食品免疫学 抗原

第三章抗原•概念：抗原（Antigen，Ag）是一类能刺激机体免疫系统，使之产生特异性免疫应答，并能与相应的抗原和/或效应细胞在体内发生特异反应的物质。一句话：抗原就是异物！！抗原的两个基本特性•免疫原性（immuogenicity）指抗原刺激机体产生抗体或致敏淋巴细胞的能力•免疫反应性（immunoreactivity）或抗原性指抗原能与相应免疫应答产物（抗体或致敏淋巴细胞）发生特异性结合的特性完全抗原半抗原完全抗原与半抗原载体TB同时具有上述两种特性的物质称为完全抗原，如大多数的蛋白质和各类病原微生物仅具备免疫反应性（抗原性）的物质称为半抗原（hapten），如各种化学药物等小分子化合物。半抗原若与蛋白质载体交联或结合也可称为完全抗原完全抗原和半抗原•完全抗原（completeantigen）：大多数的蛋白质抗原•半抗原（incompleteantigen）：能与特异性抗体起反应，但本身不诱发抗体的形成的物质。•食品中的非蛋白质活性物质、功能因子、绝大多数寡糖、所有的脂类及一些农药均属半抗原。二、抗原的理化与分类1、分子量大小抗原分子量一般为≥10KD,且分子量越大，免疫原性越强2、化学组成芳香族氨基酸，明胶3、抗原表位的易接近性抗原决定基是否易被淋巴细胞抗原受体所接近4、物理形状颗粒抗原强于可溶性抗原1、异物性（foreignness）•异种物质•同种异体物质：ABO血型抗原，MHC•自身变异成分或隐蔽成分暴露：“凡胚胎时期未与免疫活性细胞接触过的自身成分也具有免疫原性”1、异物性“在胚胎期未与淋巴细胞充分接触过的物质”，即凡与宿主自身成分不同或从未与特异性淋巴细胞接触过的物质异物性的程度取决于其与机体的亲缘关系1967年，国内流行的“鸡血针”2000年左右流行的“羊胎素注射美容”打鸡血！•2、分子大小：分子质量越大，免疫原性越强•3、化学结构与组成•4、分子构象与易接近性•5、物理状态•6、抗原的完整性（二）抗原的分类1、依据抗原诱生抗体对T细胞的依赖性•胸腺依赖性抗原（TDAg）此类抗原含T细胞表位和B细胞表位，刺激机体产生抗体依赖于T细胞的辅助绝大多数蛋白质抗原属于TD抗原，如病原微生物、血细胞、血清蛋白等•非胸腺依赖性抗原（TIAg）此类抗原刺激机体产生抗体无需T细胞辅助，TI抗原可分为两类：①TI-1抗原，具有多克隆B细胞激活作用，细菌脂多糖即为典型②TI-2抗原表面为多个重复表位，如肺炎链球菌荚膜多糖、聚合鞭毛素等，只能刺激成熟B细胞2、根据抗原来源分类•天然抗原•人工抗原•合成抗原（1）天然抗原•细胞、细菌和病毒•蛋白质•多糖类抗原•脂类抗原（多为半抗原）•核酸抗原（多为半抗原）天然抗原根据与宿主的亲缘关系远近可分为：•异种抗原来自不同种属的抗原，打鸡血、羊胎素•同种异性抗原同一种属不同个体间所具有的特异性抗原，如人类血型•自身抗原•嗜异性抗原又称Forssman抗原，指一类与种属无关，存在于人、动物及微生物之间的共同抗原羊胎素：一个国家的神话•2015年3月末，瑞士联邦卫生部和药物监管局发布联合公报说，瑞士医院及私人诊所长期推出的活细胞疗法（羊胎素）受到中国、俄罗斯和中东旅客青睐，但此类疗法使用的产品未经许可并构成严重的健康风险。瑞士医药监管机构强调，截至目前从未批准任何使用活细胞疗法的产品许可或其他相关许可，相反这些监管部门警告：“活细胞疗法引发的健康风险包括过敏症、人体注射处形成脓肿甚至导致败血症、动物病原体感染以及引发风湿等自身免疫疾病。”瑞士药物监管局新闻发言人彼得·巴尔兹利表示，特定情况下，接受活细胞疗法后甚至出现死亡病例。截至目前，至少有两起因此导致的死亡事件在德国登记在册。斯琴高娃代言的羊胎素疗法诊所人工抗原借助基因重组和化学合成而获得的抗原基因重组疫苗、合成肽疫苗•合成抗原：主要是人工合成的具有支链或直链氨基酸多聚体•超抗原（四）其他分类方法•根据抗原的两个基本特性可分为完全抗原和半抗原•根据TD抗原是否由抗原提呈细胞所摄取分为外源性抗原和内源性抗原•根据抗原诱导免疫应答的性质可分为移植抗原、肿瘤抗原、微生物抗原、引起超敏反应的变应原或过敏原、诱导免疫耐受的耐受原等•根据抗原的理化性质可分为颗粒性抗原、可溶性抗原、蛋白抗原、多糖抗原及多肽抗原等第二节抗原的免疫特性抗原的特异性是指抗原诱导机体产生应答及与应答产物发生反应均具有专一性。特定抗原只能刺激机体产生特异性抗原活致敏淋巴细胞，且仅能与该特异性抗体或淋巴细胞结合特异性是免疫应答最基本的特点，也是免疫学防治的理论基础！一，决定抗原特异性的分子结构基础•抗原决定基概念抗原分子中决定抗原特异性的基本结构或化学基团称之，是TCR/BCR及抗体特异性结合的基本单位，也称为表位（epitope）通常由5－15个氨基酸残基、5－7多糖残基或氨基酸组成。表位的数量称为抗原的价，大多数的抗原均为多价抗原决定基的性质、位置、空间构象以及旋光异构等因素均可影响抗原特异性2、抗原决定簇的类型•构象决定簇（构象表位）•顺序决定簇（线性表位）T细胞仅识别由抗原提呈细胞加工提呈的线性表位，而B细胞可识别线性或构象型表位。B细胞表位多位于抗原表面，可直接刺激B细胞；T细胞表位可存在于抗原物质的任何部位，其被T细胞识别的前体是须经抗原提呈细胞加工于提呈典型B细胞表位降解B/TB激活T细胞表位与B细胞表位特征比较T细胞表位B细胞表位表位结构线性决定基构象决定基/线性决定基表位性质经加工处理的多肽片段天然多肽、多糖、脂多糖表位大小5-12个氨基酸（CD8＋T细胞，12-17个氨基酸（CD4＋T细胞）5-15个氨基酸、5-7个单糖，或5-7个核苷酸识别受体TCRBCRMHC限制性有无（三）抗原的结合价（antigenicvalence）•抗原的结合价知抗原分子表面能与抗体分子结合的抗原决定簇的总数•大多数天然分子是多价抗原•半抗原只能和抗体结合部位结合，是单价抗原，如肺炎链球菌荚膜多糖。•某些空间效应的干扰也会使得蛋白质大分子的多个抗原决定簇无法与抗体结合。三、抗原的类属性（交叉性）•某种特定抗原不仅可与其诱导产生抗体或致敏淋巴细胞结合或相互作用，还可与其他抗原诱生的抗体或致敏淋巴细胞发生反应。称之交叉抗原•交叉抗原与其他抗原所诱生抗体、免疫细胞结合或相互作用被称为交叉反应二、半抗原的免疫特征•半抗原（hapten）的特点：必须与载体偶联才能表现免疫原性，相当于一个抗原决定簇。•载体效应（carriereffect）：交叉抗原第三节感染性抗原•细菌1、菌体抗原2、鞭毛抗原和菌毛抗原3、表面抗原4、细菌毒素5、细菌保护性抗原细菌细胞的基本结构（平面模式图）细菌的基本结构:细胞壁、细胞膜、细胞质、核质细菌的特殊结构:荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞1、菌体抗原（somaticantigen）革兰阳性菌•磷壁酸(teichoicacid)壁磷壁酸膜磷壁酸•特殊蛋白：A蛋白、M蛋白•革兰氏阴性菌的细胞壁结构较复杂,分内壁层和外壁层。1、菌体抗原（somaticantigen）普通菌毛：细菌的粘附结构，与宿主细胞表面特异性受体结合，与致病性密切相关性菌毛：接合，毒力、耐药性等性状的遗传物质传递。2、鞭毛抗原（H抗原）和菌毛抗原单生鞭毛伤寒杆菌周生鞭毛丛生鞭毛3、表面抗原•荚膜抗原：肺炎球菌、炭疽杆菌表层的荚膜•Vi抗原：伤寒沙门菌的表面抗原，化学成分为糖脂•K抗原：大肠杆菌细胞壁外层，多糖4、细菌毒素：内毒素与外毒素的比较种类外毒素内毒素来源革兰阳性菌及部分革兰阴性菌革兰阴性菌存在部位活菌分泌或细菌溶解后散出细胞壁成分、细菌裂解后释出化学成分蛋白质脂多糖稳定性差、60-80℃30分钟破坏好、160℃2-4小时破坏毒性作用强、对机体组织器官有选择性，引起特殊临床表现较弱、各种内毒素作用大致相同，引起休克，发热，DIC等抗原性强，能刺激机体形成抗毒素，经甲醛脱毒后能形成类毒素弱，能刺激机体形成抗体，但无中和作用，甲醛处理后不能形成类毒素ETEC不耐热肠毒素霍乱肠毒素破伤风痉挛毒素肉毒毒素A：活性亚单位B：结合亚单位可提纯制疫苗外毒素分子结构：A-B模式外毒素种类•神经毒素破伤风痉挛毒素、肉毒毒素•细胞毒素白喉毒素、葡萄球菌表皮剥脱毒素、葡萄球菌毒性休克综合征毒素、A群链球菌致热外毒素•肠毒素霍乱肠毒素、ETEC肠毒素、产气荚膜梭菌肠毒素、葡萄球菌肠毒素•内毒素内毒素特指革兰氏阴性菌外膜中的脂多糖(LPS)成分，细菌在死亡后破裂或用人工方法裂解菌体后才释放。革兰氏阳性菌细胞壁中的脂磷壁酸(LTA)具有LPS的绝大多数活性，但无致热功能。螺旋体、衣原体、立克次体亦含有LPS。内毒素毒性作用发热反应白细胞反应内毒素血症与内毒素休克弥散性血管内凝血二、病毒•病毒是一类以核酸（DNA或RNA）为核心，具有蛋白质外壳，只能在细胞内增值的非细胞结构的生命单位。按其感染宿主可分为动物病毒、植物病毒与细菌病毒（噬菌体）乙肝病毒流感病毒葡萄球菌(1000nm）牛痘病毒300×250nmABCDEFG立克次体450nm衣原体390nmA、大肠杆菌噬菌体(65×95nm)B、腺病毒(70nm)C、脊髓灰质炎病毒(30nm)D、乙脑病毒(40nm)E、蛋白分子(10nm)F、流感病毒(100nm)G、烟草花叶病毒StructureandClassificationHelixPolyhedralSphericalBacteriophage烟草花叶病毒腺病毒流感病毒T4噬菌体1、病毒体结构模式壳粒衣壳核心（核样物）核衣壳包膜包膜病毒包膜子粒2、病毒的抗原性•病毒既能致病，又具有抗原性，诱导机体产生免疫应答。•病毒的抗原性主要指病毒自身蛋白的抗原性。可分为与病毒自身抗原和与感染细胞后产生的抗原两大类。•病毒自身抗原•感染细胞后产生的抗原流感病毒的表面结构•血凝素(HA)柱状，为三聚体，它基本上以相同的间距覆盖了病毒的全部表面HA1（病毒吸附）HA2（核衣壳释放）保护性抗原，血凝抑制抗体(保护性抗体)•神经氨酸酶（NA）四个亚单位组成的四聚体，并不平均分布在病毒表面，而是聚合成群。与病毒释放有关。（2）流感病毒的分型与抗原变异分型•据核糖体蛋白（RNP）和M蛋白抗原性分：甲、乙、丙三型•甲型根据HA和NA抗原性不同，再区分为若干亚型（H1~H15、N1~N9）•乙型、丙型至今未发现亚型•命名：型别/宿主/分离地点/病毒株/序号/分离年代(HA与NA亚型号)（A/HongKong/1/68(H3N2))流感病毒的复制•病毒侵入•遗传物质的释放•病毒的复制与病毒蛋白的合成•病毒的装配•出芽第四节超抗原和免疫佐剂•普通抗原一般抗原只能与少数抗原特异性T细胞结合并使之活化•超抗原（SAg）一种特殊的抗原性物质，在及其低浓度下（1-10ng/ml）可激活大量的T细胞克隆（总T细胞库中2%-20%的T细胞）或B细胞，并产生极强的免疫应答。分为外源性超抗原（细菌型）和内源性超抗原（病毒型）两种类型。迄今已发现的超抗原包括金黄色葡萄球菌肠毒素A-E，表皮剥脱毒素，关节炎支原体丝裂原、小肠结肠耶氏菌膜蛋白及小鼠逆转录病毒的蛋白产物等2、超抗原的作用特点①无须抗原加工处理，即可刺激淋巴增殖活化，其作用无MHC限制性②SAg以完整蛋白质分子的形式发挥作用，其一端直接与抗原提呈细胞表面MHC-Ⅱ类分子抗原结合凹槽外侧结合，另一端与TCR的Vβ区结合③所诱导的T细胞应答，其效应并非仅针对超抗原本身，而是通过分泌大量细胞因子参与某些病理生理过程。3、超抗原的生物学意义•毒性作用及诱导炎症反应由于超抗原多为病原微生物代谢产物，可大量激活T细胞并诱导炎症细胞因子产生，从而引起休克•自身免疫病超抗原可通过激活体内可能存在的自身反应性T细胞而导致自身疾病•免疫抑制和免疫耐受受超抗原刺激而国都增殖的大量T细胞，可被清除或功能上出现超限抑制，从而导致微生物感染后的免疫抑制抗肿瘤其他抗原•丝裂原•变应原其他抗原：丝裂原•mitogen亦称有丝分裂原，可与淋巴细胞表面相应受体结合，使细胞发生有丝分裂并增殖。在体外试验中，丝裂原可使静止的淋巴细胞体积增