第二章抗原Antigen 什么是抗原 什么物質可以作為抗原 抗原有哪些特性 主要內容 第一節抗原的基本概念和類別第二節抗原的分子基礎第三節抗原的免疫特性第四節超抗原 絲裂原和佐劑 一 抗原的概念 免疫學發展的早期 一 抗原的概念 隨著免疫學研究的發展 已經證明 除了微生物或毒素等物質 其他非自身的物質進入機體后 也能夠誘發機體產生免疫應答 現代免疫學認為 凡能刺激機體免疫系統產生抗體或致敏淋巴細胞 并能與其相應抗體或致敏淋巴細胞在體內或體外發生特異性反應的物質 統稱為抗原 誘導免疫應答 免疫原性 Immunogenicity 特異性結合 反應原性 specificreactivity Ag的基本特性 這類抗原只具有抗原兩個特性中的一個 反應原性 它雖然不能誘導機體產生特異性的抗體 但是它與一定的載體結合后 就可以誘導機體產生免疫應答 半抗原hapten 不完全抗原 天然抗原人工抗原合成抗原 根據抗原的來源 分類如下 三 普通抗原的類別 天然抗原 指天然的生物 細胞 及天然的生物產物 主要來自動物 植物 微生物 1 細胞 細菌和病毒 2 蛋白質類抗原 核蛋白 糖蛋白 脂蛋白 3 糖類抗原 4 脂類抗原 5 核酸抗原 2 人工抗原 經過人工化學改造的天然抗原 例如用三硝基酚 TNP 二硝基酚 DNP 苯砷酸等都是常用的半抗原 用于制備人工抗原DNP蛋白 碘化蛋白等 3 合成抗原 化學合成的分子 見表2 1 近10多年來利用合成的直鏈和支鏈的聚合體及氨基酸的共聚體 對于了解免疫原性的分子基礎作出了很大的貢獻 天然抗原可以根據抗原與宿主的親緣關系的遠近分為 自身抗原 autoantigen 同種型抗原 isoantigen 異種抗原 xenoantigen 自身抗原 autoantigen 能引起免疫應答的自身組織成分稱為自身抗原 如晶狀體蛋白 腦組織等與淋巴細胞從未接觸過的機體成分 同種型抗原 isoantigen 抗原來自同種動物不同個體 這些個體在遺傳上是不同的 此類物質最典型的例子就是人類的ABO血型抗原 A型血紅細胞 AB型紅細胞 B型血紅細胞 O型血紅細胞 A 他是奧地利人 但曾是五個國家的科學院院士 B 33歲時 發表了 論正常人血液的凝集現象 D 他是1930年諾貝爾生理學獎獲得者 C 他是ABO血型的發現者 Landsteiner 血型鑒定 異種抗原 xenoantigen 來自異種動植物和微生物的抗原性物質 異嗜性抗原 這類抗原是指不同物種細胞表面所具有的相同抗原 由于這類抗原是Forssman發現的 所以又稱Forssman抗原 這種類型的抗原在臨床上可能會引起某些疾病 豚鼠臟器制成細胞懸液 產生抗體 綿羊紅細胞 發生特異性抗原抗體反應 豚鼠臟器細胞表面與綿羊紅細胞表面具有相同的抗原分子 溶血性鏈球菌 機體產生抗溶血性鏈球菌的抗體 溶血性鏈球菌 腎小球基底膜細胞 心肌細胞 進入人體 在某些病原菌的表面具有同人類細胞表面相同的抗原 例如 溶血性鏈球菌的細胞壁成分同人腎小球基底膜細胞和心肌細胞具有相同的抗原分子 TD Ag 胸腺依賴性抗原 thymus dependentantigen TD Ag 指需在抗原提呈細胞參與及T細胞輔助下 才能刺激B細胞產生抗體的抗原性物質 由B表位和T表位組成 如 多數蛋白質抗原 TI Ag 胸腺非依賴性抗原 thymus independentantigen TI Ag 在刺激B細胞產生抗體時不需要T細胞輔助 由多個重復B表位組成 如 細菌脂多糖 聚合鞭毛素 根據誘生抗體時需否Th細胞參與而分類 TD Ag和TI Ag的比較 主要內容 第一節抗原的基本概念和類別第二節抗原的分子基礎第三節抗原的免疫特性第四節超抗原 絲裂原和佐劑 一 抗原的化學性質1 分子組成構成抗原分子的物質有蛋白質 小分子的多肽 多糖 核酸等 其免疫原性大小為 蛋白質 多糖 核酸 2 分子大小具有很好免疫原性的分子的相對分子量一般大于10KD 而相對分子量小于4KD的一般不具有抗原性 一般來說大分子比小分子物質免疫原性強 3 分子結構1 分子結構中有側鏈的物質比類似但無側鏈的物質具有較強的免疫原性 2 某些特殊氨基酸在肽鏈中的位置對免疫原性有顯著作用 圖2 1聚 酪 谷 聚 DL 丙 L 賴氨酸的多鏈共聚物A 免疫原性 B 無免疫原性 谷氨酸 酪氨酸 3 光學構型對免疫原性的作用 L 氨基酸聚合體 D 氨基酸聚合體4 一定的物理性狀低電荷的 多電荷的環狀的 直鏈的聚合的 單體的顆粒性的 可溶性的 5 分子構象和易接近性 分子構象是指抗原分子中一些特殊化學基團的三維結構 它決定抗原分子是否能與淋巴細胞表面的抗原受體相互吻合 易接近性是指抗原分子的特殊化學基團與淋巴細胞表面相應的抗原受體相互接觸的難易程度 6 完整性 具有一定理化性狀的物質須經非消化道途徑進入機體 包括注射 吸入 混入傷口等 并接觸淋巴細胞 才能成為良好抗原 如果是口服后可被消化酶水解成胨 氨基酸 破壞了其結構 就喪失了免疫原性 二 抗原決定簇 antigendeterminant 抗原特異性的分子基礎 什么是抗原決定簇 抗原決定簇 1 概念抗原決定簇 antigenicdeterminant AD 是指抗原中決定抗原特異性的特殊化學基團 又稱為表位 epitope 表位的性質 數目和空間構象決定著抗原的特異性 抗原通過AD與相應淋巴細胞表面的抗原受體結合 激活淋巴細胞 引起免疫應答 2 種類和數量一個抗原分子可以有一種或多種不同的AD 一種AD決定著一種特異性 多種AD決定著多種特異性 3 部位位于抗原表面的AD能直接被相應淋巴細胞所識別 稱功能性決定簇 存在抗原分子內部的AD無激發免疫應答的功能 稱隱蔽決定簇 只有經理化因素處理后 使之暴露可能成為新的功能決定簇 4 大小抗原決定簇的大小與相應抗體的抗原結合部位相當 一個蛋白質抗原決定簇含5 7個氨基酸殘基一個多糖抗原決定簇含5 7個單糖一個核酸半抗原決定簇含6 8個核苷酸5 抗原結合價 antigenicvalence 是指能和抗體分子結合的抗原決定簇的總數 半抗原為一價天然抗原的分子結構復雜 分子表面有多個決定簇為多價 6 類型 1 構象決定簇 conformationaldeterminant 由空間構象形成的決定簇 序列上不連續 2 順序決定簇 sequencedeterminant 又稱線性決定簇 lineardeterminant 序列相連續的氨基酸肽片段構成的決定簇 構象決定簇與線性決定簇 主要內容 第一節抗原的基本概念和類別第二節抗原的分子基礎第三節抗原的免疫特性第四節超抗原 絲裂原和佐劑 異物性是作為抗原的首要條件 異物性物質 凡是化學結構與宿主成分不同的外來物質 或者在胚胎期機體的淋巴細胞從未接觸過的物質均成為異物性物質 抗原與宿主在系統發育上距離越遠 免疫原性強 一 抗原的外源性 二 抗原的特異性 抗原進入機體只能激發特異的淋巴細胞分化增殖 產生的抗體或致敏淋巴細胞只針對與相應的抗原反應 這種性質稱為抗原的特異性 抗原的特異性 1 抗原特異性表現在2個方面 免疫原性的特異性 反應原性的特異性 2 抗原特異性是免疫應答最重要的特點 免疫學診斷與防治的理論依據 3 抗原特異性的物質基礎是抗原分子中的抗原決定簇 二 抗原的特異性 三 半抗原 載體效應 初次與再次免疫時 只有使半抗原結合在同一種載體上 才能產生抗半抗原的再次免疫應答 這種現象稱為載體效應 半抗原 載體效應 在免疫應答中 B細胞提呈載體表位給Th細胞 Th細胞活化后再輔助激活B細胞 即以載體把特異T B細胞連接起來 T B橋聯 T細胞才能激活B細胞 稱載體效應 在免疫應答中 B細胞識別半抗原 B細胞表位 T細胞識別載體表位 T細胞表位 載體效應 半抗原 載體概念極其重要 它可解釋為什么低分子量化合物與體內載體蛋白質分子結合誘發超敏性反應產生的藥物過敏癥 如苯胺類染料 鎮靜劑司眠脲 退熱劑阿司匹林 氨基比林以及多種抗生素分解產物等是誘發藥物過敏癥的原因 青霉素孢子 侵入 同血漿中的蛋白成分結合成完全抗原 使機體產生抗青霉素的抗血清 機體再次接觸青霉素 發生嚴重的過敏反應 共同抗原 commonantigen 兩種來源不同的抗原 除各有其主要的特異性抗原決定簇外 相互之間也存在部分相同的抗原決定簇 這種共有的抗原決定簇稱為共同抗原 親緣關系很近的生物之間存在的共同抗原稱為類屬抗原 無種屬關系的生物之間存在的共同抗原稱為異嗜性抗原 四 共同抗原 交叉反應 一種共同抗原刺激機體產生的抗體 可與其他含有共同抗原的物質發生結合反應 稱為交叉反應 交叉反應 crossaction 傷寒桿菌 腸炎桿菌 人體 人體 抗體 抗體 交叉反應 主要內容 第一節抗原的基本概念和類別第二節抗原的分子基礎第三節抗原的免疫特性第四節超抗原 絲裂原和佐劑 一 超抗原 superantigen SAg 指能與多數Tcell結合 只需極少劑量即可誘導最大免疫效應的抗原 1989年White提出超抗原的概念 他發現某些細菌或病毒的產物可以使很高比例的T細胞激活 他將這類抗原稱為超抗原 一般的抗原只能激活外周血中0 0001 0 001 的T細胞 而超抗原可使2 25 的T細胞激活 單細胞克隆應答1 104 1 105 超抗原 SAg的作用特點 1 具有強激活T細胞 CD4 T細胞 作用 可刺激T細胞總數的5 20 2 不需APC處理 直接與MHC II類分子和TCR V 結合 3 不受MHC限制 同MHC II類分子結合 增加TCR與SAg的親和力 4 可激活T細胞 又可致T細胞產生免疫耐受 SAg的生物學意義 有助于闡明某些免疫現象和疾病過程的機制與本質 1 毒性作用 如葡糖球菌腸毒素感染所致的休克2 自身免疫病3 繼發性免疫抑制4 免疫穩定 T細胞的耐受誘導 二 絲裂原 mitogen 可致細胞發生有絲分裂 進而增殖的抗原 亦稱有絲分裂原 1 概念 在體外實驗中 能與T B細胞表面的相應受體結合 刺激靜止的淋巴細胞轉化為淋巴母細胞 表現出體積增大 胞漿增多 DNA合成增加或有絲分裂變化的物質稱有絲分裂原 mitogen 2 種類 ConA PHA PWM LPS等 實踐中常用淋巴細胞對絲裂原刺激的反應 來檢測機體免疫系統的功能狀態 如 用PHA或ConA刺激的增生反應來測定T細胞功能 用SPA的反應來測定人B細胞的功能 用PWM來測定機體體液免疫和細胞免疫功能 三 免疫佐劑adjuvant 佐劑是一類能夠增強機體免疫應答的物質 先與抗原或與抗原一起注入動物體內 可非特異性地增強機體對該抗原的特異性的免疫應答 或改變免疫應答類型 使抗原暫存 逐步釋放刺激淋巴細胞 能引起肉芽腫或炎癥細胞 參與刺激淋巴細胞增值與分化 佐劑有增強免疫應答的能力 主要表現在 吸附作