生物课件-第10章 微生物与机体免疫2.ppt

1、第十章 微生物与机体免疫,10.3 抗原 10.4 抗体 10.5 免疫学的应用 10.6 血清学反应,10.3 抗原,10.3.1 抗原的基本概念 现代免疫学观点认为，抗原（antigen，Ag）是能刺激机体产生抗体或致敏淋巴细胞，从而诱导机体发生免疫应答，并能与免疫应答产物在体内或体外发生特异性结合反应的一类物质。抗原又称免疫原（immunogen）。,抗原的两种特性,抗原物质一般应同时具有免疫原性和免疫反应性两个特性。 （1）免疫原性 习惯上又称抗原性，是指具有刺激机体产生免疫应答能力的性质。 （2）免疫反应性 指抗原具有与免疫应答产物发生特异性相互反应的特性。,抗 原 的 种 类,（1

2、）完全抗原 凡同时具备免疫原性和免疫反应性的抗原称完全抗原。大多数常见的抗原都是完全抗原，例如大多数蛋白质、细菌细胞、细菌外毒素、病毒和动物血清等。 （2）不完全抗原 只具有免疫反应性而没有免疫原性的物质，称为半抗原或不完全抗原。例如青霉素，它没有免疫原性，不会引起免疫反应，但与某些组织蛋白质结合后可转化成完全抗原。,10.3.2 抗原的性质 （1）相对分子质量大 抗原物质必须是大分子，相对分子质量一般都大于1105，低于4103的物质一般不具抗原性。在上述范围内，一般其相对分子质量越大，抗原性越强，但少数物质却属例外，如明胶的相对分子质量虽高达1105左右，但因其氨基酸种类简单（缺乏苯环）且

3、易降解，故抗原性很弱；又如胰岛素的相对分子质量虽仅为5734，但因其氨基酸成分和结构较特殊，故具有抗原性。,（2）结构复杂 在构成生物的各种大分子中，蛋白质的抗原性最强，其次是若干复杂多糖，再次是核酸（一般只有半抗原），而类脂物质一般不具有抗原性。 某些结构较简单、抗原性较弱的物质，如果设法用高岭土或氢氧化铝等吸附剂使它们聚集成较“复杂”的表面结构，也可达到增强其抗原性的效果。,（3）异物性 异物性指某些抗原的理化性质与所刺激的机体的自身物质间的差异程度。在正常情况下，机体的自身物质或细胞不能刺激自体的免疫系统发生免疫应答。因此，一般的抗原都必须是异种的或者异体的物质。种族关系越远，组织结构间

4、差异越大，则抗原性越强。但是异物性并不是只有体外的物质才有。,（4）特异性 一种抗原产生的抗体（或免疫应答产物）只能与相应的抗原发生反应。,10.3.3 抗原决定簇 抗原决定簇，是指抗原表面决定其特异性的特定化学基团，由于抗原决定簇的存在，就使抗原能与相应的淋巴细胞上的抗原受体发生特异性结合，从而激活淋巴细胞并引起免疫应答。,抗原决定簇大多存在于抗原物质的表面，有些存在于抗原物质的内部。一个抗原可以有一种或多种不同的抗原决定簇。每一种抗原决定簇决定着相应的特异性。 抗原决定簇的分子是很小的，一般由57个氨基酸、单糖或核苷酸残基组成，例如蛋白质抗原，每一决定簇有6个己糖残基；而核酸半抗原的决定簇

5、则由68个核苷酸残基构成。凡是与抗体分子相结合的抗原决定簇的总数，称为抗原结合价。结合价有的是多价的，有的是单价的。,10.3.4 细菌的抗原 细菌是一类重要的病原菌，化学成分极其复杂，所以每种细菌都是由多种抗原组成的复合体。 （1）表面抗原 （2）菌体抗原 （3）鞭毛抗原 （4）菌毛抗原 （5）外毒素和类毒素,（1）表面抗原 表面抗原是指包围在细菌细胞壁外面的抗原，主要是荚膜抗原或微荚膜抗原。根据菌种或结构的不同，表面抗原在习惯上常可有不同的名称。例如，肺炎链球菌的表面抗原称为荚膜抗原；大肠杆菌、痢疾志贺氏菌的表面抗原称为荚膜抗原或K抗原；而伤寒沙门氏菌等的表面抗原则称为Vi抗原。,（2）菌

6、体抗原 菌体抗原包括存在于细胞壁、细胞膜与细胞质上的抗原。当具有鞭毛的细菌在丧失鞭毛后，菌体无法运动，菌落不能蔓延，于是菌体抗原又称O抗原（O是德文单词的首字母，指缺失鞭毛、不能运动蔓延的意思） （3）鞭毛抗原 鞭毛抗原是指存在于鞭毛上的抗原，又称H抗原（H是德文单词首字母，意即菌落在培养基表面呈蔓延状态，即指该菌株是有鞭毛的。）,（4）菌毛抗原 菌毛抗原是指存在于细菌菌毛上的抗原。 （5）外毒素和类毒素 细菌的外毒素是蛋白质，具有极强的抗原性。而类毒素是外毒素经过脱毒后的蛋白质，对动物无毒，但仍有极强的抗原性。,10.4 抗 体,抗体（antibody)是指抗原物质刺激机体的B细胞，由B细胞

7、转化成浆细胞所产生的一类能与相应抗原发生特异性结合的免疫球蛋白（以Ig表示）。 主要存在于血液的血清部分，人或动物血清经纯化可以得到5种类型的免疫球蛋白，被统一命名为IgG、 IgA、 IgM、 IgD和IgE。含有抗体的血清称为抗血清或免疫血清。,10.4.1 抗体的分子结构 5种免疫球蛋白的分子结构基本上都是相似的，都是由4条多肽链组成，其中两条相同的短链称为轻链（L链），两条相同的长链称为重链（H链），两条重链借二硫键连接起来，呈Y字形，两条轻链又通过二硫键连接在Y字的两侧，所以，整个抗体分子结构是对称的。,在多肽链的羧基端，即轻链的1/2与重链的3/4，氨基酸排列顺序比较稳定，称为不变

8、区或稳定区（C区）；而在氨基端，即轻链的另1/2与重链的1/4，氨基酸排列顺序可因抗体的种类不同而有所变化，这部分称为可变区（V区）。,免疫球蛋白的基本结构图解,抗体多样性和可变性均由可变区反映出来，也就是说体内的千百种不同的抗体都是由V区的氨基酸排列顺序的变化所导致的。在重链的C区还有一个枢纽区，抗体分子可在此处发生转动而使状态改变，具有这样一个Y形基本结构被称为Ig的“单体”。抗原结合点就在可变区，因此，每一个Y字形抗体分子具有两个抗原结合点，能与两个抗原决定基相结合，所以是二价抗体。,IgG、IgD、IgE分子结构比较相似，都属于二价抗体；IgA在人体血清中主要是单体，称为血清型IgA，

9、在分泌液中主要是双体，称为分泌型IgA，是4价抗体；而IgM由5个单体组成，又称巨球蛋白，它具有10个抗原结合点，为10价抗体，但事实上只能与5个抗原结合，原因尚不清楚。,10.4.2 抗体的种类及功能 （1）根据抗体与抗原结合后是否发生可见反应可分为完全抗体与不完全抗体。 完全抗体在试管中可与相应的抗原发生特异结合，在生理盐水中出现可见的凝集现象或沉淀现象，如凝集素、沉淀素、补体结合抗体等均属于此类； 不完全抗体与相应的抗原结合后，无可见的反应现象，但若再加入抗抗体血清后，则出现可见的反应。,10.4.2 抗体的种类及功能 （2）按照抗体的来源可分天然抗体和免疫抗体。 天然抗体如人的ABO血

10、型抗体； 而感染天花病毒或接种痘苗后产生的抗天花病毒抗体属于免疫抗体。,（3）根据抗体的作用对象可分为：,抗毒素抗体 能中和细菌的外毒素的抗体； 抗菌抗体 能和相应的细菌结合的抗体； 抗病毒抗体 能与相应病毒结合的抗体，包括病毒性中和性抗体、凝集抗体 亲细胞抗体 如型变态反应中的IgE反应素抗体，能吸附在肥大细胞和嗜碱性粒细胞等细胞膜上。,（4）根据理化性质与生物学功能，可分为5种免疫球蛋白抗体， IgG、 IgA、 IgM、 IgD和IgE。 五种免疫球蛋白的理化性质及其生物学特性见下表,10.4.3 抗体的形成规律 在一定的条件和一定的范围内，机体产生抗体是有规律可循的。 （1）初次与再次

11、反应 抗原初次进入机体以后，须经过一段潜伏期才能产生抗体。潜伏期的长短与抗原的性质有关，如菌苗需57d，类毒素23周。初次反应产生的抗体量不多，持续时间也较短。初次反应所产生的抗体主要为IgM。 若在一定时间内再次注射同样抗原时，抗体量迅速大量增加，可达初次反应水平的10100倍，在体内维持时间也长，此即再次反应或增强反应。当再次反应的抗体逐渐下降后，第三次注射抗原后，抗体又回升。再次反应所产生的抗体主要为IgG。,初次应答与再次应答抗体产生比较,（2）回忆反应 当初次反应所产生的抗体在体内完全消失后，若再注入抗原，可使已消失的抗体突然快速上升，称为回忆反应。 如再次给与的抗原与初次抗原相同，

12、引起的回忆反应叫做特异性回忆反应。 若与初次抗原不同者，也可引起产生与初次抗原相对应的抗体，叫做非特异性回忆反应。例如，曾经与伤寒抗原接触过的人，当体内伤寒抗体完全消失后，若再次患其他感染病时，体内可能再次出现伤寒抗体。非特异回忆反应持续时间短，很快下降。,（3）几类抗体出现的规律 如果某种抗原能刺激机体产生几类免疫球蛋白，在血清中出现的先后顺序是有一定规律的： 一般总是IgM最先出现，其次是IgG，再次是IgA。若有IgD、IgE产生，它们在最后。 如：给儿童接种脑膜炎疫苗时，接种3d后，血清中开始出现IgM，2周后达到高峰，以后逐渐下降，2个月后消失；IgG稍后出现，当IgM消失时正是Ig

13、G出现高峰期，并能在血清中维持较长时间；IgA在最后出现，含量很低，但维持时间较长。,（3）几类抗体出现的规律 抗体形成的规律在预防措施和疾病早期诊断上具有重要的用途： 预防接种和制备抗体，一般都采用两次或多次接种法就是根据此理； IgM出现得最早，可用作早期快速诊断。,10.5 免疫学的应用,免疫学的应用主要包括人工免疫和医学诊断两方面，本节主要介绍人工免疫。,人工免疫,人工自动免疫：指给机体注射某种抗原，由机体产生抗体。,人工被动免疫：是指给机体直接注射某种含抗体的血清。,10.5.1 人工自动免疫 人工自动免疫是指通过菌苗、疫苗、类毒素等预防注射使机体产生的免疫力。 （1）菌苗、疫苗 菌

14、苗是用细菌制成的，疫苗由病毒、立克氏体或螺旋体制成的，习惯上统称为疫苗。,10.5.1 人工自动免疫 活菌（疫）苗 用无毒力或毒力很弱的病原微生物制成，这种活苗接种给人后能在体内繁殖一段时间，从而刺激人体产生免疫力。常用的活苗有牛痘苗、麻疹疫苗、脊髓灰质炎疫苗和结核苗等。 活苗的特点是：a）毒力弱，不会致病；b）效果好，副作用小，接种后免疫力能维持较长时间，一般15年；c）活苗不易保存，容易失效。,死菌（疫）苗 通常是将人工培养的微生物用理化方法杀死制成，常用的死菌（疫）苗有伤寒、霍乱、百日咳、斑疹伤寒等疫苗。死苗的特点是： 优点：较易保存 缺点：不能在机体内繁殖，抗原刺激时间短，产生的免疫力

15、不大，因而接种量大，对人体副作用也大。,自身疫苗 用从病人自身病灶中分离出来的病原菌杀死后制成。例如大肠杆菌引起的反复尿路感染，当抗生素注射无效时，可分离病原菌，杀死后作多次皮下注射。,（2）类毒素 细菌外毒素经脱毒而保留抗原性即为类毒素。在类毒素中加入氢氧化铝或磷酸铝等吸附剂，可制成精制类毒素。这种精制品在体内吸收慢，对人体刺激时间长，可提高免疫效果，并可减少注射次数和剂量。常用的有精制破伤风类毒素和精制白喉类毒素。,10.5.2 人工被动免疫 用注射含有抗体的免疫血清来防治疾病，这种免疫血清是由其他动物或人体提供的，故称人工被动免疫。受者于注射后立即发生效应，但因抗体非自身产生，耗完后无补

16、充，所以免疫力时间短，一般仅能维持23周。,10.5.2 人工被动免疫 （1）抗毒素 抗毒素通常是用马的免疫血清制成的，其工艺采用盐析法，提炼出有效的抗体球蛋白精制浓缩而成。主要用于治疗由细菌外毒素所致的疾病；抗毒素也可以作为疾病的紧急预防，如人体受伤后，创口污染了泥土、铁锈等有可能感染了破伤风梭菌的可能时，可以注射破伤风抗毒素进行预防。在使用抗毒素时，应注意发生过敏反应。,（2）胎盘球蛋白 胎盘免疫球蛋白是从胎盘和脐带血中加工提取精制而成的，抗体主要存在于丙种球蛋白中，所以加工提炼过程中需除去非球蛋白，保留丙种球蛋白。胎盘球蛋白制品主要用于防治儿童呼吸道感染、麻疹、传染性肝炎等。 （3）抗病

17、毒血清 抗病毒血清主要用于预防和治疗狂犬病毒和腺病毒的感染。 （4）转移因子 转移因子是由淋巴细胞经冻融透析提取获得的多核苷酸组成的小分子物质，可使正常淋巴细胞转化增殖为具有特异性的致敏淋巴细胞，触发和增强机体的细胞免疫功能。,（5）胸腺素 胸腺素是一类可溶性多肽混合物，能促进T细胞的成熟与分化。可以从小牛或猪的胸腺中提取获得。临床试用可改善细胞免疫缺陷患者和肿瘤病人的细胞免疫力。 （6）免疫核糖核酸 先用肿瘤细胞免疫动物，然后再从已免疫动物的淋巴结及脾脏中分离出淋巴细胞，并从中提取具有免疫信息的核糖核酸，这样可将免疫性能传递给人体，这种核糖核酸称为免疫核糖核酸。免疫核糖核酸无明显的种属特异性

18、，目前正试用于肿瘤、慢性乙型肝炎等疾病的治疗。,10.6 血清学反应,微生物以及其他一些抗原物质进入机体后，能在机体血清中产生特异性的抗体。抗体与相应的抗原在体外相遇，可以表现出凝集、沉淀、溶解、补体结合等多种反应，这些试验一般都要用免疫血清，所以体外的抗原抗体反应常称为血清学反应。,10.6.1 抗原抗体反应的一般规律 （1）特异性 抗原与抗体之间的反应具有高度的特异性，也就是一种抗原只能与相应的抗体结合，利用这一点可鉴别微生物所含有的抗原物质的细微区别。当把微生物所含的抗原物质分别注入动物体内，便产生相应的抗血清，每一种抗血清能与相应的抗原发生反应，根据血清反应来鉴别微生物称之为微生物的血清型。,10.6.1 抗原抗体反应的一般规律 （2）可逆性 抗原与抗体是分子表面的结合，结合后一般相当稳定，但在一定条件下还可以发生解离。分离后的抗原或抗体，性质不发生改变，因此在一定条件下是可逆的。 如细菌和相应抗体结合发生凝集，被凝集的细菌并没有死亡，如果分离后，再继续培养，细菌仍可生长。,（3）定比性 由于抗原