免疫学第二章抗原

FreePowerpointTemplatesPage1FreePowerpointTemplates第二章抗原AntigenPage2主要内容•一、抗原的概念和特性•二、抗原的分子基础•三、抗原的免疫特性•四、抗原组学Page3第一节抗原的基本概念和特性一、抗原的概念免疫学发展的早期Page4一、抗原的概念随着免疫学研究的发展，已经证明：除了微生物或毒素等物质，其他非自身的物质进入机体后，也能够诱发机体产生免疫应答。现代免疫学认为：凡能刺激机体免疫系统产生抗体或致敏淋巴细胞，并能与其相应抗体或致敏淋巴细胞在体内或体外发生特异性反应的物质，统称为抗原。Page5抗原(Ag):与T细胞结合，激活T细胞记忆T细胞活化的T杀伤细胞与B细胞结合，激活B细胞产生抗体记忆B细胞活化的B细胞抗体Page6二、抗原的特性（1）免疫原性(immunogenicity)：是指一种物质免疫机体后能促使机体产生抗体或者致敏淋巴细胞产生免疫应答的特性。具有这种特性的物质称为免疫原(immunogen)。（2）特异反应性(specificreactivity)：是指一种物质（抗原）能与抗体或致敏淋巴细胞特异性结合的特性，又称反应原性。Page7活化的B细胞抗体效应T淋巴细胞⑴免疫原性：诱导机体产生抗体或致敏淋巴细胞产生免疫应答。Page8抗体效应T淋巴细胞⑵反应原性：抗原分子与免疫应答产物（抗体或致敏淋巴细胞）发生特异性结合。Page9三、完全抗原与半抗原⑴完全抗原（completeantigen)具有免疫原性和反应原性的物质。⑵半抗原（hapten，又称不完全抗原incompleteantigen）无免疫原性，只有反应原性的物质。⑶载体（carrier）赋予半抗原以免疫原性的蛋白质。半抗原+蛋白质（载体）＝完全抗原Page10小分子免疫应答（immuneresponse）+载体carrier完全抗原半抗原：只有反应原性，没有免疫原性的小分子物质。载体：赋予半抗原免疫原性的大分子物质。半抗原+载体=完全抗原Page11天然抗原人工抗原合成抗原根据抗原的来源，分类如下四、普通抗原的类别Page121.天然抗原：指天然的生物、细胞、及天然的生物产物，主要来自动物、植物、微生物。（1）细胞、细菌和病毒（2）蛋白质类抗原：核蛋白、糖蛋白、脂蛋白。（3）糖类抗原（4）脂类抗原（5）核酸抗原Page13自身抗原(autoantigen)同种型抗原(isoantigen)异种抗原(xenoantigen)Page14①自身抗原(autoantigen)：能引起免疫应答的自身组织成分称为自身抗原。例如晶状体蛋白、脑组织等与淋巴细胞从未接触过的机体成分。眼球血管角膜蛋白外伤角膜蛋白外流Page15正常组织细胞组织结构发生变化烧伤等损伤自身突变物质Page16②同种型抗原(isoantigen)：抗原来自同种动物不同个体，这些个体在遗传上是不同的。此类物质最典型的例子就是人类的ABO血型抗原。A型血红细胞AB型红细胞B型血红细胞O型血红细胞Page17③异种抗原(xenoantigen)：来自不同物种的抗原，但具有极为相似的抗原性。异嗜性抗原：这类抗原是指不同物种细胞表面所具有的相同抗原，由于这类抗原是Forssman发现的，所以又称Forssman抗原。这种类型的抗原在临床上可能会引起某些疾病。Page18豚鼠脏器制成细胞悬液产生抗体绵羊红细胞发生特异性抗原抗体反应豚鼠脏器细胞表面与绵羊红细胞表面具有相同的抗原分子Page192.人工抗原：经过人工化学改造的天然抗原。例如三硝基酚（TNP）、二硝基酚（DNP）、苯砷酸等都是常用的半抗原，用于制备人工抗原DNP蛋白、碘化蛋白等。3.合成抗原：化学合成的分子。（见表2－1）近10多年来利用合成的直链和支链的聚合体及氨基酸的共聚体，对于了解免疫原性的分子基础作出了很大的贡献。Page20五、超抗原(superantigen,SAg)超抗原：指能与多数Tcell结合，只需极少剂量即可诱导最大免疫效应的抗原。1989年White提出超抗原的概念。他发现某些细菌或病毒的产物可以使很高比例的T细胞激活，他将这类抗原称为超抗原。一般的抗原只能激活外周血中0.001~0.01%的T细胞，而超抗原可使2~25%的T细胞激活。Page21普通抗原单细胞克隆应答1:104-1:105超抗原多克隆应答1:4-1:10超抗原Page221）外源性超抗原：主要为细菌的代谢产物，如：金黄色葡萄球菌肠毒素A－E，A族链球菌M蛋白，致热外毒素A-C，关节炎支原体丝裂原，小肠结肠类耶氏菌膜蛋白等。2）内源性超抗原：主要为逆转录病毒产物。如：病毒DNA与宿主DNA整合，表达的病毒蛋白质产物。SAg的种类：Page23SAg的生物学意义：有助于阐明某些免疫现象和疾病过程的机制与本质。1、毒性作用：如葡糖球菌肠毒素感染所致的休克2、自身免疫病3、继发性免疫抑制4、免疫稳定Page24第二节抗原的分子基础一、抗原的理化性质1.化学组成•蛋白质抗原免疫原性强;•糖蛋白、脂蛋白、核蛋白有较强免疫原性；•脂类、核酸免疫原性很弱；2.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；•一般来说大分子比小分子物质免疫原性强。Page253.分子结构1）分子结构中有侧链的物质比类似但无侧链的物质具有较强的免疫原性。2）某些特殊氨基酸在肽链中的位置对免疫原性有显著作用。图2－1聚（酪、谷）－聚－DL－丙－L－赖氨酸的多链共聚物A.免疫原性；B.无免疫原性；谷氨酸；酪氨酸聚赖氨酸骨架聚丙氨酸谷氨酸残基酪氨酸残基ABPage263）光学构型对免疫原性的作用：L－氨基酸聚合体D－氨基酸聚合体4）电荷及其他物理状态低电荷的多电荷的环状的直链的聚合的单体的颗粒性的可溶性的Page27二、抗原的特异性和抗原决定簇•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，这种性质称为抗原的特异性。Page28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。抗原特异性的物质基础是抗原分子中的抗原决定簇。Page29抗原决定簇Antigenicdeterminant1、概念：位于抗原物质分子表面或着其他部位的具有一定组成和特殊结构的化学基团，也称抗原表位（epitope）。Page30•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。•抗原结合价越高，抗原的抗原性也就越强。Page31•3.性质：一个多肽决定簇含5-6个氨基酸残基；一个多糖决定簇含5-7个单糖；一个核酸半抗原决定簇含6-8个核苷酸Page32•4.抗原的免疫优势：同一种免疫原分子上有许多抗原决定簇，它们诱发免疫应答的能力也是不同的，有的产生高效价的抗体，称为免疫优势决定簇，还有的不能诱导产生抗体，这种无效力的决定簇称为免疫静止决定簇。Page33按照抗原决定簇的结构可以分为两大类：①顺序决定簇(sequentialepitope)：这类决定簇的功能基团取决于组成的氨基酸排列顺序，又称为连续决定簇(continuouseptiope)。②结构决定簇(conformationaleptiope)：它是由不连续的氨基酸顺序片断经多肽的折叠卷曲而组合起来的功能基团，一般位于蛋白质的表面。抗原决定簇的分类Page34抗体A抗体B抗体结合部位抗体结合部位非连续性抗原表位连续性抗原表位图2-2一个抗体与一个连续型抗原表位和非连续性抗原表位的相互作用Page35线性表位和构像表位Page36按照决定簇在抗原分子中的位置分为：功能性决定簇：位于分子表面的表位易被BCR或抗体结合。隐蔽性决定簇：位于分子内部的不能与BCR或抗体结合的表位。Page37Page38在免疫应答中，TCR和BCR所识别的抗原表位不同，分别称为T细胞表位和B细胞表位。T细胞表位B细胞表位（3）按照识别决定簇的免疫细胞分为：T细胞表位和B细胞表位Page39蛋白质分子中被MHC分子呈递并被TCR识别的肽段称为T细胞表位（Tcellepitope）与蛋白质分子构象无关与肽段在蛋白质分子中的位置无关主要决定于肽段的氨基酸序列与宿主表达的MHC分子有关蛋白质变性对其活性并无影响T细胞表位Page40抗原中被BCR和抗体分子所识别的部位称为B细胞表位（Bcellepitope）。抗原表面能够与抗体结合的最小单位B细胞表位是天然的，位于分子的表面或转折处，具有构象依赖性。为构象决定簇或顺序决定簇，是抗原分子的三级结构。抗原表位与抗体分子的抗原结合部位在形状上互补才能保证抗原与抗体的紧密结合。B细胞表位Page41Page42Page43蛋白质结构与抗原决定簇的关系（1）蛋白质的一级结构只有顺序决定簇；（2）蛋白质的二级结构与抗原的反应性密切相关；（3）蛋白质的三级结构与抗原决定簇密切有关；（4）蛋白质的四级结构能提供更多新的结构决定簇。Page44决定抗原表位的因素决定抗原表位的因素亲水特性两亲性分子运动性静态表面可及性序列的多变性肽链的两端Page45研究抗原表位的主要方法（1）计算机分析方法（2）化学合成多肽方法（3）生物学方法，以狂犬病毒蛋白抗原表位分析方法为例：制备狂犬病毒N蛋白制备N蛋白多肽片段分析阳性片段的氨基酸序列确定抗原表位测定关键氨基酸（4）用PVDF膜蛋白质抗原表位Page46第三节抗原的免疫特性Page47一、抗原的外源性•是首要因素•抗原大分子与所接触的机体的物质之间的理化性质的差异程度。•1、异种物质如马血清，微生物，异种蛋白，破伤风抗毒素亲缘关系越远，抗原性越强•2、同种异体物质•如ABO血型物质，HLA•3、自身物质•如眼晶体蛋白，甲状腺蛋白，脑组织影响抗原免疫原性的因素：Page48AB0血型Page49•分子组成•分子大小•分子结构：有无侧链特殊氨基酸光学构型电荷及其他物理状态二、抗原的理化特性Page50三.机体因素（1）遗传因素与免疫反应基团及其表达有密切关系；与MHC有密切关系；（2）与宿主本身的发育与生理状况有关。年龄、性别、健康状况Page51四、抗原进入机体的途径和剂量具有免疫原性的物质进入机体后能否诱导免疫系统产生免疫应答，还受抗原的剂量、免疫的途径、免疫间隔的时间等多种因素的影响。Page52五、免疫佐剂adjuvant佐剂是一类能够增强机体免疫应答的物质。先抗原或与抗原一起注入动物体内，可非特异性地增强机体对该抗原的特异性的免疫应答，或改变免疫应答类型。Page53①使抗原暂存，逐步释放刺激淋巴细胞；②能引起肉芽肿或炎症细胞；③参与刺激淋巴细胞增值与分化。Page54吸附作用：吸附抗原，使抗原便于被吞噬细胞吞噬；改变抗原的理化性质：起到增强抗原的免疫原性的作用；延长抗原在体内的滞留时间：使抗原形成抗原储存库，使抗原缓慢释放；增强吞噬细胞的吞噬活性，并可以诱导T、B细胞增殖。佐剂的作用原理Page55无机佐剂：氢氧化铝、明矾等有机佐剂：微生物及其产物（卡介苗）合成佐剂：人工合成的双链双聚核苷酸混合佐剂：弗氏佐剂（Freund’sadjuvant）弗氏不完全佐剂：石蜡油+羊毛脂+抗原弗氏完全佐剂：石蜡油+羊毛脂+抗原+灭活卡介苗佐剂种类Page56半抗原（hapten）的免疫特性一、半抗原的特点：1、（半抗原+载体）属于人工抗原2、本身不具有免疫原性，与某种载体偶联才表现免疫原性3、半抗原相当于一个抗原决定簇4、具有反应原性5、大多是不含蛋白质的低分子化合物和一些离子Page57半抗原是人工抗原Page58Page59半抗原载体效应载体效应：初次与再次免疫时，只有使半抗原结合在同一种载体上，才能产生抗半抗原的再次免疫应答，这种现象称为载体效应。载体现象的发现进一步证明，T细胞表面的抗原受体主要和免疫原的载体相互作用，而B细胞表面的抗原受体则和完整抗原的半抗原决定簇相互作用Page60Mitchison等在70年