医学免疫学第三章抗原

.第三章第三章 抗原抗原(Antigen,AgAntigen,Ag).内容简介内容简介二二.抗原的特性抗原的特性 五、新型抗原疫苗五、新型抗原疫苗.n机体是一个有序的机体是一个有序的“细胞社会细胞社会”，正常情况下免疫，正常情况下免疫细胞处于静止状态，只有在抗原异物细胞处于静止状态，只有在抗原异物（导火线）（导火线）刺刺激下，免疫细胞活化，产生免疫应答。激下，免疫细胞活化，产生免疫应答。.抗原概念抗原概念（Conception of Conception of antigenantigen，Ag Ag）nAny substances that are inducing immune response(binding TCR or BCR,inducing formation of antibody or effect T cell,combining with antibody or effect T cell)are called antigen.nMost antigen may induce the humoral and cellular immune.物质物质免疫系统免疫系统抗体或效应抗体或效应T T细胞细胞-免疫原性免疫原性 （immunogenicity)immunogenicity)免疫诱导剂及自身作为靶免疫诱导剂及自身作为靶分子物质分子物质物质物质+抗体或效应抗体或效应T-T-抗原性抗原性(antigenicity)(antigenicity)免疫原性免疫原性+抗原性抗原性-完全抗原完全抗原（complete complete antigen)antigen)如病原微生物、肿瘤细胞如病原微生物、肿瘤细胞 有抗原性无免疫原性有抗原性无免疫原性-半抗原半抗原(hapten)(hapten)如药物如药物超敏反应超敏反应-变应原变应原(allergen),(allergen),致耐受致耐受-耐受耐受原原(tolerogen)(tolerogen).n抗原抗原免疫系统免疫系统抗体抗体-免疫原性免疫原性n 效应效应T T 完全抗原完全抗原n 特异结合特异结合 -抗原性抗原性 -半抗原半抗原.第一节第一节 抗原的特异性抗原的特异性 (antigen specificityantigen specificity)一一 异异 物性物性 (foreignness)(foreignness)：异种、同种异体、自身异物异种、同种异体、自身异物 亲缘关系越远，同源性越低，免疫原性越强亲缘关系越远，同源性越低，免疫原性越强二二 高分子性：高分子性：10000 Da10000 Da强免疫原，强免疫原，无免疫原性，胰岛素有免疫原性，明胶无免疫原性，胰岛素有免疫原性，明胶无免疫原性。无免疫原性。分子量越大免疫原性越强分子量越大免疫原性越强三三 理化理化 特特 性性 (Physicochemical characteristicsPhysicochemical characteristics)：1.1.理化结构理化结构;蛋白质（芳香族氨基酸蛋白质（芳香族氨基酸)多糖（多糖（ABO LPSABO LPS）核）核蛋白蛋白 2.2.立体构立体构 型：易接近性型：易接近性.四四.特异表位特异表位Ag+TCR/BCR/Ab/CTLAg+TCR/BCR/Ab/CTL .表位概念（表位概念（conception of epitope)位于抗原物质表面，决定抗原特异性的特位于抗原物质表面，决定抗原特异性的特殊化学基团。殊化学基团。.2.2.表位的种类：（表位的种类：（classification of antigenic classification of antigenic epitopesepitopes）线性表位线性表位(Linear epitope):(Linear epitope):亦称为亦称为T T表位表位。构象表位构象表位(conformational epitope):(conformational epitope):亦称为亦称为B B表位表位.3.3.影响抗原表位特异性的因素影响抗原表位特异性的因素）.抗原表位的抗原表位的化学基团构成及空间位置：化学基团构成及空间位置：均可影响抗原特异性均可影响抗原特异性.部分抗原可与其它抗原间存在部分抗原可与其它抗原间存在共同抗原共同抗原表位表位,可导致交叉反应可导致交叉反应.链球菌肾炎、链球菌肾炎、心肌炎，大肠杆菌溃疡性结肠炎，牛心肌炎，大肠杆菌溃疡性结肠炎，牛痘苗预防天花痘苗预防天花.n 甲细菌甲细菌 乙细菌乙细菌n抗原抗原 A B B Cn X 抗体抗体 抗抗A 抗抗B 抗抗B 抗抗C.2 2）.半抗原半抗原-载体效应载体效应特点：特点：ThTh、B B；MHCMHC限制性；半抗原限制性；半抗原+载体载体.3 3）.MHCMHC控制对控制对抗原表位的应答抗原表位的应答nMHCMHC基因控制编码的基因控制编码的MHCI IIMHCI II类分子，每一个体含有类分子，每一个体含有6 6种种MHCIMHCI类分子类分子,10-20,10-20种种MHCIIMHCII分子分子,T T细胞只能识细胞只能识别结合在自身别结合在自身MHCI MHCIIMHCI MHCII类分子的抗原肽，类分子的抗原肽，MHCMHC对对T T细胞活化起约束作用称为细胞活化起约束作用称为MHCMHC限制性限制性(MHC(MHC restriction)restriction).）.抗原识别受体多样性抗原识别受体多样性决定抗原识别特异性决定抗原识别特异性n10107 7-10-109 9细胞克隆细胞克隆-T B-T B淋巴细胞库可特异识别不同抗原淋巴细胞库可特异识别不同抗原,产产生免疫应答生免疫应答5）抗原结合分子结合抗原位点决定特异性抗原结合分子结合抗原位点决定特异性n特点特点 Ig/BCR TCR MHCIg/BCR TCR MHCnAgAg结合部位结合部位 VH VL-CDR Va V-CDR a1 a2/a11 VH VL-CDR Va V-CDR a1 a2/a11n结合结合AgAg性质性质 大分子蛋白质大分子蛋白质 肽肽-MHC-MHC复合物复合物 肽类肽类nAgAg表位性质表位性质 构像决定蔟构像决定蔟 线性决定蔟线性决定蔟 线性决定蔟线性决定蔟 n结合速率结合速率 结合分离快结合分离快 结合分离慢结合分离慢 结合分离慢结合分离慢.6 6）.AgAg剂量、途经、次数剂量、途经、次数与免疫应答有关与免疫应答有关AgAg接种剂量：适量接种剂量：适量AgAgAgAg接种途经：皮内接种途经：皮内AgAg接种次数：两次以上接种次数：两次以上7 7）.宿主年龄、性别、健康状态宿主年龄、性别、健康状态Host genetic make up,age,sex and general condition.n总之总之,抗原多为大分子带有苯环氨基酸的抗原多为大分子带有苯环氨基酸的蛋白质或多糖蛋白质或多糖.抗原能否引起强免疫应答抗原能否引起强免疫应答,还要取决于抗原接种剂量与途经还要取决于抗原接种剂量与途经(皮内皮内 皮下皮下 静脉静脉 腹腔腹腔 口服口服)宿主年龄（青壮宿主年龄（青壮年年 老幼）老幼）、性别、性别(雌性雌性 雄性雄性)、健康状、健康状态态.第二节第二节 抗原的种类抗原的种类Classification of antigenClassification of antigenn一一.根据化学性质根据化学性质(based on(based on physicochemical properties):physicochemical properties):n蛋白质蛋白质(Proteins)：异种血清（抗毒异种血清（抗毒素）、外毒素、类毒素、病毒（包膜蛋素）、外毒素、类毒素、病毒（包膜蛋白衣壳蛋白核蛋白）、白衣壳蛋白核蛋白）、RhRh、鱼虾蛋、鱼虾蛋奶奶.n多糖多糖(Carbohydrates)：内毒素、肽：内毒素、肽聚糖、荚膜多糖聚糖、荚膜多糖 ABOABOn核酸核酸(Nucleic acids):DNA RNA:DNA RNAn脂类脂类(Lipids)：脂蛋白及脂多糖：脂蛋白及脂多糖n化学物质：青霉素、链霉素化学物质：青霉素、链霉素过敏反应过敏反应.二二 根据是否需根据是否需ThTh细胞辅助细胞辅助(classification based on T cell help)(classification based on T cell help)nTIAgTIAgB1Ab B1Ab n 特点特点:(1)(1)不需不需Th (2)IgM (3)Th (2)IgM (3)体液免疫体液免疫 (4)(4)无记忆无记忆nTDAgTDAgMQTh-B2Ab MQTh-B2Ab n 特点特点:(1):(1)需需Th (2)IgG Th (2)IgG n(3)(3)体液免疫和细胞免疫体液免疫和细胞免疫 (4)(4)有记忆有记忆.TIAg TDAg.TD-AgTD-Ag与与TI-AgTI-Ag的区别的区别n区别点区别点 TD-Ag TI-AgTD-Ag TI-Agn化学组成化学组成 蛋白质蛋白质 多糖多糖n化学结构化学结构 复杂复杂 多种不同表位多种不同表位 简单简单 重复表位重复表位n应答特点应答特点 需需Th 不需不需Thn 有有MHC限制限制 无无MHC限制限制 n 主要产生主要产生IgG 主要产生主要产生IgMn 体免体免+细免细免 体免体免 n 有免疫记忆有免疫记忆 无免疫记忆无免疫记忆.三三 根据与机体亲缘关系根据与机体亲缘关系(classification based on relationship(classification based on relationship with host)with host)：n1.1.异种异种(Xenogenic antigen)(Xenogenic antigen)：微生物：微生物 异种血清异种血清 毒素毒素.2.2.同种异型同种异型(Allogenic antigen)(Allogenic antigen)：ABO Rh HLAABO Rh HLA.nABO:ABO:多肽多肽寡糖抗原寡糖抗原,ABO,ABO基因基因n血型血型 基因抗原基因抗原 血清抗体血清抗体A A/A A/O A A/A A/O A A 抗抗B BB B/B B/O BB B/B B/O B 抗抗A AO O/O O O/O O O 抗抗B B抗抗A AAB A/B A B OAB A/B A B O.nABO antigen is amylose by ABO geneBlood type gene Antigen antibody A A/A A/O A Anti-B B B/B B/O B Anti-A O O/O O Anti-A+B AB A/B A B NO nABOABO血型不合血型不合输血反应输血反应及新生儿溶血症及新生儿溶血症.输血反应输血反应.nRh(Rhesus):Rh(Rhesus):恒河猴抗原恒河猴抗原.有有RhD RhCERhD RhCE基基因因Rh+,RhCERhRh+,RhCERh-nRh+Rh+RhRh-抗抗Rh+Rh+抗体抗体与与Rh+Rh+红细胞结合红细胞结合 严重新生儿溶血症严重新生儿溶血症.（3 3）MHCMHC（HLAHLA）抗原）抗原.n3.3.自身自身(Autogenic antigen):(Autogenic antigen):自身组自身组织结构改变织结构改变 隐蔽抗原释放隐蔽抗原释放 淋巴细胞淋巴细胞识别功能紊乱识别功能紊乱n4 4共同抗原共同抗原(common antigen)(common antigen)：链球菌链球菌与心肌肾小球基底膜间与心肌肾小球基底膜间心肌炎、肾炎，心肌炎、肾炎，大肠杆菌与结肠粘膜间大肠杆菌与结肠粘膜间溃疡性结肠炎。溃疡性结肠炎。.n5.5.独特型抗原独特型抗原(Idiotype antigen):(Idiotype antigen):存在存在于抗体于抗体/BCR/BCR的超变区的超变区.可诱导抗独特型抗体可诱导抗独特型抗体产生而发挥产生而发挥免疫调节免疫调节n独特位存在抗体分子独特位存在抗体分子BCRBCR的单一决定基的单一决定基n独特型带有相同独特位的全部抗体分子独特型带有相同独特位的全部抗体分子.四四 根据是否在抗原提呈细胞内合成：根据是否在抗原提呈细胞内合成：内源性抗原（内源性抗原（endogenous Agendogenous Ag）结合结合MHCICD8MHCICD8+TcTc外源性抗原外源性抗原(exogenous Ag)(exogenous Ag)结合结合MHCIICD4MHCIICD4+ThTh.外源性抗原外源性抗原APCAPC摄取摄取酶解成抗原肽酶解成抗原肽MHC-AgMHC-Ag肽肽膜表面供膜表面供CD4CD4+ThTh识别识别.内源性病毒抗原内源性病毒抗原胞质蛋白酶胞质蛋白酶抗原肽抗原肽TAPERMHCI-AgTAPERMHCI-Ag供供CD8+TcCD8+Tc识别识别.第三节第三节 非特异性免疫刺激剂非特异性免疫刺激剂(Non-specific immune stimulators)(Non-specific immune stimulators)n一一 超抗原超抗原(super antigen,SAg)(super antigen,SAg)n1 1 超抗原（超抗原（SAgSAg）概念：）概念：能超强结合能超强结合并活化表达并活化表达TCRTCR链的链的T T细胞的一类多克细胞的一类多克隆激活剂，如细菌外毒素及逆转录病毒隆激活剂，如细菌外毒素及逆转录病毒n2 2 种 类：种 类：外 源 性（肠 毒 素外 源 性（肠 毒 素staphylococcus enterotoxin,SEstaphylococcus enterotoxin,SE）内源）内源性（性（HIVHIV），），T T超抗原与超抗原与B B超抗原超抗原.3 3 激活激活T T细胞特点细胞特点:（1 1）.强大刺激能力（强大刺激能力（1010-9-9M M），），可激活可激活5-20%T5-20%T，普通抗原激活，普通抗原激活1/10000-1/10000-1/1000000T1/1000000T细胞细胞（2 2）.无需胞内抗原处理提呈无需胞内抗原处理提呈（3 3）个）个SAgSAg可可选择性结合两个选择性结合两个TCRVTCRV外外侧，两个侧，两个MHCIIMHCII外侧（非多肽区）形成外侧（非多肽区）形成交叉连接，使交叉连接，使T T细胞活化细胞活化（4 4）.非非MHCMHC限制性限制性.4.4.超抗原与普通抗原的区别超抗原与普通抗原的区别.5.5.生物学意义：生物学意义：（1 1）解释疾病的发病机理：）解释疾病的发病机理：自身免疫病自身免疫病 毒素休克毒素休克 AIDSAIDS（2 2）治疗肿瘤：可望成为新一代抗癌效应）治疗肿瘤：可望成为新一代抗癌效应 分子分子（3 3）解释免疫耐受、免疫自稳产生机制）解释免疫耐受、免疫自稳产生机制.世界上第一个应用于临床的超抗原抗肿瘤生物制剂世界上第一个应用于临床的超抗原抗肿瘤生物制剂高聚生高聚生-.二二 免疫佐剂免疫佐剂(adjuvant)(adjuvant)：1 1、概念：非特异增强抗原免疫原性或改变免疫应答类概念：非特异增强抗原免疫原性或改变免疫应答类型的物质。型的物质。2 2、种类：生物、弗氏、无机、合成佐剂、脂质体种类：生物、弗氏、无机、合成佐剂、脂质体3 3、作用机理：改变抗原物理性状，延长作用时间、增强、作用机理：改变抗原物理性状，延长作用时间、增强吞噬、促进淋巴细胞分裂。吞噬、促进淋巴细胞分裂。三 有丝分裂原有丝分裂原(Mitogen)Mitogen)：PHA COnA/TPHA COnA/T淋转试验细胞免疫淋转试验细胞免疫 LPS SPA/BLPS SPA/B测体液免疫测体液免疫 PWM/T BPWM/T B 测体液免疫及细胞免疫测体液免疫及细胞免疫 .第四节第四节 新型抗原疫苗新型抗原疫苗n近年来，随着分子免疫学、分子生物学近年来，随着分子免疫学、分子生物学以及生物高新技术产业的发展，其医学以及生物高新技术产业的发展，其医学模式正在由治疗模式向预防模式转变，模式正在由治疗模式向预防模式转变，抗原疫苗的研制进入新的阶段。抗原疫苗的研制进入新的阶段。当代疫当代疫苗的优势：增强免疫效果、简化接种程苗的优势：增强免疫效果、简化接种程序、提高经济效益。序、提高经济效益。目前新研制的抗原目前新研制的抗原疫苗主要包括以下几种：疫苗主要包括以下几种：亚单位疫苗，亚单位疫苗，结合疫苗，合成肽疫苗，基因工程疫苗结合疫苗，合成肽疫苗，基因工程疫苗.n（一）亚单位疫苗（一）亚单位疫苗n亚单位疫苗（亚单位疫苗（subunit vaccinesubunit vaccine）是）是去除去除病原体中与激发保护性免疫无关的甚至病原体中与激发保护性免疫无关的甚至有害的成分，保留有效免疫原成分的疫有害的成分，保留有效免疫原成分的疫苗苗。例如，。例如，乙型肝炎病毒表面抗原亚单乙型肝炎病毒表面抗原亚单位疫苗、位疫苗、多糖疫苗。百日咳丝状血凝素多糖疫苗。百日咳丝状血凝素疫苗疫苗.其其毒素含量仅为全疫苗毒素含量仅为全疫苗1/20001/2000.副副作用小作用小.（二）结合疫苗（二）结合疫苗n结合疫苗（结合疫苗（conjugate vaccineconjugate vaccine）是将）是将TIAgTIAg如细菌荚膜多糖的水解物化学连接如细菌荚膜多糖的水解物化学连接于白喉类毒素，为细菌荚膜多糖提供蛋于白喉类毒素，为细菌荚膜多糖提供蛋白质载体，使其成为白质载体，使其成为T T细胞依赖性抗原。细胞依赖性抗原。结合疫苗能引起结合疫苗能引起T T、B B细胞的联合识别，细胞的联合识别，B B细胞产生细胞产生IgGIgG类抗体，获得了良好的免疫类抗体，获得了良好的免疫效果。目前已批准使用的结合疫苗有效果。目前已批准使用的结合疫苗有b b型型流感杆菌疫苗、脑膜炎球菌疫苗和流感杆菌疫苗、脑膜炎球菌疫苗和肺炎肺炎球菌疫苗等球菌疫苗等.（三）合成肽疫苗（三）合成肽疫苗n合成肽疫苗（合成肽疫苗（synthetic peptide synthetic peptide vaccinevaccine）又称抗原肽疫苗。）又称抗原肽疫苗。是根据有效是根据有效免疫原的氨基酸序列，在多肽合成仪内免疫原的氨基酸序列，在多肽合成仪内设计和合成的免疫原性多肽，设计和合成的免疫原性多肽，以期用具以期用具有免疫原性的最小的肽来激发有效的特有免疫原性的最小的肽来激发有效的特异性免疫应答。合成的多肽上既有异性免疫应答。合成的多肽上既有B B细胞细胞识别的表位，又有识别的表位，又有ThTh、CTLCTL识别的表位，识别的表位，它就能诱导特异性体液免疫和细胞免疫它就能诱导特异性体液免疫和细胞免疫.可经脂质体导入可经脂质体导入.如乙肝多肽疫苗如乙肝多肽疫苗 .（四）基因工程疫苗（四）基因工程疫苗n1 1重组抗原疫苗（重组抗原疫苗（recombinant antigen recombinant antigen vaccinevaccine）：）：是利用是利用DNADNA重组技术制备的只含保重组技术制备的只含保护性抗原的纯化疫苗。首先需选定护性抗原的纯化疫苗。首先需选定有效有效免疫原免疫原的基因片段，导入原核或真核细胞，通过扩增的基因片段，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，重组抗原疫苗不含活的病原体和病毒核酸，安安全有效，成本低廉全有效，成本低廉。目前获准使用的有。目前获准使用的有乙型肝乙型肝炎基因工程疫苗炎基因工程疫苗（重组乙型肝炎病毒表面抗（重组乙型肝炎病毒表面抗原）、口蹄疫疫苗等。原）、口蹄疫疫苗等。.2 2重组载体疫苗（重组载体疫苗（recombinant recombinant vector vaccinevector vaccine）：）：n是将编码病原体有效是将编码病原体有效免疫原的基因插入载体免疫原的基因插入载体（减毒的病毒或细菌疫苗株）基因组中，（减毒的病毒或细菌疫苗株）基因组中，接种接种后，随疫苗株在体内的后，随疫苗株在体内的增殖增殖，大量所需的抗原，大量所需的抗原得以表达。如果将得以表达。如果将多种病原体的有关基因多种病原体的有关基因插入插入载体，则成为可表达多种保护性抗原的多价疫载体，则成为可表达多种保护性抗原的多价疫苗。目前使用最广的苗。目前使用最广的载体是痘苗病毒，载体是痘苗病毒，用其表用其表达的外源基因很多，已用于甲型和乙型肝炎、达的外源基因很多，已用于甲型和乙型肝炎、麻疹、单纯疱疹等疫苗的研究。利用脊髓灰质麻疹、单纯疱疹等疫苗的研究。利用脊髓灰质炎病毒、伤寒炎病毒、伤寒Ty21aTy21a疫苗株为载体的口服疫苗株为载体的口服霍乱霍乱疫苗和痢疾疫苗也在研制中。疫苗和痢疾疫苗也在研制中。.3DNA疫苗：疫苗：n用编码病原体有效用编码病原体有效免疫原的基因与细菌免疫原的基因与细菌质粒构建的重组体直接免疫机体，转染质粒构建的重组体直接免疫机体，转染宿主细胞，使其表达保护性抗原，宿主细胞，使其表达保护性抗原，从而从而诱导机体产生特异性免疫，此称诱导机体产生特异性免疫，此称DNADNA疫苗疫苗（DNA vaccineDNA vaccine）。）。HIVHIV、疟疾等多种、疟疾等多种DNADNA疫苗正在研制中。疫苗正在研制中。DNADNA疫苗在体内可持续疫苗在体内可持续表达，免疫效果好，维持时间长，是疫表达，免疫效果好，维持时间长，是疫苗发展的方向之一。苗发展的方向之一。.4 4转基因植物疫苗：转基因植物疫苗：n用转基因方法，将编码有效用转基因方法，将编码有效免疫原的基因导入免疫原的基因导入可食用植物细胞的基因组中，免疫原即可在植可食用植物细胞的基因组中，免疫原即可在植物的可食用部分稳定表达和积累，人类和动物物的可食用部分稳定表达和积累，人类和动物通过摄食达到免疫接种的目的。通过摄食达到免疫接种的目的。常用的植物有常用的植物有番茄、马铃薯、香蕉等。如用马铃薯表达乙型番茄、马铃薯、香蕉等。如用马铃薯表达乙型肝炎病毒表面抗原并在动物试验中获得成功。肝炎病毒表面抗原并在动物试验中获得成功。它具有可口服、易被儿童接受、价廉等优点它具有可口服、易被儿童接受、价廉等优点。.5.DC5.DC疫苗（肿瘤治疗疫苗）疫苗（肿瘤治疗疫苗）.本章重点本章重点n1.Antigen,Epitope1.Antigen,Epitope概念概念n3.T B3.T B表位的区别表位的区别n6.6.超抗原超抗原(SAg)(SAg)概念、种类、结合概念、种类、结合T T特点特点 及生及生物学意义物学意义n新型抗原疫苗种类新型抗原疫苗种类