医学免疫学第三章抗原

这是一篇关于医学免疫学第三章抗原的思维导图，主要内容有抗原的性质、抗原的异物性和特异性、影响抗原免疫原性的因素、抗原的分类、非特异性免疫刺激剂。

抗原

• 抗原的性质
  • 抗原(antigen，Ag)
    • 是指所有能激活和诱导免疫应答的物质，通常指能被T、B淋巴细胞表面特异性抗原受体(TCR或 BCR)识别及结合，激活T、B细胞增殖、分化、产生免疫应答效应产物（特异性淋巴细胞或抗体），并与效应产物结合，进而发挥适应性免疫应答效应的物质。
  • 免疫原性
    • 指抗原被T、B细胞表面特异性抗原受体（TCR或 BCR)识别及结合,诱导机体产生适应性免疫应答的能力
  • 免疫反应性
    • 是指抗原与其所诱导产生的免疫应答效应物质（活化的T/B细胞或抗体）特异性结合的能力
  • 完全抗原：既具有免疫原性，又具有免疫反应性
  • 不完全抗原（半抗原）仅具有免疫反应性的物质
  • 结构复杂的蛋白质大分子通常为完全抗原，许多小分子化合物及药物属半抗原，如青霉素降解产物青霉烯酸，本身并无免疫原性，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）
• 抗原的异物性和特异性
  • 抗原的特异性
    • 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
    • 如乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg)，能诱导机体产生HBsAg特异性抗体，该抗体仅与HBsAg特异性结合,不会与乙型肝炎病毒的其他抗原（如核心抗原）或其他病毒抗原发生结合。利用这一特性研制的人血清HBsAg检测试剂盒，可判断是否感染了乙型肝炎病毒。
    • 抗原表位
      • 决定抗原特异性的物质基础
      • 概念：抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团，表位是抗原与T/B 细胞抗原受体（TCR/BCR)或抗体特异性结合的最小结构与功能单位
      • 分类
        • 功能性抗原表位：
          • B细胞直接识别结合，位于抗原分子表面的构象表位和线性表位
        • 隐蔽性抗原表位：
          • B细胞不能直接识别结合，位于抗原分子内部的线性表位
        • 根据抗原表位中氨基酸的空间结构特点
          • 顺序表位(线性表位)：连续性线性排列的氨基酸残基构成，多位于抗原分子内部
            • 一般来说，T细胞仅识别由抗原提呈细胞处理加工提呈的线性表位；而B细胞可识别线形或构象表位
          • 构象表位：不相连续的氨基酸或多糖残基在空间上彼此接近形成特定的构象，多位于抗原分子表面
        • 根据T、B 细胞所识别的抗原表位
          • T细胞表位：可存在于抗原分子的任何部位
            • T细胞仅识别由APC加工后与MHC分子结合为复合物并提呈于APC表面的线性表位
            • ①CD8+T 细胞识别的表位，含 8 〜10个氨基酸，其中第2、9位氨基酸为锚定氨基酸
            • ②CD4+T 细胞识别的表位，较长，含 13～17个氨基酸
          • B细胞表位：多位于抗原分子的表面
            • BCR或抗体识别的B 细胞表位，无需APC加工和提呈，含 5〜15个氨基酸，多为构象表位，少数为线性表位，位于抗原分子表面
      • 半抗原-载体效应
        • 天然蛋白抗原同时存在T和B细胞表位，可分别激活T细胞和B细胞，其中B细胞激活有赖于T细胞表位细胞辅助。某些人工合成的简单有机化学分子属半抗原，免疫原性很低，须与蛋白质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CD4+T细胞表位，被B细胞或其他APC提呈并活化CD4+T细胞。由此，T-B细胞通过载体而相联系，Th细胞借此相互作用辅助激活B细胞。
      • 共同抗原与交叉反应
        • 共同抗原表位
          • 某些抗原分子中含多个抗原表位，而不同抗原间可能含相同或相似的抗原表位，称为共同抗原表位
        • 交叉反应
          • 某些抗原诱生的特异性抗体或活化淋巴细胞，不仅可与自身抗原表位特异性结合，还可与其他抗原中相同或相似的表位反应
        • 共同抗原
          • 含共同抗原表位的不同抗原称为交叉抗原
        • 机体感染链球菌导致风湿性心脏病的主要原因是链球菌中含有号心肌抗原的交叉抗原，其诱导的抗体与T细胞可交叉攻击心肌。
  • 抗原的异物性
    • 抗原物质具有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，免疫学上的异物还包含在胚胎期末与免疫活性细胞充分接触的自身组织
    • 亲缘关系越远，异物性越强，免疫原性就越强
• 影响抗原免疫原性的因素
  • 抗原自身因素
    • 化学属性
      • 天然抗原多为大分子有机物和蛋白质，免疫原性较强。
      • 多糖、脂多糖也有免疫原性。
      • 脂类和哺乳动物的细胞核成分如DNA、组蛋白等通常无免疫原性，但肿瘤细胞、免疫细胞因过度活化发生凋亡后，其释放的核酸和组蛋白可能发生化学修饰或构象变化从而具备免疫原性，成为自身抗原，可诱导机体产生自身抗体。
    • 分子量
      • 一般而言，抗原的分子量越大，含有抗原表位越多，结构越复杂，则免疫原性越强。 分子量大于100kD的抗原为强抗原，小于10kD的抗原通常免疫原性较弱。
    • 分子结构
      • 分子量大小并非决定免疫原性的绝对因素，分子结构的复杂性同样重要。
      • 明胶分子量为100kD,但因其由直链氨基酸组成，缺乏含苯环的氨基酸，稳定性差，免疫原性很弱。明胶分子偶联2%的酪氨酸后免疫原性显著增强。
      • 胰岛素分子量仅5.7kD,但其结构中含复杂的芳香族氨基酸，则免疫原性仍较强。
    • 分子构象
      • 抗原大分子中所含抗原表位的性质、数目、位置和空间构象均可影响抗原的免疫原性或免疫反应性。
      • 例如，氨苯磺酸、氨苯砷酸和氨苯甲酸在结构上相似，仅一个有机酸基团有差异，均可诱生特异性抗体;但抗氨苯磺酸抗体仅与氨苯磺酸高度结合，对相似的氨苯砷酸和氨苯甲酸只起中等和弱反应，表明化学基团性质可影响抗原表位的免疫反应性
      • 即使均为氨苯磺酸，但抗间位氨苯磺酸抗体只对间位氨苯磺酸产生强反应，对邻位氨苯磺酸和对位氨苯磺酸仅呈弱或无反应，提示化学基团的位置也影响抗原表位的免疫原性与免疫反应性。抗右旋、抗左旋和抗消旋酒石酸的抗体仅对相应旋光性的酒石酸起反应，即空间构象也显著影响抗原表位的免疫原性与免疫反应性。
    • 易接近性
      • 指抗原表位在空间上被BCR所接近的程度
    • 物理性状
      • 一般聚合状态的蛋白质较单体有更强的免疫原性;颗粒性抗原的免疫原性较强，可溶性抗原免疫原性较弱。将免疫原性弱的物质吸附在颗粒物质表面或组装为颗粒性物质，可显著增强其免疫原性。
  • 宿主方面因素
    • 遗传因素：MHC是控制个体免疫应答质和量的关键因素
    • MHC基因多态性及其他免疫调控基因差异，从遗传上决定个体对同一抗原的免疫应答与否及应答程度不同。
    • 年龄、性别与健康状态
      • 青壮年个体通常比幼年和老年个体对抗原的免疫应答强;
      • 新生动物或婴儿对多糖类抗原不应答，故易引起细菌感染。
      • 雌性比雄性动物诱导抗体的能力强，但怀孕个体的应答能力受到显著抑制同，时发生由自身抗体介导的自身免疫病的概率也增高。感染或免疫抑制剂都能干扰和抑制机体对抗原的应答。
  • 抗原进入机体的方式
    • 适中的抗原剂量可诱导免疫应答，而过低和过高抗原量可诱导免疫耐受。
    • 皮内注射和皮下免疫途径容易诱导免疫应答，肌内注射次之，而静脉注射效果较差，口服免疫则易诱导耐受。
    • 抗原剂量、免疫间隔·：适当最佳，过大过小都不行
    • 佐剂：适当量佐剂可提高免疫效果
      • 弗氏佐剂主要诱导IgG类抗体产生，明矾佐剂则易诱导 IgE类抗体产生。
• 抗原的分类
  • 根据诱生抗体时是否需要Th细胞参与
    • 胸腺依赖性抗原（TD-Ag、T细胞依赖性抗原）：B细胞产生抗体需要T细胞辅助
      • 有免疫记忆
    • 胸腺非依赖性抗原（TI-Ag）：B细胞产生抗体时无需T细胞辅助
      • 无免疫记忆
  • 根据抗原与机体的亲缘关系
    • 异嗜性抗原
      • 存在于人、动物及微生物等不同种属之间的共同抗原。最初由Forssman发现，又名Forssman抗原。
      • 溶血性链球菌的表面成分与人肾小球基底膜及心肌组织存在共同抗原，故链球菌感染机体产生的抗体可与具有共同抗原的心、肾组织发生交叉反应，导致肾小球肾炎或心肌炎;
      • O14血清型大肠杆菌的某一热稳定抗原与人结肠黏膜有共同抗原，导致异常增高的IgG抗体，并参与溃疡性结肠炎的发生
    • 异种抗原
      • 来自于另一物种的抗原，如病原微生物及其产物、植物蛋白、治疗用动物抗血清(抗体)及异种器官移植物等，对人而言均为异种抗原。
      • 临床治疗用的马血清抗毒素，既含有特异性抗体可中和毒素，又同时为异种抗原，可刺激人体产生抗马血清抗体，反复使用可导致超敏反应。
    • 同种异型抗原
      • 同一种属不同个体间所存在的不同抗原，亦称同种抗原或同种异体抗原。
      • 常见的人类同种异型抗原有血型抗原和人主要组织相容性抗原即人白细胞抗原（HLA)。已发现有4 0余种血型抗原系统，如 AB0 系统和Rh系统。HLA是人群中多态性最高的同种异型抗原，成为个体区别于他人的独特遗传标志，是介导人体间移植排斥反应的主要移植抗原。
    • 自身抗原
      • 正常情况下，机体对自身组织细胞成分不会产生免疫应答，即自身耐受。但是在感染、理化因素、某些药物等影响下，自身组织细胞成分发生改变和修饰，或者外伤导致免疫隔离的自身物质释放，均可使自身来源物质成为自身抗原，诱导特异性自身免疫应答。
    • 独特型抗原
      • 某种抗原刺激机体B细胞产生的抗体，也可能刺激机体内其他B细胞产生抗体，即具备免疫原性
  • 根据抗原提呈细胞内抗原的来源
    • 内源性抗原
      • 指在抗原提呈细胞（APC)内新合成的抗原（如病毒感染细胞合成的病毒蛋白、肿瘤细胞内合成的肿瘤抗原等）。在胞质内被加工处理为抗原肽，与 MHCⅠ类分子结合成复合物，提呈于APC表面，被 CD8+T细胞的TCR所识别。
    • 外源性抗原
      • 指细菌蛋白等外来抗原，其通过胞吞、胞饮和受体介导内吞等作用进入APC，在内体溶酶体中被降解为抗原肽并与MHC Ⅱ类分子结合为复合物，提呈于APC表面，被 CD4+T 细胞的TCR所识别。
  • 其他分类
    • 根据抗原产生方式的不同，可将抗原分为天然抗原和人工抗原;根据物理性状不同，可分为颗粒性抗原和可溶性抗原; 根据抗原化学性质，可分为蛋白质抗原、多糖抗原及核酸抗原等; 根据抗原来源及其与疾病的相关性，可分为移植抗原、肿瘤抗原、自身抗原等，能诱导变态反应（过敏反应）的抗原又称为变应原或过敏原;可诱导机体产生免疫耐受的抗原又称为耐受原。
• 非特异性免疫刺激剂
  • 超抗原
    • 概念：只需要极低浓度即可激活2%~20%的多克隆T细胞进行克隆，无需抗原加工和呈递，无MHC限制性
    • 特点：不受MHC限制，无严格抗原特异性分类；具有外源性和内源性
    • 外源性：金黄色葡萄球菌肠毒素 内源性：小鼠乳腺肿瘤病毒蛋白
  • 佐剂
    • 概念：是指预先或与抗原同时注入体内，可以增强机体对该抗原的免疫应答或改变免疫应答类型的非特异性免疫增强物质
    • 主要机制
      • ①改变抗原物理性状，延缓抗原降解，延长抗原在体内潴留时间;
      • ②刺激抗原提呈细胞，增强其对抗原的加工和提呈;
      • ③刺激淋巴细胞的增殖分化，增强和扩大免疫应答。
  • 丝裂原
    • 丝裂原亦称有丝分裂原，属于非特异性淋巴细胞多克隆激活剂。丝裂原通过与淋巴细胞表面丝裂原受体结合，刺激静止淋巴细胞转化为淋巴母细胞并进行有丝分裂，从而激活某一类淋巴细胞的全部克隆。
    • ConA（刀豆蛋白A）、PHA(植物血凝素)→T细胞 LPS（脂多糖）、SPA（葡萄球菌蛋白A）→B细胞