搜索
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（xenogenicAg）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（allogenicAg）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（1868~1943）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（Macacusrhesus）RBC家兔抗恒河猴RBC抗体（免疫血清）+人类RBC凝集反应（+）。人类RBC恒河猴RBCRHCE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＋新生儿溶血症示意图2.主要组织相容性抗原主要指MHCⅠ类分子和Ⅱ类分子。MHCⅠ类分子和Ⅱ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（heterophileantigen）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O86B血型物质大肠杆菌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（idiotypicantigen）。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.可溶性抗原三超抗原（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5～20%。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：诱导T细胞耐受；与某些疾病发生有关；MHC主要组织相容性复合体(majorhistocompatibilitycomplex)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：MHCclassI（MHCI）位于一般细胞表面上，可以提供一般细胞内的一些状况，比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：MHCclassⅡ（MHCⅡ）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：MHCclassⅢ(MHCⅢ)主要编码补体成分，肿瘤坏死因子（TNF）。APC是抗原提呈细胞(antigenpresentingcell,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MHCⅡ类分子,能摄取病原体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MHCⅡ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，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。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10000dal免疫原性强；•分子量10000dal免疫原性弱；•分子量4000dal一般无免疫原性；许多小的免疫性原性分子可激发细胞免疫，而不产生抗体。亦有大分子量物质，如明胶分子量可达10万，但因其为直链氨基酸结构，易在体内降解为低分子物质，所以呈弱免疫原性。可见免疫原性除与分子量有关外，还与其化学结构相关。（3）分子结构分子结构中有侧链的物质比类似但无侧链物质具有较强的免疫原性。在蛋白质分子中，凡含有大量芳香族氨基酸，尤其是含有酪氨酸的蛋白质，其免疫原性强；而以非芳香族氨基酸为主的蛋白质，其免疫原性较弱。蛋白质和多糖抗原，凡结构复杂者免疫原性强，反之则较弱。其复杂性是由氨基酸和单糖的类型及数量等决定的。如聚合体蛋白质分子较单体可溶性蛋白质分子的免疫原性强。•一定的结构环状蛋白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：①免疫原性的特异性；②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Antigenicdeterminant•1、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Antigenicdeterminant•2.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Antigenicdeterminant•3.性质：一个