第一章 抗原

河南科技大学教案首页课程名称：免疫学计划学时 2授课章节：第 1章抗原Ⅰ教学目的和要求：通过本章的学习要重点掌握抗原、抗原性、完全抗原、半抗原及免疫原、耐受原和变应原的概念；影响抗原免疫原性的因素；表位及其类型；载体现象和载体效应。

教学基本内容：第一节抗原与免疫原的概念第二节影响免疫原性的因素第三节抗原表位教学重点和难点：抗原、抗原性、完全抗原、半抗原及免疫原、耐受原和变应原的概念；表位及其类型。

授课方式、方法和手段：讲课，多媒体作业与思考题：1、抗原、抗原性、完全抗原、半抗原及免疫原、耐受原和变应原的概念。

2、影响抗原免疫原性的因素有哪些？3、表位及其类型，T细胞表位和B细胞表位有何不同？第一章抗原第一节抗原与免疫原的概念一、抗原凡是能刺激机体产生抗体或效应性淋巴细胞并能与之结合引起特异性免疫反应的物质称为抗原（antigen）。

人们对抗原的认识有一个发展过程。

早期对抗原作用的理解，侧重于抗原刺激机体产生抗体。

继而，人们认识到抗原也可刺激机体产生细胞免疫，而在细胞免疫中不一定能检测到抗体。

随后，人们发现抗原刺激抗体有时可引起负免疫应答。

因而根据对抗原和免疫应答认识的进展，20世纪80年代才出现了较全面和确切的抗原定义。

由于抗原和机体本身条件以及相互接触时的具体情况不同，免疫应答就其表面现象看来可以是正免疫应答或负免疫应答。

因而广义概念的抗原又可以分别称为抗原（狭义）、变应原和耐受原。

（一）免疫原（immunogen）在具有免疫应答能力的机体中，能使机体产生免疫应答的物质称为免疫原。

半抗原不是免疫原。

（二）免疫原（tolerogen）。

在某些情况下，抗原也可诱导相应的淋巴细胞克隆对该抗原表现出特异性无应答状态，称为免疫耐受（immune tolerance）。

这些抗原称为耐受原（三）变应原（allergen）有些抗原还可以引起机体发生过强的免疫应答而导致组织发生病理性损伤，称为超敏反应（hypersensitivity）。

该抗原称变应原。

二、抗原性（antigenicity）抗原性是指抗原分子具有免疫原性与反应原性的特性。

1、免疫原性（immunogenicity）指抗原能刺激机体产生抗体和致敏淋巴细胞的特性。

2、反应原性（reactinogenicity）指抗原与相应的抗体或效应性淋巴细胞发生特异性结合的特性，又称为免疫反应性（immunoreactivity）。

第二节影响免疫原性的因素抗原物质是否具有免疫原性，取决于抗原本身的性质和接受抗原刺激的机体反应性。

一、抗原分子的特性（一）异源性异源性（foreigness）又称异质性或异物性。

异物性是免疫原的核心，某种物质，若其化学结构与宿主的自身成分相异或机体的免疫细胞从未与它接触过，这种物质就称为异物。

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，其免疫原性越强，异物性物质包括以下几类。

1、异种物质异种动物之间的组织、细胞及蛋白质均是良好的抗原，此类抗原称为异种抗原。

如：微生物抗原→人是强免疫原；鸭血清蛋白→鸡是弱免疫原；对兔是强免疫原。

2、同种异体物质同种动物不同个体之间由于遗传基因的不同，其某些组织成分的化学结构也有差异，因此也具有一定的抗原性，如血型抗原、组织移植抗原，此类抗原称为同种异体抗原。

3、自身抗原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。

自身物质一般无免疫原性，但在下列异常情况下，自身成分也可成为抗原物质，成为自身抗原。

（1）自身组织蛋白的结构发生改变；（2）机体的免疫识别功能紊乱；（3）某些隐蔽的自身组织成分（与淋巴细胞从未接触过的自身物质，如晶状体蛋白）进入血液循环。

（二）一定的理化性状抗原均为有机物，但有机物并非均为抗原物质，有机物成为抗原须具备下列理化性状。

1、分子大小凡是具有免疫原性的物质，其分子量都较大，一般在10kDa以上，个别超过100kDa。

小于10kDa者呈弱免疫原性，低于4kDa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。

但也有例外，明胶分子量高达100kDa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。

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。

2、化学组成和分子结构多数抗原是蛋白质，其中含有大量芳香族氨基酸，尤其是含酪氨酸的蛋白质抗原性更强，而以非芳香族氨基酸为主的蛋白质，其免疫原性较弱。

多糖中只有复杂多糖才具有抗原性。

核酸的免疫原性很低，但若与蛋白质载体连接则能刺激抗体产生。

类脂一般无抗原性；此外，多肽类激素如胰岛素虽为小分子量（6kDa）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。

一般而言，分子结构和空间构象越复杂的物质免疫原性越强。

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。

抗原的复杂性见示意图。

3、分子构象与易接近性分子构象（conformation）是指抗原分子中一些特殊化学基因的三维结构，它决定该抗原分子是否能与相应淋巴细胞表面的抗原受体相吻合。

抗原分子的构象发生细微变化，就可导致其抗原性发生改变。

易接近性（accessibility）是指抗原分子的特殊化学基因与淋巴细胞表面相应的抗原受体相互接触的难易程度。

4、物理性状一般颗粒性抗原的免疫原性通常比可溶性抗原强，可溶性抗原分子聚合后或吸附在颗粒表面可增强其免疫原性。

二、宿主生物系统（一）受体动物的基因型（二）受体动物的年龄、性别与健康状态三、免疫方法的影响多数抗原是非经口进入机体（皮内、皮下、肌肉、静脉、腹腔）才具有抗原性，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可引起良好的抗体反应，而可溶性蛋白或糖类需较严格的免疫程序，包括用量较大，多次注射及与佐剂同时使用。

思考：下列各物质是否是好的免疫原？为什么？1.化学药物注入机体；2. 铁钉钉入皮肤；3.玻璃插入皮肤；4. 自身蛋白质；5. 牛奶给狗喝；6. 牛奶注入狗的皮下；7. 细菌、病毒感染畜禽；8. 细菌死苗喂猪第三节抗原表位一、抗原的特异性抗原的特异性（specificity）即专一性或针对性，是指抗原具有与相应抗体或致敏淋巴细胞发生特异反应的能力。

抗原引起的这种应答反应具有极强的针对性，一种抗原刺激机体产生相应的抗体，这种抗体只能与相应的抗原结合，发生反应，特异性是免疫反应的最大特点，也是进行免疫学诊断和防制的根据。

二、抗原表位抗原的分子结构十分复杂，但诱导免疫应答并与抗体或效应性淋巴细胞发生反应的并不是抗原分子的全部，决定其免疫活性的只是其中的一小部分抗原区域。

我们把抗原分子表面具有特殊立体构型和免疫活性的化学基因称为抗原决定簇（antigenic determinant）或抗原决定基，由于抗原决定簇通常位于抗原分子表面，因而又称为抗原表位（epitope）。

见抗原表位示意图。

三、表位的大小和数量（一）表位的大小抗原表位的大小基本恒定，相当于相应抗体的结合部位。

它们可分别由5～7（8）个氨基酸残基（蛋白质抗原）、单糖残基（多糖抗原）或核苷酸残基（核酸抗原）组成。

（二）抗原价（antigenic valence）抗原分子中抗原表位的数目称为抗原的抗原价。

含有多个抗原表位的抗原称为多价抗原（multivalent antigen），大部分抗原都属于这类抗原；只有一个抗原表位的抗原称为单价抗原（monovalent antigen），如简单半抗原。

事实上，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。

四、表位的类型（二）单特异性和多特异性表位抗原只含有一种特异表位的称单特异性表位（monospecific epitope），含有两种以上不同特异性表位的称多特异性表位（multispecific epitope）。

天然抗原一般都是多价和多特异性表位抗原，多特异性表位一定是多价抗原，但多价抗原未必是多特异性表位。

（三）功能性表位和隐性表位1、功能性表位抗原分子表面能与免疫活性细胞接近，对激发机体的免疫应答起着决定意义的表位称为功能性表位，即抗原的功能价；2、隐性表位隐蔽于抗原分子内部的抗原表位称为隐蔽表位，即非功能价，隐性表位可因理化因素的作用而暴露在分子表面成为功能性表位或因蛋白酶解及修饰（如磷酯化）产生新的表位。

（四）构象表位与顺序表位1、构象表位抗原分子中由分子基因间特定的空间构象形成的表位称为构象表位（conformational epitope），又称不连续表位（discontinucous epitope），一般是由位于伸展肽链上相距很远的几个残基或位于不同肽链上的几个残基，由于抗原分子内肽链盘绕折叠而在空间上彼此靠近而构成。

因此其特异性依赖于抗原大分子整体和局部的空间构象。

2、顺序表位抗原分子中直接由分子基因的一级结构序列（如氨基酸序列）决定的表位称为顺序表位（sequential epitope），又称为连续表位。

（五）B细胞表位和T细胞表位1、B细胞表位抗原中被B细胞抗原受体（B cell receptor, BCR）和抗体分子所识别（直接接触或结合）的部位称为B细胞表位（B cell epitope）。

B细胞表位具有构象特异性（依赖性），一般存在于天然抗原分子的表面，不经APC的加工处理即可直接被B细胞识别。

属构象表位。

若蛋白质抗原发生变性，其三维结构被破坏或折叠不正确，这失去其B细胞表位。

2、T细胞表位抗原中由抗原提呈细胞加工提呈后才能被T细胞抗原受体（T cellreceptor, TCR）所识别的抗原多肽，称T细胞表位（T cell epitope）。

T细胞表位没有构象依赖性，存在于抗原分子的疏水区，由序列上相连的氟基酸组成，呈线性排列，属于顺序表位。

若蛋白质抗原发生变性，则不会影响T细胞表位。

迄今尚未发现一个表位能同时被T细胞和B细胞同时识别。

复习思考题1、抗原、抗原性、完全抗原、半抗原及免疫原、耐受原和变应原的概念。

2、影响抗原免疫原性的因素有哪些？3、表位及其类型，T细胞表位和B细胞表位有何不同？河南科技大学教案首页课程名称：免疫学计划学时2授课章节：第 1章抗原Ⅱ教学目的和要求：通过本节的学习要掌握载体现象和载体效应，常见的抗原类型及特点，了解佐剂及其作用机制等。