生物制品的免疫學(xué)理論

1、 第二章第二章 生物制品的生物制品的 免疫學(xué)理論免疫學(xué)理論1n免疫學(xué)預(yù)防和治療：用免疫制劑活免疫調(diào)節(jié)藥物調(diào)整機體的免疫功能，對疾病進行預(yù)防和治療。n天然被動免疫（natural passive immunity）n天然主動免疫（ natural active immunity ）n人工被動免疫（artificial passive immunity ）n人工主動免疫（ artificial acquired immunity ）2第一節(jié) 抗原與抗體n一、抗原n 抗原的概念n1. 抗原與抗原性抗原與抗原性 n 抗原抗原 凡是能刺激機體產(chǎn)生抗體和效應(yīng)性淋巴細胞并能與之結(jié)合引起特異性免疫反應(yīng)的物質(zhì)稱

2、為抗原(antigen)。n 抗原性抗原性 抗原分子具有抗原性(antigenicity)，其包括免疫原性與反應(yīng)原性兩個方面的含義。n 免疫原性免疫原性 (immunogenicity)是指抗原能刺激機體產(chǎn)生抗體和致敏淋巴細胞的特性。n 反應(yīng)原性反應(yīng)原性 (reactinogenicity)又稱為免疫反應(yīng)性(immunoreactivity)。是指抗原與相應(yīng)的抗體或效應(yīng)性淋巴細胞發(fā)生特異性結(jié)合的特性，這種結(jié)合反應(yīng)的特異性可能是生物學(xué)中已知的最特異的反應(yīng)。3n2. 完全抗原與半抗原完全抗原與半抗原 n根據(jù)抗原物質(zhì)的抗原性，可將抗原分為完全抗原與不完全抗原。n 完全抗原完全抗原 (complete

3、 antigen)，也可稱為免疫原(immunogen)。既具有免疫原性又有反應(yīng)原性的物質(zhì)。如大多數(shù)蛋白質(zhì)、細菌、病毒等。n 半抗原半抗原 (hapten)，亦稱為不完全抗原(incomplete antigen)。只具有反應(yīng)原性而缺乏免疫原性的物質(zhì)。 與蛋白質(zhì)或多聚賴氨酸等載體(carrier)結(jié)合后可具有免疫原性。大多數(shù)的多糖、類脂、某些藥物等屬于半抗原。半抗原又有簡單半抗原和復(fù)合半抗原之分。4n構(gòu)成免疫原的條件構(gòu)成免疫原的條件n抗原物質(zhì)要具有良好的免疫原性，需具備以下條件：n異源性異源性 n分子大小分子大小 n化學(xué)組成、分子結(jié)構(gòu)與立體構(gòu)象的化學(xué)組成、分子結(jié)構(gòu)與立體構(gòu)象的復(fù)雜性復(fù)雜性n物理

4、狀態(tài)物理狀態(tài) （顆粒）5n 抗原決定簇抗原決定簇 n抗原分子表面具有特殊立體構(gòu)型和免疫活性的化學(xué)基團稱為抗原決定簇(antigenic determinant)或抗原決定基，由于抗原決定簇通常位于抗原分子表面，因而又稱為抗原表位(epitope)。n抗原表位決定著抗原的特異性，即決定著抗原與抗體發(fā)生特異性結(jié)合的能力。n抗原分子母體表面連有不同的抗原表位亦即具有不同的特性，而同一化學(xué)基團的不同異構(gòu)體均可影響抗原的特異性。 6n 抗原的交叉性抗原的交叉性 n自然界中存在著無數(shù)多的抗原物質(zhì)，不同主抗原物質(zhì)之間、不同種屬的微生物間、微生物與其他抗原物質(zhì)間，難免有相同或相似的抗原組成或結(jié)構(gòu)，也可能存在共

5、同的抗原表位，這種現(xiàn)象稱為抗原的交叉性或類屬性。而這些共有的抗原組成或表位就稱為共同抗原(common antigen)或交叉反應(yīng)抗原(cross reacting antigen)。種屬相關(guān)的生物之間的共同抗原又稱為“類屬抗原”。 n抗原的交叉性有以下幾種情況 ：n不同物種間存在共同的抗原組成不同物種間存在共同的抗原組成 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不同表位之間有部分結(jié)構(gòu)相同不同表位之間有部分結(jié)構(gòu)相同 7n 主要的微生物抗原主要的微生物抗原n1. 細菌抗原細菌抗原(bacterial antigen) 細菌的 抗原結(jié)構(gòu)卻比較復(fù)雜，應(yīng)把細菌看成是多種抗原成

6、分組成的復(fù)合體。根據(jù)細菌各部分構(gòu)造和組成成分的不同，可將細菌抗原(bacterial antigen)分為鞭毛抗原、菌體抗原、莢膜抗原和菌毛抗原。 8n 菌體抗原菌體抗原 (somatic antigen)又稱O抗原，主要指革蘭氏陰性菌細胞壁抗原，其化學(xué)本質(zhì)為脂多糖(LPS)。n鞭毛抗原鞭毛抗原 (flagllar antigen)又稍、H抗原。由絲狀體(filiform，filament)、鉤狀體(hook)和基體(basal body)3部分組成，鞭毛抗原主要決定于絲狀體。n莢膜抗原莢膜抗原 (capsular antigen)又稱K抗原。莢膜由細菌菌體外的黏液物質(zhì)組成，細菌莢膜構(gòu)成有莢膜

7、細菌有機體的主要外表面，是細菌主要的表面免疫原。(碳疽)9n菌毛抗原菌毛抗原 (pili antigen)為許多革蘭氏陰性菌和少數(shù)革蘭氏陽性菌(如某些鏈球菌)所具有。n n毒素抗原 (toxin antigen)很多為細菌，能產(chǎn)生外毒素。其成分為糖蛋白或蛋白質(zhì)，具有很強的抗原性，經(jīng)滅活后類毒素能刺激機體產(chǎn)生抗體（即抗毒素）。 10n2. 病毒抗原病毒抗原 nV抗原抗原也稱為囊膜抗原(envelope antigen)。V抗原具有型和亞型的特異性。 nVC抗原抗原又稱衣殼抗原(Viralcapsidantigen) 。其抗原特異性決定于病毒顆粒表面的衣殼結(jié)構(gòu)蛋白（無囊膜的病毒）。n保護性抗原保護

8、性抗原 (protective antigen) 微生物的某些抗原成分刺激機體產(chǎn)生的抗體具有免疫保護作用，因此將這些抗原稱為保護性抗原或功能抗原(functional antigen)。n超級抗原超級抗原 (1-10ng/ml)11二 抗體n免疫球蛋白與抗體免疫球蛋白與抗體n1.免疫球蛋白免疫球蛋白 (imunoglobulin，簡稱Ig)是指存在于人和動物血液(血清)、組織液及其它分泌液中的一類具有相似結(jié)構(gòu)的球蛋白。依據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)和抗原性差異，免疫球蛋白可分為IgG，IgM，IgA，IgE和IgD。n2.抗體抗體 (antibody，簡稱Ab)動物機體受到抗原物質(zhì)刺激后，由B淋巴細胞轉(zhuǎn)化為漿細

9、胞產(chǎn)生的，能與相應(yīng)抗原發(fā)生特異性結(jié)合反應(yīng)的免疫球蛋白。 12第二節(jié) 免疫系統(tǒng)與免疫應(yīng)答免疫系統(tǒng)與免疫應(yīng)答n免疫系統(tǒng)免疫系統(tǒng) (immunesystem)是動物機體產(chǎn)生免疫應(yīng)答的物質(zhì)基礎(chǔ)，主要由免疫器官和免疫細胞組成 。13n 骨髓n 中樞免疫器官 胸腺n 腔上囊n 免疫器官 淋巴結(jié)n 脾臟n 外周免疫器官 骨髓n 哈德氏腺n 黏膜相關(guān)淋巴組織n 免疫系統(tǒng) T，B淋巴細胞n 免疫細胞 自然殺傷性細胞和殺傷細胞n 輔佐細胞n 粒細胞和肥大細胞n 細胞因子n 免疫分子 補體n 抗體n n 14免免 疫疫 細細 胞胞 （Cells of the immune system）淋巴細胞：T、B、NK單核細

10、胞粒細胞：中性，酸，堿樹突細胞（淋巴來源DC，髓系DC）肥大細胞 巨噬細胞白細胞固有免疫細胞適應(yīng)性 免疫細胞組織細胞15固有固有免疫免疫體體液液細細胞胞補體補體急性期蛋白急性期蛋白黏膜分泌液黏膜分泌液肥大細胞肥大細胞NK細胞細胞吞噬細胞吞噬細胞裂解裂解裂解，裂解，阻止進入阻止進入啟動應(yīng)答啟動應(yīng)答殺傷被感殺傷被感染細胞染細胞吞噬、消吞噬、消化異物化異物16非特異性免疫非特異性免疫適應(yīng)性適應(yīng)性免疫免疫體體液液細細胞胞抗體抗體Th2CTLTh1裂解裂解中和感染力，中和感染力，阻止進入阻止進入調(diào)節(jié)應(yīng)答調(diào)節(jié)應(yīng)答殺傷被感殺傷被感染細胞染細胞吞噬、消吞噬、消化異物化異物補體補體吞噬細胞吞噬細胞17特異性免疫

11、特異性免疫n二二 免疫應(yīng)答免疫應(yīng)答n免疫應(yīng)答免疫應(yīng)答(immuneresponse)是指動物機體免疫系統(tǒng)受到抗原物質(zhì)刺激后，免疫細胞對抗原分子的識別并產(chǎn)生一系列復(fù)雜的免疫連鎖反應(yīng)和表現(xiàn)出特定的生物學(xué)效應(yīng)的過程。n免疫應(yīng)答的三大特點：特異性、有一定免疫期、免疫記憶18n（一）免疫應(yīng)答的基本過程（一）免疫應(yīng)答的基本過程 n免疫應(yīng)答是一個連續(xù)的不可分割的過程，但可人為地劃分為3個階段個階段：n致敏階段；n反應(yīng)階段；n效應(yīng)階段 。19n（二）抗原遞呈細胞對抗原的加工和遞呈（二）抗原遞呈細胞對抗原的加工和遞呈 n1. 抗原遞呈細胞抗原遞呈細胞 (antigenpresentingcells，APCs)是

12、一類能攝取和處理抗原，并把抗原信息傳遞給淋巴細胞而使淋巴細胞活化的細胞。按照細胞表面的主要組織相容性復(fù)合體(MHC)類和類分子，可把抗原遞呈細胞分為兩類：一類是帶有MHC類分子的細胞，另一類是帶有MHCI類分子的細胞。n2. 對外源性抗原的加工和遞呈對外源性抗原的加工和遞呈 （ MHC ）n3. 對內(nèi)源性抗原的加工和遞呈對內(nèi)源性抗原的加工和遞呈 （ MHC）20TCR 識別識別 MHC/抗原肽抗原肽 TCR抗原肽MHC-IIT 細胞抗原遞呈細胞21n（三）體液免疫體液免疫 n概念：由B細胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答稱為體液免疫應(yīng)答(humoral immune response) ，而體液免疫效應(yīng)是由B細

13、胞通過對抗原的識別、活化、增殖，最后分化成漿細胞并分泌抗體來實現(xiàn)的，因此抗體是介導(dǎo)體液免疫效應(yīng)的免疫分子。 2223抗體產(chǎn)生的動力學(xué)抗體產(chǎn)生的動力學(xué)2425n1. 抗體產(chǎn)生的動力學(xué)特點抗體產(chǎn)生的動力學(xué)特點n初次應(yīng)答初次應(yīng)答 n有以下幾個特點：n具有潛伏期具有潛伏期 n初次應(yīng)答最早產(chǎn)生的抗體為初次應(yīng)答最早產(chǎn)生的抗體為lgM，可在幾，可在幾天內(nèi)達到高峰，然后開始下降天內(nèi)達到高峰，然后開始下降 n初次應(yīng)答產(chǎn)生的抗體總量較低，維持時間初次應(yīng)答產(chǎn)生的抗體總量較低，維持時間也較短也較短 26n再次應(yīng)答再次應(yīng)答 n再次應(yīng)答有以下幾個特點：n 潛伏期顯著縮短潛伏期顯著縮短 n 抗體含量高，而且維持時間長抗體含

14、量高，而且維持時間長 n 再次應(yīng)答產(chǎn)生的抗體大部分為再次應(yīng)答產(chǎn)生的抗體大部分為IgG，而，而lgM很少很少 n回憶應(yīng)答（記憶性回憶應(yīng)答（記憶性T細胞、記憶性細胞、記憶性B細胞）細胞）27n2. 抗體的免疫學(xué)功能抗體的免疫學(xué)功能 n中和作用中和作用 （如外毒素或類毒素） n免疫溶解作用免疫溶解作用（如霍亂狐菌、錐蟲）n免疫調(diào)理作用免疫調(diào)理作用 （補體參與）n局部黏膜免疫作用局部黏膜免疫作用 （IgA）n抗體依賴性細胞介導(dǎo)細胞毒作用抗體依賴性細胞介導(dǎo)細胞毒作用 (如K細胞) n對病原微生物生長的抑制作用對病原微生物生長的抑制作用 （支原體和鉤端螺旋體） n此外，抗體還具有免疫損傷免疫損傷作用（變態(tài)

15、反應(yīng)，以及一些自身免疫疾病）。28第三節(jié) 免疫血清學(xué)技術(shù)免疫血清學(xué)技術(shù) n抗原與相應(yīng)抗體在體內(nèi)和體外均能發(fā)生特異性結(jié)合反應(yīng)，因抗體主要來自血清，因此在體外進行的抗原抗體反應(yīng)稱為血清學(xué)反應(yīng)或免疫血清學(xué)技術(shù)，是建立在抗原抗體特異性反應(yīng)基礎(chǔ)上的檢測技術(shù)。 29一、凝聚性試驗一、凝聚性試驗n概念：抗原與相應(yīng)抗體結(jié)合形成復(fù)合物，在有電解質(zhì)存在下，復(fù)合物相互凝聚形成肉眼可見的凝聚小塊或沉淀物，根據(jù)是否產(chǎn)生凝聚現(xiàn)象來判定相應(yīng)抗體或抗原，稱為凝聚性試驗；包括凝集反應(yīng)和沉淀反應(yīng)。30凝集試驗?zāi)囼?n概念：細菌、紅細胞等顆粒性抗原，或吸附在紅細胞、乳膠顆粒性載體表面的可溶性抗原，與相應(yīng)抗體結(jié)合，在有適當(dāng)電解質(zhì)

16、存在下，經(jīng)過一定時間，形成肉眼可見的凝集團塊，稱為凝集試驗(agglutination test)。n優(yōu)點：操作簡便，便于基層診斷工作應(yīng)用。n分類：直接凝集試驗(簡稱凝集試驗) 和間接凝集試驗。312. 2. 間接凝集試驗間接凝集試驗(indirect agglutination test)1. 直接凝集試驗直接凝集試驗(direct aSglutination test)顆粒性抗原與相應(yīng)抗體直接結(jié)合并出現(xiàn)凝集現(xiàn)象的試驗。 32n間接血凝試驗間接血凝試驗n間接血凝試驗（passive hemagglutination assay，PHA）; n反向間接血凝試驗（reserve passive

17、hemagglutination assay，RPHA ）n 乳膠凝集試驗乳膠凝集試驗(latex agglutination test，LAT)，用高分子乳狀液的聚苯乙烯聚合物作載體吸附抗原(或抗體)，可用以檢測相應(yīng)的抗體(或抗原)。33n協(xié)同凝集試驗協(xié)同凝集試驗(co-agglutination test，COAG)n葡萄球菌A蛋白(staphylococcalproteinA，SPA)是金黃色葡萄球菌的特異性表面抗原，能與多種哺乳動物IgG分子的Fc片段結(jié)合，SPA與IgG結(jié)合后，后者的Fab片段暴露于外，并保持其抗體活性。覆蓋有特異性抗體的金黃色葡萄球菌與相應(yīng)的抗原結(jié)合時，就可產(chǎn)生凝集

18、反應(yīng)的方法。34正向間接血凝試驗檢測口蹄疫35血凝抑制試驗檢測禽流感36沉淀試驗沉淀試驗n概念：可溶性抗原(如細菌的外毒素、內(nèi)毒素、菌體裂解液，病毒的可溶性抗原、血清、組織浸出液等)與相應(yīng)抗體結(jié)合，在適量電解質(zhì)存在下，形成肉眼可見的白色沉淀，稱為沉淀試驗(precipitation test) n1. 環(huán)狀沉淀試驗環(huán)狀沉淀試驗(ring precipitation test)是最簡單、最古老的一種沉淀試驗，目前仍廣泛應(yīng)用。本法主要用于抗原的定性試驗（如碳疽診斷，Ascoli試驗）。37n2. 瓊脂凝膠擴散試驗（瓊脂凝膠擴散試驗（AGP） 利用可溶性抗原和抗體在半固體凝膠中進行反應(yīng)，當(dāng)抗原抗體分

19、子相遇并達到適當(dāng)比例時，就會互相結(jié)合、凝聚，出現(xiàn)白色的沉淀線，從而判定相應(yīng)的抗體和抗原。（如MD、IBD、GP）n3. 免疫電泳技術(shù)免疫電泳技術(shù)是凝膠擴散試驗與電泳技術(shù)相結(jié)合的免疫檢測技術(shù) 。此方法比一般的凝膠擴散試驗更快速和靈敏。38瓊脂凝膠免疫擴散試驗39二、標(biāo)記抗體技術(shù)、標(biāo)記抗體技術(shù)n 概念：抗原與抗體能特異性結(jié)合，但抗體、抗原分子小，在含量低時形成的抗原抗體復(fù)合物是不可見的。有一些物質(zhì)即使在超微量時也能通過特殊的方法將其檢測出，如果將這些物質(zhì)標(biāo)記在抗體分子上，可以通過檢測標(biāo)記分子來顯示抗原抗體復(fù)合物的存在，此種根據(jù)抗原抗體結(jié)合的特異性和標(biāo)記分子的敏感性建立的技術(shù)，稱為標(biāo)記抗體技術(shù)(la

20、beled antibody technique)。 40n(一一)免疫熒光抗體技術(shù)免疫熒光抗體技術(shù) (immunofluorescence antibody technique)是指用熒光素對抗體或抗原進行標(biāo)記，然后用熒光顯微鏡觀察熒光以分析示蹤相應(yīng)的抗原或抗體的方法。其中，最常用的是以熒光素標(biāo)記抗體或抗抗體，用于檢測相應(yīng)的抗原或抗體。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對293細胞細胞周期的影響 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）酶標(biāo)抗體技術(shù)（二）酶標(biāo)抗體技術(shù) n1. 原理原理：根據(jù)抗原抗體反應(yīng)的特異性和酶催化反應(yīng)的高敏感性而建起來的免疫檢測技術(shù)。 如： ELISAn2.用于標(biāo)記的酶用于標(biāo)記的酶 辣根過氧化物酶（HRP）應(yīng)用最廣，其作用底物為H2O2，催化時可使供氫體產(chǎn)生一定顏色（鄰苯二胺，OPD；四甲基聯(lián)苯胺，TMB；3，3二氨基聯(lián)苯胺，DAB）46

22、雙抗體夾心法測抗原雙抗體夾心法測抗原47三、補體結(jié)合試驗補體結(jié)合試驗 n補體：存在于血清中不耐熱，具有酶活性的球蛋白。n補體結(jié)合試驗(complement hxation test) 可根據(jù)是否出現(xiàn)溶血反應(yīng)，判定反應(yīng)系統(tǒng)中是否存在相應(yīng)的抗原和抗體。參與補體結(jié)合反應(yīng)的抗體稱為補體結(jié)合抗體。n補體結(jié)合抗體主要為IgG和IgM；IgE和IgA通常不能結(jié)合補體。通常是利用已知抗原檢測未知抗體。48四、中和試驗中和試驗n概念：根據(jù)抗體能否中和病毒的感染性而建立的免疫學(xué)試驗稱為中和試驗(neutralization test)。n應(yīng)用：中和試驗極為特異和敏感，在病毒學(xué)研究中是一項十分重要的技術(shù)手段，主要用于病毒感染的血清學(xué)診斷、病毒分離株鑒定、不同病毒株抗原關(guān)系分析、疫苗免疫效力與免疫血清質(zhì)量評價和測定動物血清中是否存在抗體等。49終點法中和試驗終點法中和試驗 n1.固定病毒稀釋血清法（血清中和試驗）固定病毒稀釋血清法（血清中和試驗） n（1）病毒毒價的滴定LD50、ELD50、ID50、EID50、TCID50n（2）正式試驗血清中和價：血清半數(shù)保護量（PD50）505152n2.固定血清稀釋病毒法固定血清稀釋病毒法(病毒中和試驗病毒中和試驗)n將病毒原液作10倍遞進稀釋，分裝兩列無菌試管，第1列加等量正常血清(對照組)；第2列加待檢