抗原抗原(Antigen, Ag) 是指能與T細胞、B淋巴細胞的TCR(T 細胞受體)或BCR(B細胞受體)結合,促使其增殖、分化,產生抗體或致敏淋巴細胞,并與之結合,進而發揮免疫效應的物質 抗原有兩個重要特性 免疫原性、抗原性 免疫原性 抗原刺激機體產生免疫應答,誘導產生抗體或效應淋巴細胞的能力 抗原性 即抗原與其所誘導產生的抗體或效應淋巴細胞特異性相結合的能力 半抗原/不完全抗原:僅具備抗原性而不具備免疫原性的物質。 第一節 抗原的異物性與特異性 一、異物性 異物即非“己”的物質。一般來說,抗原與機體之間的親緣關系越遠,組織結構差異越大,異物性越強,其免疫原性就越強。 ①異物性不僅存在于不同種屬之間; ②也存在于同種異體之間,如同種異體移植物是異物,也有免疫原性; 自身成份也可被機體視為異物。(如發生改變;在胚胎期未與免疫活性細胞充分接觸。) 二、特異性 是指抗原刺激機體產生免疫應答及其與應答產物發生反應所顯示的專一性,即某一特定抗原只能刺激機體產生特異性的抗體或致敏淋巴細胞,且僅能與該抗體或對該抗原應答的淋巴細胞有特異性結合。 1.抗原表位 決定抗原特異性的結構基礎是存在于抗原分子中的抗原表位。抗原表位(epitope)、又稱抗原決定簇(antigenic determinant) ①抗原分子中決定抗原特異性的特殊化學基團; ②它是與TCR/BCR及抗體特異性結合的基本結構單位 2.抗原表位的類型: 構象表位 前者指短肽或多糖殘基在空間上形成的特定的構象,也稱非線性表位 順序表位 又稱線性表位,由連續性線性排列的短肽構 抗原結合價(antigenicvalence) 指一個抗原分子上能與相應抗體發生特異性結合的抗原決定簇的總數 T細胞抗原表位和B細胞抗原表位的概念及區別:
3.表位-載體效應(carriereffect) B 細胞應答產生抗體需要 Th 細胞的輔助。半抗原為簡單分子,只能提供B細胞表位;載體則提供Th細胞識別的T細胞表位。 在免疫應答中,B細胞識別半抗原,并提呈載體表位給CD4 T細胞,Th細胞識別載體表位,這樣載體就可把特異T-B細胞連接起來(T-B橋聯),T細胞才能激活B細胞。 4.共同抗原表位(commonepitope) ①某些抗原分子中常帶有多種抗原表位,不同抗原之間含有的相同或相似的抗原表位。 ②某些抗原不僅可與其誘生的抗體或致敏淋巴細胞反應,還可與其他抗原誘生的抗體或致敏淋巴細胞反應。、 5.交叉反應(cross-reaction) 抗體或致敏淋巴細胞對具有相同和相似表位的不同抗原的反應。
第二節 影響抗原免疫應答的因素 一、抗原分子的理化性質 1.化學性質: 大分子有機物,如蛋白質、糖蛋白脂蛋白和多糖類、脂多糖等都有免疫原性。 2.分子量大小 分子量越大,含有抗原表位越多,結構越復雜,免疫原性越強。大于100kD的為強抗原,小于10kD的通常免疫原性較弱,甚至無免疫原性。 3.結構的復雜性 4.分子構象 (conformation) 某些抗原分子在天然狀態下可誘生特異性抗體,但抗原分子構象發生改變,可以影響其抗原特異性甚至免疫原性。此因素主要影響 B 細胞免疫。 5.易接近性(accessibility) 是指抗原表位能否被淋巴細胞抗原受體所接近的程度。 6.物理狀態 一般聚合狀態的蛋白質較其單體有更強的免疫原性;顆粒性抗原的免疫原性強于可溶性抗原。因此常將免疫原性弱的物質吸附在某些大顆粒表面,可增強其免疫原性。 二、宿主方面的因素: ①遺傳因素 ②年齡、性別與健康狀態 三、抗原進入機體方式的影響: ①抗原劑量要適中,太低和太高則誘導免疫耐受; ②免疫途徑:皮內免疫>皮下免疫>腹腔注射/靜脈注射>口服易誘導耐受; ③注射間隔時間要適當,次數不要太頻; ④要選擇好免疫佐劑,弗氏佐劑主要誘導IgG類抗體產生,明礬佐劑易誘導IgE類抗體產生。 第三節 抗原的種類 一、根據誘生抗體時需否Th細胞參與分類 1.胸腺依賴性抗原(thymus dependent antigen, TD-Ag) 需在T細胞輔助才能激活B細胞產生Ab,由T細胞表位和B細胞表位組成。絕大多數Ag屬此類。 2.胸腺非依賴性抗原(thymus independent antigen,TI-Ag) 需T細胞輔助或依賴程度較低即可刺激機體產生抗體,由多個重復的B表位組成。少數Ag屬此類。如細菌多糖、聚合鞭毛蛋白等。 3.TD-Ag與TI-Ag的特性比較
二、根據抗原與機體的親緣關系分類 1.異嗜性抗原(heterophilic antigen)(Forssman 抗原) 為一類與種屬無關,存在于人、動物及微生物之間的共同抗原。如:溶血性鏈球菌的表面成分與人腎小球基底膜及心肌組織。 2.異種抗原(xenogenic antigen) 來自不同種屬的抗原。 3.同種異型抗原(allogenic antigen) HLA;ABO系統和Rh系統等。 4.自身抗原(autoantigen) 在感染、外傷、服用某些藥物等影響下,使免疫隔離部位的抗原釋放,或改變和修飾了的自身組織細胞,可誘發對自身成分的免疫應答,這些可誘導特異性免疫應答的自身成分稱為自身抗原,例如晶狀體抗原等。 5.獨特型抗原(idiotypic antigen) T細胞抗原識別受體(TCR)及BCR或Ig的V區所具有的獨特的氨基酸順序和空間構象,可誘導自體產生相應的特異性抗體,這些獨特的氨基酸序列稱為獨特型(idiotype, Id)抗原而成為自身免疫原,所誘生的抗體(即抗抗體,或稱Ab1)稱抗獨特型抗體(AId)。 三、根據抗原是否在抗原提呈細胞內合成分類 1.內源性抗原(endogenous antigen) 指在抗原提呈細胞內新合成的抗原。如病毒感染細胞合成的病毒蛋白、腫瘤細胞內合成的腫瘤抗原等。此類抗原在細胞內加工處理為抗原短肽,與MHC-Ⅰ類分子結合成復合物,被CD8 T細胞的TCR識別。 2.外源性抗原(exogenous antigen) 指并非由抗原提呈細胞合成、來源于細胞外的抗原。抗原提呈細胞可通過胞噬、胞飲和受體介導的內吞等作用攝取外源性抗原,如吞噬的細胞或細菌等。在內吞體及溶酶體內,此類物質被酶解加工為抗原短肽后,與MHC-Ⅱ類分子結合為復合物,被CD4 T細胞的TCR識別。 第四節 非特異性免疫刺激劑 一、超抗原 普通蛋白質抗原可激活機體總T細胞庫中萬分之一至百萬分之一的T細胞。 某些抗原物質,只需要極低濃度(1~10ng/ml)即可激活2%~20%T細胞克隆,產生極強的免疫應答,這類抗原稱之為超抗原(superantigen, SAg)。 SAg的作用特點: ①具有強激活T細胞作用 ②不需APC處理 ③可激活T細胞,又可致T細胞產生免疫耐受或抑制. 實際為多克隆激活劑,有內源性和外源性之分 二、佐劑 預先或與抗原同時注入體內,可增強機體對該抗原的免疫應答或改變免疫應答類型的非特異性免疫增強性物質,稱為佐劑(adjuvant)。 分類: ①生物性 卡介苗(BCG)、短小棒狀桿菌(CP)、脂多糖(LPS)和細胞因子(如GM-CSF); ②無機化合物 氫氧化鋁[Al(OH)3]; ③人工合成 雙鏈多聚肌苷酸:胞苷酸(poly I:C)和雙鏈多聚腺苷酸:尿苷酸(poly A:U);礦物油;脂質體;免疫刺激復合物(ISCOMs) ;含CpG脫氧寡核苷酸 等。 弗氏完全佐劑(Freund'scomplete adjuvant, FCA)、弗氏不完全佐劑(Freund's incompleteadjuvant, FIA)是目前動物試驗中最常用的佐劑。 作用機制: ①改變抗原物理性狀,延緩抗原降解和排除,延長抗原在體內潴留時間; ②刺激單核-巨噬細胞系統,增強其對抗原的處理和提呈能力; ③刺激淋巴細胞的增殖分化,從而增強和擴大免疫應答的能力。 三、絲裂原(mitogen) 亦稱有絲分裂原,因可致細胞發生有絲分裂而得名。由于其與淋巴細胞表面的相應配體結合,刺激靜止淋巴細胞轉化為淋巴母細胞和有絲分裂,激活某一類淋巴細胞的全部克隆,因而被認為是一種非特異性的淋巴細胞多克隆激活劑。
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