03抗原2011

null第三章 抗原第三章 抗原Chapter 3 antigen本章学习要求本章学习要求 掌握： 抗原的概念、基本特性； 抗原决定基的概念。 熟悉： 抗原决定基的类型； 影响抗原免疫应答的因素； 抗原的种类。 了解：超抗原和佐剂的概念。null 是指能与TCR/BCR或Ab结合，促使其增殖、分化，产生抗体或致敏淋巴细胞，并与之结合，进而发挥免疫效应的物质. 1、抗原的概念（antigen，Ag）null 免疫原性（immunogenicity）： 抗原刺激机体产生免疫应答，诱生抗体或致敏淋巴细胞的能力。 抗原性（antigenicity）： 　　抗原与其所诱生的抗体或致敏淋巴细胞有特异性结合的能力。2、Ag的重要特性null免疫原（immunogen）/完全抗原（complete antigen）：同时具有免疫原性和抗原性的物质。 半抗原（hapten）/不完全抗原（incomplete antigen）：仅具备抗原性而不具备免疫原性的物质。 载体：（carrier） 与半抗原结合而赋予其免疫原性的物质。3、完全抗原、半抗原和载体null null 耐受原（tolerogen） 诱导机体产生耐受的抗原 变应原（allergen） 诱导机体产生变态反应（超敏反应）的抗原 4、耐受原和变应原null 一、异物性 二、特异性 第一节 抗原的异物性与特异性null 抗原与所刺激的机体自身物质的差异。 是免疫原性的本质，包括两个涵义： 与机体的组织结构不相同： 如异种血清、virus等 机体的免疫系统从未接触过： 如精子、晶状体蛋白等 一、异物性（foreignness）null异物性抗原⑴ 异种物质 Ag与宿主的种系关系越远，组织结构间的差异越大，免疫原性就越强。反之越弱。⑵ 同种异体物质 高等动物同种不同个体间，由于遗传基因不同，其组织细胞或体液某些成分的分子结构也存在差异。⑶ 自身抗原 分子结构发生改变 自身隔绝成分接触ICC(免疫活性细胞)null 免疫应答中最重要的特点，免疫学诊断和免疫学防治的理论依据。 二、特异性 指抗原刺激机体产生免疫应答及其与应答产物发生反应所显示的专一性。抗原特异性的结构基础－－位抗原特异性的结构基础－－表位1、抗原决定基（antigenic determinant） 又称表位（epitope） 定义： 抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团，它是与TCR/BCR及抗体特异结合的基本单位null 构成：由5-17个氨基酸残基、5－7个多糖残基或核苷酸组成。 作用： （1）决定该Ag的特异性 表位的性质、数目和空间构象决定着抗原的特异性 （2）与相应Ab/效应淋巴细胞AgR结合 抗原分子表面能与抗体结合的决定基总数称为抗原结合价2、表位特性null★ 每一种表位决定一种Ag特异性 表面表位——功能性表位，决定Ag特异性 内部表位——非功能性表位，又称隐蔽的表位 ★ 内部表位暴露出来，Ag特异性改变（变性Ag）表位的性质、数目和空间构象决定着抗原的特异性null抗原的结合价、亲和力、亲合力 抗原结合价（antigenic valence） 能和Ab分子结合的功能性表位的数量。 亲和力affinity：表位与Ab单价结合力 亲合力avidity：表位与Ab二价以上结合力 抗原分子表面能与抗体结合的决定基总数称为抗原结合价null（1）按表位在抗原分子中的位置分类 3、抗原表位的类型功能性决定基：位于Ag的表面，易于被淋 巴细胞识别，具有易接近性，可 以诱发免疫应答。免疫优势基团。隐蔽性决定基：存在于Ag分子内部的决定基， 无触发免疫应答的功能。nullnull顺序表位sequential epitope/线性表位linear epitope 由连续性排列的短肽构成。 构象表位conformational epitope / 非线性表位non-linear epitope 短肽或多糖残基在序列上不连续性排列，在空间上形成特定的构象。 3、抗原表位的类型（2）按表位结构特点分类null3、抗原表位的类型（3）按识别表位的免疫细胞分类T细胞表位： B细胞表位：nullT细胞决定基B细胞 决定基天然抗原分子变性抗原分子降解3121和2可存 在，3消失抗原分子中的T细胞与B细胞决定基12null（虽有隐蔽性抗原， BCR识别时 仍需暴露在表面）null ① Ag、Ab反应具高度特异性，犹锁与钥匙关系 ② 特异性由表位决定，性质不同则特异性不同 ③ 表位性质相同，但空间位置不同，特异性也不同 ④ 表位性质、位置相同，但旋光性不同，特异性也不同4、抗原表位的影响因素表位的性质、数目、位置和空间构象决定着抗原表位的特异性 nullNH2NH2NH2NH2COOHSO3HAsO3H2不同酸基对半抗原-抗体反应特异性的影响载体-苯胺 载体-对氨基苯甲酸 载体-对氨基苯磺酸 载体-对氨基苯砷酸半抗原反应针对下列物 质的抗血清+ + + – – –– – + + +± –– – – + + +±– + + +± – –苯胺对氨基 苯甲酸对氨基 苯磺酸对氨基 苯砷酸null NH2NH2NH2COOH化学基团（COOH）的位置对半抗原-抗体反应特异性的影响载体-苯胺 载体-邻位氨基苯甲酸 载体-间位氨基苯甲酸 载体-对位氨基苯甲酸半抗原反应针对下列物 质的抗血清+ + + – – –– – + + + + –– – – + + +±– + + + – –苯胺NH2COOHCOOH邻位氨 基苯甲酸间位氨 基苯甲酸对位氨 基苯甲酸null立体异构型对半抗原-抗体反应特异性的影响载体-右旋酒石酸 载体-左旋酒石酸 载体-消旋酒石酸半抗原反应针对下列物 质的抗血清+ + ± – ±– + + ± –± ± + + +右旋左旋消旋COOHCHHOHCOHCOOHCOOHCHOHCHHOCOOHCOOHHCOHHCOHCOOHnull 5、表位-载体作用完全抗原：半抗原—载体表位↑↑B细胞识别T细胞识别载体效应：只有当初次和再次免疫时，半抗原耦联 在相同的载体上才能产生抗半抗原抗体 的再次应答。null 半抗原（表位）-载体效应：在免疫应答中，B细胞识别半抗原，并提呈载体表位给CD4+T细胞，Th细胞识别载体表位，即以载体（T细胞决定基）把特异T-B细胞之间连接起来，T细胞才能激活B细胞。半抗原-载体效应半抗原-载体效应 BSA-DNP：牛血清白蛋白-二硝基苯 OA-DNP：卵白蛋白-二硝基苯null半抗原载体效应：初次与再次应答时，半抗 原需要结合在相同的载体上，机体才能对 再次进入的半抗原产生加强的抗体应答。T 细胞 —— 载体决定簇（T细胞决定簇） 辅助抗体产生 B细胞 —— 半抗原决定簇（B细胞决定簇） 产生抗体null共同抗原表位（common epitope）不同抗原之间含有相同或相似的抗原表位。 交叉反应（cross-reaction）抗体或致敏淋巴细胞对具有相同和相似表位的不同抗原的反应。 应用：发病机制的研究；协助实验室诊断； 6、共同抗原表位与交叉反应nullAg 2A. 与相应抗体反应（++++）B. 交叉反应（+++）A : Ag1有两个不同的决定簇，与相应抗体发生特异性结合反应 B：Ag2有一个决定簇与Ag1构型相同，与Ag1抗血清发生交叉反应。nullA. 与相应抗体反应（++++）C.交叉反应（++） C：Ag3有一个决定簇与Ag1构型相似，与Ag1的抗血清发生交叉反应。nullAg 4D. 无反应（—）D：Ag4的决定簇与Ag1完全不同，与Ag1的抗血清不发生反应。A. 与相应抗体反应（++++）null临床意义： 发病机理的研究及协助诊断溶血性链球菌的表面成分与心肌成分及肾小球基底膜有共同的抗原：——心肌炎、急性肾小球肾炎 大肠杆菌O14脂多糖：人结肠粘膜——溃疡性结肠炎null 第二节 影响抗原免疫应答的因素 一、抗原分子的理化特性 二、宿主方面的因素 三、抗原进入机体方式的影响一、抗原分子的理化特性一、抗原分子的理化特性1、化学性质 蛋白质——良好抗原； 复杂多糖类——有免疫原性 脂类——难以诱导免疫应答 糖蛋白、脂蛋白——有免疫原性： 脂多糖——有免疫原性； 哺乳动物细胞核成分：DNA、组蛋白——难以诱导免疫应答 细胞突变（肿瘤细胞）、或过活化——染色质、DNA、组蛋白——具有免疫原性null一、抗原分子的理化特性2、分子量大小 一般说，分子量越大，免疫原性越强 完全抗原 通常 > 10kDa 个别> 100kDa 良好抗原 > 5kDa - 10kDa 弱抗原 ﹤4 - 5kDa 一般不具免疫原性 3、结构的复杂性 蛋白质：氨基酸类型（芳香族氨基酸起重要作用） 、数目决定； 多糖：单糖类型、数目决定。 null4、分子构象（conformation） 抗原表位的三维立体结构。 决定该Ag能否与相应淋巴细胞上抗原受体吻合，启动免疫应答。 5、易接近性accessibility： Ag中特殊化学基团与相应抗原受体相互接触的难易程度。特殊化学基团必须暴露于分子表面。(氨基酸残基侧链位置不同影响与抗原受体的结合) 6、物理性状： 环状结构 > 直链结构 聚合状态 > 单体状态 颗粒性 > 可溶性nullnull二、宿主方面因素1、遗传因素： 遗传背景不同免疫应答能力不同 2、年龄、性别与健康状态 年龄：青壮年免疫应答 > 老年和幼年； 新生和婴儿对多糖类不应答，故易引起细菌感染 性别：雌性抗体生成 > 雄性； 健康状态：怀孕应答能力受抑制 感染或免疫抑制剂可干扰和抑制免疫应答 null抗原进入机体的剂量： 适中，过高或过低易致免疫耐受 进入途径： 皮内最佳>皮下>腹腔和静脉，口服易致耐受 两次免疫间的时间间隔：适当， 免疫次数：不要太频 免疫佐剂的应用和佐剂的类型： 弗氏佐剂诱导IgG，明矾佐剂诱导IgE三、抗原进入机体方式的影响null1. 胸腺依赖抗原 （thymus-dependent antigen, TD-Ag)第三节 抗原的种类 一、根据诱生抗体时需否Th细胞参与分类2. 胸腺非依赖抗原 （thymus-independent antigen, TI-Ag)null 激发体液免疫应答时，必须有Th细胞参与。 特点：（1）多为大分子蛋白质。 （2）结构复杂 含B表位和T表位。 表位种类多。 （3）能引起体液免疫和细胞免疫 抗体应答：B产生Ab需要Th、Mφ ； 有Ig类别转换，以IgG为主； 有Ab亲和力成熟。 （4）具有免疫记忆，有初次应答和再次应答。1、胸腺依赖抗原 thymus dependent antigen，TD-Agnull 能直接刺激B细胞分化、增殖，产生Ab，不需Th辅助。 特点：（1）主要为多糖类物质   （2）结构简单 只含B表位，无T表位 TI-1 Ag：含有丝分裂原成分（LPS），B细胞多克隆激活剂 TI-2 Ag：如细菌胞壁与荚膜多糖，含重复B细胞表位，只能刺激成熟的B2细胞 （3）只引起体液免疫 抗体应答：B细胞产生Ab不需Th参与，多数不需 Mφ。抗体为IgM，无Ig类别转换。 （4）不引起细胞免疫、无免疫记忆、无再次应答。2、胸腺非依赖抗原 thymus independent antigen，TI-Agnull TD-Ag与TI-Ag的特性比较 TD-Ag与TI-Ag的特性比较null二、根据抗原与机体的亲源关系而分类 1、异嗜性抗原（heterophilic antigen）/ Forssman抗原 指与种属无关的存在于人、动物及微生物之间的共同抗原。 (溶血性链球菌的细胞膜与肾小球基底膜和心肌) 2、异种抗原（xenogenic antigen） 指来自于另一物种的抗原性物质。 抗血清对人而言，既是特异性抗体，又是特异性抗原，可致超敏反应。 null 3、同种异型抗原（allogenic antigen）： 同一种属不同个体之间所存在的抗原。 如ABO血型、HLA及Ig的同种异型 4、自身抗原（autoantigen） 可诱导特异性免疫应答的自身成分。 隐蔽抗原、被修饰、改变的组织的自身组织的抗原结构。 5、独特型抗原（idiotypic antigen） 存在于TCR、BCR和Ig的V区的独特的氨基酸顺序和空间构象，可诱导自体产生特异性抗体。形成Id-抗Id网络，参与免疫调节。null1、内源性抗原（endogenous antigen） 指在抗原提呈细胞(antigen presenting cell, APC)内新合成的抗原。(病毒抗原,肿瘤抗原) 2、外源性抗原（exogenous antigen） 并非由APC合成，来源于细胞外的抗原。(吞噬的细菌或细胞)三、根据抗原是否在抗原提呈细胞内合成分类 null抗原产生方式——天然抗原、人工抗原 物理形状——颗粒性抗原、可溶性抗原 化学性质——蛋白质抗原、多糖抗原、多肽抗原 抗原诱导免疫应答的作用——移植抗原、肿瘤抗原、变应原、过敏原、耐受原等。 四、其他分类 null第四节 非特异性免疫刺激剂一、超抗原（superantigen，SAg） 1、定义： 某些抗原物质，只需要极低浓度（1-10ng/ml）即可激活2-20%某些亚型的T细胞，产生极强的免疫应答，这类Ag称SAg。 null 无需APC加工：以完整蛋白形式激活T细胞； 不受MHC限制：直接与MHCⅡ抗原结合槽外部结合。 不涉及Vβ的CDR3及TCRα的识别：与TCR的Vβ链的CDR3外侧区域结合2、SAg与T细胞结合的特点：null 内源性（病毒性）SAg：如小鼠次要淋巴细胞刺激抗原； 外源性（细菌性）SAg：多为细菌的外毒素， 如金葡菌的肠毒素、链球菌致热外毒素等。3、SAg的种类null 4、SAg的生物学意义1)毒性作用:金葡菌的外毒素能刺激大量T细胞激活产生各种细胞因子, 引起中毒性休克等。 (2)自身免疫病:可激活体内自身反应性T细胞从而诱发某些自身免疫病。 (3)T细胞耐受:在胸腺内发育的T细胞如与超抗原结合,可诱发其程序性死亡,导致克隆排除,有利于自身免疫稳定。 null特点 普通抗原 超抗原 化学性质 蛋白质、多糖 细菌外毒素 逆转录病毒蛋白 应答特点 须被APC处理， 无需被处理 然后被T识别 直接刺激T细胞 反应细胞 T、B B、CD4T T细胞反应频率 1/10 6 ~104 1/20~1/5 MHCⅡ类分子结合部位 肽结合沟 非多态区 与TCR结合部位 与α（VJ区）β（VDJ） β链V区 MHC限制性 + － 超抗原与普通抗原比较二、佐剂二、佐剂 1、定义：佐剂Adjuvant 预先或与抗原同时注入体内，可增强机体对该抗原的免疫应答或改变免疫应答类型的非特异性免疫增强物质。 2、种类：生物性：卡介苗、短小棒状杆菌、LPS、CK 无机化合物：氢氧化铝、poly I∶C、poly A∶U、矿物油等。null3、佐剂作用机制： 改变抗原物理性状，延缓抗原降解和排除，延长抗原在体内潴留时间； 刺激单核-巨噬细胞系统，增强其对抗原的处理和提呈能力； 刺激淋巴细胞的增殖分化，从而增强和扩大免疫应答能力 4、应用： 特异性免疫应答：预防接种，制备动物免疫血清 非特异性免疫增强剂：抗肿瘤、抗感染的辅助治疗三、丝裂原三、丝裂原1、概念：丝裂原（mitogen）因可致细胞发生有丝分裂而得名。 在体外能刺激静止的淋巴细胞转化为淋巴母细胞和有丝分裂，激活某一类淋巴细胞的全部克隆——非特异性淋巴细胞多克隆激活剂。 2、作用于T、B细胞的丝裂原nullnull 人 小鼠 T B T B ConA（刀豆蛋白A） + — + — PHA（植物血凝素） + — + — PWM（美洲商陆） + + + — LPS（脂多糖） — — — + SPA（葡萄球菌蛋白A） — + — —作用于人和小鼠T、B淋巴细胞的丝裂原小 结小 结抗原的概念 抗原的两个重要特性 抗原免疫原性的本质 抗原特异性：概念、结构基础、抗原表位的概念、类型 影响机体对抗原免疫应答的类型和强度的因素 抗原的分类 非特异性免疫刺激剂null相关英文缩写: TCR: T cell antigen receptor BCR: B cell antigen receptor Ab: antibody Th细胞: help T cell, 辅助性T细胞 HLA:human leukocyte antigen 人类白细胞抗原 Ig: 免疫球蛋白