醫(yī)學免疫學課件：4.抗原

1、 抗原抗原（Antigen，Ag）p20 2 抗原抗原: :是啟動免疫應(yīng)答的開關(guān)。是啟動免疫應(yīng)答的開關(guān)。 是免疫系統(tǒng)識別、應(yīng)對應(yīng)答或者耐受的 靶標。 IN D U C T IO N O F AN IM M U N E R E S P O N S E Foreig n invaders - viruses, bacteria, allergens, toxins and paras ites- constantly bom bard our body. 早期：早期：抗原為外來物質(zhì)：如病原、藥物、過敏原、 輸血或組織器官移植等可以誘導免疫應(yīng)答，導致 疾病。 現(xiàn)在：現(xiàn)在：免疫系統(tǒng)主要是針對自身物質(zhì)的

2、識別、應(yīng) 對，維持免疫自穩(wěn)或?qū)е录膊　?機體免疫系統(tǒng)應(yīng)答針對的是危險信號，只有外來 或自身的危險信號才會誘導免疫應(yīng)答。 一、抗原的概念與特性一、抗原的概念與特性 （一）概念：（一）概念： 抗原（抗原（AntigenAntigen） 抗原是指所有能激活和誘導免疫應(yīng)答的物質(zhì)，通常指能抗原是指所有能激活和誘導免疫應(yīng)答的物質(zhì)，通常指能 與與T T細胞的細胞的TCRTCR及及B B細胞的細胞的BCRBCR特異結(jié)合特異結(jié)合, ,促使其增殖、分化，促使其增殖、分化， 產(chǎn)生抗體或致敏淋巴細胞，并與之結(jié)合，進而發(fā)揮效應(yīng)的物產(chǎn)生抗體或致敏淋巴細胞，并與之結(jié)合，進而發(fā)揮效應(yīng)的物 質(zhì)。質(zhì)。 （二）抗原的特性（二）抗原

3、的特性 1 1、免疫原性、免疫原性（immunogenicity）：）：抗原刺激機體產(chǎn)生抗原刺激機體產(chǎn)生 免疫應(yīng)答的能力。免疫應(yīng)答的能力。 2 2、抗原性、抗原性（antigenicity）：抗原被抗體或抗原被抗體或TCRTCR特異特異 識別和結(jié)合的特性。識別和結(jié)合的特性。 免疫原免疫原 ( (Immunogen) )， 完全抗原完全抗原( (Complete antigen):):同時具有免疫原性和抗原性。同時具有免疫原性和抗原性。 半抗原半抗原 （Hapten），）， 不完全抗原不完全抗原（Incomplete antigen）：）：僅具抗原性不具免疫原性。僅具抗原性不具免疫原性。 變應(yīng)原

4、變應(yīng)原（Allergen）: : 誘導變態(tài)反應(yīng)的抗原。誘導變態(tài)反應(yīng)的抗原。 耐受原耐受原（Tolerogen）：）： 誘導產(chǎn)生免疫耐受的抗原。誘導產(chǎn)生免疫耐受的抗原。 抗原免疫原性的本質(zhì)是抗原免疫原性的本質(zhì)是異物異物 異物：異物： “非己非己”；胚胎期未與免疫活性細胞充分接觸的物胚胎期未與免疫活性細胞充分接觸的物 質(zhì)。質(zhì)。 來源：來源：（一）（一） 異種；異種； （二）（二） 同種異體；同種異體； （三）（三） 自身：自身：1 1、改變或修飾；、改變或修飾； 2 2、正常、正常成份異常釋放；成份異常釋放； 3 3、腫瘤抗原（特異抗原、相關(guān)抗原）、腫瘤抗原（特異抗原、相關(guān)抗原）。 二、抗原的異物

5、性二、抗原的異物性 三、抗原的特異性三、抗原的特異性 特異性即專一性特異性即專一性 1 1、免疫應(yīng)答的專一性；、免疫應(yīng)答的專一性； 2 2、與免疫應(yīng)答產(chǎn)物反應(yīng)的專一性。、與免疫應(yīng)答產(chǎn)物反應(yīng)的專一性。 ？ 抗原表位抗原表位是決定其特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。是決定其特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。 （一）抗原表位（一）抗原表位（epitopeepitope）的概念：）的概念： 抗原分子中決定抗原特異性的抗原分子中決定抗原特異性的特殊化學基團特殊化學基團，又稱抗，又稱抗 原決定簇（原決定簇（antigenic determinantantigenic determinant）。 特性：特性： (1)(1)與與TCR/BC

6、RTCR/BCR或抗體特異結(jié)合的最小結(jié)構(gòu)單位。或抗體特異結(jié)合的最小結(jié)構(gòu)單位。 (2)5-15(2)5-15個氨基酸殘基或個氨基酸殘基或5-75-7個多糖殘基或核苷酸。個多糖殘基或核苷酸。 （二）抗原結(jié)合價（二）抗原結(jié)合價（Antigenic valence）：）： 能與抗體分子結(jié)合的抗原表位的總數(shù)。能與抗體分子結(jié)合的抗原表位的總數(shù)。 半抗原：半抗原： 單價；單價； 天然抗原：一般為多價抗原，含多種、多個表位。天然抗原：一般為多價抗原，含多種、多個表位。 抗體對抗原的識別是非共價鍵（靜電力、氫抗體對抗原的識別是非共價鍵（靜電力、氫 鍵、范德華力和疏水作用）可逆性的結(jié)合。鍵、范德華力和疏水作用）可

7、逆性的結(jié)合。 抗體的單一抗原結(jié)合部位與抗原表位結(jié)合的抗體的單一抗原結(jié)合部位與抗原表位結(jié)合的 強度稱為親和性，以解離常數(shù)強度稱為親和性，以解離常數(shù)KdKd表示。表示。 KdKd: :結(jié)合一種抗體溶液中存在的一半抗體分子結(jié)合一種抗體溶液中存在的一半抗體分子 的抗原結(jié)合部位所需要的抗原濃度。的抗原結(jié)合部位所需要的抗原濃度。 Kd Kd值小意味著親和性強。值小意味著親和性強。 多多 價價 抗抗 原原 （三）表位的分類（三）表位的分類（Classification of epitope） 1 1、按結(jié)構(gòu)分：、按結(jié)構(gòu)分： (1(1）順序表位）順序表位（sequential epitope）/ /線性表位線

8、性表位linear epitope）：由連：由連 續(xù)性線性短肽組成；續(xù)性線性短肽組成； (2(2）構(gòu)象表位）構(gòu)象表位（conformational epitope）/ /非線性表位非線性表位（non-linear epitope）：短肽或多糖殘基在序列上不連續(xù)性排列，在空間上：短肽或多糖殘基在序列上不連續(xù)性排列，在空間上 形成特定構(gòu)象。形成特定構(gòu)象。 T T細胞表位：細胞表位：蛋白質(zhì)分子中被蛋白質(zhì)分子中被MHCMHC分子遞呈并被分子遞呈并被TCRTCR識別的肽段。識別的肽段。 特點：特點： 為線性表位；為線性表位； 可位于抗原物質(zhì)的任何部位；可位于抗原物質(zhì)的任何部位； 無構(gòu)象依賴性，分子變性后

9、，不會丟失。無構(gòu)象依賴性，分子變性后，不會丟失。 2 2、根據(jù)識別細胞分、根據(jù)識別細胞分 1 1）T T細胞表位；細胞表位； （T cell epitope） 2 2）B B細胞表位。細胞表位。 （B cell epitope） B B細胞表位：細胞表位：抗原中能夠被抗原中能夠被BCRBCR或抗體分子所識別的部位。或抗體分子所識別的部位。 特點：多具有構(gòu)象依賴性；特點：多具有構(gòu)象依賴性； 分子變性后，可失去部分分子變性后，可失去部分B B細胞表位；細胞表位； 處于抗原分子表面。處于抗原分子表面。 T T和和B B細胞表位的比較細胞表位的比較 3、按位置和功能分、按位置和功能分 1、功能性抗原表

10、位 2、隱蔽性抗原表位 4 4、抗原表位的影響因素、抗原表位的影響因素 性質(zhì)性質(zhì) 數(shù)目數(shù)目 位置位置 空間構(gòu)象空間構(gòu)象 （四）半抗原（四）半抗原（ Hapten ） 概念：概念： 能夠被能夠被TCRTCR或或BCRBCR（或抗體分子）識別（或抗體分子）識別，但，但不能獨不能獨 立誘導免疫應(yīng)答立誘導免疫應(yīng)答的物質(zhì)稱半抗原。的物質(zhì)稱半抗原。 半抗原具有半抗原具有抗原性抗原性(antigenicity)(antigenicity) , , 沒有免疫原沒有免疫原 性性(immunogenicity)(immunogenicity)。 T T細胞半抗原：細胞半抗原： 能修飾能修飾MHC/MHC/抗原肽抗

11、原肽的分子可作為的分子可作為T T細胞半細胞半 抗原被抗原被TCRTCR識別。識別。 b b2m TCR-b b chain TCR-a a chain Homocysteine HLA-A68 Peptide Interaction between TCR and homocysteine presented by HLA-A68 C 表位（半抗原）表位（半抗原）- -載體效應(yīng)載體效應(yīng) 表位（半抗原）不能單獨誘導抗體產(chǎn)生，表位（半抗原）不能單獨誘導抗體產(chǎn)生， 必須與蛋白質(zhì)載體偶聯(lián)后，才可誘導出必須與蛋白質(zhì)載體偶聯(lián)后，才可誘導出 抗半抗原抗體?？拱肟乖贵w。 B B細胞是半抗原反應(yīng)細胞即細胞是

12、半抗原反應(yīng)細胞即半抗原僅被半抗原僅被B B 細胞識別。細胞識別。 T T細胞是載體反應(yīng)細胞即細胞是載體反應(yīng)細胞即載體可被載體可被ThTh細細 胞識別。胞識別。 載體載體-半抗原效應(yīng)半抗原效應(yīng) 實驗組實驗組 初次免疫初次免疫 再次免疫再次免疫 抗抗DNPDNP抗體抗體 1 BSA-DNP BSA-DNP + 2 BSA-DNP OA-DNP + 3 BSA-DNP+OA OA-DNP + 此種應(yīng)答特征：此種應(yīng)答特征： 需半抗原特異的需半抗原特異的B B細胞和載體特異的細胞和載體特異的ThTh細胞參與；細胞參與； 半抗原和載體結(jié)合在一起才能刺激抗半抗原抗體應(yīng)答的產(chǎn)生；半抗原和載體結(jié)合在一起才能刺激

13、抗半抗原抗體應(yīng)答的產(chǎn)生； B B細胞與細胞與ThTh細胞間的相互作用具有細胞間的相互作用具有MHCMHC的限制性。的限制性。 B T B B B T （五）共同抗原表位和交叉反應(yīng)（五）共同抗原表位和交叉反應(yīng) （common epitope and cross-reaction） 1、共同抗原表位：不同抗原之間的相同或相似的抗原表位。共同抗原表位：不同抗原之間的相同或相似的抗原表位。 2、交叉反應(yīng)：抗體或致敏淋巴細胞對具有相同或相似表位的、交叉反應(yīng)：抗體或致敏淋巴細胞對具有相同或相似表位的 不同的抗原的反應(yīng)。不同的抗原的反應(yīng)。 四、影響抗原免疫應(yīng)答的因素四、影響抗原免疫應(yīng)答的因素 （一）抗原方面

14、（一）抗原方面 1 1、化學性質(zhì)：蛋白質(zhì)、多糖、化學性質(zhì)：蛋白質(zhì)、多糖 2 2、分子量：、分子量：10kD10kD，大小。，大小。 3 3、結(jié)構(gòu)：復雜簡單；苯環(huán)直鏈。、結(jié)構(gòu)：復雜簡單；苯環(huán)直鏈。 4 4、分子構(gòu)象、分子構(gòu)象; ;空間構(gòu)象影響抗原性空間構(gòu)象影響抗原性 5 5、易接近性：被抗原受體接近的程度。、易接近性：被抗原受體接近的程度。 6 6、物理狀態(tài)：聚合單體；顆粒性可溶性。、物理狀態(tài)：聚合單體；顆粒性可溶性。 （二）宿主（二）宿主： 1 1、遺傳因素：、遺傳因素： 2 2、免疫狀態(tài)、年齡、性別：、免疫狀態(tài)、年齡、性別： 3 3、親緣關(guān)系：抗原與被免疫宿主之間的遺傳關(guān)系越、親緣關(guān)系：抗原

15、與被免疫宿主之間的遺傳關(guān)系越 遠，免疫原性越強。遠，免疫原性越強。 遺傳控制對肽抗原的免疫應(yīng)答遺傳控制對肽抗原的免疫應(yīng)答 機體產(chǎn)生免疫應(yīng)答受遺傳因素控制。同一個 體對不同抗原，不同個體對同一抗原均可產(chǎn)生不 同強度的免疫應(yīng)答。 具有不同MHC背景的同系小鼠對同一種抗原的 應(yīng)答不同，控制此種對抗原免疫應(yīng)答的基因稱為 免疫應(yīng)答基因（Ir）定位于MHC。 免疫應(yīng)答的遺傳控制免疫應(yīng)答的遺傳控制 Population threatened with extinction Survival of individual threatened Pathogen that evades MHC X MHC XX

16、（三）免疫途徑：（三）免疫途徑： 皮內(nèi)、皮下、肌肉、靜脈和腹腔等途徑誘導正性免皮內(nèi)、皮下、肌肉、靜脈和腹腔等途徑誘導正性免 疫應(yīng)答；疫應(yīng)答； 經(jīng)口腔和消化道攝入的抗原更傾向于誘導免疫耐受。經(jīng)口腔和消化道攝入的抗原更傾向于誘導免疫耐受。 抗原量：適量?？乖浚哼m量。 六、抗原的分類六、抗原的分類 （Classification of antigens） （一）根據(jù)誘生抗體是否需要一）根據(jù)誘生抗體是否需要Th細胞參與，可分為細胞參與，可分為： 1、 TD-Ag 2、 TI -Ag 1 1、胸腺依賴抗原、胸腺依賴抗原-TD-TD抗原抗原 (thymus-dependent antigen(thymu

17、s-dependent antigen，TD-AgTD-Ag） 依賴依賴ThTh細胞輔助才能誘導體液免疫應(yīng)答的抗原。細胞輔助才能誘導體液免疫應(yīng)答的抗原。 蛋白質(zhì)抗原；蛋白質(zhì)抗原； 其它大分子與蛋白質(zhì)形成的復合分子。其它大分子與蛋白質(zhì)形成的復合分子。 2 2、胸腺非依賴抗原、胸腺非依賴抗原-TI -TI Ag (thymus-independent antigen TI Antigen ） 不依賴不依賴ThTh細胞細胞輔助輔助即可以誘導體液免疫應(yīng)答即可以誘導體液免疫應(yīng)答。 LPS LPS 受體 多效價抗原多效價抗原 TI-1 TI-1 和和 TI-2 TI-2 抗抗 原原 TI-1 抗原抗原 T

18、I-2 抗原抗原 信號轉(zhuǎn)導信號轉(zhuǎn)導 信號轉(zhuǎn)導信號轉(zhuǎn)導 B 細胞 TI1：含有：含有B細胞絲裂原和重復細胞絲裂原和重復B細胞表位，成熟或未成熟細胞表位，成熟或未成熟B 細胞均可發(fā)生應(yīng)答，如細胞均可發(fā)生應(yīng)答，如LPS。 TI2：僅有高度重復的：僅有高度重復的B細胞表位細胞表位,造成造成BCR交聯(lián)，僅能活交聯(lián)，僅能活 化成熟的化成熟的B細胞；如莢膜多糖聚合緶毛素。細胞；如莢膜多糖聚合緶毛素。 1 2 1 2 CD40/CD40L B1 細胞細胞 B2 細胞細胞 Th細胞細胞 TI-1 抗原抗原TD 抗原抗原 TI TI 與與 TD TD 抗抗 原原 CD4 TD-AgTD-Ag與與TI AgTI A

19、g的特性比較的特性比較 TD-Ag TI-Ag 組成組成 B B和和T T細胞表位細胞表位 重復重復B B細胞表位細胞表位 T T細胞輔助細胞輔助 必需必需 無需無需 免疫應(yīng)答免疫應(yīng)答 體液和細胞免疫體液和細胞免疫 體液免疫體液免疫 抗體類型抗體類型 多種多種 IgMIgM 免疫記憶免疫記憶 有有 無無 ( (二二) )根據(jù)抗原與機體的親緣關(guān)系分根據(jù)抗原與機體的親緣關(guān)系分 1 1、異嗜性抗原、異嗜性抗原(heterophilic antigen)：存在于人、動物和微：存在于人、動物和微 生物之間的共同抗原。生物之間的共同抗原。 2 2、異種抗原（、異種抗原（xenogenic antigen）

20、: : 來自異種動植物的抗原，來自異種動植物的抗原， 如馬血清抗毒素。如馬血清抗毒素。 3 3、同種異型抗原、同種異型抗原(allogenic antigen)：同一種屬不同個體間的存：同一種屬不同個體間的存 在的抗原。在的抗原。 4 4、自身抗原（、自身抗原（autoantigen）：釋放的隔離抗原；修飾或改變的）：釋放的隔離抗原；修飾或改變的 自身成分；腫瘤抗原。自身成分；腫瘤抗原。 5 5、獨特型抗原（、獨特型抗原（idiotypic antigen）:TCR:TCR、BCRBCR或或IgIg的的V V 區(qū)所具區(qū)所具 有的獨特的氨基酸序列和空間構(gòu)象。有的獨特的氨基酸序列和空間構(gòu)象。 （三

21、）根據(jù)抗原是否在（三）根據(jù)抗原是否在APCAPC細胞內(nèi)合成分細胞內(nèi)合成分 1 1、內(nèi)源性抗原、內(nèi)源性抗原（endogenous antigen）： 在在APCAPC內(nèi)合成，被內(nèi)合成，被MHCIMHCI分子呈遞，分子呈遞，CD8+TCD8+T細胞識別；細胞識別； 2 2、外源性抗原、外源性抗原（exogenous antigen）： APCAPC通過胞噬、胞飲、內(nèi)吞等攝取的抗原，被通過胞噬、胞飲、內(nèi)吞等攝取的抗原，被MHCII MHCII 分子呈遞分子呈遞,CD4+T,CD4+T細胞識別細胞識別. . （四）其他分類（四）其他分類 1 1、天然抗原和人工抗原；、天然抗原和人工抗原； 2 2、顆粒

22、性抗原和可溶性抗原；、顆粒性抗原和可溶性抗原； 3 3、蛋白質(zhì)抗原、多糖抗原和多肽抗原；、蛋白質(zhì)抗原、多糖抗原和多肽抗原； 4 4、完全抗原和半抗原；、完全抗原和半抗原； 5 5、移植抗原、腫瘤抗原、變應(yīng)原、耐受原等。、移植抗原、腫瘤抗原、變應(yīng)原、耐受原等。 研究抗原的意義？研究抗原的意義？ （一）超抗原；（一）超抗原； （二）佐劑；（二）佐劑； （三）絲裂原（三）絲裂原 七、非特異性免疫刺激劑七、非特異性免疫刺激劑 （一）（一）超抗原超抗原（Superantigen, SAg ） 1 1、概念：、概念： 某些抗原性物質(zhì)。其抗原作用不受某些抗原性物質(zhì)。其抗原作用不受MHCMHC限制，無抗限制，

23、無抗 原特異性，只要及低濃度，即可激活多克隆淋巴細胞原特異性，只要及低濃度，即可激活多克隆淋巴細胞 （2-20%2-20%），產(chǎn)生強烈的免疫應(yīng)答。），產(chǎn)生強烈的免疫應(yīng)答。 2、超抗原的分類、超抗原的分類 （Classification of Superantigens） 內(nèi)源性超抗原（內(nèi)源性超抗原（endogenous SAgendogenous SAg） 病毒編碼的膜蛋白；病毒編碼的膜蛋白； 外源性超抗原（外源性超抗原（exogenous SAgexogenous SAg） 細菌分泌的外毒素。細菌分泌的外毒素。 3 3、超抗原與、超抗原與T T細胞結(jié)合的特征細胞結(jié)合的特征 （1 1）激活）激

24、活T T細胞的超抗原為完整抗原分子，而不是抗原肽；細胞的超抗原為完整抗原分子，而不是抗原肽； （2 2）能直接與）能直接與APCAPC表面表面MHCIIMHCII類分子肽結(jié)合槽外側(cè)保守氨基酸結(jié)合，類分子肽結(jié)合槽外側(cè)保守氨基酸結(jié)合， 同時能與同時能與 TCR TCR的的V V鏈鏈CDR3外側(cè)區(qū)外側(cè)區(qū)結(jié)合；結(jié)合； （3 3）活化的細胞克隆多。）活化的細胞克隆多。 （4 4）不受）不受MHCMHC限制限制 （5 5）其效應(yīng)不針對超抗原本身；而通過分泌大量細胞因子發(fā)揮作用。）其效應(yīng)不針對超抗原本身；而通過分泌大量細胞因子發(fā)揮作用。 （二）佐劑（二）佐劑（Adjuant） 1 1、概念：、概念： 預先或與抗原同時注入體內(nèi)，可增強機體對該抗原的免預先或與抗原同時注入體內(nèi)，可增強機體對該抗原的免 疫應(yīng)答或改變免疫應(yīng)答類型的非