3-抗原

抗原前言z在自然界中微生物(microorganism)可谓“无处不在，无处不有”。

它们是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物等在内的一大类生物群体，它个体微小，却与人类生活密切相关。

z微生物对人类最重要的影响之一是导致传染病的流行。

在人类疾病中有50％是由病毒引起。

z所谓抗原，是指能在体内引起免疫反应的物质。

例如，细菌、病毒等能引起机体产生相应的抗体。

事实上，每种微生物均为由各种抗原成分组成的复合物。

第一节抗原的概念和特性一、抗原的概念（一）经典概念（二）现代概念（一）经典的概念z在免疫学发展的早期，人们应用细菌或其外毒素给动物注射，经一定时期后，用体外实验证明，在其血清中存在一种能使细菌发生特异性凝集反应的物质，称之为凝集素，或能特异性中和外毒素毒性的物质，称之为抗毒素。

将血清中这种具有特异性反应的物质统称为抗体。

z将能刺激机体产生抗体的物质统称为抗原。

（二）现代的概念z随着现代免疫学的发展，已证明，当抗原分子进入机体后，能触发免疫细胞一系列的复杂的生物学过程，称之为免疫应答。

既能诱发正免疫应答，也能诱发负免疫应答。

因此，上述抗原的概念已不能概括其涵义。

z目前认为凡能诱发免疫系统发生免疫应答，并能与其产生的抗体或效应细胞在体内或体外发生特异性反应的物质，可称之为抗原。

也就是说，抗原是一类能刺激机体免疫系统，使之产生特异性免疫应答，并能与相应免疫应答产物即抗体和致敏淋巴细胞在体内或体外发生特异性结合的物质。

二、抗原的特性抗原一般具有两种性质：1、免疫原性2、抗原性1、免疫原性(immunogenicity)z免疫原性(immunogenicity) 指抗原分子能诱发免疫应答的特性，包括诱导产生抗体及效应淋巴细胞。

它涉及抗原分子与免疫细胞间的相互作用，即它必须经过抗原递呈细胞的加工、处理和递呈作用，以及能被T和B细胞的抗原识别受体所认识。

z抗原的免疫原性首先决定于其自身的化学特性，也与机体的免疫应答特性有关。

2、抗原性(antigenicity)z抗原性(antigenicity)指能与相应的免疫应答产物抗体和致敏淋巴细胞发生特异性结合的特性。

z它只涉及抗原分子与抗体分子或T细胞抗原受体分子（TCR）间的相互作用，即分子与分子的相互作用。

z抗原性主要决定于抗原分子的化学性质。

如抗原为蛋白质分子，其反应性可决定于其氨基酸序列或其空间构型。

三、一些名词解释1、免疫原：又称完全抗原，即通常所指的抗原。

2、半抗原：也称不完全抗原，具有抗原性而无免疫原性的物质。

如有些小分子本身不能引起免疫应答，但能与已产生的相应抗体结合。

这种物质只有与载体蛋白（carrier protein）结合后，才能具备免疫原性。

具有免疫原性的物质一般均为完全抗原。

3、变态原：诱发机体产生超敏反应的抗原。

4、耐受原：诱发机体产生免疫耐受的抗原。

第二节抗原特异性的决定因素因素z抗原特异性指抗原与其受体（TCR和BCR）和免疫应答产物抗体转义结合的性质。

抗原与免疫应答产物共同决定彼此的特异性。

z抗原进入机体后，被淋巴细胞识别，产生的是针对抗原物质不同构成部位的特异免疫应答。

z抗原受体TCR和BCR特异识别抗原的抗原决定基（簇）（antigenic derterminant)或表位（epitope）。

z抗原决定基是抗原特异性的物质基础。

抗原决定基一、异物性是抗原特异性的重要基础z异物性是指抗原与所刺激的机体的自身物质的差异。

对异物的识别是机体在发育过程中通过淋巴细胞与抗原接触而形成的“非己即异”的免疫识别功能。

胚胎期（个别物种如大鼠、小鼠可延至新生期）接触过的物质为“自身”物质，而从未接触过的为“异己”物质。

z一般说来，抗原与机体之间的亲缘关系越远，组织结构差异越大，其免疫原性越强，如微生物抗原、异种血清蛋白等物质对人是强免疫原。

反之种系关系较近，则免疫原性也弱，如鸭血清蛋白对鸡呈弱免疫原性，而对兔则表现为强免疫原性。

二、理化性质决定抗原免疫原性的强弱1、化学组成2、分子量3、化学结构4、分子的构象与易接近性5、物理性状1、化学性质及结构复杂性z在有机大分子物质中，多数抗原是蛋白质。

其中含有大量芳香族氨基酸，尤其是含酪氨酸的蛋白质免疫原性更强；而以非芳香族氨基酸为主的蛋白质，其免疫原性较弱。

有些弱抗原（例如胶原）连接了酪氨酸残基可以增强免疫原性。

z多糖是重要的天然抗原，纯化多糖或糖蛋白、脂蛋白以及糖脂蛋白等复合物中的糖分子部分都具有免疫原性。

在自然界，许多微生物有富含多糖的荚膜或胞壁，细菌内毒素是脂多糖，以及一些血型抗原（A、B、C、H）也是多糖。

续上z蛋白质和多糖抗原的化学结构复杂性是由氨基酸和单糖的类型、数目等决定的。

天然蛋白质和部分多糖（例如血型物质、肺炎球菌荚膜多糖）之所以是良好的抗原，是因为其结构均较复杂。

z核酸的免疫原性很低，但若与蛋白质载体连接则能刺激机体产生抗体。

z类脂一般无免疫原性。

z此外，多肽类激素如胰岛素虽为小分子量（6000）亦具有免疫原性。

来自一种动物的胰岛素，如长期作用于另一动物，亦能诱导免疫应答产生抗体。

2、分子大小z凡是具有免疫原性的物质，其分子量都较大，一般在10000 dal 以上，个别超过100000 dal。

小于10000 dal者呈弱免疫原性，低于4000 dal者一般不具有免疫原性。

许多小的免疫原性分子可激发细胞免疫，而不产生抗体。

总的规律是分子量越大，免疫原性越强，但有例外。

明胶分子量高达100000 dal左右，但因其为直链氨基酸结构，在体内易降解成低分子物质，所以呈弱免疫原性。

z通常当抗原分子量大时，则含有抗原决定簇多，结构复杂，在体内不易被降解，能持续刺激免疫活性细胞，因而免疫原性强。

3 、分子构象和易接近性z抗原分子的特殊化学基团的三维结构（构象，conformation）决定此分子是否能与淋巴细胞的抗原受体吻合，而启动免疫应答。

抗原物质由于变性而构象改变，可导致其抗原性发生相应改变。

z易接近性（accessibility）：是指抗原分子的特殊化学基团与淋巴细胞表面对应抗原受体相互接触的难易程度。

特殊化学基团（例如某几个氨基酸残基）如紧接在抗原骨架侧面，而不是暴露在其外端，淋巴细胞抗原受体虽然与之相应，但无法吻合。

如侧链间距加大，或化学基团暴露在外端，则造成理想的易接近性。

抗原抗体反应的特异性表4、可降解性z抗原的可降解性指大分子抗原物质再体内可被加工、处理成小分子抗原片断的性质。

z一种抗原分子可含多个相同的和不同的表位，存在于抗原分子的表面和内部。

z表位按构成可分为线性表位（顺序表位）和构象表位(非线性表位）。

z线性表位主要是TCR识别的表位，BCR也可识别；构象表位一般位于抗原分子的表面，被BCR识别。

z构象表位再抗原降解后可遭到破坏。

天然抗原分子的降解蛋白质的化学结构T细胞表位与B细胞表位的特性比较三、遗传因素因素影响免疫应答z宿主的遗传背景：MHC控制宿主对抗原的免疫应答。

z在近交系中的一些品系是具有高应答的品系（high responder），而另一些则是无或低应答品系（non-responder）。

在上个世纪70年代，Mc Devitt等应用人工合成抗原在近交系小鼠体内发现了控制免疫应答的基因座（immune respons locus）定位于H-2复合体的I区，称此基因为免疫应答基因-1（immuneresponse，Ir-1）。

四、免疫应答与抗原剂量z抗原的剂量可影响机体的免疫应答。

z在一定的剂量范围内，抗原能诱导机体产生适宜的免疫应答。

z如果抗原量过大，蛋白质类抗原可诱发相应的T和B淋巴细胞克隆产生免疫耐受；细菌的荚膜多糖、脂多糖和聚合鞭毛素等抗原则引起B细胞耐受。

z剂量太低的蛋白类抗原可引起相应的Th细胞的免疫耐受。

z B细胞通过抗原受体能捕获低浓度的抗原，一般不易引起免疫耐受。

五、免疫应答与免疫途径z抗原途径不同决定参与免疫应答的器官和细胞有所不同，诱发产生免疫应答的水平也不同。

z常见的免疫途径为皮内、皮下、静脉、腹腔和口腹等，以皮内免疫最佳。

z多数抗原是非经口进入机体（皮内，皮下，肌肉，静脉，腹腔），才能诱发免疫应答。

一般情况下，颗粒性抗原（细菌，红细胞，大的多聚体）不论皮下或静脉注射均可引起良好的抗体应答，而许多可溶性蛋白或糖类则需较严格的免疫程序，包括用量较大，多次注射以及与佐剂同时使用。

六、影响免疫应答的其他因素z抗原的接种次数。

初次接种的强度低，再次接种的强度明显增高。

z年龄、性别、健康状态和应激也影响免疫应答的强度和效果。

青壮年比老年和婴儿的免疫应答能力强；雌性比雄性抗体生成率高，但妊娠时应答能力则受到显著抑制。

z营养、应激等可明显降低机体的免疫应答。

白鼠第三节表位与交叉反应z不仅同一种抗原分子存在相同的表位，而且不同种抗原分子之间也存在相同或相似的表位，称后者为共同抗原。

z共同抗原如果存在于不同种属来源的抗原分子之间，成为异嗜性抗原，也称Forssman抗原。

z共同抗原具有分子模拟效应，即外源性共同抗原可模拟机体抗原，诱发自身免疫应答，严重者可引起自身免疫性疾病。

z由于共同抗原的存在，其中一种抗原刺激机体产生免疫应答的产物抗体或致敏淋巴细胞可以与其他的不同抗原发生特异性结合，此种现象称为交叉反应。

一、抗原决定簇抗原决定簇（antigenic determinant），又称表位（epitope），是指抗原性物质表面决定该抗原特异性的特殊化学基团，是免疫应答和免疫反应具有特异性的物质基础。

抗原决定簇图1、抗原决定簇的大小抗原决定簇是很小的，其大小相当于相应抗体的结合部位，它们可由5-7个氨基酸、单糖或核苷酸残基组成，其中有些残基在与抗体结合时，比其它残基起更大作用，因而具有免疫优势（Immunodominance）。

2、抗原结合价抗原结合价（Antigenic valence）：是指能与抗体分子结合的抗原决定簇的总数。

每一种半抗原可理解为单一的抗原决定簇，而天然抗原含有很多不同的抗原决定簇，它是带有大量多种"天然"半抗原的大分子。

3、抗原决定簇的分类z抗原决定簇的分类：覆盖型决定簇和非覆盖型决定簇；功能性和隐蔽决定簇；T细胞决定簇和B细胞决定簇；载体决定簇和半抗原决定簇。

z T细胞决定簇：T细胞决定簇位于抗原分子内部，必须由APC将抗原加工处理为小分子多肽并与MHC分子结合，然后才能被TCR所识别。

z B细胞决定簇：BCR能与未经APC加工的抗原发生反应，其识别的靶结构主要位于抗原分子表面的决定簇。

功能决定簇示意图功能性和隐蔽性决定簇图T决定簇和B决定簇图二、引起交叉反应的原因1 、共同决定簇：在更精确的水平考虑交叉反应时，一个抗原分子Ag1如带有若干抗原决定簇，可引起产生含有多种特异性抗体的抗血清。