量、途径、次数、佐剂的使用皮内皮下肌肉、腹腔、静脉口服三、抗原的特异性与交叉反应特异性体现在两方面：免疫原性和反应原性特异性是免疫学诊断和治疗的基础特异性的结构基础-抗原决定簇抗原的特异性 抗原诱导机体产生应答及与应答产物发生反应所显示的专一性抗原的交叉反应

5、 由共同表位刺激机体产生的抗体可以和两种以上的抗原结合发生反应。 抗原决定簇(Antigen Determinant,AD) 决定抗原特异性的基本结构或化学基团。又称表位（epitope）是抗原与TCR/BCR及抗体特异性结合的基本单位抗原 * 抗原特异性的分子基础 抗原异质性（heterogeneity） 抗原物质的非均一性。抗原可由不同分子组成；一个分子可有多个表位； * 存在于不同抗原物质上的相同或相似的表位称 为共同表位。 *共同抗原（交叉抗原）：带有共同表位的抗原 共同抗原四、抗原的分类 根据免疫原性来源与机体亲缘关系 诱导B细胞免疫应答中对T 的依赖性 （一）根据免疫原性完全抗原半

6、抗原简单半抗原复合半抗原抗原单纯蛋白质蛋白质类脂复合物蛋白质多糖复合物免疫原性（）酒石酸苯甲酸多糖类脂反应原性（）免疫原性（-）反应原性（）免疫原性（-）反应原性（-）（二）来源与机体亲缘关系异种抗原: 来自于免疫动物不同种属的抗原物质。如各种微生物及其代谢产物对鱼类来说都是异种抗原同种异型抗原: 与免疫动物同种而基因型不同的个体的抗原性物质。如血型抗原、同种自身移植抗原自身抗原: 能引起自身免疫应答的自身组织成分。如动物的自身组织细胞、蛋白质在特定条件下形成的抗原异嗜性抗原: 与种属特异性无关，存在于人、动物、植物、及微生物之间的共同抗原(三)免疫应答中对T细胞 的依赖性 根据产生抗体是否需

7、要Th细胞辅助分类胸腺依赖性抗原(TD-Ag):这类抗原在刺激B淋巴细胞分化成浆细胞的过程中,需要辅助性T淋巴细胞协助,绝大多数蛋白质属于此类。胸腺非依赖性抗原(TI-Ag):这类抗原直接刺激B细胞产生抗体，不需T细胞的协助五、几种重要的抗原及佐剂细菌抗原病毒抗原毒素抗原其他微生物抗原保护性抗原超抗原细菌抗原菌体抗原：又称O抗原，主要是指革兰氏阴性 菌细胞壁抗原，其化学本质为脂多糖（LPS）鞭毛抗原:又称H抗原，鞭毛抗原主要决定于丝状体荚膜抗原：又称K抗原，细菌荚膜构成有荚膜细菌有机体的主要外表面，是细菌主要的表面免疫原菌毛抗原：这类抗原为许多革兰氏阴性菌（大肠杆菌等）和少数革兰氏阳性菌（链球

8、菌）所具有病毒抗原病毒表面抗原：简称V抗原。有囊膜的病毒其抗原特异性主要是由囊膜上的纤突所决定的如流感病毒病毒衣壳抗原：简称VC抗原。无囊膜的病毒其抗原特异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核蛋白抗原：简称NP抗原。核衣壳是指病毒的蛋白核酸复合体保护性抗原：微生物中有多种抗原成分，但其中只有一两种抗原成分刺激机体产生的抗体具有免疫保护作用，这些抗原称为超抗原：某些细菌或病毒的产物具有强大的刺激细胞活化的能力，只须极低数量就可诱发最大的免疫效应，这类物质称为外源性超抗原：主要为某些细菌的毒素内源性超抗原：主要是由某些病毒基因编码的抗原免疫佐剂（immunoadjuvant)概

9、念：同抗原一起或预先注射到机体，能非特异性的改变或增强机体对该抗原的特异性免疫应答，发挥辅助作用，这类物质称为。简称佐剂。佐剂的种类佐剂无机佐剂：如氢氧化铝，明矾等，在疫苗上应用广泛。有机佐剂：包括微生物及其代谢产物，如卡介苗，LPS，短小棒状杆菌合成佐剂：如双链多聚肌苷酸等油型佐剂：如弗氏佐剂，矿物油，植物油等弗氏佐剂弗氏不完全佐剂(FIA)：液体石蜡（或植物油）与乳化剂羊毛脂（或吐温）混合而成，应用时与水溶性抗原充分混匀，使抗原分散在佐剂中形成油包水乳剂。弗氏完全佐剂(FCA)：在FIA中加入分枝杆菌（结核杆菌或卡介苗）即成FCA。 FCA的作用强于 FIA，但易在注射部位形成肉芽和持久性

10、溃疡，不适合于人体应用。疫苗的分类和特点免疫预防最主要的措施是接种疫苗。习惯上将细菌性制剂、病毒性制剂以及类毒素等人工主动免疫制剂统称为疫苗。传统疫苗新型疫苗一、传统疫苗常用的疫苗有：减毒活疫苗灭活疫苗( inactive vaccine)，亦称为死疫苗(dead vaccine) 1.灭活疫苗( inactive vaccine)是将培养增殖的标准株微生物经灭活后制备而成。目前得到应用的死疫苗包括霍乱、伤寒、钩端螺旋体、百日咳、狂犬病、甲型肝炎及乙型脑炎疫苗等。灭活疫苗和减毒活疫苗的差别在于疫苗中的病毒不具有感染性，在体内不能够增殖。 优点：由于不存在有感染性的病原体，比较安全。其他活病原体

11、污染问题较轻。保存较方便，一般不需要冻干保存。开发相对简单，培养中病原体达到一定滴度时，即可能进行生产 缺点：免疫效果一般低于减毒活疫苗，虽然能够诱导产生包括中和抗体在内的一些免疫反应，但是不能诱导细胞毒T淋巴细胞反应。诱导产生的免疫反应持续时间较短，需要多次免疫接种。灭活剂对病毒抗原性有影响，而且对不同的抗原成分影响不同。由于诱导的免疫反应水平较低，以及各个抗原成分之间的疫苗应答不平衡，可能诱发疾病。一般要求对疫苗制剂进行浓缩纯化。一般不能通过自然感染途径接种，不易产生局部免疫反应。需要使用佐剂，制剂中存在灭活剂。 2.减毒活疫苗（Attenuated vaccine） 减毒活疫苗是通过不同

12、的方法手段，使病毒的毒力，即致病性减弱或丧失，疫苗由完整的病原体组成。目前应用的减毒活疫苗有卡介苗、麻疹、腮腺炎、脊髓灰质炎(Sabin)、风疹及水痘疫苗等。减毒活疫苗是目前效果最好的疫苗，其特点是由活的病原体组成。 优点为：可以诱导包括体液免疫、细胞免疫和黏膜免疫在内的免疫方式，使机体获得较强的免疫保护。由于使用了活病毒，病毒可以在体内增殖，长时间和机体细胞作用，诱导较强的免疫反应。可以通过自然感染途径接种，这样不仅能够产生全身免疫反应，而且可以诱导产生局部免疫反应。减毒活疫苗可以通过所有病毒抗原刺激机体，产生保护作用。一般不需要在疫苗中添加佐剂，不需要加入灭活剂。生产过程中一般不需要进行浓

13、缩纯化。 缺点为：由于是活病毒制剂，可能污染其他活的病原体。一些减毒活疫苗仍保留有一定的毒力。传统的减毒活疫苗可能出现病毒毒力回复，既“返祖”现象。在一些免疫缺陷的个体中可能诱发严重疾病。在某些时候，野毒株感染可以导致活疫苗效果降低。 缺损颗粒可以干扰疫苗的免疫效果。对保存和运轴的要求较高。 二 新型疫苗及其特点基因缺失活疫苗基因工程载体疫苗基因工程疫苗蛋白质工程苗合成肽疫苗核酸疫苗1.基因缺失活疫苗基因缺失活疫苗(gene deleted live vaccine)就是使用基因工程技术去除和毒力有关基因活基因片段获得的缺失突变毒株制成的疫苗。 病毒的减毒. 删除突变是将足够大的片段除去，使其

14、不再复毒。保留抗原性片段 2. 基因工程载体疫苗载体疫苗(vectored vaccine)指利用非致病微生物作为载体，将病毒的保护性抗原基因片段重组到载体微生物基因组中，用表达保护性抗原的微生物作为疫苗。 将保护性抗原的基因克隆到另一个无害的病毒，所呈上的抗原行为犹如在原始的病毒。当细胞感染就可产生细胞介导的免疫。 牛痘（Vaccinia ）就是一个好的候选，因为它广泛应用于人群，而没有致病作用。 制备一个多价疫苗病毒株，因为牛痘可以接受几个外源性抗原。一个HIV的候选疫苗正在研制中。将蛋白克隆到另一个病毒4. 基因工程疫苗基因工程疫苗(gene engineered subunit vac

15、cine)指用基因工程表达的蛋白抗原制成的疫苗，通常这些抗原必须进行纯化。 转基因烟草能够产生狂犬病抗体 美国含乙肝疫苗马铃薯墨防腹泻蔬菜在一个外源性的宿主表达单基因 (编码保护性抗原). 用一个表达载体制备大量的抗原作为疫苗。用发酵工程在细菌中表达基因，并将蛋白纯化. 这种疫苗有与死疫苗同样的不足。表达表面糖蛋白的基因基因 : 编码抗原蛋白 ( 病毒，细菌，原虫等)连接到一个载体细菌，酵母，昆虫，哺乳动物细胞表达系统表达免疫原性 蛋白疫苗 vaccine导入Be cloned 酵母大发酵罐HBsAg 蛋白vaccine第一个 重组抗原疫苗 Hepatitis B vaccineHBsAg纯化

16、刺激机体产生保护性抗体Protective antibodies5.蛋白质工程苗蛋白工程疫苗(proteinengineeredvaccine)是指将抗原基因加以改造，使之发生点突变、插入、缺失、构型改变，甚至进行不同基因或部分结构域的人工组合，以期达到增强其产物的免疫原性，扩大反应谱，去除有害作用或副反应的一类疫苗。 6.合成肽疫苗合成肽是指用化学方法合成的多肽，这些多肽的序列是根据病毒的保护性抗原设计的 ，用这些合成肽所制成的疫苗称合成肽疫苗。7.核酸疫苗（DNA vaccine） DNA（DNA vaccine）疫苗亦称基因疫苗或核酸疫苗，乃将编码免疫原的基因插入细菌表达质粒，直接接种重

17、组质粒，后者在体内转染宿主细胞并表达可诱导免疫保护应答的抗原，也被称为第三代疫苗。 优点为：简便，无须体外表达纯化抗原和应用佐剂；可在体内持续表达，从而可持续刺激机体，免疫效果较好。目前进入临床试验的有疟疾DNA疫苗和HIV DNA疫苗。DNA疫苗是有目的的将DNA质粒（plasmid）导入人体（vaccinee ）。 质粒携有编码蛋白的基因，体内低效率感染细胞，表达抗原，引起免疫反应。目的不是产生对DNA分子本身的抗体，而是得到由受者细胞表达的蛋白。Plasmidvaccine鱼用疫苗的发展进程Duff首次对使用氯仿灭活的杀鲑气单胞菌口服预防疖疮病，人工感染有明显保护作用 第一个获文号的水产

18、商品疫苗为防治肠型红嘴病（ERM）疫苗（1976，USA），其次为弧菌疫苗。上述两个疫苗目前证明有极大的应用价值浸泡免疫始于70年代中期（Amend 1976，Antipa 1977),主要用于弧菌病免疫我国第一个获得许可文号的水产疫苗是草鱼出血病细胞疫苗（1995年）近年来，随着DNA疫苗的发展，水产DNA疫苗研制也迅速开展。 鱼用疫苗的接种方法 1. 注射法：将疫苗直接注射到肌肉、腹腔或心脏的免疫 接种方法。适用于经济价值较高，体形较大的鱼类 优点：免疫效果好； 缺点：操作困难，易损伤接种鱼类，幼鱼无法使用。 2. 口服法：将疫苗通过投喂的方法接种到鱼类机体 适用于大规模的鱼群 优点：操作简单； 缺点：免疫效果不稳定（因消化液对疫苗的消化分解） 3. 浸泡法：将鱼类浸泡于疫苗溶液中以达到免疫接种目的 适用于鱼苗 优点：操作简单； 缺点：免疫效果不稳定（因浸泡进入机体的疫苗数量有限） 4. 喷雾法：将疫苗以高压喷射到接种生物体表以进行免疫的方法。 优点：操作简单； 缺点：免疫效果差。 5. 其他方法