第二章__抗原

我们生活中常见的抗原性物质:
抗原的化学本质

蛋白质
多肽
多糖 类脂, 脂肪 DNA, RNA 简单化合物
抗原的两大基本特性
1、免疫原性（ immunogenicity）：
抗原能刺激机体产生抗体或致敏淋巴细胞的能力。
T
T
Effector T cell
Ag B
浆细胞
antibody
真菌
疟原虫
伤寒杆菌
链球菌
痢疾杆菌
外毒素和类毒素
外毒素→机体→抗毒素
脱毒
类毒素→机体→抗毒素
中 和 外 毒 素
异种动物血清
具有两重性：
（1）抗体作用
如：抗毒素血清（马血清） 破伤风 抗毒素血清、白喉抗毒素血清等。
（2）异种抗原作用：
异种动物的血清蛋白对人具有免疫原
性，可导致血清过敏性休克。
二、同种异型抗原：
此类抗原刺激B细胞产生抗体不依赖T细胞，如少数多糖抗原，由 多个重复的B细胞表位组成。
TI抗原 TD抗原 多个重复的B细胞表位
B细胞对TD抗原的识别机制
（二）根据与机体的亲缘关系
1. 异种抗原（xenogenic Ag）: 病原微生物
微生物的代谢产物
动物免疫血清及异种器官移植物
流感病毒
异物性：
亲缘关系越远→异物性越强
宿主遗传性
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。 年龄、性别与健康状态 青壮年>幼年/老年 雌性>雄性，但怀孕动物例外 感染或免疫抑制
第二节 抗原的特异性与交叉反应
特异性： 指抗原与其受体（TCR和BCR）或免疫 应答产物抗体专一结合的性质。 免疫原性的特异性： 反应原性的特异性：
Ab 刺激机体 交叉反应 Ag1
共同表位
Ag2
人肾小球基膜
A组B型溶血性链球菌细胞 壁M蛋白
共同抗原（Fossman抗原）
实际意义
溶血性链球菌 肾小球基底膜 立克次体 变形杆菌 大肠杆菌O14型 结肠粘膜
共同抗原 急性肾小球肾炎
共同抗原 辅助诊断斑疹伤寒 共同抗原 溃疡性结肠炎 共同抗原 牛痘苗预防天花
液体石蜡(或植物油)+羊毛脂(或Tweeen-80);
（四）肿瘤抗原：
指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。
1、肿瘤特异性抗原 2、肿瘤相关抗原
肿瘤相关抗原

非肿瘤细胞所特有 正常细胞和其他组织上也存在 含量在细胞癌变时明显增高 只表现量的改变，无严格肿瘤特异性
辅助 诊断 原发 性肝 癌
典型代表：胚胎性抗原如AFP（甲胎蛋白） CEA（癌胚抗原）
免疫应答的类型。
2. 佐剂的种类 • 微生物及其产物：如分枝杆菌（结核杆菌、 卡介苗） • 无机化合物：氢氧化铝、明矾 • 合成佐剂：如双链多聚肌胞苷酸（polyI:C) • 油剂：如弗氏佐剂、矿物油、植物油
动物试验最常用的佐剂：
弗式不完全佐剂（incomplete Freund’s adjuvat ，FIA)
carrier hapten
complete antigen
第一节 影响抗原免疫原性的因素 一、异物性
重要性质
化学结构与宿主自身成分不同或在胚胎期机体的免疫活 性细胞从未接触过的物质。
亲缘关系越远， 抗原性越强。
具有异物性的物质分为：
1、异种物质 2、同种异体物质 如ABO血型物质，MHC 3、改变或隐蔽的自身物质 如眼晶状体蛋白，精子，脑组织
2、反应原性（reactionogenicity）：
抗原能与其诱生的抗体或致敏淋巴细胞特异性反应 的能力。 bind and react
T Ag B
浆细胞
T
Effector T cell
bind and react
antibody
所有抗原都具有Immunogenicity and reactionogenicity ？
第二章 抗 原 (Antigen，Ag)
学习目标
1.掌握抗原的概念及特性；抗原决定簇的 概念；构成抗原免疫原性的条件。 2.熟悉异嗜性抗原在致病与诊断中的实际 意义。 3.了解抗原的分类。
Cellular Immune response Humoral Immune response
T cells
抗原甲
抗原乙
刺激机体
产生抗体
↙
抗原甲
抗体1
↘wk.baidu.com
抗原乙
交叉反应：抗体与具有相同或相似决定簇 的不同抗原之间出现的反应。
异嗜性抗原（heterophilic antigen, Fossman antigen）
是一类与种属特异性无关的，存在于人、 动物、植物或微生物之间的共同抗原。
豚鼠 绵羊
溶血性链球菌感染与急性肾小球肾炎
B cells
Effector T cell antibody
抗原的基本概念
是能够刺激机体T、B淋巴细胞产生特异性免疫效应物质 （即抗体或致敏淋巴细胞），并且能与应答产生的抗体 或致敏淋巴细胞特异性结合的物质，是启动免疫应答的 始发因素。
T T 效应淋巴细胞
抗原
B 浆细胞
抗体
自然界中存在大
于1017种抗原
• 外源性超抗原：主要为细菌的代谢产物。 如金黄色葡萄球菌肠毒素（SE）；毒素休克 综合症毒素1（TSST1）；A族链球菌M蛋白、致热 外毒素等。 • 内源性超抗原：主要为逆转录病毒产物。 如病毒DNA与宿主DNA整合，表达的病毒蛋 白质产物。
（二） 佐
1. 概念：
剂 (adjuvant)
是一种非特异性免疫增强剂，预先或同抗原一齐 注射到机体，能增强对该抗原的免疫应答或改变
–易接近性：是指抗原表面这些特殊的化学基团 与淋巴细胞表面相应受体相互接触的难易程度。 –易接近性常与这些化学基团在抗原分子中分布 的部位有关。
抗原分子结构的易接近性
抗原与机体的相互作用
三、抗原进入机体的方式 四、宿主因素
三. 抗原进入机体的方式 抗原剂量
应答
无抗体产生
无抗体产生
低剂量抗原诱导低带耐受 (low-zone tolerance) 高剂量抗原诱导高带耐受
序列相连续的氨基酸肽片段构成的表位，可 以位于抗原分子的任何部位。或称顺序表位
（2）构象表位 (conformational determinant/non-linear epitope)： 由空间构象形成的表位，序列上不连续。一 般位于抗原分子的表面。或称非线性表位
线性表位 vs 构象性表位
2.功能性表位与隐蔽性表位
(high-zone tolerance)
抗原免疫途径
皮内注射>皮下注射>肌肉注射>腹腔注射> 静脉注射>口服 我们每天吃的食物是否引起免疫应答？
怎样进行有效的疫苗接种？
免疫程序 合理的免疫程序，比如免疫间隔时间、免疫 次数 佐剂的应用 常常利用免疫佐剂来提高抗原的 免疫原性
四、宿主因素
2. 作用特点
无需抗原加工与提呈，无MHC限制性 分别与TCR Vβ和APC表面MHC Ⅱ分子非多 态区外侧结合，形成TCR V β-超抗原- MHC Ⅱ 分子复合物 sAg所诱导的T细胞应答，其效应并非针对超 抗原本身，而是通过分泌大量细胞因子参与某 些病理生理过程。
3. sAg的种类
明胶分子示意图 胰岛素（分子量为5.7kDa，但其富 含芳香族氨基酸，因而免疫原性强
胰岛素结构图
新型疫苗研制
3. 物理性状：
颗粒抗原＞可溶性抗原 多聚体＞单体 分支结构＞直链分子
多分支肽疫苗示意图
直链分子
“模拟病毒”颗粒疫苗示意图
4. 分子构象的易接近性：
–分子构象：是指抗原分子中一些特殊化学基团 的立体构象。
由于遗传基因的差异，同种不同个体间相 同组织器官或细胞表面的不同抗原成分。 ABO血型抗原： 红细胞血型抗原 Rh血型抗原： ＨＬＡ抗原人类白细胞抗原（组织相容 性抗原）
同种异型
异种
1.ABO血型系统：
A、B、AB、O四型
血型 抗原（RBC） 抗体（血清） ——————————————————— A型 A抗原 B抗体 B型 B抗原 A抗体 AB型 AB抗原 无A、B抗体 O型 无A、B抗原 A、B抗体 ——————————————————— 不同血型的人相互之间输血可引起 严重的输血反应
二、 抗原的结合价
抗原的结合价（antigenic valence）是指能和抗 体分子结合的功能性表位的总数。
– 仅含一个表位的抗原为一价抗原，半抗原为单价 – 天然抗原一般是大分子，由多种、多个抗原表位组成， 是多价抗原，可以和多个抗体分子交互结合。
三 抗原乙 、 抗原甲 共 同 抗 原 共同抗原表位：不同抗原相互间 和 存在的部分相同的抗原决定簇 交 叉 反 应
功能性表位（免疫优势基团）： 位于抗原分子表面，易被相应B细胞所识别，可启动
免疫应答。
隐蔽性表位：
位于抗原分子内部，不易被相应淋巴细胞所识别，不
易启动免疫应答。若因各种理化因素使其暴露出来， 则可启动免疫应答的发生。
3. 按识别表位的淋巴细胞分类
（1）T细胞表位： 仅被T细胞表面的TCR识别 （2）B细胞表位: 仅被B细胞表面的BCR识别
人工抗原
（一）根据抗原诱生抗体是否需T细胞辅助：
1. 胸腺依赖抗原（thymus dependent antigen, TD -Ag）：
此类抗原刺激B细胞产生抗体的过程中必需依赖T细胞辅助绝大
多数蛋白质抗原属于此类抗原，由T细胞表位和B细胞表位组成。
2. 胸腺非依赖抗原（thymus independent antigen, TI -Ag）
概念
抗原分子中决定抗原特
异性的特殊化学基因，
是被免疫细胞识别的靶
结构，又称抗原表位。
抗原决定基/表位
Ag1
Ag2
抗原决定簇的性质、数目、位置、空间结构决 定着抗原的特异性。
（二）抗原表位分类
1. 根据结构分类
（1）线性表位
(sequential determinant/linear epitope)：
请看这个实验：
（三）半抗原
• 半抗原 (hapten)： 指仅具备免疫反应性而不具有 免疫原性的物质。
– 若将半抗原与另一种蛋白质分子（载体, carrier）偶联 起来，则具有了刺激机体产生抗半抗原抗体的能力。
• 载体(carrier)：赋予半抗原免疫原性的大分子物 质 • 完全抗原 (complete antigen) ：同时具有免疫原性 和反应原性的物质。
牛痘病毒
人天花病毒
三、抗原的种类
性质 来源
完全抗原 不完全抗原
复合半抗原 简单半抗原 内源性抗原 外源性抗原
T细胞依赖
抗原 天然抗原
胸腺依赖抗原TD 胸腺非依赖抗原TI 正常自身组织成分及体液成分 隐蔽的自身组织成分 自己 修饰的自身组织成分 异种抗原(微生物、异种动植物蛋白质分子) 非己 异型抗原(血型抗原、移植抗原、Ig、异型因子) 异嗜性抗原 人工结合抗原(偶氮蛋白、硝基苯蛋白等） 人工合成抗原(合成多肽、共聚多肽、同聚多肽等) 基因工程抗原(基因工程疫苗等）
（五）按抗原的合成部位分类
内源性抗原 ----在机体细胞内合成的抗原。 • 外源性抗原 ----来源于细胞外的抗原，机体内抗原提呈细 胞可将其摄入，加工处理后，递呈给T细胞。
•
内源性抗原和外源性抗原的产生
第四节 丝裂原、超抗原及佐剂
（一）超抗原(superantigen, sAg)
1. 概念
一类可直接结合T细胞抗原受体（TCR），只 需极低浓度即可激活5%～20%T细胞克隆， 并诱导强烈免疫应答的物质。
二、理化特性
（一）抗原的理化性质
1. 分子大小：≥10 kDa 分子量大→免疫原性强
小分子物质
大分子物质
2. 化学组成：
天然抗原多为大分子有机物；特殊化学基团 如芳香族氨基酸，芳香族氨基酸越多，免疫 原性越强；多糖残基的细微差别可导致抗原 特异性的不同。
苯丙氨酸
色氨酸
酪氨酸
简单重复的有机大分子如明胶 （分子量为100-150kDa），无免 疫原性
2.Rh血型系统：
人RBC 恒河猴RBC
共同抗原，称Rh抗原。
实际意义 新生儿溶血症
孕妇(Rh-) → 胎儿(Rh+)
↓ 抗Rh抗体 + ↓ 新生儿RBC (Rh+) ↓ 溶血反应
我国人群中９９％为Ｒh阳性 。
（三）自身抗原
隐蔽的自身抗原：如精子、眼晶体蛋白、脑
组织等
修饰的自身抗原：如变异的IgG
免疫原性的特异性：指
某一特定抗原只能激发
机体产生针对该抗原的
流感病毒
流感病毒抗体
特异性抗体和/或致敏 淋巴细胞
反应原性的特异性：指
某一特定抗原只能与其
特异性抗体和/或致敏
乙肝病毒
乙肝病毒抗体
淋巴细胞结合而出现反 应
决定抗原特异性的基础是什么呢？
流感病毒 流感病毒抗体
乙肝病毒
乙肝病毒抗体
一、抗原决定簇