抗原分析解析课件

1、第二章 抗原antigen 什么是抗原？什么才能作为抗原？抗原有哪些特性？主要内容 第一节 抗原的概念及类别 第二节 抗原的分子基础 第三节 抗原的免疫特性 第四节 抗原组学第一节 抗原的概念及类别什么是抗原有何特性？一、抗原的概念免疫学发展早期，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和毒素毒性的物质将能刺激机体的物质统称为抗原，antigen, Ag一、抗原的概念抗原又称凝集原、沉淀原、过敏原、耐受原、免疫原随着现代免疫学的发展，已经证明除了微生物或毒素等物质，其他非自身分子进入体内也能触发机体免疫应答。现代免疫学认为：抗原是一类能够诱导机

2、体免疫应答并能与相应抗体或T细胞受体发生特异反应的物质。二、抗原的特性从抗原的概念可以看出，抗原有两种特性，即1.免疫原性2.特异反应性抗原性半抗原物种特异性1.免疫原性抗原能诱导机体免疫应答的特性它涉及:因此抗原的免疫原性，既和抗原分子的化学性质有关，也和机体的免疫应答特性有关。抗原分子免疫细胞相互作用2.特异反应性抗原能与相对应的免疫应答产物（抗体及致敏淋巴细胞）发生特异结合和反应的能力。它只涉及因此，反应原性决定于抗原分子的化学性质。抗原分子抗体效应淋巴细胞相互作用二 普通抗原的分类 一、根据抗原性能 1. 完全抗原 2. 半抗原 三、根据抗原与动物间的亲缘关系 （一）异种抗原 异种抗原

3、（xenogenic Ag）主要指病原微生物。异种抗原在免疫功能正常条件下，只有异种或同种异体的免疫原性物质才能诱导宿主的正免疫应答，即只有“非已”抗原才能引起正免疫应答。这是由于免疫系统在个体发育过程中，对“自己”抗原产生耐受，不能识别，而对“非已”抗原则能够识别所致。因此抗原来源与宿主种系关系越远，其免疫原性也越强，如微生物抗原、异种血清蛋白等物质对人是强免疫原。反之种系关系较近，则免疫原性也弱，如鸭血清蛋白对鸡呈弱免疫原性，而对兔则表现为强免疫原性。 （二）同种型抗原 同种异型抗原（allogenic Ag）主要包括血型抗原、主要组织相容性抗原以及次要组织相容性抗原等。 1.人类血型抗原

4、 目前，已报导23个系统 。ABO血型血液有不同类型是奥地利免疫学家卡尔兰德斯坦纳（18681943）在1902年提出的。他曾从自己和五位同事身上取得血液样本，合成三十个样本，进行观察研究。他发现有的样本成功混合，有的却发生凝结（黏在一起）。他于是领悟，每个样本的情况并不完全相同。有两人的样本，红血球上有一种称为(Anti-gen)（抗原）的物质，他于是以A作标记；另外两人的样本，另有一种抗原，他依字母顺序，以B作标记；只有一人的样本，A抗原和B抗原都没有，但血清中却有两种抗体，他自己的血液也是如此，他于是以O（表示无抗原）作标记。后来，他发现有一群人的血液，既有A抗原，也有B抗原，他便叫它做

5、AB型。 （1） ABO（H）血型系统：人类ABO（H）血型系统可分为A、B、AB和O四种类型。 血型 抗原（RBC） 抗体（血清） A型 A抗原 抗B抗体 B型 B抗原 抗A抗体 AB型 AB抗原 无抗A、抗B抗体 O型 无A、B抗原 抗A、抗B抗体 据科学家预测，很快会出现第5种血型。完全有可能出现一种新血型，比如说C型。只有这种有新血型的人才能在人口过于稠密、自然资源所剩无几的严重污染世界上生存下来，因为这时原先那4种血型，也就是说，有好几十亿甚至上百亿的人将抵挡不住这种日益加剧的生态灾难，他们会很快消失。 （2）Rh血型系统 应用恒河猴（Macacus rhesus）RBC 家兔 抗恒

6、河猴RBC抗体（免疫血清）+ 人类RBC 凝集反应（+）。 人类RBC 恒河猴RBC RHCE基因（+） RHD基因 （+） RHCE基因（+） RHD基因 （-）D抗原（+） Rh+D抗原（-） Rh-共同存在D抗原（+） Rh+Rh阳性血型在中国汉族及大多数民族人中约占99.7%，个别少数民族约为90%。在中国，Rh阴性血型只占千分之三到四。RH阴性A型、B型、O型、AB型的比例是3：3：3：1。如果同时考虑ABO和Rh血型系统，在汉族人群中寻找AB型Rh（-）同型人的机会不到万分之三，十分罕见。新生儿溶血症示意图 孕妇(Rh-)胎儿(Rh+)抗Rh抗体新生儿RBC (Rh+)溶血反应新生

7、儿溶血症示意图 2.主要组织相容性抗原 主要指MHC类分子和类分子。MHC类分子和类分子模式图 （三）自身抗原 自身抗原（autoantigen）的形成主要有以下原因。 1.隐蔽抗原释放 2.自身抗原被修饰 （1）生物因素 （2）化学修饰 （3）物理修饰 3.抗原决定基扩展 4.分子模拟（异嗜性抗原） （四）异嗜性抗原 异嗜性抗原（heterophile antigen）是指一类与种属特异性无关，存在于人、动物、植物及微生物组织之间的共同抗原。因Forssman首先发现这种抗原，故亦称为Forssman抗原。豚鼠绵羊异嗜性抗原 豚鼠脏器 羊血红细胞（SRBC） 大肠杆菌O86 B血型物质大肠杆

8、菌O14 人结肠粘膜乙型链球菌 肾小球基底膜、心肌组织肺炎球菌14型 A血型物质变形杆菌OX株O抗原 立克次氏体 梅毒螺旋体 牛心类脂在临床诊断中也有用异嗜性抗原作为疾病检测的手段，如从牛心肌中提取的心肌类脂与梅毒螺旋体有共同抗原，利用牛心肌提取液检测患者体内是否存在抗梅毒抗体，以此作为梅毒患的诊断的依据。引起原发性非典型肺炎的支原体与MG株链球菌间有共同抗原，引起斑疹伤寒的立克次体与变形杆菌间也有共同抗原，故可用异嗜性凝集反应作这类疾病的辅助诊断。 （五）独特型抗原 Ig的V区、B细胞抗原识别受体（BCR）和T细胞抗原识别受体（TCR）所具有的独特的氨基酸顺序和空间构象，构成不同的表位，这些

9、表位称为独特型（idiotype，Id），Id可诱导自身产生相应的抗体称抗独特型抗体。由于Id 由抗体的生物学作用转变为抗原特性，亦称独特型抗原（idiotypic antigen） 。 该抗体可以与另一种抗体的V区结合独特型抗原引起的独特型抗独特型网络调节 四、其他分类 （一）产生方式不同 1.天然抗原 （1）细胞、细菌和病毒 （2）蛋白质类抗原 （3）糖类抗原 （4）脂质抗原 （5）核酸抗原 2.人工合成抗原经过人工化学改造的天然抗原即为人工抗原。抗原决定簇：抗原与抗体结合的特殊结构称为抗原决定簇。用置换的化学基团相当于单一的抗原决定簇，但其本身没有免疫原性，只能与相应抗体结合，因此称为半

10、抗原。3.合成抗原合成的直链和有支链的聚合体和氨基酸共聚体 （二）物理性状的不同 1.颗粒性抗原 2.可溶性抗原超抗原（一）概念 某些物质具有强大的刺激T 细胞活化的能力，称此物质为超抗原（superantigen, SAg） 。 （二）SAg的作用特点 1. 具有强激活T细胞（CD4+T细胞）作用，可刺激T细胞总数的520%。 2. 抗原无需处理，直接与MHC-II类分子和TCR-V结合。 3. 无MHC限制性，同MHC-II类分子结合，增加TCR与SAg的亲和力。 4. 可激活T细胞，又可致T细胞产生免疫耐受或抑制。种类：外源性超抗原：如金葡菌肠毒素； 内源性超抗原：如病毒蛋白等；意义：诱

11、导T细胞耐受；与某些疾病发生有关；超抗原激活多克隆示意图普通抗原单克隆/寡克隆T 细胞应答1:104 - 1:105超抗原多克隆T 细胞应答1:4 - 1:10超抗原作用示意图MHC 主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex)MHC是由一群紧密连锁的基因群组成，定位于动物或人某对染色体的特定区域，呈高度多态性。其编码的分子表达于不同细胞表面，参与抗原递呈，制约细胞间相互识别及诱导免疫应答。不同种类哺乳动物MHC及其编码产物的名称各异。MHC 共分成三类：第一型：MHC class I（MHC I）位于一般细胞表面上，可以提供一般细胞内的一些状况，比

12、如该细胞遭受病毒感染，则向病毒外膜碎片的氨基酸链透过MHC提示在细胞外侧，可以供杀手T细胞等辨识，以进行扑杀。第二型：MHC class （MHC ）只位于抗原提呈细胞（APC)上，如巨噬细胞等。这类提供则是细胞外部的情况，像是组织中有细菌侵入，则巨噬细胞进行吞食后，把细菌碎片利用MHC提示给辅助T细胞，启动免疫反应。第三型： MHC class (MHC ) 主要编码补体成分，肿瘤坏死因子（TNF）。APC是抗原提呈细胞(antigen presenting cell,APC)是指具有摄取、处理及提呈抗原能力的细胞，它本身是先天免疫（固有免疫）的一部分。其表面表达的MHC类分子,能摄取病原体

13、蛋白并将其加工成短肽段，呈递给T细胞，因此又是获得性免疫的启动者。通常所说的抗原提呈细胞多指的是巨噬细胞、树突状细胞（DCs）、B淋巴细胞等能表达MHC类分子的细胞，即所谓的专职性的抗原提呈细胞。普通抗原与超抗原不同识别机制的比较 超抗原与普通抗原的特性比较第二节 抗原的分子基础构成抗原必须符合一定的条件并非任何物质都能刺激机体发生免疫应答（1）分子组成大分子蛋白质，分子量大于10000者，可含有大量不同的抗原决定簇，是最强的免疫原。如异种血清蛋白、酶蛋白及细菌毒等，是强免疫原蛋白质的例子。多糖是重要的天然抗原，纯化多糖或糖蛋白、脂蛋白以及糖脂蛋白等复合物中的糖分子部分都具有免疫原性。在自然界

14、，许多微生物有富含多糖的荚膜或胞壁，细菌内毒素是脂多糖，以及一些血型抗原（A、B、C、H）也是多糖。多糖（polysaccharide）是由多个单糖分子缩合、失水而成，是一类分子机构复杂且庞大的糖类物质。凡符合高分子化合物概念的碳水化合物及其衍生物均称为多糖。多糖在自然界分布极广，亦很重要。有的是构成动植物骨架结构的组成成分，核酸分子多无免疫原性，但如与蛋白质结合形成为核蛋白则有免疫原性。在自身免疫病中，可见对天然核蛋白诱导的免疫应答产生的抗DNA或RNA抗体。此外，多肽类激素如胰岛素虽为小分子量（6000）亦具有免疫原性。来自一种动物的胰岛素，如长期用于另一种动物，亦能诱导免疫应答产生抗体。

15、多肽类激素由下丘脑垂体甲状旁腺、胰腺等分泌，释放具有周期性、阶段性(脉冲式)。有利于机体更好地适应环境变化蛋白质抗原免疫原性强;糖蛋白、脂蛋白、多糖、脂多糖有较强免疫原性；脂类、核酸免疫原性很弱；（2）分子大小 1.分子量大小分子量 10 000dal 免疫原性强；分子量 10 000dal 免疫原性弱；分子量 直链 聚合蛋白 单体 颗粒性 可溶性通常情况下，大分子的结构越复杂，免疫原性越强第三节 抗原特异性与决定簇一、抗原的特异性1.特异性是指抗原的针对性或专一性，抗原进入机体只能激发特异的淋巴细胞分化增殖，产生的抗体或致敏淋巴细胞只针对与相应的抗原反应。2.抗原特异性表现在2个方面：免疫原

16、性的特异性；反应原性的特异性。3.抗原特异性是免疫应答最重要的特点，也是免疫学诊断与防治的理论依据。？其物质基础是抗原分子中的抗原决定簇抗原为什么具有特异性呢二、抗原决定簇Antigenic determinant1、概念：抗原的特异性不是由整个抗原分子决定的，而是由暴露在抗原分子表面具有特殊立体构型和免疫活性的化学基团决定的，这些基团称为抗原决定簇，也称抗原表位。二、抗原决定簇Antigenic determinant2.抗原结合价：抗原分子表面能与抗体结合的决定簇总数。抗原决定簇的性质、数量和空间构象决定了抗原的特异性。二、抗原决定簇Antigenic determinant3.性质：一个

17、多肽决定簇含5-6个氨基酸残基；一个多糖决定簇含5-7个单糖；一个核酸半抗原决定簇含6-8个核苷酸 抗原决定簇的特异性不仅依赖其氨基酸组成、数目和排列顺序，也依赖于分子局部构型以及分子的其余部分对此局部构型的影响。4. 数量 各种抗原的决定簇数目不同，如白喉类毒素有8个抗原决定簇，流感病毒有40多个抗原决定簇。抗原决定簇大多存在于抗原的表面，但也有隐藏在抗原内部的，称为隐蔽决定簇。如牛血清蛋白的抗原决定簇多于18个，但只有6个暴露在抗原表面，隐藏于抗原分子内部的抗原决定簇一般是无功能的。抗原分子在酶的作用下，使内部的抗原决定簇暴露出来，才能发挥抗原决定簇的作用。5.抗原的免疫优势：同一种免疫原

18、分子上有许多抗原决定簇，它们诱发免疫应答的能力也是不同的，有的产生高效价的抗体，称为免疫优势决定簇，还有的不能诱导产生抗体，这种无效力的决定簇称为免疫静止决定簇。二、抗原决定簇Antigenic determinant6. 抗原决定簇的类型 （1）结构决定簇 ：构象决定簇（conformational determinant）由空间构象形成的决定簇，序列上不连续。 （2）顺序决定簇：顺序决定簇（sequence determinant），又称线性决定簇（linear determinant），序列相连续的氨基酸肽片段构成的决定簇。构象决定簇与线性决定簇第三节 抗原的免疫特性一、抗原的外源性外源

19、性是首要因素抗原大分子与所接触的机体的物质之间的理化性质的差异程度。1、异种物质如马血清，微生物，异种蛋白，破伤风抗毒素 亲缘关系越远，抗原性越强2、同种异体物质如ABO血型物质3、自身物质 如眼晶体蛋白，甲状腺蛋白，脑组织二、免疫原性与免疫个体及免疫方式的关系遗传因素，Genetics物种差异，Species个体差异，Individual年龄，Age 决定某一物质是否具有免疫原性，除与上述条件有关外，还受机体的年龄、生理状态、个体差异等诸多因素的影响。2.抗原的剂量和佐剂 具有免疫原性的物质进入机体后能否诱导免疫系统产生免疫应答，还受抗原的剂量、免疫的途径、免疫间隔的时间等多种因素的影响。 佐剂：有增强免疫应答的作用是抗原暂存，逐步释放以刺激淋巴细胞能引起肉芽肿或炎症细胞反应参与刺激淋巴细胞增殖与分化佐剂是属于非特异性的免疫原性增强剂，使用佐剂的免疫注射，常常采用皮下或腹腔注射的方式，每次注射间隔一周以上。不用佐剂的免疫注射，常常采用静脉注射的方式，每次注射的时间间隔为三天左右。半抗原（hapten）指只具有免疫反应性，而单独使用不能刺激机体产生免疫应答的物质（即不具有免疫原性）。我们可以这么理解：半抗原是外加在抗原分子上的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。三 半抗原-载体现象1.人工结合抗原 2.半抗原与载体概念的提出