第三章抗原和抗体

第三章抗原和抗体•1、掌握抗原概念、特性；熟悉抗原决定簇、抗原结合价、共同抗原；了解半抗原载体效应、抗原的分类，熟悉食品中的抗原•2、掌握抗体和免疫球蛋白的概念，免疫球蛋白的结构及其与功能的关系，掌握五类免疫球蛋白的特性和功能特点，熟悉免疫球蛋白的生物学活性。I定义和一般特性1.抗原(Antigen):第一节抗原Antigen(Ag)能够通过与TCR或者BCR特异结合而激活T或者B淋巴细胞、诱导正性或负性免疫应答的物质称为抗原。正性应答导致抗体或/和效应T细胞的产生，而负性反应则引起抗原特异性的无反应状态(antigen-specificnon-reactivity)，即免疫耐受(tolerance)。Antigen(Ag)AntigenbindingcausescytotoxicTcellsMemoryTcellActivatedcytotoxicTcellAntigenbindingtriggersreleaseofantibodiesMemoryBcellActivatedBcellAntibodies2.抗原的基本性质（1）免疫原性(immunogenicity)（2）反应原性(immunoreactivity)或抗原性(antigenicity)抗原分子一般具备两种特性，即：(1)免疫原性（immunogenicity)能够刺激机体产生免疫应答，包括诱导产生抗体及效应淋巴细胞。活化的B细胞抗体活化的T杀伤细胞（2）反应原性(immunoreactivity)antigenicity(抗原性)能与抗体或效应T淋巴细胞特异性结合的能力。3、半抗原与载体半抗原（Hapten）：不能诱导免疫应答，但可与特异性免疫反应的产物发生反应的物质。（只具有与抗体结合的能力，而单独不能诱导抗体产生的物质）。载体（carrier）：能够使半抗原成为具有免疫原性（可诱导免疫应答）的物质称为载体。半抗原(Hapten)具有抗原性(antigenicity),没有免疫原性(immunogenicity)的小分子物质。小分子免疫应答（immuneresponse）+载体carrier载体(carrier)：赋予半抗原免疫原性的大分子物质。1、抗原的理化性质（1）化学性质（2）大分子量（3）复杂的化学结构（4）分子构象的易接近性2、宿主因素（1）异物性（2）宿主的遗传特性（3）年龄、性别、健康状态3、免疫方法1、抗原的理化性质（chemicalandphysicalnatureofantigens）（1）化学性质（chemicalnature）糖蛋白、脂蛋白、多糖、脂多糖活化的淋巴细胞中的DNA，染色体、组蛋白自身抗DNA、组蛋白抗体抗核抗体自身免疫病（2）大分子量10kD100kD10kD免疫原（Immunogens）强免疫原（Strongimmunogens）弱免疫原（Poorimmunogens）分子量大抗原决定基多抗原分子结构复杂不易被降解持续刺激免疫细胞高免疫反应（3）复杂的化学结构明胶分子（分子量100kD）直链氨基酸加苯环氨基酸（2%酪氨酸）（免疫原性很弱）（4）分子构象(conformation)的易接近性(accessibility)抗原性+++酪氨酸多聚丙氨酸谷氨酸多聚赖氨酸+++2、宿主因素（1）异物性异物性是免疫原的核心。非己物为异物。抗原与机体之间的亲缘关系越远，组织结构的差异越大，免疫原性越强。**各种病原体、动物蛋白**同种异体**自身成分在胚胎期末未与免疫活性细胞接触过的物质(精子、眼内容物等，又称为隐蔽性抗原)（2）宿主的遗传特性机体对抗原的应答是受免疫应答基因（主要是MHC）控制的。因个体遗传基因的不同，人群中对同一抗原可有高、中、低不同程度的应答。（3）年龄、性别、健康状态青壮年强于幼年和老年雌性比雄性动物抗体生成高感染、免疫抑制剂的应用3、免疫方法剂量：适中途径：皮内皮下腹腔注射和静脉注射口服（耐受）次数：合适免疫佐剂：选择---弗氏佐剂：IgG明矾佐剂：IgEIII抗原的特异性（Specificityofantigen）1、抗原的特异性：抗原只和自己相应的抗体和致敏淋巴细胞相结合这一特性，称为抗原的特异性（Specificity）2、抗原决定组簇（antigenicdeterminant）：抗原分子中决定抗原特异性的特殊的化学基团，它是TCR/BCR及抗体特异性结合的基本单位，又称表位(epitope)。表位，抗原决定簇EpitopeorAntigenicDeterminant:抗原与特异性免疫反应产物结合的最小单位。antigenantigenantigen构象决定基（conformationaldeterminant）序列上不连续的多肽或多糖，有空间构象形成的决定基，见于BCR或抗体识别的决定基，一般位于分子的表面。顺序决定基（sequentialdeterminant）一段序列相连续的氨基酸片段，又叫线性决定基（lineardeterminant），多位于抗原分子的内部，主要是T细胞决定基。Ep1Ep2Ep3根据结构分为两类：3、抗原决定基结构：4、功能性抗原决定基位于分子表面的表位易被BCR或抗体结合，称为功能性抗原决定基。其中有个别化学基团起关键作用，称为免疫优势基团。位于分子内部的不能与BCR或抗体结合的表位，称隐蔽性抗原决定基，它可因理化因素而暴露在分子表面成为功能性表位，或因蛋白酶解或修饰（如磷酸化）产生新的表位，它们均可成为自身抗原，诱发自身免疫病。5、抗原的结合价抗原的结合价（antigenicvalence）是指能和抗体分子结合的功能性决定基的数目。半抗原为一价，而天然抗原一般是大分子，由多种、多个抗原决定基组成，是多价抗原，可以和多个抗体分子交互结合。+多价抗原6、T细胞表位和B细胞表位在免疫应答中，TCR和BCR所识别的抗原表位不同，分别称为T细胞表位和B细胞表位。（1）人胰高血糖素免疫小鼠123456789101112131415161718NH31920212223242526272829COOH（2）产生特异性抗体和T效应细胞抗体：针对N端1~17氨基酸残基T效应细胞：针对C端18~29氨基酸残基没有发现一个表位同时被T细胞和B细胞识别。*B细胞表位是天然的，*位于分子的表面或转折处*为构象决定基或顺序决定基*是抗原分子的三级结构COOH123456789101112131415161718NH31920212223242526272829*T细胞表位是抗原提呈细胞加工提呈的抗原肽*呈线性排列**位于抗原分子的表面抗原抗体CDR3表位B细胞表位抗原中被BCR和抗体分子所识别的部位称为B细胞表位（Bcellepitope）。**抗原表面能够与抗体结合的最小单位**具有构象依赖性（抗原表位与抗体分子的抗原结合部位在形状上互补才能保证抗原与抗体的紧密结合。）（1）B细胞表位（2）T细胞表位蛋白质分子中被MHC分子递呈并被TCR识别的肽段称为T细胞表位（Tcellepitope）。TCRMHCHIVpeptideTCR识别MHC/抗原肽TCR抗原肽MHC-IIT细胞抗原递呈细胞Ep1Ep2Ep3T细胞表位（TCellepitope）能够与MHC并被TCR识别的肽段与蛋白质分子构象无关与肽段在蛋白质分子中的位置无关主要决定于肽段的氨基酸序列与宿主表达的MHC分子有关T细胞和B细胞抗原表位的特性比较T细胞表位B细胞表位表位受体TCRBCRMHC分子必需无需表位性质主要是线性短肽天然的多肽、多糖、脂多糖、有机化合物表位的大小8~12个氨基酸（CD8+T细胞）5~15个氨基酸、5~7个单糖12~17个氨基酸（CD4+T细胞）或5~7个核苷酸表位类型线性表位构象表位；线性表位表位位置抗原分子任意部位抗原分子表面7、共同抗原与交叉反应天然抗原表面常带有多种抗原决定基，每一种B细胞决定基都可引起一种特异性抗体产生。因此复杂抗原能使机体产生多种抗体。因而在两种不同的抗原之间可以存在有相同或相似的抗原决定基，称为共同抗原（commonantigen）。抗体对具有相同或相似决定基的不同抗原的反应，称为交叉反应（cross-reaction）。牛痘疫苗天花病毒Bm细胞免疫记忆ImmunologicamemoryABcowpox牛痘DEAnti-Cowpox牛痘antibodycowpox牛痘BmcellAnti-Cowpox牛痘antibodyagainstSmallpox天花Smallpox天花Bmcellcowpox牛痘Bmcell1、根据产生抗体时需否Th细胞参与而分类**胸腺依赖抗原（thymusdependentantigen,TD-Ag）**胸腺非依赖抗原（thymusindependentantigen,TI-Ag）TD和TI抗原均是完全抗原TI与TD抗原12CD40/CD40LB细胞B细胞Th细胞TI-1抗原TD抗原CD412T-dependentAntigens–TD抗原在没有Th细胞的帮助下，不能直接刺激B细胞产生抗体。蛋白质分子为T-dependentantigens。在结构上，这些抗原的特征为有许多不同的抗原决定基（manydifferentantigenicdeterminants），但拷贝数很少。（2）、胸腺非依赖抗原（thymusindependentantigen,TI-Ag）胸腺非依赖抗原能直接刺激B细胞产生抗体，而无需T细胞的帮助。一般来说，多糖为TI抗原。TI抗原所刺激产生的免疫反应不同于其它抗原产生的反应。1.Polymericstructure(多聚体样结构)-Theseantigensarecharacterizedbythesameantigenicdeterminantrepeatedmanytimes（相同的抗原决定基重复多次）asillustratedinFigure.TI抗原的特征PropertiesofT-independentantigens革兰氏阴性细菌胞壁结构细菌脂多糖（LPS）的分子结构脂蛋白膜蛋白LPS外膜胞膜膜间质n脂A核磷脂多糖多糖重复单位Resistancetodegradation(降解)-T-independentantigensaregenerallymoreresistanttodegradationandthustheypersistforlongerperiodsoftimeandcontinuetostimulatetheimmunesystem.2、根据抗原与机体的亲缘关系而分类（1）异种抗原（xenogenicAg）：来自另一物种的抗原称为异种抗原。微生物治疗用动物免疫血清：马血清抗毒素马血清抗毒素的两重性：1、特异性抗体----中和毒素2、异种抗原，可刺激机体产生抗马血清抗体。（2）同种异型抗原（allogenicAg）：在同一种属不同个体之间所存在的抗原。人类同种异型：血型（红细胞）抗原组织相容性抗原（人主要为HLA）血型：ABO系统和RhABOAB抗原抗体AB－A,B抗B抗A抗A,抗B－血型（3）自身抗原（autoantigen）：在正常情况下，机体对自身组织细胞不会产生免疫应答，即自身耐受。但在感染、外伤、服用某些药物等影响下，使隔离抗原释放，或改变和修饰了自身组织的抗原结构，诱发对自身抗原的应答。RBC自身免疫性溶血性贫血药物RBC自身抗体RBC激活补体红细胞膜C9C8C5b67（4）异嗜性抗原（hetorophilicantigen）又称Forssam抗原：是指一类与种属无关的存在于人、动物、植物和微生物之间的共同抗原。乙型溶血性链球菌细胞壁C抗原M抗原链球菌感染急性肾小球肾炎大肠杆菌O14型脂多糖结肠粘膜溃疡性结肠炎心瓣膜的糖蛋白心肌成分风湿热A族链球菌肾小球基底膜2、超抗原(SUPERANTIGENS)免疫系统在进行TD抗原反应时，大多数的抗原只能被少数T细胞克隆(1in104-105)识别、并激活免疫反应。然而，有一些抗原可多克隆的激活T细胞(upto25%)，这种