03第三章 抗原

第三章　抗　原

目的要求：

1．掌握抗原、抗原表位、半抗原、免疫原性、抗原性的概念

2．掌握TD抗原和 TI 抗原的概念及其区别；T细胞表位和 B细胞表位的区别

3．熟悉影响抗原诱导免疫应答的因素

4．熟悉特异性反应和交叉反应的概念；

5．了解超抗原的概念

6．了解佐剂和丝裂原的概念及作用机制

教学时数：2学时

概　述

（一）抗原的概念：抗原(antigen, Ag)是指能与T，B淋巴细胞抗原受体（TCR、BCR）结合，促使其增殖、分化、产生抗体和致敏淋巴细胞，并与之结合，进而发挥免疫效应的物质。

（二）抗原的两个重要特性

1、免疫原性(immunogenicity)：抗原刺激机体产生免疫应答，诱生抗体或致敏淋巴细胞的能力。

2、抗原性(antigenicity)：抗原与其诱生的抗体或致敏淋巴细胞有特异性结合的能力。也写作反应原性。

（三）完全抗原和半抗原：根据两个基本性质将抗原分为完全抗原和半抗原。

1、完全抗原：同时具备2个性质。天然的蛋白质都是完全抗原。

2、半抗原(hapten)：只有抗原性而没有免疫原性的物质，即只能与抗体结合，却不能单独诱导抗体产生的物质，称为半抗原。也写作不完全抗原。一般分子量较小，如化学药物。

半抗原+载体(carrier)→完全抗原

（四）根据产生的效应不同，将抗原分3类

1、免疫原(immunogen)：引起正常的免疫应答，即通常意义的抗原。

2、变应原(allergen)：引起超敏反应。

3、耐受原(tolerogen)：引起免疫耐受，即特异性无应答状态。

第二节 抗原的异物性与特异性

（一）异物性：是免疫原的核心特点。根据亲缘关系，异物性可包括：

1、异种物质：抗原与宿主间的亲缘关系越远，组织结构差异越大，免疫原性越强。如细菌、动物蛋白制剂等对人体而言就属于异种物质，是很好的免疫原。

2、同种异体物质：同物种的不同个体之间，由于遗传性不同，组织细胞结构也有差异，也具有免疫原性。如ABO血型抗原等。

3、自身成分：

① 自身成分发生改变，被机体视为异物。

② 在胚胎期未与淋巴细胞充分接触过的物质，如精子、脑组织、眼晶状体蛋白等因外伤逸出，也被视为异物，具有免疫原性。

（二）特异性(specificity)：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。抗原的特异性表现在两个方面：

①免疫原性的特异性―抗原只能刺激免疫系统产生针对该抗原的抗体和致敏淋巴细胞；

②抗原性的特异性―抗原只能与相应的抗体和/或致敏淋巴细胞结合或反应。特异性是免疫应答最根本的特点，也是免疫学诊断和防治的理论基础。而免疫应答的特异性是由抗原的特异性所决定的，进一步说，是由抗原分子上的抗原决定基(表位)所决定的。

1、抗原决定基(antigenic determinant)：指抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团，又称为表位(epitope)，也写作抗原决定簇。抗原通过抗原决定基与相应淋巴细胞表面的抗原受体(BCR/TCR)结合，引起免疫应答(特异的免疫原性)，抗原也藉此与抗体发生特异性结合(特异的反应原性)。

能与抗体分子结合的抗原表位的总和称为抗原结合价。完全抗原均为多价，半抗原为单价。

2、抗原决定基的类型：根据其结构不同，将抗原决定基分为2类：

⑴构象决定基(conformational determinant)：又称非线性表位，指

序列上不相连的几个氨基酸残基，在高级结构上联系在一起，构成一定的空间构象。一般位于分子表面，由BCR或抗体识别。

⑵线性决定基(linear determinant)：又称顺序表位，指一段序列上连续的氨基酸片断。多位于分子内部，需要酶水解后才暴露出来，主要由TCR识别，位于表面的也可由BCR识别。T细胞决定基均为线性决定基。

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

识别表位受体TCR BCR

MHC分子参

与　

必需无需

APC处理需要不需要

表位性质主要是线性短肽天然多肽、多糖、脂多糖、有机化合物等

表位大小8~12氨基酸(CD8+T细胞)

12~17氨基酸(CD4+T细胞)

5~17氨基酸，或5~7单糖，5~7核苷酸

表位类型线性表位构象表位可线性表位

表位位置抗原分子任意部位抗原分子表面

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抗原表位的特异性(表3-2，3)。

4、半抗原－载体效应：可解释药物诱发的超敏反应

免疫应答时，B识别半抗原表位，CD4+T识别结合半抗原的载体表位；即载体把T、B连接起来，活化B，称载体效应。

5、共同抗原和交叉反应

⑴共同抗原(common antigen)：两种不同抗原之间存在相同或相似的抗原决定基。

⑵交叉反应(cross-reaction)：抗体或致敏淋巴细胞对具有相同或相似抗原决定基的不同抗原的反应。

意义：交叉反应常见，给临床的特异性诊断带来困难，出现假阳性结果。

第二节 影响抗原免疫应答的因素

（一）抗原分子的理化性质：

1、化学性质：蛋白质是良好的免疫原。另外，多糖、脂类、脂多糖、核酸均有一定的免疫原性。

2、分子量大小：分子量越大，含有抗原决定基越多，且不易降解，免疫原性越强。分子量一般在10KD以上。

3、结构的复杂性：序列中含芳香环的氨基酸可增强免疫原性。

4、分子构象：

5、易接近性：是指抗原表位能否被淋巴细胞抗原受体所接近的程度。

6、物理状态：聚合体强于单体，颗粒性抗原强于可溶性抗原。

（二）宿主方面因素

1、遗传因素：机体对抗原的应答能力受免疫应答基因(Ir gene)的控制，故不同个体对同一抗原往往表现出不同程度的应答。如强直性脊柱炎与HLA-B27有关

2、年龄、性别与健康状态：

（三）抗原进入机体方式的影响：包括接种剂量、途径、两次免疫间的时间间隔、次数以及佐剂等均影响应答的强弱

剂量适中；皮内＞皮下＞腹腔和静脉；次数适当；佐剂

第三节 抗原的种类

（一）根据诱生抗体是否需要Th细胞参与分类：

1、胸腺依赖性抗原(thymus dependent antigen, TD-Ag)：这类抗原刺激B细胞产生抗体必须有巨噬细胞和Th细胞的参与。大多数蛋白质抗

原为TD-Ag。有以下主要特点：

⑴分子量大，结构复杂，既有B细胞决定基，又有T细胞决定基。

⑵刺激机体主要产生IgG类抗体。

⑶既能引起体液免疫，又能引起细胞免疫。

⑷具有回忆应答。

2、胸腺非依赖性抗原(thymus independent antigen, TI-Ag)：这类抗原刺激B细胞产生抗体无需有巨噬细胞和Th细胞的参与。少数抗原

为TI-Ag，如细菌脂多糖、荚膜多糖、聚合鞭毛素等。有以下主要特点：

⑴结构简单，有相同B细胞决定基，且重复出现，无T细胞决定基。

⑵刺激机体主要产生IgM类抗体，无IgG类别转换。

⑶只能引起体液免疫，不能引起细胞免疫。

⑷不引起回忆应答

TI-1 抗原：能诱导成熟和不成熟 B 细胞应答，例如细菌脂多糖等。

TI-2 抗原：只能刺激成熟 B 细胞。许多细菌，例如肺炎球菌荚膜多糖等。这类抗原诱发的体液免疫是抵抗具有荚膜的细菌的主要机制。

(二)根据抗原与机体的亲缘关系分类

1、异种抗原：如病原微生物及其产物、植物蛋白、动物免疫血清、异种器官移植物等

2、同种异型抗原：指同一种属不同个体间所存在的抗原。如血型抗原、主要组织相容性抗原。

3、自身抗原：

⑴隐蔽的自身抗原：

⑵修饰的自身抗原

4、异嗜性抗原：指不同种属生物间存在着的共同抗原。其临床意义有两点：

⑴解释某些疾病的发病机制(参与免疫损伤)

例1：链球菌细胞壁与人肾小球基底膜及心肌组织有共同抗原，链球菌感染后可能引起肾小球肾炎、心肌炎。

例2：大肠杆菌O14脂多糖与人结肠粘膜有共同抗原，引起溃疡性结肠炎。

⑵借助异嗜性抗原进行临床诊断(特异性诊断和鉴定)

例1：Weil-Felix反应(外斐反应)：引起斑疹伤寒的立克次体与变形杆菌有共同抗原。

例2：EB病毒引起的传染性单核细胞增多症患者血清中出现能凝集绵羊红细胞(SRBC)的异嗜性抗体。

(3)用于疫苗的制备

5、独特型抗原(idiotypic antigen)：组成TCR、BCR或Ig的V区氨基酸序列和空间构型的自身抗原

6、肿瘤抗原：细胞癌变过程中出现的新抗原或过度表达的抗原的总称。分两类

⑴肿瘤特异性抗原(TSA)：只存在于某种肿瘤细胞，而不存在于正常细胞的新抗原。

⑵肿瘤相关性抗原(TAA)：肿瘤细胞和正常细胞都具有，但肿瘤发生时大量增多的抗原。此类抗原只表现出量变，而没有严格的肿瘤特异性。

例1 甲胎蛋白(alpha-fetoprotein, AFP)，与原发性肝癌有关，为分泌性抗原。

例2 癌胚抗原(carcinoembryonic antigen, CEA)，与结肠癌有关，为肿瘤细胞膜脱落抗原。

（三）根据抗原是否在抗原提呈细胞内合成分类

1、内源性抗原(endogenous antigen)指在抗原提呈细胞内新合成的抗原，如病毒感染细胞内新合成的病毒蛋白、肿瘤抗原。

2、外源性抗原(exogenous antigen)来源于抗原提呈细胞之外，不由其合成的抗原。如被APC吞噬的细胞或细菌。

（四）其他分类

1、天然抗原、人工抗原和基因工程抗原

2、颗粒性抗原和可溶性抗原

3、蛋白质抗原、多糖抗原、多肽抗原等

4、移植抗原、肿瘤抗原、变应原、耐受原

附：抗原在临床实践中的应用 ---疾病的诊断与辅助诊断；疾病的治疗；疾病的预防；医学研究等

第四节非特异性免疫刺激剂

（一）超抗原(superantigen, sAg)：某些物质，只需极低浓度

(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，这类抗原称为超抗原。

机制：SAg一端结合TCR Vβ的CDR1、2，另一端结合APC的MHCⅡ类分子外侧。不涉及TCR Vβ的CDR3和TCR Vα，故不受MHC 限制

超抗原与普通抗原比较

超抗原普通抗原

化学性质外毒素、逆转录V蛋白普通蛋白质、多糖等 MHC结合处非多态区　多态区结合槽

TCR结合处Vβ Vα、Jα及Vβ、Dβ、Jβ

MHC限制性无有

应答特点直接刺激T APC处理后为T识别

参与细胞CD4+ T T、B

T反应频率1/20-5 1/10 6-4

（二）佐剂(adjuvant) 与抗原一起注射或预先注入机体，可增强机体对

抗原的应答强度或改变应答的类型。

1、种类

生物性（BCG、LPS、CK等）

无机性（氢氧化铝、明矾）

人工合成（poly I:C、poly A:U、矿物油、脂质体等）

2、机理

（1）改变抗原物理性状，增加抗原体内滞留

（2）增强APC处理提呈抗原能力

（3）协助抗原刺激IC活化，增强扩大免疫应答

3、用途

（1）增强特异性免疫应答，预防接种、制备动物血清

（2）非特异性免疫增强剂，辅助抗肿瘤、抗感染

（三）丝裂原(mitogen) 也称有丝分裂原，可与淋巴细胞表面相应受体结合，致细胞发生有丝分裂和增殖。丝裂原可激活某一类淋巴细胞的全部克隆，为非特异性多克隆激活剂。该性质用于体外机体免疫功能的检测，即淋巴细胞转化试验。

作用于人和小鼠T,B淋巴细胞的重要丝裂原

对T，B淋巴细胞的促增殖作用

小鼠B细胞

人T细胞人B细胞小鼠T细

胞

刀豆蛋白A(ConA)+-+-

植物血凝素(PHA)+-+-

美洲商陆(PWM)++++

脂多糖(LPS)---+

葡萄球菌A蛋白

-+--(SPA)

小结

能与T、B淋巴细胞的TCR、BCR结合，促其增殖、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。抗原具有免疫原性与抗原性。具有顺序表位及构象表位。物化性质、宿主因素及抗原的剂量、途径、次数、免疫佐剂等都能影响抗原的免疫效果。根据诱生抗体需否Th细胞参与，可将抗原分为TD-Ag与TI-Ag。超抗原及佐剂与传统意义上的抗原分子不同，是以抗原非依赖性、MHC非限制性的方式激活淋巴细胞。

思考题：1.试述抗原的基本特性。 2.试述决定抗原特异性的结构基础。 3.试比较TD-Ag和TI-Ag的特点。 4.简述影响抗原免疫应答的主要因素。 5.试述超抗原与普通抗原的异同点。