病原生物学与免疫学-第二十八章课件.ppt

1、第二十八章抗原第一节概 述第一节 概述一、抗原的概念抗原（antigen，Ag）是一种能够刺激机体免疫系统产生特异性免疫应答，并能与相应的免疫应答产物（抗体或效应淋巴细胞）在体内或体外发生特异性结合的物质。第一节 概述一、抗原的概念.抗原具有两种特性，即免疫原性（immunogenicity）和抗原性（antigenicity）。免疫原性是指抗原刺激机体特定的免疫细胞进行活化、增殖、分化，产生免疫效应物质（抗体或淋巴细胞）的特性。抗原性也称免疫反应性，是指抗原与其诱生的抗体或效应淋巴细胞特异性结合，产生免疫效应的特性。第一节 概述二、抗原的分类（一）根据抗原的基本性能分类1完全抗原完全抗原是具

2、有免疫原性和抗原性的抗原。细菌、病毒、异种血清和大多数蛋白质等都是完全抗原。第一节 概述二、抗原的分类（一）根据抗原的基本性能分类2半抗原半抗原是指只有抗原性而没有免疫原性的物质，即只能与抗体特异性结合，却不能单独诱导机体产生抗体。这些抗原单独存在时无免疫原性，当与蛋白质载体结合后才具有免疫原性，如大多数的多糖、类脂和某些药物。第一节 概述二、抗原的分类n1胸腺依赖性抗原n胸腺依赖性抗原（thymus dependent antigen，TD-Ag）刺激B细胞产生抗体必须有T细胞的参与。大多数天然抗原（如细菌、异种血清等）和大多数蛋白质抗原为TD-Ag。n此类抗原的特点是分子量大，结构复杂；既

3、有B细胞决定基，又有T细胞决定基；刺激机体主要产生IgG类抗体，既能引起体液免疫，又能引起细胞免疫，具有回忆应答。（二）根据抗原激活B细胞产生抗体是否需要T细胞协助分类第一节 概述二、抗原的分类n2胸腺非依赖性抗原n胸腺非依赖性抗原（thymus independent antigen，TI-Ag）刺激B细胞产生抗体无需T细胞的参与，如细菌脂多糖、荚膜多糖、聚合鞭毛素等。此类抗原的特点是结构简单；有相同的B细胞决定基，且重复出现，无T细胞决定基；刺激机体主要产生IgM类抗体，只能引起体液免疫，不能引起细胞免疫，不引起回忆应答。（二）根据抗原激活B细胞产生抗体是否需要T细胞协助分类第一节 概述二

4、、抗原的分类（三）根据抗原与机体的亲缘关系分类1异种抗原异种抗原是指来源于不同物种的抗原物质，如微生物、异种动物血清、植物花粉等。2同种异型抗原同种异型抗原是指来自同一种属不同个体间的特异性抗原，如人类红细胞血型抗原、主要组织相容性抗原等。第一节 概述二、抗原的分类（三）根据抗原与机体的亲缘关系分类3自身抗原正常情况下，机体自身的组织细胞无抗原性，但在病理或某些特殊情况下，自身组织细胞也可成为自身抗原，引起自身免疫疾病。4异嗜性抗原异嗜性抗原是指不同种属生物间存在着的共同抗原。第一节 概述二、抗原的分类n根据抗原的化学组成不同可分为蛋白质抗原、脂蛋白抗原、糖蛋白抗原、多糖和核蛋白抗原等；n根据

5、抗原获得方式可分为天然抗原、人工抗原和合成抗原；根据抗原是否在抗原呈递细胞内合成分为内源性抗原和外源性抗原。（四）其他分类方法第一节 概述三、决定抗原免疫原性的条件（一）异物性异物性是决定抗原免疫原性的核心条件。免疫学中的异物是指机体在胚胎发育过程中，免疫细胞从未接触过的物质。正常情况下，机体的免疫系统具有精确识别“自己”和“非己”物质的能力。生物之间种系关系越远，组织结构差异越大，免疫原性越强；反之，免疫原性越弱。例如，鸭血清蛋白对鸡的抗原性较弱，对家兔则是强抗原。第一节 概述三、决定抗原免疫原性的条件根据亲缘关系，异物可包括以下三种：异种物质：各种病原生物、动物血清、植物蛋白等。同种异体物

6、质：同种生物不同个体之间，由于遗传基因不同，其组织结构或细胞表面的化学结构也有差异，具有一定的异物性。如人类红细胞血型抗原、组织相容性抗原系统等。自身物质：因外伤、感染、药物、辐射等使自身组织结构改变，或未与免疫活性细胞接触过的隐蔽成分（如精子、眼晶状体蛋白等）释放入血与免疫活性细胞接触，这些自身物质均可成为抗原，导致自身免疫性疾病。第一节 概述三、决定抗原免疫原性的条件（二）理化特性1大分子物质凡具有抗原性的物质，分子质量一般在10 kDa以上，分子质量越大，免疫原性越强。大分子物质免疫原性较强的原因包括：分子量越大，表面的抗原决定簇越多，而淋巴细胞要求有一定数量的抗原决定簇才能活化。大分子

7、物质的化学结构稳定，在体内停留时间长，能使淋巴细胞得到持久刺激，有利于免疫应答的发生。分子质量小于4 kDa的物质一般无免疫原性，少数例外，如胰高血糖素。第一节 概述三、决定抗原免疫原性的条件（二）理化特性2结构与化学组成免疫原性除与异物性和分子量有关外，还与化学结构相关，抗原物质必须有复杂的分子结构。含有大量芳香族氨基酸的抗原免疫原性较强；而以直链氨基酸为主组成的蛋白质，免疫原性较弱。例如，明胶蛋白的分子量虽高达100 kDa，但由于主要成分为直链氨基酸，易在体内降解为低分子物质，故免疫原性很弱；若在明胶分子中加入2%的酪氨酸，就可增强其免疫原性。第一节 概述三、决定抗原免疫原性的条件（三）

8、机体因素某一物质是否具有免疫原性还与机体的遗传、年龄、性别、生理状态、健康状态、个体差异等诸多因素有关。此外，抗原进入机体的剂量和途径也与免疫原性的强弱有关，两次免疫间的间隔时间、次数及佐剂等均可影响免疫应答的强弱。第二节抗原的特异性与交叉反应第二节 抗原的特异性与交叉反应一、抗原的特异性抗原的特异性是指抗原能刺激机体免疫系统产生免疫应答，生成抗体和效应淋巴细胞等免疫应答产物，并能与之发生特异性结合。这种特异性在其免疫原性和抗原性两方面都表现得非常突出。例如伤寒杆菌诱导的免疫应答只能针对伤寒杆菌；志贺杆菌不能诱导出对伤寒杆菌的免疫力，与抗伤寒杆菌抗体也不发生反应。抗原的特异性是由抗原分子上的抗

9、原决定簇决定的。第二节 抗原的特异性与交叉反应一、生物学特性.（一）抗原决定簇抗原决定簇（antigenic determinant）是指决定抗原特异性的特殊化学基因，又称抗原表位。抗原通过抗原决定簇与相应淋巴细胞表面的抗原受体结合，引起免疫应答。一个抗原分子可具有一种或多种不同的抗原决定簇。抗原决定簇大多位于抗原分子的表面，少数位于抗原分子的内部。第二节 抗原的特异性与交叉反应一、生物学特性.（一）抗原决定簇抗原结合价是指能和抗体分子结合的功能性抗原决定簇的数目。半抗原为单价，完全抗原均为多价。大多数天然抗原的分子结构十分复杂，由多种、多个抗原决定簇组成，是多价抗原，可以和多个抗体分子交互结

10、合。第二节 抗原的特异性与交叉反应二、致病性n单独应用半抗原不能诱导机体产生抗体，只有将半抗原与载体蛋白结合后，才能诱导机体既能产生抗载体蛋白抗体，又能产生半抗原抗体。n研究证明，初次与再次免疫时，半抗原需要在相同载体上才能产生半抗原抗体，称为载体效应，说明载体不是单纯起运载半抗原的作用，而是具有载体特异性。（二）载体决定簇与半抗原决定簇第二节 抗原的特异性与交叉反应二、致病性n免疫应答中，B淋巴细胞识别半抗原，并呈递载体决定簇给T淋巴细胞，T细胞识别载体决定簇，同时载体将T、B淋巴细胞连接起来，这样T细胞才能激活B细胞产生特异性免疫应答，称为半抗原载体效应。n半抗原载体效应解释了一些低分子化

11、合物（如青霉素、阿司匹林、苯胺染料等）与体内组织蛋白（载体）结合后，可成为完全抗原诱导机体产生超敏反应，造成免疫损伤的机制。（二）载体决定簇与半抗原决定簇第二节 抗原的特异性与交叉反应二、共同抗原和交叉反应多数抗原表面常带有多种抗原决定簇，一般来说每种决定簇都能刺激机体产生一种特异性抗体，因此，复杂抗原能使机体产生多种成分的抗体。有时两种不同的抗原之间可存在某些相同或相似的抗原决定簇，称为共同抗原。抗体与具有相同或相似决定簇的抗原之间出现的反应，称为交叉反应。第三节医学上重要的抗原第三节 医学上重要的抗原一、病原微生物及其代谢产物各种病原微生物如细菌、病毒、螺旋体等对机体均有较强的抗原性。微生

12、物虽然结构简单，但化学组成十分复杂，因此，微生物是一个含有多种抗原决定簇的天然抗原复合物。例如，细菌具有表面抗原、鞭毛抗原、菌毛抗原、菌体抗原等，这些抗原成分均可作为微生物鉴定、分型的依据。第三节 医学上重要的抗原一、病原微生物及其代谢产物细菌的一些代谢产物也可成为抗原，如细菌外毒素的化学本质为蛋白质，具有很强的免疫原性，能刺激机体产生相应的抗体抗毒素。外毒素经0.3%0.4%甲醛处理后，可失去毒性而保留免疫原性，称为类毒素。类毒素可作为人工自动免疫制剂，在预防相应疾病中起重要作用，如白喉类毒素、破伤风类毒素。第三节 医学上重要的抗原二、动物免疫血清.用类毒素免疫动物（如马）后，动物血清中可产

13、生大量的抗毒素，即动物免疫血清。临床上常用抗毒素作为相应疾病的特异性治疗及紧急预防。第三节 医学上重要的抗原二、动物免疫血清.这种来源于动物血清的抗毒素，对人体具有双重性：一方面可向机体提供特异性抗体（抗毒素），中和细菌产生的相应外毒素，起防治疾病的作用；另一方面，对人而言又是异种蛋白质，可刺激机体产生抗动物血清的抗体，当机体再次接受此种动物血清时，有可能发生超敏反应。第三节 医学上重要的抗原三、异嗜性抗原异嗜性抗原异嗜性抗原是一类与种属特异性无关，存在于不同种系生物间的共同抗原。医学上重要的异嗜性抗原有两类：一类是与人体某些组织有共同的抗原成分，是引起免疫性疾病的原因之一。如溶血性链球菌的多

14、糖抗原和蛋白质抗原与人体的心肌、心瓣膜或肾小球基底膜之间有共同抗原存在，当机体感染了溶血性链球菌并产生抗体后，可以与含有异嗜性抗原的上述组织结合，通过免疫反应造成机体的组织损伤，临床表现为风湿热或肾小球肾炎。第三节 医学上重要的抗原三、异嗜性抗原异嗜性抗原另一类异嗜性抗原，可以协助疾病的诊断。如某些立克次氏体与变形杆菌之间有异嗜性抗原，临床上可用变形杆菌的某些菌株代替立克次氏体作为抗原，进行斑疹伤寒的辅助诊断，称为外斐反应。第三节 医学上重要的抗原四、同种异型抗原.同种异型抗原是指在同一种属的不同个体之间存在的特异性抗原。由于人遗传基因的不同，细胞表面的抗原结构也存在差异，所以不同个体的细胞或

15、组织之间存在同种异型抗原。例如，ABO血型系统、Rh血型系统、组织相容性抗原、免疫球蛋白遗传标志抗原等。第三节 医学上重要的抗原五、自身抗原凡能引起机体发生免疫应答的自身成分称为自身抗原。正常情况下，机体对自身成分不产生免疫应答，但当机体受到外伤或感染等刺激时，就会使隐藏的抗原暴露或自身成分结构改变，或自身免疫细胞功能异常等，使自身成分成为抗原物质，引发免疫应答，导致自身免疫病。第三节 医学上重要的抗原六、肿瘤抗原nTSA只存在于肿瘤细胞表面，为某一肿瘤细胞所特有的抗原。n近年来，应用单克隆抗体技术已在黑色素瘤、结肠癌、乳腺癌等肿瘤细胞表面检测到TSA。（一）肿瘤特异性抗原（tumor spe

16、cific antigen，TSA）肿瘤抗原是细胞在癌变过程中出现的新抗原及过度表达的抗原物质的总称。肿瘤抗原分为肿瘤特异性抗原和肿瘤相关抗原两大类。第三节 医学上重要的抗原六、肿瘤抗原nTAA非肿瘤细胞所特有，正常细胞也可表达，但在细胞癌变时，其含量明显增加，胚胎抗原是典型代表。n胚胎抗原是指在胚胎发育阶段由胚胎细胞产生的正常成分，在胚胎发育后期减少，出生后逐渐消失或残留极微量，而细胞癌变时此类抗原重新合成，如甲胎蛋白、癌胚抗原。（二）肿瘤相关抗原（tumor associated antigen，TAA）第三节 医学上重要的抗原七、超抗原超抗原常规抗原只能激活极少数具有抗原特异性受体的T细

17、胞克隆。而某些抗原物质，只需要极低浓度（110 ng/mL）即可激活大量（2%20%）T细胞克隆，产生极强的免疫应答，这类抗原称为超抗原（superantigen，sAg）。超抗原主要有外源性超抗原（如金黄色葡萄球菌肠毒素AE）和内源性超抗原（如小鼠乳腺肿瘤病毒蛋白）两类。第三节 医学上重要的抗原七、超抗原超抗原超抗原与普通抗原不同，主要特性是可以激活多克隆T细胞，极低浓度即可刺激T细胞增殖，不需要常规的细胞内抗原呈递，无MHC限制性。超抗原可刺激T细胞释放大量的细胞因子，如IL-2、IFN-、IFN-等，引起发热、多器官衰竭、休克，甚至死亡。毒性休克综合征（TSS）是超抗原致人类疾病的一个典

18、型例子。本章小结本章小结抗原是一种能够刺激机体免疫系统产生特异性免疫应答，并能与相应的免疫应答产物在体内或体外发生特异性结合的物质。抗原具有免疫原性和抗原性两种特性。决定抗原免疫原性的条件有异物性、理化特性及机体因素。本章小结本章小结抗原的特异性是指抗原能刺激机体免疫系统产生免疫应答生成抗体和效应淋巴细胞等免疫应答产物，并能与之发生特异性结合。有时两种不同的抗原之间可存在某些相同或相似的抗原决定簇，称为共同抗原。抗体与具有相同或相似决定簇的抗原之间出现的反应，称为交叉反应。医学上重要的抗原主要有病原生物与其代谢产物、动物免疫血清、异嗜性抗原、同种异型抗原、自身抗原、肿瘤抗原及超抗原。Thanks!