第三章 抗原
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第三章抗原抗原(antigen, Ag)是指能与T细胞、B淋巴细胞的TCR或BCR结合,促使其增殖、分化,产生抗体或致敏淋巴细胞,并与之结合,进而发挥免疫效应的物质。
抗原一般具备两个重要特性:一是免疫原性(immunogenicity),即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;二是抗原性(antigenicity),即抗原与其所诱导产生的抗体或致敏淋巴细胞特异性结合的能力。
同时具有免疫原性和抗原性的物质称免疫原(immunogen),又称完全抗原(complete antigen),即通常所称的抗原;仅具备抗原性的物质,称为不完全抗原(incomplete antigen),又称半抗原(hapten)。
一般而言,具有免疫原性的物质均同时具备抗原性,即均属完全抗原。
半抗原若与大分子蛋白质或非抗原性的多聚赖氨酸等载体(carrier)交联或结合也可成为完全抗原。
例如:许多小分子化合物及药物属半抗原,其与血清蛋白结合可成为完全抗原, 并介导超敏反应(如青霉素过敏)。
能诱导变态反应的抗原又称为变应原(allergen);可诱导机体产生免疫耐受的抗原又称为耐受原(tolerogen)。
第一节抗原的异物性与特异性抗原免疫原性的本质是异物性。
抗原特异性是免疫应答中最重要的特点,也是免疫学诊断和免疫学防治的理论依据。
一、异物性异物性是抗原的重要性质。
异物即非己的物质。
一般来说,抗原与机体之间的亲缘关系越远,组织结构差异越大,异物性越强,其免疫原性就越强。
如鸡卵蛋白对鸭是弱抗原,对哺乳动物则是强抗原;灵长类(猴或猩猩)组织成分对人是弱抗原,而对啮齿动物则多为强抗原。
异物性不仅存在于不同种属之间,如各种病原体、动物蛋白制剂等对人是异物,为强抗原;也存在于同种异体之间,如同种异体移植物是异物,也有免疫原性;自身成份如发生改变,也可被机体视为异物;即使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,如精子、脑组织、眼晶状体蛋白等在正常情况下被相应的屏障所隔离,并不与机体的免疫系统接触。
第三章抗原(antigen. Ag.)1.概述能启动,激发和诱导免疫应答的物质,可被T/B细胞表面特异性抗原受体(TCR/BCR)识别并结合,激活T/B细胞产生免疫应答产物(特异性抗体和效应淋巴细胞),并与之发生特性反应注:(1)所有能激活和诱导免疫应答的物质(2)理论上可以是所有自然界的物质.(3)通常指蛋白抗原.也包括多糖,脂类和核酸2.性质与分子结构基础两性质①免疫原性抗原能被T细胞表面受体TCR与B细胞表面受体BCR识别并结合→激活T/B细胞增殖→分化产生效应性细胞(活化T细胞)和效应产物(抗体)②反应原性(抗原性)抗原能与效应细胞或产物结合,进而发挥适应性免疫效应注:(1)免疫原性的特异性,某一抗原分子只能诱导相应的淋巴细胞发生免疫应答(2)反应原性的特异性:某一抗体或活化的淋巴细胞只能与特定的抗原分子特异性结合(3)不完全抗原(半抗原):只有免疫反应原性,没有免疫原性的物质。
如:多糖,脂类,某些药物(如青霉素)(4)完全抗原:同时具备免疫原性和反应原性特征的物质。
如大多数物质。
分子结构基础——抗原表位(抗原决定簇)抗原中决定抗原特异性的特殊化学基团◆一个抗原分子含有多个表位◆半抗原相于一个独立的抗原表位,游离后,不能识别。
半抗原之所以没有免疫原性,是因为识别的分子量是有一个下限的。
而半抗原的分子量很小。
(1)当体内同时存在完全抗原和半抗原的时候,完全抗原激活后T细胞/B细胞产生的效应T或抗体再结合抗原表位的同时也必然可以“搂草打兔子”,把半抗原一并清除掉,这也是半抗原有免疫反应性的原因。
即“躺着也中枪”(2)抗原表位可以从完全抗原上游离出来,成为一个半抗原(3)半抗原与大分子的蛋白载体结合或者交联重新成为一个新的完全抗原3.抗原表位的分类(一)按空间结构分类顺序表位(线性表位)一段序列相连的氨基酸片段,多在抗原分子内,主要由T细胞识别,B细胞也可以构象表位/不连续表位(非线性表位)序列上不相连,三维结构空间上彼此接近,由天然构象形成,位于分子表面,由B细胞识别或抗体识别。
课时授课计划
审签编号
组织教学:考勤、填写教学日志1
基本课题:第三章抗原
教学目标:1. 叙述免疫的概念及功能。
(重点、难点)
2.说出抗原的概念、性能、分类。
(重点)
3.说出决定抗原的条件。
(重点、难点)
4.简述决定抗原特异性的因素。
(重点)
5.列出医学上重要的抗原。
(重点)
教学内容教学设计时间(分)复习旧课:比较细菌内、外毒素。
4
基础免疫学概述20
一、免疫的概念由输血反应引出免疫的概念。
二、免疫的功能列表并举例说明免疫的功能。
第三章抗原
第一节抗原的概念与分类20
一、抗原的概念由卡介苗、痢疾杆菌等为例讲
解抗原的概念。
二、抗原的特性举例说明。
第二节抗原的异物性、特异性与交叉反应20
一、异物性举例说明鸡蛋是否为抗原。
二、抗原的特异性举例说明。
15
三、共同抗原和交叉反应列举临床实例讲解。
第三节影响抗原诱导免疫应答的因素
举例说明。
第四节常用的抗原分类举例说明。
15 第五节医学上常见的重要抗原
小结:1. 说出抗原的概念、性能、分类。
4
2. 说出决定抗原的条件。
3. 说出医学上重要的抗原。
布置作业与预习 1 作业:说出抗原的概念、性能、分类及决定抗原物质的条件。
预习:第四章免疫球蛋白
课后分析
基础免疫学
概述
一、免疫的概念
是机体免疫系统识别自身与异己抗原,并通过免疫应答排除抗原性异物,以维持机体生理平衡的功能。
二、免疫的功能
1.免疫防御
正常:抵抗病原生物感染。
异常:超敏反应、免疫缺陷病(如AIDS)。
2.免疫稳定
正常:清除衰老死亡或受损伤的细胞。
异常:自身免疫性疾病(如系统性红斑狼疮)。
3.免疫监视
正常:清除突变细胞。
异常:发生肿瘤。
第三章抗原
第一节抗原的概念和特性
一、抗原的概念
概念;能刺激免疫系统产生抗体或形成致敏淋巴细胞、并能与相应抗体
或致敏淋巴细胞发生特异性结合的物质。
如:(1)麻疹疫苗——→机体——→抗体
麻疹病毒────结合──────┘
(2)卡介苗———→机体——→致敏淋巴细胞
结核杆菌────结合──────┘
二、抗原的特性
(1)免疫原性:刺激免疫系统产生抗体或形成致敏淋巴细胞的性能。
(2)免疫反应性:能与相应抗体或致敏淋巴细胞发生特异性结合,引起免疫反应的性能。
第二节抗原的异物性、特异性与交叉反应
抗原物质是否具有免疫原性,一方面取决于抗原本身的性质,另一方面取决于机体对抗原刺激的反应性。
自然界中物质种类繁多,作为抗原物质必须具备下列性质。
一、异物性
含义:凡是胚胎期未与免疫细胞接触过的物质。
(一)异种物质
微生物/动物血清→人,为异种物质。
生物间种族亲缘关系越远,免疫原应越强。
(二)同种异体物质:高等动物同种不同个体之间,由于遗传基因不同,
其组织成分的化学结构也有差异。
因此,同种异体物质也可以是抗原物质。
如人类血型抗原。
(三)自身抗原:在正常情况下,机体自身组织成分无免疫原性,但在某些情况下,自身成分也可成为抗原物质。
如晶状体、精子、脑组织等。
二、抗原的特异性
特异性的概念是指只能与相应的抗体或淋巴细胞抗原受体结合,出现特异的免疫反应。
刺激只产生
举例:伤寒杆菌(Ag)——→机体——→抗伤寒杆菌的抗体
伤寒杆菌只能与抗伤寒杆菌的抗体结合发生反应,而不能与痢疾杆菌的抗体结合。
(一)抗原决定簇
1.概念:暴露在抗原分子表面决定抗原特异性的化学基团,又称表位。
作用:即抗原的两种性能。
化学本质:约为5-7个氨基酸、单糖或核苷酸组成。
2.重要的抗原决定簇
1)T细胞和B细胞决定簇
2)载体决定簇与半抗原决定簇
(二)抗原-抗体反应的特异性
经人工抗原研究发现:
1.抗原抗体反应犹如锁和钥匙,具有高度特异性。
2.特异性是由抗原决定簇所决定,而非由整个抗原分子决定。
3.抗原决定簇的空间位置很重要,即使抗原决定簇相同,单其位置不同,特异性也不同。
4.抗原结构的旋光度也与抗原特异性有关。
三、共同抗原和交叉反应
1.共同抗原
(1)概念:两种抗原物质均有的抗原决定簇。
(2)种类:
类属抗原:亲缘关系很近的生物间存在的共同抗原。
异嗜性抗原:无种属关系的生物间存在的共同抗原。
2.交叉反应
一种共同抗原刺激机体产生的抗体,可与其它含有共同抗原的物质结合发生反应。
交叉反应不仅在两种抗原决定簇构型完全相同时发生,也和在两种抗原决定簇构性相似的情况下发生,只是后者的结合力相对较弱。
根据交叉反应的原理,利用容易得到的某种共同抗原(或抗体),在血清学诊断中,监测体内相应的抗体(或抗原)在临床疾病的辅助诊断中有重要作用。
第三节影响抗原诱导免疫应答的因素
一、一定的理化性质
(一)大分子胶体:分子量一般在10kD以上,分子量越大,抗原性越强。
大分子表面的抗原决定簇更多,大分子在体内存留时间长,不易被迅速酶解而排除,故有利于抗原刺激免疫系统,产生免疫应答。
(二)一定的化学组成和结构
必须有一定的复杂的化学组成。
多数抗原为蛋白质。
如:明胶,分子量虽高达100kD,但抗原性很弱。
胰岛素,分子量仅为5.734kD,有一定的免疫原性。
原因:明胶为直链氨基酸,胰岛素为含苯环氨基酸。
(三)分子构象予易接近性
必须有一定的立体结构,而且化学集团在分子中分布的部位与抗原强弱有关,在分子表面,抗原性强。
若由于某种原因引起抗原立体结构发生改变,可使抗原性改变或丧失。
二、一定的物理形状
一般具有环状结构的蛋白质其免疫原性比直链分子强,聚合状态的蛋白质较其单体免疫原性强,颗粒性抗原较可溶性抗原为强。
其它还有机体遗传因素、年龄、生理状态及免疫功能正常与否、抗原的给予途径等。
第四节常用的抗原分类
一、根据抗原的基本性质
1.完全抗原:具有免疫原性和免疫反应性的抗原。
如微生物、异种蛋白等均属之。
2.半抗原:无免疫原性,但有免疫反应性。
如青霉素等药物。
半抗原+蛋白质(载体)——→完全抗原
二、根据抗原激活B细胞产生抗体时是否需要T细胞协助
1.胸腺依赖抗原(TdAg):需要在T细胞辅助。
大多数天然抗原,如细菌、病毒、异种血清等均属于此类。
2.非胸腺依赖抗原(TiAg):不需要T细胞辅助。
少数抗原如细菌脂多糖、细菌多聚鞭毛素等均属之。
三、根据抗原的来源
1.外源性抗原
(1)异种抗原:如微生物、动物蛋白。
(2)异嗜性抗原:是一类在动植物、微生物与人类间共有的、抗原决定簇相同的抗原。
(3)同种异型抗原:如人类个体间不同的血型抗原、人类主要组织相容性抗原。
2.内源性抗原:即自身抗原。
第五节医学上常见的重要抗原
一、异种抗原
(一)病原微生物
结构虽简单,但化学成分复杂,每种病原微生物都是由多种成分组成的抗原复合体。
每种抗原又有多种抗原决定簇。
(二)细菌的外毒素和类毒素
外毒素:为蛋白质;类毒素:甲醛处理过的外毒素。
抗毒素(抗体)
(三)动物血清和抗毒素
双重性:可作为抗体,供给人体抗毒素可中和被感染体内相应的外毒素;也可作为抗原,它是异种动物蛋白,能刺激人体产生抗马血清蛋白的抗体。
(四)异嗜性抗原
1、概念:有些病原微生物与人体某些组织细胞间的共有抗原。
2、举例:A族溶血性链球菌细胞壁的多糖类抗原与心瓣膜的糖蛋白有共同抗原,链球菌蛋白质抗原与心肌成分有共同抗原。
3、意义:用于临床辅助诊断。
二、同种异型抗原
!、红细胞血型抗原:包括ABO血型及Rh血型抗原。
2、人类主要组织相容性抗原:是指有核细胞膜上的蛋白抗原。
三、自身抗原
1、隐蔽的自身抗原:如眼晶体蛋白、脑脊髓、甲状腺球蛋白、精子。
2、修饰或变性的自身抗原:感染、电离辐射、药物等作用。
3、自身正常物质:体内淋巴细胞异常引起。
另外,有些物质同抗原一起或预先注入机体,能增强机体对该抗原的免疫应答能力,这些物质被称为免疫佐剂。
如,细菌脂多糖、氢氧化铝等等。
免疫佐剂的作用可使免疫原性微弱的物质称为有效的免疫原。