02 第二章 抗原.pptx

第1页：第二章 抗原

第二章　抗原

第2页：本章教学大纲

本章教学大纲

掌握

抗原的概念及其基本特性，完全抗原、半抗原和载体的概念，抗原决定簇的概念和分类。

熟悉

T、B细胞表位与共同抗原表位，影响抗原免疫应答的因素，抗原的分类。

了解

超抗原和丝裂原的概念和特点，免疫佐剂的概念、种类和意义。

第3页：问题导入：抗原

1. 1798年，Edward Jenner发明牛痘预防天花。1979年10月26日，WHO宣布消灭天花病。牛痘疫苗为什么能预防天花？
2. Science杂志2013年度十大科学突破：癌症免疫疗法夺得第一名。免疫疗法为什么能治疗癌症？

抗原

第4页：抗原的概念

前言

抗原（Antigen, Ag）

是指凡能刺激机体免疫系统产生免疫应答，并能与免疫应答产物（抗体或致敏淋巴细胞）发生特异性结合的物质。

第5页：免疫原性

抗原一般具有两个重要特性

免疫原性（immunogenicity）

抗原刺激机体产生免疫应答，诱导产生抗体或致敏淋巴细胞的能力。

示意路径：Ag → T细胞、B细胞 → 致敏T细胞、浆细胞 → 抗体。

第6页：抗原性

抗原性（antigenicity）

抗原与其诱导产生的抗体或致敏淋巴细胞在体内外发生特异性结合的能力。

示意路径：Ag → T细胞、B细胞 → 致敏T细胞、浆细胞 → 抗体结合。

第7页：完全抗原与半抗原

完全抗原和半抗原

完全抗原（complete antigen）

同时具有免疫原性和抗原性的物质称为免疫原（immunogen），又称完全抗原，即通常所称的抗原。

半抗原（hapten）

只能与抗体结合而不能刺激机体产生抗体者，称为不完全抗原（incomplete antigen），又称半抗原。

载体（carrier）

赋予半抗原以免疫原性的蛋白质称为载体。

半抗原 + 蛋白质（载体）＝ 完全抗原。

第8页：半抗原—载体效应示意图

图示半抗原—载体效应：半抗原与载体结合形成完全抗原，在Th细胞参与下激活B细胞并产生抗体。

第9页：抗原的异物性

第一节　抗原的异物性与特异性

一、异物性——免疫原性的本质

• 免疫系统对“自己”抗原产生耐受，只有“非己”抗原才能引起正免疫应答。
• 抗原来源与宿主亲缘关系越远，其免疫原性就越强。
• 自身成份发生改变，也可被视为异物。
• 自身成分未发生改变，但在胚胎期未与免疫活性细胞充分接触，也具有免疫原性，也被视为异物（精子、脑组织、眼晶状体蛋白等）。

第10页：抗原的特异性

二、特异性

特异性是指抗原刺激机体产生免疫应答及其与相应抗体或致敏淋巴细胞发生特异性结合的特性。表位或抗原决定簇可与特异性抗体或致敏淋巴细胞膜特异性受体结合，是免疫应答的特异性基础。

第11页：抗原决定簇的概念

（一）抗原决定簇

抗原决定簇（antigenic determinant）

又称表位（epitope），是抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团，是被T细胞、B细胞抗原受体及抗体特异性结合的基本结构单位。

抗原结合价

是指能够与抗体分子结合的抗原决定簇的总数。天然抗原是多价抗原。

一个半抗原相当于一个抗原表位或一个抗原决定簇，只能与抗体分子的一个结合部位结合。

第12页：抗原决定簇的类型

2. 抗原决定簇的类型

构象决定簇（conformational determinant）

由空间构象形成的决定簇，序列上不连续，多位于抗原分子表面，见于BCR和抗体识别的决定簇。

顺序决定簇（sequence determinant）

又称线性决定簇（linear determinant），序列相连续的氨基酸肽片段构成的决定簇，多位于抗原分子内部，见于T细胞识别的决定簇。

第13页：构象决定簇与线性决定簇

图示构象决定簇与线性决定簇在抗原分子上的分布差异，构象表位多位于分子表面，线性表位多位于分子内部。

第14页：T细胞表位与B细胞表位

（二）T、B细胞表位：在天然抗原中，常同时存在T细胞和B细胞表位。

T细胞表位

是由抗原提呈细胞处理加工提呈给T细胞的线性表位（约9～17个氨基酸残基），可位于抗原分子的任何部位。

B细胞表位

是B细胞识别的线性或构象表位（约6～7个氨基酸基或糖基），位于抗原分子表面的功能性决定簇才能被B细胞或抗体识别。

第15页：

第16页：T细胞表位与B细胞表位比较表

T细胞表位与B细胞表位的特性比较

第17页：抗体特异性针对表位

抗体特异性是针对抗原表位而不是整个抗原分子。

第18页：抗原—抗体反应的特异性

（三）抗原-抗体反应的特异性

抗原表位的性质、数目、位置、空间排列和立体构象决定着抗原-抗体反应的高度特异性。

第19页：共同抗原表位与交叉反应

（四）共同抗原表位与交叉反应

共同表位（common epitope）

指不同抗原之间含有的相同或相似的抗原表位。

交叉反应（cross-reaction）

指抗体或致敏淋巴细胞对具有相同或相似表位的不同抗原均具有的反应（交叉结合）。

第20页：抗原分子的结构和性质

第二节　影响抗原免疫应答的因素

一、抗原分子的结构和性质

1. 分子量：分子量越大，免疫原性越强。
2. 化学组成及结构：①蛋白质；②多糖：具有免疫原性，较蛋白质弱；③核酸：多无免疫原性。
3. 可降解性：L-氨基酸易降解；D-氨基酸不易降解。聚合＞单体，颗粒性＞可溶性。

第21页：宿主方面的因素

二、宿主方面的因素

1. 遗传因素：同种动物不同品系及不同个体对同种抗原产生不同强度的免疫应答。
2. 其他因素：年龄、性别与健康状态。

第22页：免疫原的剂量及进入途径

三、免疫原的剂量及进入途径

剂量

剂量不足或过多均不引起免疫应答。重复进入引起强免疫应答。

途径

皮内、皮下、肌肉、静脉、腹腔、呼吸道和口服免疫。

第23页：胸腺依赖性抗原TD-Ag

第四节　抗原的分类

一、根据抗原刺激B细胞产生抗体是否需要Th细胞辅助分类

胸腺依赖性抗原（thymus-dependent antigen, TD-Ag）

需在Th细胞参与下才能激活B细胞产生抗体。如多数蛋白质抗原。

第24页：胸腺非依赖性抗原TI-Ag

胸腺非依赖性抗原（thymus-independent antigen, TI-Ag）

抗原刺激B细胞产生抗体时无需Th细胞辅助。

TI-1Ag

具有B细胞丝裂原和单一重复B细胞表位，可与成熟或不成熟的B细胞均发生应答，如LPS。

TI-2Ag

含重复B细胞表位，仅与成熟B细胞发生应答，如肺炎球菌荚膜多糖。

第25页：TD-Ag与TI-Ag比较表

TD-Ag与TI-Ag的特性比较

第26页：按亲缘关系的抗原分类

二、根据与人体的亲缘关系

• （一）异种抗原
• （二）同种异型抗原
• （三）自身抗原（autoantigen）
• （四）异嗜性抗原
• （五）独特型抗原（idiotypic antigen）

第27页：异种抗原与类毒素

（一）异种抗原（xenogenic Ag）：来自于不同种属的抗原，如病原微生物及其产物，植物蛋白、异种动物血清及器官等。

抗毒素

动物免疫血清。

外毒素

细菌向菌体外分泌的有毒物质。

类毒素

外毒素经0.3%-0.4%甲醛处理后，失去毒性但保留免疫原性。

第28页：同种异型抗原

（二）同种异型抗原：同一种属不同个体间所存在的抗原，如血型抗原、组织相容性抗原等。

1. 人类血型抗原：ABO、Rh等23个血型系统。
2. 主要组织相容性抗原：主要指MHCⅠ类分子和Ⅱ类分子。

第29页：Rh血型新生儿溶血

图示Rh阴性孕妇怀有Rh阳性胎儿时产生抗体，导致新生儿溶血反应（＋）。

第30页：自身抗原

（三）自身抗原（autoantigen）诱导免疫应答的原因：

1. 隐蔽抗原释放：晶状体蛋白（交感性眼炎）、精子（自身免疫性睾丸炎）
2. 自身抗原被修饰：①生物因素；②化学修饰；③物理修饰

第31页：异嗜性抗原

（四）异嗜性抗原（heterophile antigen）是指一类与种属特异性无关，存在于人、动物、植物及微生物组织之间的共同抗原。因Forssman首先发现这种抗原，故亦称为Forssman抗原。

第32页：异嗜性抗原的实际意义

实际意义

• 溶血性链球菌与肾小球基底膜共同抗原 → 急性肾小球肾炎
• 溶血性链球菌与心肌共同抗原 → 风心病
• 大肠杆菌O14型与结肠粘膜共同抗原 → 溃疡性结肠炎

第33页：独特型抗原

（五）独特型抗原（idiotypic antigen）：Ig的V区、B细胞抗原识别受体（BCR）和T细胞抗原识别受体（TCR）所具有的独特的氨基酸顺序和空间构象，构成不同的表位，这些表位称为独特型（idiotype，Id），Id可诱导自身产生相应的抗体称抗独特型抗体。

第34页：抗原的其他分类

三、其他分类

1. 内源性抗原（endogenous antigen）和外源性抗原（exogenic antigen）
2. 天然抗原和人工合成抗原
3. 可溶性抗原和颗粒性抗原
4. 蛋白质抗原、多糖抗原、多肽抗原
5. 移植抗原、肿瘤抗原、变应原、过敏原及耐受原

第35页：超抗原的概念

第五节　超抗原和丝裂原

超抗原（superantigen，SAg）

只需要极低浓度（1~10ng/ml）即可激活很高数量的T细胞克隆，产生极强的免疫应答的抗原物质。

SAg的种类：外源性超抗原——细菌毒素；内源性超抗原——病毒产物。

第36页：超抗原激活多克隆T细胞

图示超抗原激活多克隆T细胞：普通抗原引起单克隆／寡克隆T细胞应答（1:10⁴－1:10⁵），超抗原引起多克隆T细胞应答（1:4－1:10）。

第37页：超抗原的作用特点

（二）SAg的作用特点

1. 具有强大激活T细胞（CD4+T细胞）作用，可刺激T细胞总数的5～20%。
2. 抗原无需处理，直接与MHC-II类分子和TCR-Vβ结合。
3. 无MHC限制性，同MHC-II类分子结合，增加TCR与SAg的亲和力。
4. 可激活T细胞，又可致T细胞产生免疫耐受或抑制。

第38页：普通抗原与超抗原识别机制比较

图示普通抗原与超抗原的不同识别机制，普通抗原经APC处理后被T细胞识别，超抗原则直接结合MHC-II类分子非多态区与TCR-Vβ。

第39页：超抗原与普通抗原比较表

超抗原与普通抗原的比较

第40页：丝裂原的概念

丝裂原（mitogen）

在体外实验中，能与T、B细胞表面的相应受体结合，刺激静止的淋巴细胞转化为淋巴母细胞，表现出体积增大，胞浆增多，DNA合成增加或有丝分裂变化的物质称有丝分裂原。

常见丝裂原：刀豆蛋白A（ConA）、脂多糖（LPS）等。

第41页：人和小鼠淋巴细胞丝裂原比较表

人和小鼠T细胞和B细胞有丝裂原的比较

第42页：免疫佐剂的定义

第六节　免疫佐剂

佐剂（adjuvant）

是先于抗原或同时与抗原混合注射于机体内，可增强机体对该抗原的免疫应答或改变免疫应答类型的物质。

第43页：佐剂的种类

二、佐剂种类

1. 油性乳剂——弗氏佐剂（Freund adjuvant）
2. 无机化合物：磷酸铝、氢氧化铝
3. 微生物及其产物
4. 脂质体
5. ISCOM（免疫刺激复合物）
6. 细胞因子

第44页：佐剂增强免疫应答的机制

三、佐剂增强机体免疫应答的机制

1. 改变物理性质，延缓抗原降解和排除，延长抗原在体内存留时间。
2. 导致注射部位及其局部的炎症反应，刺激单核-巨噬细胞系统，增强其对抗原的处理和提呈能力。
3. 作为传递工具，帮助抗原到达特异的靶免疫细胞器官。
4. 作为免疫增强剂，刺激淋巴细胞的增殖分化。

第45页：免疫佐剂的应用

四、应用

1. 增强特异性免疫应答，用于预防接种及制备抗体。
2. 作为非特异性免疫增强剂，用于抗肿瘤或抗感染。

第46页：本章重点

本章重点

1. 抗原、免疫原性、抗原性、完全抗原、半抗原、载体、表位（抗原决定簇）、胸腺依赖抗原、胸腺非依赖抗原、异嗜性抗原等概念
2. 影响抗原免疫应答的因素