医学免疫学 03 抗原

医学免疫学第三章 抗原 ，主要介绍了抗原概念、抗原的性质与分子结构基础、影响抗原免疫原性的因素、抗原的种类等。 完全基于教材内容整理，内容详尽，适合深入学习及疑难查询 字数：3100

03抗原

• 抗原概念
  • 理论上所有能激活和诱导免疫应答的物质都叫抗原
  • 通常指能被T、B细胞识别及结合，并能与相应的免疫应答产物(抗体或淋巴细胞)在体内外发生特异性免疫应答的物质称为抗原
  • 要点
    • 能刺激机体免疫系统使之产生特异性免疫应答
    • 能与相应的应答产物在体内外发生特异性结合
  • 属于抗原的物质
    • 细菌，病毒，真菌等微生物，及其毒性代谢产物(如外毒素)
    • 疫苗(如菌苗，类毒素)
    • 异种蛋白，异种动物免疫血清
    • 异种组织细胞，同种异体组织细胞，血型抗原
    • 肿瘤抗原
• 抗原的性质与分子结构基础
  • 抗原的基本特性
    • 免疫原性
      • 抗原能被
        • T细胞表面受体TCR
        • B细胞表面受体BCR
        • 识别及结合
          • 激活T/B细胞增殖→分化产生
            • 效应性细胞（活化T细胞）
            • 效应性产物（抗体）
    • 免疫反应性（抗原性）
      • 抗原能与效应细胞或产物结合，进而发挥适应性免疫应答效应
    • 有免疫原性的物质必有抗原性，有抗原性的物质不一定有免疫原性
    • 完全抗原
      • 同时具有免疫原性和抗原性的物质，如大多数蛋白质
    • 不完全抗原（半抗原）
      • 只有抗原性，没有免疫原性的小分子物质（有可能是因为分子量太小，免疫细胞无法识别）
      • 如多糖、脂类、某些药物等
      • 半抗原与大分子蛋白等载体交联或结合以后，也可成为完全抗原
        • 例子：青霉素降解产物青霉烯酸本身无免疫原性，一旦与血清蛋白结合可成为完全抗原，诱导机体产生IgE抗体并介导I型超敏反应（青霉素过敏）
      • B细胞抗原受体BCR能识别半抗原决定簇
    • 载体
      • 赋予半抗原免疫原性的蛋白质，常用载体有
        • BSA：牛血清Pr
        • OVA：卵清Pr
        • BGG：牛免疫球Pr
  • 适应性免疫应答的抗原特异性
    • 抗原诱导的免疫应答有抗原特异性
      • 抗原刺激机体产生适应性免疫应答及其与应答效应产物发生结合均显示专一性
      • 某一特定抗原只能刺激机体产生针对该抗原的活化T/B细胞或抗体，且仅能与该淋巴细胞或抗体特异性结合
      • 应用：免疫学检测
        • 例：乙肝病毒表面抗原HBsAg能诱导机体产生HBsAg特异性抗体，该抗体只与HBsAg结合，不会与乙肝病毒的其他抗原（如核心抗原）结合，更不会与其他病毒抗原发生结合。据此原理研制的人血清HBsAg检测试剂盒能判断人是否感染乙肝
  • 决定抗原特异性的分子结构基础：抗原表位
    • 抗原决定簇（抗原表位）概念
      • 抗原分子中决定抗原特异性的小分子基团
      • 抗体分子与抗原结合的部位
      • 免疫活性细胞表面抗原受体（TCR/BCR）所识别、结合的配体
      • 如氨基酸、多糖、核苷酸
      • 天然抗原一般具有多个（多价）抗原表位
      • 半抗原相当于一个独立的抗原表位，脱离了抗原大分子的抗原表位也就属于半抗原
    • 表位的类型
      • 构象表位
        • 短肽或多糖残基在序列上不连续性排列在空间上形成的特定的构象，一般位于抗原表面
        • B细胞可识别
        • 抗原分子被裂解后首先影响的是构象表位
      • 顺序表位
        • 一段连续性线性排列的短肽或糖基，又称为线性表位
        • T/B细胞均可识别，T细胞为主
    • B细胞表位和T细胞表位
      • T细胞表位
        • 识别表位的受体
          • TCR
        • MHC分子参与
          • 必需
        • 表位性质
          • 蛋白多肽
        • 表位类型
          • 线性表位
        • 表位位置
          • 抗原分子的任意部位
        • 必须经降解加工处理后才能被T细胞识别
      • B细胞表位
        • 识别表位的受体
          • BCR
        • MHC分子参与
          • 不需要
        • 表位性质
          • 蛋白多肽、多糖、脂多糖、核酸等
        • 表位类型
          • 线性表位 或 构象表位
        • 表位位置
          • 一般在抗原分子表面
        • 直接识别
      • 天然抗原分子酶解后，易失活的是B细胞构象表位
    • 表位的功能
      • 与抗体分子结合
      • 决定了与抗体分子结合的特异性
      • 引起免疫交叉反应
  • 半抗原—载体效应
    • 半抗原+蛋白质 → 完全抗原
      • 例：青霉素过敏
  • 共同抗原表位与交叉反应
    • 共同抗原
      • 有共同抗原决定簇的抗原
    • 交叉反应
      • 由共同抗原决定簇刺激机体产生的抗体，可以和多种抗原结合发生免疫反应
• 影响抗原免疫原性的因素
  • 抗原分子的理化与结构性质
    • 异物性
      • 异己物质：胚胎时期免疫系统未曾接触过的物质
        • 异种物质：病原微生物、异种蛋白、药物等，种系关系越远，免疫原性越强
        • 同种异体物质：血型抗原、血清蛋白
        • 自身物质：精子、眼晶体蛋白、脑组织
      • 自己物质：胚胎时期免疫系统接触过的物质
        • 双胞胎的血型不一定相同，但彼此输血并不会引起凝集反应，因为他们在胚胎时期已经接触过彼此的血型抗原
    • 化学属性
      • 免疫原性强度：蛋白质>多糖/脂多糖>核酸/组蛋白
    • 分子量
      • 一般情况下，分子量越大，抗原表位越多，结构越复杂，免疫原性越强
    • 分子结构
      • 结构越复杂免疫原性越强
    • 分子构象
    • 易接近性
      • 抗原表位的空间位置
    • 物理性状
      • 免疫原性强度：聚合蛋白>颗粒蛋白>可溶性蛋白
  • 宿主的特性
    • 遗传因素
      • 机体对抗原的应答能力受多种遗传基因的控制，尤其是“主要组织相容性复合体”（MHC）
      • MHC呈高度多态性，使不同个体对同一抗原的应答与否和应答程度不同
    • 年龄、性别与健康状态
      • 青年比幼年和老年更强
      • 雌性比雄性诱导抗体的能力强，但怀孕个体的应答能力受到显著抑制
  • 抗原进入机体的方式
    • 剂量
      • 适中
        • 诱导免疫应答
      • 过高或过低
        • 免疫耐受
    • 途径
      • 引起免疫应答的能力：皮内/皮下>肌肉>腹腔>静脉>口服
    • 频率
      • 适当间隔（1~2周）
        • 免疫应答
      • 频繁接触
        • 免疫耐受
    • 免疫佐剂
      • 可显著改变免疫应答的强度和类型
• 抗原的种类
  • 根据诱生抗体时是否需要Th细胞参与来分类
    • 胸腺依赖性抗原 TD-Ag
      • 需要T细胞辅助
      • 决定簇种类多，有B/T细胞表位
      • 有MHC限制性（因MHC负责T细胞的活化）
      • 可引起 体液免疫 和 细胞免疫
      • 可产生IgM、IgG、IgA等抗体（以IgG为主）
      • 有免疫记忆
    • 肺胸腺依赖性抗原 TI-Ag
      • 不需要T细胞辅助
      • 决定簇数目多、排列有规律，重复的B细胞表位
      • 没有MHC限制性
      • 仅产生IgM抗体
      • 不能引起细胞免疫
      • 无免疫记忆，故TI-Ag不能诱导再次免疫应答
    • 蛋白质几乎都是TD，多糖是TI，外毒素是超抗原
  • 根据抗原与机体的亲缘关系分类
    • 异嗜性抗原
      • 与种属无关，存在于人、动物、微生物之间的共同抗原
      • 溶血性链球菌-人肾小球基底膜-心肌组织
      • 大肠杆菌O14型脂多糖-人结肠粘膜
    • 异种抗原
      • 来源于另一物种的抗原性物质。
      • 病原微生物、植物蛋白、动物抗血清、异种器官移植物
    • 同种异型抗原
      • 同一种属不同个体间所存在的抗原。
      • 血型抗原、HLA
    • 自身抗原
      • 隐蔽抗原
        • 手术、外伤等因素下某些隐蔽的自身成分释放，从而刺激机体产生免疫应答
        • 例：交感性眼炎
      • 修饰改变的自身抗原
        • 正常的自身成分在辐射、化学损伤、感染、药物等情况下发生改变，从而能刺激机体产生免疫应答
        • 例：抗肿瘤免疫
      • 常见类型：眼晶状体蛋白、精子、脑组织、甲状腺球蛋白
    • 独特型抗原
      • 抗体、TCR、BCR内的互补决定区（CDR）作为抗原表位诱导特异性抗体
  • 根据抗原提呈细胞内抗原的来源分类
    • 内源性抗原
      • 在抗原提呈细胞内新合成的抗原
      • 病毒感染细胞合成的病毒蛋白（病毒子代由宿主合成）、肿瘤抗原
      • APC：合成、加工、提呈
    • 外源性抗原
      • 并非由APC合成，而是来源于APC外的抗原
      • 细菌、真菌、寄生虫
      • APC：加工和提呈
  • 其他分类
    • 生产方式
      • 天然抗原
      • 人工抗原
    • 物理性状
      • 颗粒抗原、可溶性抗原
    • 化学性状
      • 蛋白质抗原、多糖抗原、核酸抗原
    • 疾病相关
      • 移植抗原、肿瘤抗原、自身抗原
    • 能否诱发过敏
      • 变应原（过敏原）
    • 能否诱导免疫耐受
      • 耐受原
• 非特异性免疫刺激剂
  • 超抗原 SAg
    • 一类由细菌外毒素和逆转录病毒蛋白构成的抗原性物质
    • 在诱导机体产生免疫应答时无严格抗原特异性、不受MHC的限制、只需极低的浓度就可激活多克隆T细胞
    • 例：金黄色葡萄球菌蛋白A、小鼠乳腺肿瘤病毒蛋白
    • SAg诱导的免疫效应并非针对超抗原本身，而是通过非特异性激活免疫细胞
  • 佐剂
    • 概念
      • 预先或与抗原一起注射到机体，能增强机体对该抗原的免疫应答或改变免疫应答的类型的非特异性免疫增强剂。
      • 自身无免疫原性，且不能引起免疫应答反应
    • 机制
      • 改变抗原的物理性状，延长抗原在体内存留时间——缓释
      • 增强免疫细胞活化所需的协调刺激信号，刺激抗原呈递细胞
      • 使抗原易被吞噬细胞吞噬，增强吞噬细胞对抗原的处理和递呈
      • 促进淋巴细胞增殖、分化，增强机体的免疫应答
    • 应用
      • 免疫接种，动物血清制备；肿瘤或慢性感染患者辅助治疗
    • 类别
      • 生物性佐剂
      • 无机化合物
      • 人工合成物
      • 有机物
      • 脂质体
  • 丝裂原（有丝分裂原）
    • 可致细胞发生有丝分裂
    • 非特异性的淋巴细胞多克隆激活剂
    • 刺激静止的淋巴细胞转化为淋巴母细胞发生有丝分裂，是非特异性淋巴细胞多克隆激活剂