第二章抗原
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抗原
抗原
抗原 (antigen, Ag)
I. 抗原的性质与分子结构基础 II. 影响抗原免疫原性的因素 III. 抗原的种类 IV. 非特异性免疫刺激剂
2019/5/16
2
抗原
抗原的概念
广义抗原 – 泛指能够被固有和适应性免疫细胞识 别结合，导致上述免疫细胞活化发生免疫应答的 物质。
狭义抗原 – 能被TCR/BCR识别并特异性结合，使 T/B细胞活化、增殖、分化为效应T细胞和/或产生 抗体；又能在体内、外与相应免疫应答产物 (效应 T细胞或抗体) 特异性结合，产生免疫效应或反应 的物质。
交叉反应 – 某种抗原刺激机体产生的抗体， 与具有相同或相似表位的其他抗原发生的 反应。
交叉反应的临床表现举例：某些β-溶血性链球菌 感染后可引发急性风湿热 (心脏瓣膜病和关节炎)
2019/5/16
16
抗原
共同抗原 与 交叉反应
2019/5/16
17
抗原
II. 影响抗原免疫原性的因素
抗原分子的理化性质与结构 宿主的因素 抗原进入机体的途径和方式
9
抗原
影响抗原特异性的因素
1. 抗原表位/化学基团的性质 2. 抗原表位/化学基团的空间位置 3. 抗原表位/化学基团的立体构象 人工抗原 (半抗原–载体复合物) 实验论证
2019/5/16
10
抗原
人工抗原实验
4种半抗原分别与同一种蛋白载体结合，制成4种人工抗原 (完全抗原)
↓ 用这4种人工抗原分别免疫实验动物
异种物质 – 病原体、动物蛋白 同种异体物质 – 不同人体之间的移植物、红细胞 改变的自身成分 隐蔽的自身成分
2019/5/16
6
抗原
抗原的特异性
抗原刺激机体产生适应性免疫应答及其与 应答产物发生结合，均显示专一性:
某一特定抗原只能刺激机体产生针对该抗原的 活化T/B淋巴细胞或抗体；
且仅能与该淋巴细胞或抗体发生特异性结合。
1. 免疫途径 2. 抗原剂量 3. 免疫次数及间隔时间 4. 佐剂的选择
2019/5/16
21
抗原
III. 抗原的种类
根据诱导抗体产生是否需要Th细胞参与 根据抗原与机体的亲缘关系 根据抗原是否在APC内合成 白细胞分化抗原 其他分类
2019/5/16
22
抗原
诱导抗体产生是否需要Th细胞参与
↓ 获得4种动物血清 (含针对半抗原的抗体+针对载体蛋白的抗体)
↓ 用载体蛋白将血清中针对载体蛋白的抗体吸收掉
↓ 血清中只含针对半抗原的抗体
↓
2019/5/16
再用这4种血清分别与4种半抗原进行反应
11
抗原
人工抗原实验结果
①
②
③
①
② ③ ④
2019/5/16
④
12
抗原
抗原表位的类型
1. 线性表位 和 构象表位 2. 功能性表位 和 隐蔽性表位 3. T细胞表位 和 B细胞表位
2019/5/16
8
抗原
抗原结合价(antigenic valence)
一个抗原分子中能与抗体结合的抗原表位 的总数。
天然抗原通常是大分子，含多种、多个抗原 表位，是多价抗原； 一个半抗原相当于一个抗原表位，为单价抗 原，仅能与TCR/BCR或抗体分子的一个抗原 结合部位结合。
2019/5/16
决定抗原特异性的结构基础是存在于抗原 分子中的抗原表位。
2019/5/16
7
抗原
抗原表位 / 抗原决定簇
antigenic epitope / determinant
抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学 基团:
是抗原与TCR/BCR或抗体特异性结合的基本 结构/功能单位；
通常由5~15个氨基酸残基或5~7个多糖残基/ 核苷酸组成。
2019/5/16
18
抗原
抗原分子的理化性质与结构
1. 化学性质 2. 分子量的大小 3. 分子结构的复杂性 4. 易接近性 5. 物理状态
2019/5/16
19
抗原
宿主的因素
1. 遗传因素 – 与MHC/HLA基因和免疫 调节基因相关
2. 年龄、性别和健康状态
2019/5/16
20
抗原
抗原进入机体的途径和方式
……
2019/5/16
13
各种抗原表位
构象表位
线性表位
抗原
蛋白质水解产生 新的抗原表位
抗原
T细胞表位 与 B细胞表位
T细胞表位
B细胞表位
识别表位的受体 TCR
BCR/抗体
MHC分子参与 必需，受MHC限制
无需
表位性质
蛋白质降解 (APC加工处理)后 天然蛋白质多肽、多糖、脂
产生的线性短肽
多糖、核酸等
完全抗原
免疫原性 + 免疫反应性 结构复杂的大分子、病原微生物、动物血清
半抗原 (不完全抗原)
只有免疫反应性 多糖和药物等简单小分子
半抗原(hapten) +载体(carrier) → 完全抗原
2019/5/16
5
抗原
抗原的异物性
抗原免疫原性的本质是异物性。
非己抗原性异物包括:
胸腺/T细胞依赖性抗原 (TD-Ag)
刺激B细胞产生抗体需要Th细胞辅助； 绝大多数天然抗原都是TD-Ag； 既有T细胞表位，又有B细胞表位。
胸腺/T细胞非依赖性抗原 (TI-Ag)
刺激B细胞产生抗体无需Th细胞辅助； 具有重复的B细胞表位，无T细胞表位。
2019/5/16
23
TD抗原
BCR
BCR
24
抗原
TD-Ag vs TI-Ag
TD-Ag
TI-Ag
抗原性质
蛋白质
多糖、位
重复的B细胞表位
Th细胞辅助 必需 (受MHC限制)
无需
免疫应答类型 细胞免疫 和 体液免疫
体液免疫
活化的B细胞 主要是B2细胞
表位分布
抗原分子的任意部位， 多位于抗原分子内部
抗原分子表面
表位类型 表位大小
线性表位
构象表位或线性表位
8-10个氨基酸 (CD8+ T细胞)， 5-15个氨基酸， 13-17个氨基酸 (CD4+ T细胞) 5-7个单糖/核苷酸
2019/5/16
15
抗原
共同抗原 与 交叉反应
共同抗原/交叉抗原 – 来源不同、但含有相 同或相似抗原表位的抗原。
2019/5/16
3
抗原
I. 抗原的基本特性
1. 免疫原性
刺激机体产生适应性免疫应答，即诱导B细 胞产生抗体和/或T细胞分化为效应T细胞的 能力；
2. 免疫反应性 / 抗原性
与其诱导产生的免疫应答产物 (抗体和/或效 应T细胞) 特异性结合，产生免疫效应的能力。
2019/5/16
4
抗原
完全抗原 与 半抗原
抗原
抗原 (antigen, Ag)
I. 抗原的性质与分子结构基础 II. 影响抗原免疫原性的因素 III. 抗原的种类 IV. 非特异性免疫刺激剂
2019/5/16
2
抗原
抗原的概念
广义抗原 – 泛指能够被固有和适应性免疫细胞识 别结合，导致上述免疫细胞活化发生免疫应答的 物质。
狭义抗原 – 能被TCR/BCR识别并特异性结合，使 T/B细胞活化、增殖、分化为效应T细胞和/或产生 抗体；又能在体内、外与相应免疫应答产物 (效应 T细胞或抗体) 特异性结合，产生免疫效应或反应 的物质。
交叉反应 – 某种抗原刺激机体产生的抗体， 与具有相同或相似表位的其他抗原发生的 反应。
交叉反应的临床表现举例：某些β-溶血性链球菌 感染后可引发急性风湿热 (心脏瓣膜病和关节炎)
2019/5/16
16
抗原
共同抗原 与 交叉反应
2019/5/16
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抗原
II. 影响抗原免疫原性的因素
抗原分子的理化性质与结构 宿主的因素 抗原进入机体的途径和方式
9
抗原
影响抗原特异性的因素
1. 抗原表位/化学基团的性质 2. 抗原表位/化学基团的空间位置 3. 抗原表位/化学基团的立体构象 人工抗原 (半抗原–载体复合物) 实验论证
2019/5/16
10
抗原
人工抗原实验
4种半抗原分别与同一种蛋白载体结合，制成4种人工抗原 (完全抗原)
↓ 用这4种人工抗原分别免疫实验动物
异种物质 – 病原体、动物蛋白 同种异体物质 – 不同人体之间的移植物、红细胞 改变的自身成分 隐蔽的自身成分
2019/5/16
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抗原
抗原的特异性
抗原刺激机体产生适应性免疫应答及其与 应答产物发生结合，均显示专一性:
某一特定抗原只能刺激机体产生针对该抗原的 活化T/B淋巴细胞或抗体；
且仅能与该淋巴细胞或抗体发生特异性结合。
1. 免疫途径 2. 抗原剂量 3. 免疫次数及间隔时间 4. 佐剂的选择
2019/5/16
21
抗原
III. 抗原的种类
根据诱导抗体产生是否需要Th细胞参与 根据抗原与机体的亲缘关系 根据抗原是否在APC内合成 白细胞分化抗原 其他分类
2019/5/16
22
抗原
诱导抗体产生是否需要Th细胞参与
↓ 获得4种动物血清 (含针对半抗原的抗体+针对载体蛋白的抗体)
↓ 用载体蛋白将血清中针对载体蛋白的抗体吸收掉
↓ 血清中只含针对半抗原的抗体
↓
2019/5/16
再用这4种血清分别与4种半抗原进行反应
11
抗原
人工抗原实验结果
①
②
③
①
② ③ ④
2019/5/16
④
12
抗原
抗原表位的类型
1. 线性表位 和 构象表位 2. 功能性表位 和 隐蔽性表位 3. T细胞表位 和 B细胞表位
2019/5/16
8
抗原
抗原结合价(antigenic valence)
一个抗原分子中能与抗体结合的抗原表位 的总数。
天然抗原通常是大分子，含多种、多个抗原 表位，是多价抗原； 一个半抗原相当于一个抗原表位，为单价抗 原，仅能与TCR/BCR或抗体分子的一个抗原 结合部位结合。
2019/5/16
决定抗原特异性的结构基础是存在于抗原 分子中的抗原表位。
2019/5/16
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抗原
抗原表位 / 抗原决定簇
antigenic epitope / determinant
抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学 基团:
是抗原与TCR/BCR或抗体特异性结合的基本 结构/功能单位；
通常由5~15个氨基酸残基或5~7个多糖残基/ 核苷酸组成。
2019/5/16
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抗原
抗原分子的理化性质与结构
1. 化学性质 2. 分子量的大小 3. 分子结构的复杂性 4. 易接近性 5. 物理状态
2019/5/16
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抗原
宿主的因素
1. 遗传因素 – 与MHC/HLA基因和免疫 调节基因相关
2. 年龄、性别和健康状态
2019/5/16
20
抗原
抗原进入机体的途径和方式
……
2019/5/16
13
各种抗原表位
构象表位
线性表位
抗原
蛋白质水解产生 新的抗原表位
抗原
T细胞表位 与 B细胞表位
T细胞表位
B细胞表位
识别表位的受体 TCR
BCR/抗体
MHC分子参与 必需，受MHC限制
无需
表位性质
蛋白质降解 (APC加工处理)后 天然蛋白质多肽、多糖、脂
产生的线性短肽
多糖、核酸等
完全抗原
免疫原性 + 免疫反应性 结构复杂的大分子、病原微生物、动物血清
半抗原 (不完全抗原)
只有免疫反应性 多糖和药物等简单小分子
半抗原(hapten) +载体(carrier) → 完全抗原
2019/5/16
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抗原
抗原的异物性
抗原免疫原性的本质是异物性。
非己抗原性异物包括:
胸腺/T细胞依赖性抗原 (TD-Ag)
刺激B细胞产生抗体需要Th细胞辅助； 绝大多数天然抗原都是TD-Ag； 既有T细胞表位，又有B细胞表位。
胸腺/T细胞非依赖性抗原 (TI-Ag)
刺激B细胞产生抗体无需Th细胞辅助； 具有重复的B细胞表位，无T细胞表位。
2019/5/16
23
TD抗原
BCR
BCR
24
抗原
TD-Ag vs TI-Ag
TD-Ag
TI-Ag
抗原性质
蛋白质
多糖、位
重复的B细胞表位
Th细胞辅助 必需 (受MHC限制)
无需
免疫应答类型 细胞免疫 和 体液免疫
体液免疫
活化的B细胞 主要是B2细胞
表位分布
抗原分子的任意部位， 多位于抗原分子内部
抗原分子表面
表位类型 表位大小
线性表位
构象表位或线性表位
8-10个氨基酸 (CD8+ T细胞)， 5-15个氨基酸， 13-17个氨基酸 (CD4+ T细胞) 5-7个单糖/核苷酸
2019/5/16
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抗原
共同抗原 与 交叉反应
共同抗原/交叉抗原 – 来源不同、但含有相 同或相似抗原表位的抗原。
2019/5/16
3
抗原
I. 抗原的基本特性
1. 免疫原性
刺激机体产生适应性免疫应答，即诱导B细 胞产生抗体和/或T细胞分化为效应T细胞的 能力；
2. 免疫反应性 / 抗原性
与其诱导产生的免疫应答产物 (抗体和/或效 应T细胞) 特异性结合，产生免疫效应的能力。
2019/5/16
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抗原
完全抗原 与 半抗原