抗原特异性、种类和非特异性免疫刺激剂
《医学免疫学》第三章 抗原

(四)基因工程疫苗
1.重组抗原疫苗(recombinant antigen vaccine):是利用DNA重组技术制备的只含 保护性抗原的纯化疫苗。首先需选定有效免疫 原的基因片段,导入原核或真核细胞,通过扩 增表达目的基因的产物,提取并纯化所需的抗 原。重组抗原疫苗不含活的病原体和病毒核酸, 安全有效,成本低廉。目前获准使用的有乙型 肝炎基因工程疫苗(重组乙型肝炎病毒表面抗 原)、口蹄疫疫苗等。
2 种 类 : 外 源 性 ( 肠 毒 素 staphylococcus enterotoxin,SE ) 内 源性(HIV),T超抗原与B超抗原
.
3 激活T细胞特点: (1).强大刺激能力(10-9M), 可激活
5-20%T , 普 通 抗 原 激 活 1/100001/1000000T细胞 (2).无需胞内抗原处理提呈 (3)1个SAg可选择性结合两个TCRVβ 外 侧 , 两 个 MHCIIβ 外 侧 ( 非 多 肽 区 ) 形成交叉连接,使T细胞活化 (4).非MHC限制性
antigen) 如病原微生物、肿瘤细胞 有抗原性无免疫原性--半抗原(hapten) 如药物 超 敏 反 应 --- 变 应 原 (allergen), 致 耐 受 --- 耐 受
原(tolerogen)
.
抗原→免疫系统↗抗体------免疫原性
↘
↘效应T
〉完全抗原
↘特异结合 ↙----------抗原性 --半抗原
体免+细免
有免疫记忆
简单 重复表位
不需Th 无MHC限制 主要产生IgM 体免 无免疫记忆
.
三. 根据与机体亲缘关系(classification based on relationship with host): 1. 异种(Xenogenic antigen):微生物
免疫学:抗原

构象决定基(conformational determinant):
序列上不相连续的多肽或多糖在空间构 象上形成的决定基。 顺序决定基(senquential determinant):
一段序列上相连续的氨基酸片段,又称 线形决定基(linear determinant)。
构象表位和线性表位
构象表位 线性表位
细胞,使之增殖、分化,产生抗体或致敏淋 巴细胞,并与之结合的物质。 )
2. 特 性
(1) 免疫原性(immunogenicity): 能刺激机体产生免疫应答的能力(产 生抗体或致敏T细胞)。
(2) 抗原性(antigenicity): 能与抗体或致敏淋巴细胞发生特异性结 合的能力。
免疫反应性(immunoreactivity)或反应原性(reactogenicity)
是什么东西决定抗原特异性?
抗原表位的概念 抗原表位的类型 抗原表位的影响因素 表位-载体作用 共同抗原表位和交叉反应
1.抗原表位(抗原决定基)
epitope / antigenic determinant
•
概念: 抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团。
一种抗原决定基(表位)决定一种特异性,可刺激机体产生 一种相应的抗体。 a b A抗原 ----机体-----------抗体A :抗a、抗b
T细胞决定基
T细胞决定簇位于抗原分 子内部,必须由APC将抗原加工处理为 小分子多肽并与MHC分子结合,然后才 能被TCR所识别,为线性决定簇。
B细胞决定基
BCR能与未经APC加工 的抗原发生反应,其识别的靶结构主要 位于抗原分子表面的表位,为构象或线 性表位。
T细胞表位和B细胞表位
第三章 抗原 Antigen

conformational or linear BCR on the surface of the antigen molecule not required
* 诱发抗原注射部位及局部淋巴结炎症反应,刺激免疫 细胞增殖分化。
二、丝裂原(mitogen)
能与淋巴细胞表面的相应受体结合,刺激静止
淋巴细胞转化为淋巴母细胞和有丝分裂,激活某
一类淋巴细胞的全部克隆。
T细胞丝裂原: ConA (刀豆蛋白 A )、 PHA (植物血凝素)、 PWM(美洲商陆)
B细胞丝裂原: PWM(美洲商陆)、SPA(葡萄球菌蛋白A)
TD抗原和TI抗原的异同
TD抗原 TI-1抗原 TI-2抗原
诱导婴幼儿免疫耐受
刺激无胸腺小鼠产生抗体 无T细胞的免疫应答
+
+ 白喉毒素 、病毒血 凝素、 PPD等
+
+ + + 细菌多糖、 多聚蛋白、 百日咳杆菌 、LPS等
+ + +
肺炎球菌脂 多糖、沙门 氏多聚鞭毛 聚糖等
激活T细胞
多克隆B细胞激活 对重复序列的需要 抗原举例
第四节 非特异性免疫刺激剂
一、超抗原(superantigen,SAg)
某些抗原物质,只需要极低浓度(1~ 10ng/ml) 即可激活 2%~ 20%某些亚型的 T细胞 克隆,产生极强的免疫应答,但又不同于丝裂 原的作用。 通过连接 APC 表面 MHCⅡ 类的 β链和 CD4+ T细胞TCR β链中的 V区而直接激活T细胞的蛋 白质。
二、免疫佐剂(adjuvant)
当与抗原一起或预先注入机体时,可增强机体对抗 原的免疫应答或改变免疫应答的类型。
临床医学-免疫细胞刺激剂

T细胞膜 TCR
MHC分子 抗原提呈细胞膜
普通抗原的激活特点
T细胞膜
TCR
超抗原(superantigen)
MHC II类分子
抗原提呈细胞膜
超抗原的激活特点
超抗原与普通抗原的比较
超抗原
化学性质
蛋白质
TCR结合部位
Vβ
MHC限制性
—
应答特点
直接刺激T细胞
T细胞反应频率
1/20~1/5
普通抗原 蛋白质、脂类、多糖
—
+
—
—
—
+
—
—
—
抗原的特异性(二)
NH2
COOH — —
—
+
抗原结合价
一个抗原分子可以有多种不同 的表位,一种表位决定一种特异性。 抗原分子表面能够与抗体结合的表 位数量称为抗原结合价。
半抗原一个表位,完全抗原多 个表位。
抗原表位的类型
结构类型: 顺序(连续、线性)表位 构象(不连续、非线性)表位
Vα Vβ +
APC处理后被T细胞识别 1/106~1/104
超抗原的生物学属性 见书P18
佐剂
一、佐剂的概念 二、佐剂的类型
佐剂
与抗原同时或先于抗 原进入机体,可以增强机 体对该抗原特异性免疫应 答或改变免疫应答类型的 物质。
佐剂的类型
1、非免疫原性佐剂:
Al(OH)3 、矿物油、CpG 多聚肌苷酸(poly I:C)、细胞因子(GM-CSF)
(二)非特异性免疫细胞激活物
不通过抗原受体:有丝分裂原 不通过抗原受体的特异性结合部位:超抗原
T细胞膜 TCR
MHC分子 抗原提呈细胞膜
抗原

蛋白多肽、多糖、脂多糖、 核酸等
四、半抗原-载体效应
天然蛋白抗原同时存在T和B细胞表位,因此其单独
即可激活T细胞和B细胞。 而半抗原由于免疫原性低,须与蛋白载体偶联才可诱
导抗半抗原的抗体产生。其机制为:B细胞特异性识 别半抗原,蛋白载体含有T细胞表位,被抗原提呈细 胞提呈并活化T细胞,辅助B细胞活化并产生抗体。
5、独特型抗原(idiotypic antigen)
1、异嗜性抗原,又称Forssman抗原:是指存在于人、动 物及微生物等不同种属之间的共同抗原,又称Forssman 抗。
溶血性链球菌表面成分 人肾小球基底膜 、心肌组织
心肌炎
肾小球肾炎
大肠杆菌O14型脂多糖
结肠粘膜
溃疡性结肠炎
2、异种抗原:来自另一物种的抗原。 微生物及其产物
人类同种异型:血型(红细胞)抗原
人主要组织相容性抗原(HLA)
4、自身抗原:能引起免疫应答的自身组织 成分称为自身抗原。
在正常情况下,自身耐受。
但:
5、独特型抗原
TCR、BCR或Ig的V区所具有的独特的氨 基酸顺序和空间构型,可诱导自体产 生相应的特异性抗体,这些独特的氨 基酸序列所组成的抗原表位称为独特 型(idiotype, Id)。 Id所诱生的抗体(即抗抗体,或称Ab2)称抗独特型 抗体(AId)。
只具有免疫反应性而无免疫原性的物质.
载体(carrier):与半抗原结合而赋予其免疫原性的物
质。
T
免疫原性 lmmunogenicity
+
T
免疫反应性 immunoreactivity
同时具备以上两种特性者
只具有免疫反应性而无免疫原性者
半抗原
+
医学免疫学第三章-抗原ppt课件

● 空间构象 with protein conjugated with
meta-azobenzene-
sulfonate
Collect serum
Mix serum antibody with:
ortho
-NH-
Binding of antibody to hapten
SO₃ +/-
MEDICAL IMMUNOLOGY
Granulocyte-
monocyte progenitor
Eosinophil
Eosinophil progenitor
Basophil
Basophil
progenitor
Platelets cell
Erythrocyte
Megakaryocyte Erythroid progenitor
Lymphoid progenitor
一、抗原分子的理化性质
1.化学性质:蛋白质>多糖>脂类、核酸; 2.分子量大小: 3.结构的复杂性:芳香族氨基酸>直链氨基酸; 4.分子构象: 5.易接近性: 6.物理状态:
抗原性:十十十
士
十十十
多聚赖氨酸
多聚丙氨酸
酪氨酸
谷氨酸
氨基酸残基的位置和间距与免疫原性的关系
MEDICAL IMMUNOLOGY
二、 特异性 (specificity) >抗原的特异性:指抗原刺激机体产生免疫应答及其 与应答产物发生反应所显示的专一性。 抗原表位
·某一特定抗原只能刺激机体产生 特异性的抗体或致敏淋巴细胞; ·某一特定抗原只能与特异性的抗 体或致敏淋巴细胞结合。
MEDICAL IMMUNOLOGY
第二节免疫学发展简史
医学免疫学:抗原
B细胞表位-----能被B细胞抗原识别受体结合的表位,多在
抗原分子的表面或转折处,可直接被B细胞识别。一般存 在于抗原分子表面或转折处,呈三级结构。
-13-
表3-1 T细胞表位和B细胞表位的特性比较
T细胞表位
B细胞表位
表面受体 TCR
BCR
完全抗原---即免疫原, 同时具备免疫原
性和反应原性的抗原。 如大多数蛋白质。
不完全抗原---即半抗原(hapten),只
具有反应原性的抗原。 如青霉素等药物。
-4-
载体蛋白----carrier, 具有免疫原性的蛋白质。如鸡卵清蛋 白、牛血清白蛋白。
半抗原+载体蛋白=完全抗原
-5-
载体(Carrier,C) :大分子,Pro.等 半抗原(Hapten,H): H1、H2、H3 …… 完全抗原(Ag) = C + nH
抗原抗体反应的特异性
1.含有不同化学基团的复合抗原只能与相 应抗体特异性结合。 2. 同种化学基团由于连接位置不同所获得 抗体也只能与相应抗原发生强结合反应。 3. 同种化学基团的空间构象不同特异性 亦不同。
-15-
3、抗原表位决定抗原的特异性:
含有不同化学基团的合成抗原
NH2
抗血清
苯胺
+
对氨基苯甲酸 —
第三节 影响抗原免疫应答的因素
一、抗原的理化性质 1. 分子大小: 以蛋白质为例:
强抗原: MW > 10KD; 弱抗原: MW介于5KD----10KD之间 无抗原性: MW<5KD --分子量越大,结构越稳定,越不易清除。
-20-
2. 化学性质:
3 第四节 非特异性免疫刺激剂
分枝杆菌 --BCG
微生物及其产物 短小棒状杆菌
百日咳杆菌
革兰氏阴性菌的LPS
多聚核苷酸 多聚肌苷酸:胞苷酸(polyI:C)
种类
多聚腺苷酸:尿苷酸(polyA:U)
弗氏佐剂 不完全:油剂 + 乳化剂
完全:不完全 + 分枝杆菌
无机物 明矾
氢氧化铝
新型佐剂 免疫刺激复合物(ISCOMs)、CpG
佐剂的作用机制
• 改变抗原物理性状,增加抗原在体内潴留 时间
• 通过刺激单核巨噬细胞增加对抗原的处理 和提呈能力
• 刺激淋巴细胞的增殖分化,从而增强和扩 大免疫应答能力
三、丝裂原(mitogen) ,有丝分裂原
与淋巴细胞表面相应受体结合,刺激静 止淋巴细胞转化为淋巴母细胞、并致有 丝分裂,可激活一类淋巴细胞的全部克 隆
第四节 非特异性免疫刺激剂
一、超抗原(superantigen,SAg)
某些抗原物质,只需要极低浓度(1-10ng/ml)即 可激活 2%-20%某些亚型的T细胞克隆,产生极强的 免疫应答,但又不同于丝裂原的作用,这类抗原称之 为超抗原。
主要是一类微生物基因编码的产物,能直接与APC 细胞上MHC II类分子和T细胞上TCR某种(些)特定 的V编码区域结合。与某些疾病的发病有关。
超抗原的种类:
• 内源性超抗原:小鼠乳腺肿瘤病毒蛋白
• 外源性超抗原:细菌、支原体和病毒蛋白, 如葡萄球菌肠毒素A~E(SEA ~ SEE)、链 球菌外毒素和关节炎支原体丝裂原等
MHC II
类 分 子 的 结 构
超抗原的生物学意义
• 参与某些病理过程:SAg刺激大量T细胞激活, 产生多种细胞因子引起某些疾病。
• SAg与自身免疫应答:SAg的强大刺激可能激 活体内自身反应性T细胞,从而诱发自身免疫性 疾病
第三章抗原
第三章抗原第一节抗原的异物性与特异性抗原(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);二是抗原性(antigenicity)。
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)。
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)。
一、异物性抗原免疫原性的本质是异物性。
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。
二、特异性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。
1.抗原表位的概念抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团,称为抗原表位(antigen epitope),又称抗原决定基(antigenic determinant)。
一个半抗原相当于一个抗原表位。
天然抗原一般是大分子,含多种、多个抗原表位。
2.抗原表位的类型根据抗原表位的结构特点,可将其分为顺序表位(sequential epitope)和构象表位(conformational epitope)(图3-1)。
前者是由连续性线性排列的短肽构成,又称为线性表位(linear epitope);后者指短肽或多糖残基在空间上形成特定的构象,又称为非线形表位(non-linear epitope)。
根据T细胞、B细胞所识别的抗原表位的不同,将其分为T细胞表位和B细胞抗原表位。
表3-1是T细胞表位和B细胞表位特性之比较。
表3-1 T 细胞表位与B 细胞表位的特性比较MHC 分子参与 表位性质表位大小表位类型 表位位置 必需主要是线性短肽 8-12个氨基酸(CD8+T 细胞) 12-17个氨基酸(CD4+T 细胞) 线性表位抗原分子任意部位无需 天然多肽、多糖、脂多糖、有机化合物 5-15个氨基酸,或5-7个单糖、核苷酸构象表位或线性表位 抗原分子表面3.影响抗原特异性的因素 抗原表位的性质、数目、位置和空间构象决定着抗原表位的特异性(表3-2和表3-3)。
抗原
非胸腺依赖性抗原 TI-Ag
重复B细胞表位 IgM
应答类型
T细胞辅助
体液和细胞免疫
必需
体液免疫
无需
免疫记忆
有
无
第三节 抗原的种类
二、根据抗原与机体的亲缘关系分类
异嗜性抗原(heterophilic antigen) 异种抗原(xenogenic antigen) 同种异型抗原(allogenic antigen) 自身抗原(autoantigen)
第三节 抗原的种类
一、根据诱生抗体时是否需要Th细胞参与分类
2、胸腺非依赖性抗原(thymus independent antigen,TI-Ag)
此类抗原种类较少,刺激机体产生体液免疫不需要T细 胞的协助。刺激B细胞产生IgM,不能引起细胞免疫和 免疫记忆。
第三节 抗原的种类
一、根据诱生抗体时是否需要Th细胞参与分类
• 超抗原的生物学意义: • 超抗原和普通抗原的比较:
一、超抗原
普通抗原 超抗原
单克隆T细胞应答 1:104 - 1:105
多克隆T细胞应答 1:5 - 1:50
一、超抗原
超抗原作用特点
1. 超抗原不需APC处理 2. 非MHC分子的限制 T 细胞
TCR 普通抗原 超抗原
3. TCRVβ特异性 4. 刺激T细胞释放大量细 胞因子
antibody
allergy
antigen antitoxin
同种异型抗原:典型范例是人类的ABO血型抗原。
RBC A型 血清抗体 人群比例
RBC B型
RBC O型
抗A抗B
RBC AB型
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基本概念概述 9.抗原决定基 (Antigenic determinant) 存在于抗原分子表面的能够决定抗原特异性的特殊 化学基团,又称表位(epitope)。对应抗体的‘互补 位’或者‘抗体决定基’
8
基本概念概述 10.抗原结合价(antigenic valence) 一个抗原分子上能与相应抗体发生特异性结合的抗 原决定基的总数。 半抗原为1价,天然抗原为多价 11.共同抗原(交叉反应抗原) 不同分子上存在相同或者相似的表位 12. 交叉反应 由于共同抗原的存在,其中一种抗原刺激机体产生 的免疫应答产物(抗体或者致敏淋巴细胞)可以与 其他的不同抗原发生特异性的结合
9
共同抗原
10
交叉反应
11
基本概念概述 13. 异嗜性抗原(Forssman抗原) 种属不同的共同抗原。 好处:超敏反应;牛痘病毒预防天花。 坏处:
12
基本概念概述 14. 抗原的特异性 (antigenic specificity) 抗原与其受体(TCR, BCR)和免疫应答产物抗体专一 结合的性质
24
第一节、抗原的特异性
5、半抗原和载体效应
25
第一节、抗原的特异性
5、半抗原和载体效应
26
第一节、抗原的特异性
6、MHC控制对肽抗原的免疫应答
27
第一节、抗原的特异性
7、抗原受体的多样性决定抗原识别的特异性 淋巴细胞库 (lymphocyte repertoire) 体细胞重组 (somatic recombination)
B细胞表位: BCR识别或抗体识别并结合 直接识别 构象决定或线性决定表位
21
第一节、抗原的特异性
4、抗原的可降解性和表位识别 (3) 抗原的特异性 a) 化学基团的构成 b) 空间构型的改变 参见课本P53 表3-2和3-3
22
化学基团的位置对抗原特异性的影响
23
第一节、抗原的特异性
5、半抗原和载体效应
抗原特异性、种类和非特异性免疫刺激剂
1
基本概念概述 第一节、抗原的特异性 第二节、抗原的种类 第三节、非特异性免疫刺激剂
2
基本概念概述 1.抗原(Antigen, Ag) 能刺激机体产生特异性的免疫应答(与TCR或BCR结 合),并与抗体和致敏淋巴细胞结合,发生免疫效应 的物质 2.免疫原性(Immunogenicity) 与TCR或者BCR结合,产生相应的免疫应答产物(抗 体和致敏淋巴细胞) 3.抗原性 ( Antigenicity) 与相应的免疫应答产物发生特异性结合的能力
6.载体(Carrier)பைடு நூலகம்与半抗原结合后使之具有免疫原性的物质
完全抗原=半抗原+载体
5
免疫原性 lmmunogenicity T
特 性
抗原性
T
antigenicity
具备以上两种特性者 完全抗原
只具有反应原性而无免疫原性者
蛋白质载体
半抗原
6
基本概念概述 7.变应原(Allergen) 能诱导机体产生速发型变态反应(即超敏反应)的 抗原 过敏原(又称为变应原、过敏物、致敏原、致敏物) 是指能引起过敏的物质。严格地说,过敏原是一种 能促进在特应性个体发生I型超敏反应的非寄生抗 原 8. 耐受原(Tolerogen) 诱导机体产生耐受(特异性无应答)的抗原
28
第一节、抗原的特异性
8、抗原性,抗原结合部位
29
第一节、抗原的特异性
8、抗原性,抗原结合部位
30
第一节、抗原的特异性
9、接种剂量和途径
1. 抗原剂量、抗原进入机体的途径、免疫次数 皮内
16
第一节、抗原的特异性
2、高分子化合物的免疫原性可能强
抗原分子量越大(一般为10,000Da)抗原决定基 越多,越有利刺激机体免疫系统产生免疫应答 低于4000Da的一般没有免疫原性 胰岛素5734Da,有免疫原性 明胶(100,000Da)直链,容易降解,免疫原性 差, 除了跟分子量有关还跟化学结构有关
14
第一节、抗原的特异性
1、异物性是抗原特异性的重要基础 异物性(Foreignness) 外源性抗原一般具有免疫原性; 表达针对自身抗原受体的淋巴细胞被清除掉 Self tolerance 自身免疫性疾病 异种抗原 〉同种抗原〉自身抗原
15
第一节、抗原的特异性
1、异物性是抗原特异性的重要基础 异物性(Foreignness) Ag所属物种与宿主之间的亲缘关系 越远越强 关系越远,结构差异越大,越是异己
3
4
基本概念概述
4.完全抗原(Complete antigen, 或者称作免疫原 Immunogen) 具备上述两种特性的物质, 如微生物和蛋白质
具有免疫原性的物质一般为完全抗原
5 . 半 抗 原 (Hapten) 或 者 叫 不 完 全 抗 原 ( Incmplete antigen) 只有抗原性而无免疫原性, 如小分子药物和化合物
17
第一节、抗原的特异性
3、抗原的理化复杂性与免疫原性 密切相关
分子量/结构 - 结构越复杂免疫原性越强 - 芳香族氨基酸(酪氨酸)
18
第一节、抗原的特异性
4、抗原的可降解性和表位识别
(1)顺序决定表位和构象决定表位
顺序决定表位(线性决定表位): 一段序列相连的氨基酸片段形成 多在抗原分子内 主要由T识别,B也可识别
13
基本概念概述 15. 致敏淋巴细胞(primed lymphocyte;sensitized lymphocyte;activated lymphocyte) 指经抗原初次刺激而发生克隆扩增的特异性T细胞和B 细胞。(主要指T)
T细胞是参与细胞免疫的淋巴细胞,受到抗原刺激后, 转化为致敏淋巴细胞,并表现出特异性免疫应答,免疫 应答只能通过致敏淋巴细胞传递,故称细胞免疫。免疫 过程通过感应、反应、效应三个阶段,在反应阶段致敏 淋巴细胞再次与抗原接触时,便释放出多种淋巴因子, 与巨噬细胞,杀伤性T细胞协同发挥免疫功能。
构象决定表位(非线性决定表位) 序列上不相连,由天然构象形成 位于分子内部 由B识别
19
20
第一节、抗原的特异性
4、抗原的可降解性和表位识别
(2) T细胞表位和B细胞表位
T细胞表位: TCR识别 必须经降解加工处理后才能被T细胞识别
MHCI 8-12AA CD4+ MHCII 13-17AA CD8+ 线性决定表位