抗原

2020/5/14第二章抗原郑源强、刘荣臻2020/5/14知识要点•抗原泛指能够引起免疫应答的物质。构成抗原必须具有异物性和一定的理化性状等条件。医学上重要的抗原包括异种抗原、同种异型抗原、自身抗原、肿瘤抗原和各种变应原等，是引起临床免疫性疾病的主要物质。学习目标•通过本章学习，应当掌握抗原、抗原决定簇以及抗原两重性的概念，构成抗原的基本条件；•熟悉医学上重要的抗原。2020/5/14概念*抗原（antigen,Ag）：通常是指能刺激机体免疫系统诱导免疫应答并能与应答产物如抗体或致敏淋巴细胞发生特异性反应的物质。抗原的两种基本特性：*免疫原性（immunogenicity):是指能够刺激机体产生抗体和/或效应T细胞的能力。*免疫反应性（immunoreactivity)或抗原性（antigenicity):是指抗原能与免疫应答产物，即相应抗体和/或效应T细胞特异性结合，产生免疫效应的能力。第一节抗原的分类（一）根据抗原的基本性能分类1.完全抗原2.不完全抗原/半抗原*完全抗原(completeantigen):同时具有免疫原性和免疫反应性的物质。*半抗原(hapten)或不完全抗原(incompleteantigen)：只具有免疫反应性而无免疫原性的物质。半抗原单独作用无免疫原性，当与合适的载体（carrier），通常为蛋白质物质，结合成完全抗原后，可刺激机体产生针对半抗原的特异性抗体。（二）根据诱导抗体产生是否需要T细胞辅助分类1.胸腺依赖性抗原(thymusdependentantigen,TDAg)2.胸腺非依赖性抗原(thymusindependentantigen,TIAg)*胸腺依赖性抗原(TDAg)：此类Ag既有T细胞决定簇，又有B细胞决定簇，他们刺激B细胞产生抗体需要Th细胞辅助。大多数天然抗原都是TD抗原，如各种病原体等。*胸腺非依赖性抗原(TIAg)：此类Ag由单一重复B细胞决定簇组成，刺激B细胞产生抗体无需Th细胞辅助。（1）TI-1抗原：如LPS等，其表面除具有单一重复的B表位外，还有B细胞丝裂原，可刺激相应B1细胞产生免疫应答。（2）TI-2抗原：如细菌荚膜多糖、聚合鞭毛素等，其表面只有单一重复的B表位，可刺激相应B1细胞产生免疫应答。（三）根据来源分类1.外源性抗原：来自细胞外的各种抗原。包括天然抗原、人工合成抗原等。2.内源性抗原：效应细胞的靶细胞产生的抗原。包括自身隐蔽抗原、肿瘤抗原、变性的抗原等。（四）根据抗原与机体的亲缘关系分类1.异种抗原(xenogenicantigen)2.同种异型抗原(allogenicantigen)3.自身抗原(autoantigen)4.异嗜性抗原(heterophilicantigen)（五）其他分类方法根据抗原的化学组成不同：蛋白质抗原、脂蛋白抗原、糖蛋白抗原、核蛋白抗原等。一、异物性：抗原的核心。1.异种物质：一般来说，抗原与机体的亲缘关系越远，组织结构差异越大，抗原性越强。如各种病原体及其代谢产物等。2.同种异体物质：同一种属不同个体间，由于遗传基因不同所致的组织成分存在差异。例如人类血型抗原等。3.自身成分：一些与免疫系统在解剖位置上处于隔绝的组织器官、或在出生后个体发育过程中产生的某些自身成分也具有免疫原性。第二节决定抗原免疫原性的条件二、一定的理化性状1.大分子胶体：具有免疫原性的物质分子量一般＞10kD2.一定的化学组成和结构：有机物质的免疫原性除了与分子量大小有关外，还与其化学组成和结构密切相关。通常结构越复杂，免疫原性越强。4.分子构象与易接近性：抗原分子可因决定抗原特异性的氨基酸残基所处侧链位置或侧链间距的不同，产生不同的免疫原性。5.一定的物理形状：（按免疫原性大小）聚合状态＞单体状态；颗粒性抗原＞可溶性抗原第三节抗原的特异性抗原特异性：是指Ag诱导机体产生免疫应答及其与免疫应答产物，即相应抗体和/或效应T细胞相互作用的高度专一性。一、抗原决定簇（antigenicdeterminant,AD）是抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团，它是TCR/BCR及抗体特异结合的基本单位，又称表位（epitope)，通常由5～7个氨基酸残基或5～7个多糖残基或核苷酸组成。表位的性质、数目及空间构象决定着抗原的特异性。1.T细胞和B细胞决定簇（1）T细胞决定簇：又称T细胞表位，一般位于Ag内部，经抗原提呈细胞（APC）加工处理后，以抗原肽-MHC分子复合物形式表达于APC表面，供T细胞表面抗原识别受体（TCR）识别。（2）B细胞决定簇：又称B细胞表位，B细胞抗原识别受体（BCR）或抗体识别的表位。通常位于Ag表面。2.载体决定簇和半抗原决定簇载体效应：半抗原只有结合到载体上，才能诱导产生相应抗体。一个完全抗原分子必须具有载体决定簇和半抗原决定簇。（1）载体决定簇：由T细胞识别，辅助抗体产生。（2）半抗原决定簇：由B细胞识别。二、抗原-抗体反应的特异性抗原-抗体反应的特异性取决于抗原决定簇的化学组成，并且与化学基团的空间排列和构象密切相关。1.抗原抗体反应具有高度特异性。2.特异性由抗原决定簇所决定。3.与抗原决定簇的空间位置密切相关。4.抗原结构的旋光性也与抗原特异性有关。三、共同抗原与交叉反应（一）共同抗原1.共同抗原：不同抗原相互间可存在部分相同的抗原决定簇。2.类属抗原：亲缘关系很近的生物间存在的共同抗原。3.异嗜性抗原：无种属关系的生物间存在的共同抗原。（二）交叉反应抗体对具有相同或相似决定基的不同抗原的反应，称为交叉反应。（1）不利：血清学诊断中容易出现误判。（2）有利：可利用容易得到的某种共同抗原（或抗体），在血清学诊断中检测体内相应的抗体（或抗原），在临床疾病的辅助诊断上具有重要作用。第四节医学上重要的抗原一、异种抗原（一）病原微生物：各种细菌、病毒以及其他微生物等，抗原结构复杂。（二）细菌外毒素和类毒素1.外毒素：某些细菌在生长代谢过程中分泌到菌体外的毒性物质。为蛋白质，毒性强、抗原性也很强。2.类毒素：外毒素经0.3%-0.4%甲醛溶液处理后，丧失其毒性作用，仍保留原有免疫原性。（三）动物血清和抗毒素抗毒素：用类毒素免疫动物获得的相应抗体。为异种动物蛋白，使用前必须做皮肤过敏试验。（四）异嗜性抗原某些病原体与人体组织器官存在共同抗原，感染后可诱发疾病，例如A群溶血性链球菌感染可诱发风湿性心脏病；A群链球菌感染可导致急性肾小球肾炎等。二、同种异型抗原指同一种属不同个体间所具有的抗原性物质。例如人类ABO血型和Rh血型抗原、主要组织相容性抗原等。1.ABO血型抗原根据红细胞表面所含有A、B抗原的不同，可将人类血型分为A、B、AB和O四种类型。每个人的血清中不含与其本人血型相对应的天然血型抗体。表型基因型红细胞表面抗原血清中天然抗体AA/A,A/OA抗BBB/B,B/OB抗AABA/BA和B无抗A、无抗BOO/OH(无A，无B)抗A和抗B2.Rh血型抗原Landsteiner和Wiener（1840年）发现恒河猴(Rhesusmonkey)红细胞抗血清，能与多数人的红细胞发生凝集反应，表明在人类红细胞和恒河猴红细胞表面具有某种相同的血型物质，称之为Rh血型抗原。（1）Rh阳性：红细胞表面具有Rh抗原者，其血型为Rh阳性（2）Rh阴性：红细胞表面不表达Rh抗原者，其血型为Rh阴性正常情况下，人体血清中不存在针对Rh抗原的抗体。当Rh阳性红细胞进入Rh阴性个体时，可刺激机体产生针对Rh抗原的IgG类免疫血型抗体。此类血型抗体可通过胎盘；当体内产生Rh抗体的妇女妊娠，且胎儿血型为Rh阳性时，就有可能引起胎儿流产或发生新生儿溶血症。三、自身抗原(antoantigen)是指能够诱导机体发生自身免疫应答或自身免疫性疾病的自身组织成分。1.隐蔽的自身抗原(sequesteredantigen)是指正常情况下，体内与免疫系统相对隔绝，即从未与免疫细胞接触过的某些自身组织成分。在外伤、感染或手术不慎等情况下，隐蔽抗原释放、进入血液或淋巴液后，被相应T、B细胞识别，即可产生针对隐蔽抗原的自身免疫应答或引起自身免疫性疾病。（1）精子入血可导致男性不育；（2）眼晶状体蛋白入血，可引发交叉性眼炎。2.改变/修饰的自身抗原在病原微生物感染和某些理化因素作用下，自身组织结构发生改变，形成新的抗原表位或使隐蔽性抗原决定基暴露成为功能性表位，即可引起免疫应答或自身免疫性疾病。例如：服用甲基多巴类药物引起的自身免疫性溶血性贫血四、变应原引起Ⅰ型超敏反应的抗原，种类繁多，包括食品、植物花粉、动物皮毛、药物等。变应原是否诱发超敏反应与机体遗传因素密切相关。五、肿瘤抗原（tumorantigen）是指细胞在癌变过程中出现的新抗原物质的总称。正常基因调控异常或病毒基因整合均可诱发正常细胞癌变，从而表达正常细胞没有或含量极低的某些蛋白质，即肿瘤抗原。1.肿瘤相关抗原（tumorassociatedantigen,TAA）：无严格的肿瘤特异性，即非肿瘤细胞所特有，正常细胞也可表达的抗原，但在细胞癌变时体内含量明显增多。主要包括：与肿瘤相关的病毒抗原；与肿瘤相关的癌胚抗原（如甲胎蛋白AFP）。2.肿瘤特异性抗原（tumorspecificantigen,TSA）：仅表达于肿瘤细胞表面的抗原。六、免疫佐剂（adjuvant）某些物质同抗原一起或预先注入机体，能增强机体对该抗原的免疫应答能力，这些物质被称为免疫佐剂。常见的佐剂包括：弗氏佐剂、氢氧化铝、细菌脂多糖、明矾、细胞因子等。1.生物性佐剂：卡介苗、短小棒状杆菌、LPS和细胞因子等2.无机化合物佐剂：氢氧化铝、明矾等3.人工合成佐剂：多聚肌苷酸：胞苷酸(polyI:C)多聚腺苷酸：尿苷酸(polyA:U)4.其他：脂质体、CpGODN、弗氏佐剂等2020/5/14本章小结与知识拓展•1.抗原泛指能够引起免疫应答的物质。•2.抗原具有两个基本性能：免疫原性和免疫反应性。同时具有这两种性能的物质称为完全抗原，而只具有免疫反应性的物质称为半抗原。•3.异物性是抗原的核心特征，也是构成抗原性物质的首要条件。抗原的免疫原性还与抗原的理化特征、机体因素等密切相关。•4.抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团称为抗原决定簇或称为表位，包括T细胞表位和B细胞表位。•5.抗原-抗体反应的特异性高。共同抗原的存在可造成交叉反应的发生。•6.医学上重要抗原包括：各类异种抗原、同种抗原、异嗜性抗原、自身抗原、变应原、肿瘤抗原等。•知识拓展：超抗原（superantigen,SAg）。