抗原的基本概念、分類(lèi)和應(yīng)用

1、抗原的基本概念、分類(lèi)和應(yīng)用Humoral Immune responseYYB cellsYYYYYantibodyCellular Immune response(Effector T cellT cells抗原的基本概念和基本特性抗原的異物性與特異性；影響抗原誘導(dǎo)免疫應(yīng)答的因素抗原的種類(lèi)；其他非特異性免疫刺激劑 主要內(nèi)容是能夠刺激機(jī)體T、B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生特異性免疫效應(yīng)物質(zhì)（即抗體或致敏淋巴細(xì)胞），并且能與應(yīng)答產(chǎn)生的抗體或致敏淋巴細(xì)胞特異性結(jié)合的物質(zhì)，是啟動(dòng)免疫應(yīng)答的始發(fā)因素。（一） 抗原（antigen , Ag）一、抗原的基本概念自然界中存在大于1017種抗原 我們生活中常見(jiàn)的抗原性物質(zhì):

2、抗原的化學(xué)本質(zhì)蛋白質(zhì)多肽多糖類(lèi)脂, 脂肪DNA, RNA簡(jiǎn)單化合物AgTBT漿細(xì)胞Effector T cellantibody（二）抗原的兩大基本特性1、免疫原性（ immunogenicity）：抗原能刺激機(jī)體產(chǎn)生抗體或致敏淋巴細(xì)胞的能力。AgTBT漿細(xì)胞 2、反應(yīng)原性（reactionogenicity）： 抗原能與其誘生的抗體或致敏淋巴細(xì)胞特異性反應(yīng)的能力。bind and reactbind and reactEffector T cellantibody所有抗原都具有Immunogenicity and reactionogenicity ？請(qǐng)看這個(gè)實(shí)驗(yàn)：（三）半抗原半抗原 (ha

3、pten)： 指僅具備免疫反應(yīng)性而不具有免疫原性的物質(zhì)。 若將半抗原與另一種蛋白質(zhì)分子（載體, carrier）偶聯(lián)起來(lái)，則具有了刺激機(jī)體產(chǎn)生抗半抗原抗體的能力。載體(carrier)：賦予半抗原免疫原性的大分子物質(zhì)完全抗原(complete antigen)：同時(shí)具有免疫原性和反應(yīng)原性的物質(zhì)。haptencarriercomplete antigen青霉素過(guò)敏青霉素(半抗原)+血清白蛋白(載體)=完全抗原 青霉素（一）異物性 重要性質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)與宿主自身成分不同或在胚胎期機(jī)體的免疫活性細(xì)胞從未接觸過(guò)的物質(zhì)。親緣關(guān)系越遠(yuǎn)，抗原性越強(qiáng)。二、抗原的異物性與特異性2、同種異體物質(zhì)如ABO血型物質(zhì)，MH

4、C3、改變或隱蔽的自身物質(zhì)如眼晶狀體蛋白，精子，腦組織具有異物性的物質(zhì)分為：1、異種物質(zhì) 指抗原與其誘生的抗體或致敏淋巴細(xì)胞間的相互吻合性、針對(duì)性和專(zhuān)一性。鎖與鑰匙的關(guān)系（二）抗原的特異性(Specificity)抗原特異性表現(xiàn)在兩個(gè)方面：流感病毒流感病毒抗體乙肝病毒抗體乙肝病毒免疫原性的特異性：指某一特定抗原只能激發(fā)機(jī)體產(chǎn)生針對(duì)該抗原的特異性抗體和/或致敏淋巴細(xì)胞反應(yīng)原性的特異性：指某一特定抗原只能與其特異性抗體和/或致敏淋巴細(xì)胞結(jié)合而出現(xiàn)反應(yīng)決定抗原特異性的基礎(chǔ)是什么呢？流感病毒流感病毒抗體乙肝病毒抗體乙肝病毒（一） 抗原決定基/簇（antigenic determinant，AD）1.

5、AD的概念是抗原分子中決定抗原特異性的特殊化學(xué)基團(tuán)， 又稱(chēng)表位(epitope)。抗原通過(guò)AD（表位）與相應(yīng)淋巴細(xì)胞表面的抗原識(shí)別受體（TCR/BCR）或者特異性抗體結(jié)合。組成： 5-15個(gè)氨基酸殘基； 5-7個(gè)單糖殘基或核苷酸 抗原的結(jié)合價(jià)（antigenic valence）是指能和抗體分子結(jié)合的功能性表位的總數(shù)。僅含一個(gè)表位的抗原為一價(jià)抗原天然抗原一般是大分子，由多種、多個(gè)抗原表位組成，是多價(jià)抗原，可以和多個(gè)抗體分子交互結(jié)合。多價(jià)抗原多價(jià)抗原2. 抗原的結(jié)合價(jià) 1. 根據(jù)結(jié)構(gòu)分類(lèi)（1）線性表位 (sequential determinant/linear epitope)： 序列相連續(xù)的

6、氨基酸肽片段構(gòu)成的表位，可以位于抗原分子的任何部位?；蚍Q(chēng)順序表位（2）構(gòu)象表位 (conformational determinant/non-linear epitope)： 由空間構(gòu)象形成的表位，序列上不連續(xù)。一般位于抗原分子的表面?；蚍Q(chēng)非線性表位（二）抗原表位分類(lèi)線性表位 vs 構(gòu)象性表位功能性表位（免疫優(yōu)勢(shì)基團(tuán)）： 位于抗原分子表面，易被相應(yīng)B細(xì)胞所識(shí)別，可啟動(dòng)免疫應(yīng)答。隱蔽性表位： 位于抗原分子內(nèi)部，不易被相應(yīng)淋巴細(xì)胞所識(shí)別，不易啟動(dòng)免疫應(yīng)答。若因各種理化因素使其暴露出來(lái)，則可啟動(dòng)免疫應(yīng)答的發(fā)生。2.功能性表位與隱蔽性表位 3. 按識(shí)別表位的淋巴細(xì)胞分類(lèi)（1）T細(xì)胞表位： 僅被T細(xì)胞

7、表面的TCR識(shí)別（2）B細(xì)胞表位: 僅被B細(xì)胞表面的BCR識(shí)別 B細(xì)胞表位：T細(xì)胞表位：線性表位：構(gòu)象表位：功能性表位：隱蔽性表位：（三）影響抗原特異性的因素抗原表位的性質(zhì)、數(shù)目、位置和空間構(gòu)象（四）半抗原-載體作用 1 2 3 4 5載體效應(yīng)： 初次與再次免疫時(shí)，只有使半抗原結(jié)合在同一種載體上，才能產(chǎn)生抗半抗原的再次免疫應(yīng)答，這種現(xiàn)象稱(chēng)為。一個(gè)完全抗原分子，必須同時(shí)具有半抗原表位和載體表位。在免疫應(yīng)答中：B細(xì)胞識(shí)別半抗原表位，并提呈載體表位給CD4+Th細(xì)胞；Th細(xì)胞識(shí)別載體表位，即以載體表位（T細(xì)胞表位）把特異性T-B細(xì)胞連接起來(lái)，T細(xì)胞才能輔助B細(xì)胞活化產(chǎn)生抗體。概念：指抗體除可與其相應(yīng)

8、抗原發(fā)生特異性反應(yīng)外，有時(shí)還可與其他抗原發(fā)生反應(yīng)。 具有相同表位的不同抗原，稱(chēng)為交叉抗原或共同抗原。機(jī)制：兩種或兩種以上抗原間存在某些共同表位或相似表位共同抗原（五）交叉反應(yīng)與交叉抗原交叉反應(yīng)的實(shí)際意義針對(duì)病原體微生物的免疫應(yīng)答可能導(dǎo)致對(duì)人體的免疫損傷；進(jìn)行特異性診斷或鑒定時(shí)，需排除交叉抗原可能產(chǎn)生的干擾；應(yīng)用交叉抗原可能誘導(dǎo)出針對(duì)難于制備抗原的免疫應(yīng)答Question 1796年，英國(guó)醫(yī)生琴納通過(guò)為一個(gè)小男孩接種牛痘（一種感染牛的病毒），成功地預(yù)防了天花（一種感染人的病毒），這與抗原特異性相矛盾嗎？ 試解釋這一現(xiàn)象。琴納接種牛痘Cowpox vaccineVACCINESmallpox vi

9、rusBm cellcross reactionCommon epitope三、影響抗原誘導(dǎo)免疫應(yīng)答的因素抗原的理化性質(zhì) （內(nèi)因）抗原與機(jī)體的相互作用 （外因）1. 分子大?。?0 kDa分子量大免疫原性強(qiáng)（一）抗原的理化性質(zhì)小分子物質(zhì) 大分子物質(zhì)2. 化學(xué)組成：天然抗原多為大分子有機(jī)物；特殊化學(xué)基團(tuán)如芳香族氨基酸，芳香族氨基酸越多，免疫原性越強(qiáng)；多糖殘基的細(xì)微差別可導(dǎo)致抗原特異性的不同。苯丙氨酸色氨酸酪氨酸簡(jiǎn)單重復(fù)的有機(jī)大分子如明膠（分子量為100-150kDa），無(wú)免疫原性胰島素（分子量為，但其富含芳香族氨基酸，因而免疫原性強(qiáng)明膠分子示意圖胰島素結(jié)構(gòu)圖O抗原A抗原B抗原GalGlcNAcG

10、luFucGalGalNAcGalGlcNAcGluFucGalGalGlcNAcGluFucGalGalGal: 半乳糖多糖殘基的細(xì)微差別可導(dǎo)致抗原特異性的不同。如：ABO血型抗原3. 物理性狀：直鏈分子新型疫苗研制多分支肽疫苗示意圖“模擬病毒”顆粒疫苗示意圖顆?？乖扇苄钥乖嗑垠w單體分支結(jié)構(gòu)直鏈分子4. 分子構(gòu)象的易接近性：分子構(gòu)象：是指抗原分子中一些特殊化學(xué)基團(tuán)的立體構(gòu)象。易接近性：是指抗原表面這些特殊的化學(xué)基團(tuán)與淋巴細(xì)胞表面相應(yīng)受體相互接觸的難易程度。易接近性常與這些化學(xué)基團(tuán)在抗原分子中分布的部位有關(guān)?？乖肿咏Y(jié)構(gòu)的易接近性（二）抗原與機(jī)體的相互作用抗原進(jìn)入機(jī)體的方式宿主因素抗原劑量

11、應(yīng)答無(wú)抗體產(chǎn)生無(wú)抗體產(chǎn)生低劑量抗原誘導(dǎo)低帶耐受(low-zone tolerance)高劑量抗原誘導(dǎo)高帶耐受(high-zone tolerance)1. 抗原進(jìn)入機(jī)體的方式抗原免疫途徑 皮內(nèi)注射皮下注射肌肉注射腹腔注射 靜脈注射口服我們每天吃的食物是否引起免疫應(yīng)答？怎樣進(jìn)行有效的疫苗接種？免疫程序 合理的免疫程序，比如免疫間隔時(shí)間、免疫次數(shù)佐劑的應(yīng)用常常利用免疫佐劑來(lái)提高抗原的免疫原性四、抗原的種類(lèi)1. 胸腺依賴(lài)抗原（thymus dependent antigen, TD antigen）： 此類(lèi)抗原刺激B細(xì)胞產(chǎn)生抗體的過(guò)程中必需依賴(lài)T細(xì)胞輔助，絕大多數(shù)蛋白質(zhì)抗原屬于此類(lèi)抗原，由T細(xì)胞表位

12、和B細(xì)胞表位組成。2. 胸腺非依賴(lài)抗原（thymus independent antigen, TI antigen）： 此類(lèi)抗原刺激B細(xì)胞產(chǎn)生抗體不依賴(lài)T細(xì)胞，如少數(shù)多糖抗原，由多個(gè)重復(fù)的B細(xì)胞表位組成。（一）根據(jù)抗原誘生抗體是否需T細(xì)胞輔助：TD抗原TI抗原多個(gè)重復(fù)的B細(xì)胞表位B細(xì)胞對(duì)TD抗原的識(shí)別機(jī)制1. 異種抗原（xenogenic Ag）: 2. 同種異型抗原（allogenic Ag）: ABO血型抗原, MHC 應(yīng)用輸血、器官移植組織配型、親子鑒定3. 自身抗原（autoantigen）: 隱蔽抗原釋放、自身成分改變或修飾4. 異噬性抗原（Fossman抗原）（二）根據(jù)與機(jī)體的親

13、緣關(guān)系 同種異型異種具有兩重性：（1）抗體作用 如：抗毒素血清（馬血清） 破傷風(fēng) 抗毒素血清、白喉抗毒素血清等。（2）異種抗原作用： 異種動(dòng)物的血清蛋白對(duì)人具有免疫原 性，可導(dǎo)致血清過(guò)敏性休克。 舉例：異種動(dòng)物血清血清?。⊿erum sickness）異噬性抗原（heterophilic antigen,Fossman antigen） 是一類(lèi)與種屬特異性無(wú)關(guān)的，存在于人、動(dòng)物、植物或微生物之間的共同抗原。豚鼠綿羊共同抗原（Fossman抗原）Ag2Ag1人腎小球基膜A組B型溶血性鏈球菌細(xì)胞壁M蛋白Ab交叉反應(yīng)刺激機(jī)體共同表位溶血性鏈球菌感染與急性腎小球腎炎內(nèi)源性抗原 -在機(jī)體細(xì)胞內(nèi)合成的抗原

14、。外源性抗原 -來(lái)源于細(xì)胞外的抗原，機(jī)體內(nèi)抗原提呈細(xì)胞可將其攝入，加工處理后，遞呈給T細(xì)胞。（三）按抗原的合成部位分類(lèi)內(nèi)源性抗原和外源性抗原的產(chǎn)生四、據(jù)抗原的獲得方式天然抗原人工抗原 用化學(xué)合成法或基因重組法制備含有已知化學(xué)結(jié)構(gòu)表位的抗原，稱(chēng)為人工抗原。 包括：人工結(jié)合抗原 人工合成抗原 基因重組抗原將簡(jiǎn)單化學(xué)基團(tuán)或有機(jī)分子與蛋白質(zhì)偶聯(lián)，形成載體-半抗原結(jié)合物。用化學(xué)方法將一種或多種氨基酸聚合而成。利用分子生物學(xué)技術(shù)將編碼抗原的基因克隆至適當(dāng)載體中進(jìn)行表達(dá)，獲得的蛋白具有免疫原性，經(jīng)純化后可作為抗原。五、其他非特異性免疫刺激劑免疫佐劑(adjuvant) 絲裂原（mitogen） 超抗原(su

15、perantigen,sAg)1. 概念 一類(lèi)可直接結(jié)合T細(xì)胞抗原受體（TCR），只需極低濃度即可激活5%20%T細(xì)胞克隆，并誘導(dǎo)強(qiáng)烈免疫應(yīng)答的物質(zhì)。（一）超抗原(superantigen, sAg)2. 作用特點(diǎn)無(wú)需抗原加工與提呈，無(wú)MHC限制性分別與TCR V和APC表面MHC 分子非多態(tài)區(qū)外側(cè)結(jié)合，形成TCR V -超抗原- MHC 分子復(fù)合物sAg所誘導(dǎo)的T細(xì)胞應(yīng)答，其效應(yīng)并非針對(duì)超抗原本身，而是通過(guò)分泌大量細(xì)胞因子參與某些病理生理過(guò)程。外源性超抗原：主要為細(xì)菌的代謝產(chǎn)物。 如金黃色葡萄球菌腸毒素（SE）；毒素休克綜合癥毒素1（TSST1）；A族鏈球菌M蛋白、致熱外毒素等。內(nèi)源性超抗原

16、：主要為逆轉(zhuǎn)錄病毒產(chǎn)物。 如病毒DNA與宿主DNA整合，表達(dá)的病毒蛋白質(zhì)產(chǎn)物。3. sAg的種類(lèi)（二） 佐 劑 (adjuvant) 1. 概念： 是一種非特異性免疫增強(qiáng)劑，預(yù)先或同抗原一齊注射到機(jī)體，能增強(qiáng)對(duì)該抗原的免疫應(yīng)答或改變免疫應(yīng)答的類(lèi)型。 2. 佐劑的種類(lèi)微生物及其產(chǎn)物：如分枝桿菌（結(jié)核桿菌、卡介苗）無(wú)機(jī)化合物：氫氧化鋁、明礬合成佐劑：如雙鏈多聚肌胞苷酸（polyI:C)油劑：如弗氏佐劑、礦物油、植物油動(dòng)物試驗(yàn)最常用的佐劑：弗式不完全佐劑（incomplete Freunds adjuvat ，F(xiàn)IA) 液體石蠟(或植物油)+羊毛脂(或Tweeen-80);弗式完全佐劑（complete Freunds adjuvat ，F(xiàn)CA) 液體石蠟(或植物油)+羊毛脂(或Tweeen-80)+死結(jié)核桿菌(或BCG)3. 佐劑的效應(yīng)增加抗原的免疫原性，使無(wú)或微弱免疫原物質(zhì)變成有效的免疫原。提高抗體的滴度，提高初次免疫應(yīng)答和再次免疫應(yīng)答抗體的滴度。改變抗體的類(lèi)型，由產(chǎn)生IgM轉(zhuǎn)變成IgG。引起或增強(qiáng)遲發(fā)型超敏反應(yīng)。改變抗原的物理性狀使抗原易被吞噬細(xì)胞吞噬促進(jìn)淋巴細(xì)胞增殖、分化，從而增強(qiáng)機(jī)體的免疫應(yīng)答4. 佐劑的作用機(jī)制（三）絲裂原（mitogen）亦稱(chēng)有絲分裂原，可