抗原與獲得性免疫應(yīng)答課件

1、Antigens and adaptive immune responses抗原與獲得性免疫應(yīng)答Antigens and adaptive抗原與獲得性免疫應(yīng)1、掌握抗原的概念、特性、決定抗原免疫原性的條件（化學(xué)組成、分子量、化學(xué)結(jié)構(gòu)、異物性、宿主遺傳性）2、熟悉抗原決定簇、抗原結(jié)合價、共同抗原；3、了解半抗原載體效應(yīng)、抗原的分類4、了解超抗原5、了解醫(yī)學(xué)上重要的抗原1、掌握抗原的概念、特性、決定抗原免疫原性的條件（化學(xué)組成、B 細(xì)胞 + 抗原 效應(yīng) B 細(xì)胞 + 記憶 B 細(xì)胞( 漿細(xì)胞 ) T 細(xì)胞 + 抗原 效應(yīng) T 細(xì)胞 + 記憶 T 細(xì)胞( 細(xì)胞毒T 細(xì)胞, Th細(xì)胞 ) 抗原-獲得性

2、免疫 （Antigen and Adaptive immunity）B 細(xì)胞 + 抗原 效應(yīng) B 細(xì)胞 + 記憶 B 細(xì)胞( 漿3、特異性免疫應(yīng)答誘導(dǎo)階段 （96h以后）APC （抗原提呈細(xì)胞 antigen-presenting cell）ThTh3、特異性免疫應(yīng)答誘導(dǎo)階段 （96h以后）APC ThTh抗原肽（呈遞給特異性免疫的細(xì)胞）抗原肽（呈遞給特異性免疫的細(xì)胞）特異性免疫（specific immunity） 在非特異免疫基礎(chǔ)上建立的，是個體在生命過程中接受抗原性異物刺激后，主動產(chǎn)生或接受免疫球蛋白分子后被動獲得的，又稱適應(yīng)性或獲得性免疫（ adaptive or acquired i

3、mmunity ）特異性免疫（specific immunity） I 定義和一般特性 Definition and general nature 1. 抗原 (Ag):5 - 1. 抗原 Antigen ( Ag ) 能夠通過與 TCR 或者 BCR 特異結(jié)合而激活 T 或者B淋巴細(xì)胞、誘導(dǎo)正性或負(fù)性免疫應(yīng)答的物質(zhì)稱為抗原。正性應(yīng)答導(dǎo)致抗體或/和效應(yīng) T細(xì)胞的產(chǎn)生，而負(fù)性反應(yīng)則引起抗原特異性的無反應(yīng)狀態(tài) ( antigen-specific non-reactivity) ，即免疫耐受 (tolerance) 。I 定義和一般特性 1. 抗原 (Ag):5 - 1 抗原 (Ag) :與T細(xì)胞

4、結(jié)合, 激活T細(xì)胞記憶T細(xì)胞活化的T殺傷細(xì)胞與B細(xì)胞結(jié)合, 誘導(dǎo)B細(xì)胞釋放抗體記憶B細(xì)胞活化的B細(xì)胞抗體 抗原 (Ag) :與T細(xì)胞結(jié)合, 激活T細(xì)胞記憶T細(xì)胞活化2.抗原的基本性質(zhì)（1）免疫原性（immunogenicity)（2）反應(yīng)原性 (immunoreactivity) 或抗原性 (antigenicity)抗原分子一般具備兩種特性，即：2.抗原的基本性質(zhì)（1）免疫原性（immunogenicit(1) 免疫原性（immunogenicity)能夠刺激機體產(chǎn)生免疫應(yīng)答，包括誘導(dǎo)產(chǎn)生抗體及效應(yīng)淋巴細(xì)胞?；罨腂細(xì)胞抗體活化的T殺傷細(xì)胞(1) 免疫原性（immunogenicity)活化

5、的B細(xì)胞（2）反應(yīng)原性 (immunoreactivity) antigenicity (抗原性)能與抗體或效應(yīng) T淋巴細(xì)胞特異性結(jié)合的能力。（2）反應(yīng)原性 (immunoreactivity) 3、半抗原與載體半抗原（Hapten）： 不能誘導(dǎo)免疫應(yīng)答，但可與特異性免疫反應(yīng)的產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)。 （只具有與抗體結(jié)合的能力，而單獨不能誘導(dǎo)抗體產(chǎn)生的物質(zhì)）。載體（carrier）： 能夠使半抗原成為具有免疫原性（可誘導(dǎo)免疫應(yīng)答）的物質(zhì)稱為載體。3、半抗原與載體半抗原（Hapten）：載體（carrier半抗原具有抗原性 , 沒有免疫原性的小分子物質(zhì)。小分子免疫應(yīng)答 （immune respons

6、e）+載體 carrier半抗原+載體=完全抗原載體(carrier)：賦予半抗原免疫原性的大分子物質(zhì)。半抗原具有抗原性 , 沒有免疫原性的小分子物質(zhì)。小分子免疫應(yīng)II. 影響免疫原性的因素 (FACTORS INFLUENCING IMMUNOGENICITY)1、抗原的理化性質(zhì)（1）化學(xué)性質(zhì)（2）大分子量（3）復(fù)雜的化學(xué)結(jié)構(gòu)（4）分子構(gòu)象的易接近性2、宿主因素（1）異物性（2）宿主的遺傳特性（3）年齡、性別、健康狀態(tài)3、免疫方法II. 影響免疫原性的因素 (FACTORS INFLUE 1、抗原的理化性質(zhì) （chemical and physical nature of antigens）

7、（1）化學(xué)性質(zhì)（ chemical nature ） 糖蛋白、脂蛋白、多糖、脂多糖 活化的淋巴細(xì)胞中的DNA，染色體、組蛋白自身抗DNA、組蛋白抗體抗核抗體自身免疫病 1、抗原的理化性質(zhì)（1）化學(xué)性質(zhì)（ chemical （2）大分子量10kD100kD10kD100kD100kD ）直鏈氨基酸加苯環(huán)氨基酸（2% 酪氨酸）（免疫原性很弱）（免疫原性大大增強）（3）復(fù)雜的化學(xué)結(jié)構(gòu)明膠分子（分子量100kD ）直鏈氨基（4）分子構(gòu)象(conformation)的易接近性(accessibility)抗原性 +酪氨酸 多聚丙氨酸 谷氨酸 多聚賴氨酸+（4）分子構(gòu)象(conformation)的易接近

8、性(acc2、宿主因素（1）異物性異物性是免疫原的核心。非己物為異物。 抗原與機體之間的親緣關(guān)系越遠(yuǎn)，組織結(jié)構(gòu)的差異越大，免疫原性越強。*各種病原體、動物蛋白 *同種異體*自身成分在胚胎期末未與免疫活性細(xì)胞接觸過的物質(zhì) (精子、眼內(nèi)容物等，又稱為隱蔽性抗原)2、宿主因素（1）異物性*各種病原體、動物蛋白 （2）宿主的遺傳特性 機體對抗原的應(yīng)答是受免疫應(yīng)答基因（主要是MHC）控制的。因個體遺傳基因的不同，人群中對同一抗原可有高、中、低不同程度的應(yīng)答。（3）年齡、性別、健康狀態(tài)青壯年強于幼年和老年雌性比雄性動物抗體生成高感染、免疫抑制劑的應(yīng)用（2）宿主的遺傳特性（3）年齡、性別、健康狀態(tài)青壯年強于

9、幼年III 抗原的特異性（Specificity of antigen）1、抗原的特異性：抗原只和自己相應(yīng)的抗體和致敏淋巴細(xì)胞相結(jié)合這一特性，稱為抗原的特異性（ Specificity ）III 抗原的特異性（Specificity of ant2、抗原決定基 （antigenic determinant）：抗原分子中決定抗原特異性的特殊的化學(xué)基團，它是TCR/BCR及抗體特異性結(jié)合的基本單位，又稱表位( epitope )。2、抗原決定基 表位，抗原決定簇Epitope or Antigenic Determinant:抗原與特異性免疫反應(yīng)產(chǎn)物結(jié)合的最小單位。 antigen antigen

10、 antigen表位，抗原決定簇抗原與特異性免疫反應(yīng)產(chǎn)物結(jié)合的最小單位。 a3、T細(xì)胞表位和B細(xì)胞表位 在免疫應(yīng)答中，TCR和BCR 所識別的抗原表位不同，分別稱為T細(xì)胞表位和B細(xì)胞表位。（1）人胰高血糖素免疫小鼠123456789101112131415161718NH31920212223242526272829COOH（2）產(chǎn)生特異性抗體和T效應(yīng)細(xì)胞3、T細(xì)胞表位和B細(xì)胞表位 在免疫應(yīng)答中，TC抗體：針對N端117氨基酸殘基T效應(yīng)細(xì)胞：針對C端1829氨基酸殘基沒有發(fā)現(xiàn)一個表位同時被T細(xì)胞和B細(xì)胞識別。*B細(xì)胞表位是天然的，*位于分子的表面或轉(zhuǎn)折處*為構(gòu)象決定基或順序決定基*是抗原分子的

11、三級結(jié)構(gòu)COOH123456789101112131415161718NH31920212223242526272829* T細(xì)胞表位是抗原提呈細(xì)胞加工提呈的抗原肽*呈線性排列抗體：針對N端117氨基酸殘基T效應(yīng)細(xì)胞：針對C端182*位于抗原分子的表面 抗原 抗體CDR3表位B 細(xì) 胞 表 位 抗原中被BCR 和抗體分子所識別的部位稱為B細(xì)胞表位（B cell epitope）。*抗原表面能夠與抗體結(jié)合的最小單位*具有構(gòu)象依賴性 （抗原表位與抗體分子的抗原結(jié)合部位在形狀上互補才能保證抗原與抗體的緊密結(jié)合。）（1）B細(xì)胞表位 (B cell epitope)*位于抗原分子的表面 抗原 抗體CDR

12、3表位B 流感病毒血凝素分子(Hemaglutinin, HA)流感病毒血凝素分子(Hemaglutinin, HA)（2）T細(xì)胞表位 蛋白質(zhì)分子中被MHC分子遞呈并被TCR識別的肽段稱為T細(xì)胞表位（T cell epitope ）。 TCRMHCHIV peptide（2）T細(xì)胞表位 蛋白質(zhì)分子中被MHC分子遞呈TCR 識別 MHC/抗原肽 TCR抗原肽MHC-IIT 細(xì)胞抗原遞呈細(xì)胞TCR 識別 MHC/抗原肽 TCR抗原肽MHC-Ep1Ep2Ep3T 細(xì)胞表位 （T Cell epitope）經(jīng)MHC遞呈并被TCR識別的肽段與蛋白質(zhì)分子構(gòu)象無關(guān)與肽段在蛋白質(zhì)分子中的位置無關(guān)主要決定于肽段

13、的氨基酸序列與宿主表達(dá)的MHC分子有關(guān)Ep1Ep2Ep3T 細(xì)胞表位 （T Cell epitopT細(xì)胞和B細(xì)胞抗原表位的特性比較T細(xì)胞表位 B細(xì)胞表位表位受體 TCR BCRMHC分子 必需 無需表位性質(zhì) 主要是線性短肽 天然的多肽、多糖、 脂多糖、有機化合物表位的大小 8 12個氨基酸 （CD8+T細(xì)胞） 515個氨基酸、 57個單糖 12 17個氨基酸（CD4+T細(xì)胞） 或57個核苷酸表位類型 線性表位 構(gòu)象表位；線性表位表位位置 抗原分子任意部位 抗原分子表面T細(xì)胞和B細(xì)胞抗原表位的特性比較T細(xì)胞表位 4、抗原的結(jié)合價 抗原的結(jié)合價（antigenic valence ）是指能和抗體分

14、子結(jié)合的功能性決定基的數(shù)目。半抗原為一價，而天然抗原一般是大分子，由多種、多個抗原決定基組成，是多價抗原，可以和多個抗體分子交互結(jié)合。+4、抗原的結(jié)合價 抗原的結(jié)合價（antigen多價抗原多價抗原5.半抗原-載體效應(yīng) 在人工抗原中，半抗原為簡單的有機化學(xué)分子，半抗原與蛋白質(zhì)載體偶聯(lián)后，可誘導(dǎo)出抗半抗原抗體。半抗原(Hapten) +載體 carrier5.半抗原-載體效應(yīng) 在人工抗原中，半抗原為簡OVAAb2Ab2Ab1DNPOVA半抗原多為分子量較小的有機物，如二硝基苯甲酸（DNP）。DNP與卵清蛋白（ovalbumin, OVA）或牛血清白蛋白（bovine serum albumin,

15、BSA）偶聯(lián)后，免疫小鼠可得到針對DNP的抗體，而且能夠區(qū)別對位和間位的DNP。NH2NH2-RNH2R-R鄰間對OVAAb2Ab2Ab1DNPOVA半抗原多為分子量較小的有半抗原特異性抗體初次免疫 再次免疫 對位DNP抗體DNP DNP DNP OVA-DNP OVA OVA-DNP BSA OVA-DNP BSA BSA-DNP 半抗原-B細(xì)胞載體-Th細(xì)胞結(jié)論：載體蛋白所誘導(dǎo)的Th細(xì)胞應(yīng)答對半抗原特異性抗體的產(chǎn)生具有重要的作用。細(xì)胞免疫體液免疫半抗原特異性抗體初次免疫 6、共同抗原與交叉反應(yīng) 天然抗原表面常帶有多種抗原決定基，每一種B細(xì)胞決定基都可引起一種特異性抗體產(chǎn)生。因此復(fù)雜抗原能使

16、機體產(chǎn)生多種抗體。因而在兩種不同的抗原之間可以存在有相同或相似的抗原決定基，稱為共同抗原（common antigen）。6、共同抗原與交叉反應(yīng) 天然抗原表面常帶有多種 抗體對具有相同或相似決定基的不同抗原的反應(yīng)，稱為交叉反應(yīng)（cross-reaction）。 抗體對具有相同或相似決定基的不同抗原的反應(yīng)，牛痘疫苗VACCINE天花病毒Bm細(xì)胞牛痘疫苗VACCINE天花病毒Bm細(xì)胞免疫記憶Immunologica memoryABcowpox牛痘DEAnti-Cowpox牛痘 antibodycowpox牛痘 Bm cellAnti- Cowpox牛痘antibody against Small

17、pox天花Smallpox天花Bm cellcowpox牛痘Bm cell免疫記憶Immunologica memoryAAnti-CdaysFirst response to antigen Cowpox牛痘Antigen Cowpox牛痘immunityAntigen Smallpox天花Antigen BimmunityAntibody concentrationFirst response to antigen BSecondary response to antigen Smallpox天花daysFirst response to antigen IV 抗原的種類1、根據(jù)產(chǎn)生抗體時

18、需否Th細(xì)胞參與而分類*胸腺依賴抗原 （thymus dependent antigen, TD-Ag）*胸腺非依賴抗原 （thymus independent antigen, TI-Ag）TD和TI抗原均是完全抗原IV 抗原的種類1、根據(jù)產(chǎn)生抗體時需否Th細(xì)胞參與而分類* TI 與 TD 抗 原12CD40/CD40LB 細(xì)胞B細(xì)胞Th細(xì)胞TI-1 抗原TD 抗原CD412 TI 與 TD 抗 原12CD40/CD40LB 細(xì)胞（1）、胸腺依賴抗原（thymus dependent antigen, TD-Ag）TD抗原在沒有Th細(xì)胞的幫助下，不能直接刺激B細(xì)胞產(chǎn)生抗體。蛋白質(zhì)分子為 TD

19、-Ag. 在結(jié)構(gòu)上，這些抗原的特征為有許多不同的抗原決定基 ，但拷貝數(shù)很少.（1）、胸腺依賴抗原TD抗原在沒有Th細(xì)胞的幫助下，不能直接（2）、胸腺非依賴抗原（thymus independent antigen, TI-Ag） 胸腺非依賴抗原能直接(directly)刺激B細(xì)胞產(chǎn)生抗體，而無需T細(xì)胞的幫助。一般來說，多糖( polysaccharides )為TI抗原。 為多聚體樣結(jié)構(gòu),即相同的抗原決定基重復(fù)多次.（2）、胸腺非依賴抗原 胸腺非依賴抗原能直接a gram-negative (E.coli) plasma membrane and cell wall: 抗原與獲得性免疫應(yīng)答課件

20、革蘭氏陰性細(xì)菌胞壁結(jié)構(gòu)細(xì)菌脂多糖（LPS）的分子結(jié)構(gòu)脂蛋白膜蛋白LPS外膜胞膜膜間質(zhì)n脂A核磷脂多糖多糖重復(fù)單位Resistance to degradation (降解) - T-independent antigens are generally more resistant to degradation and thus they persist for longer periods of time and continue to stimulate the immune system.革蘭氏陰性細(xì)菌胞壁結(jié)構(gòu)細(xì)菌脂多糖（LPS）的分子結(jié)構(gòu)脂蛋白膜2、根據(jù)抗原與機體的親緣關(guān)系而分類（1）異

21、種抗原（xenogenic Ag）： 來自另一物種的抗原稱為異種抗原。微生物治療用動物免疫血清：馬血清抗毒素馬血清抗毒素的兩重性：1、特異性抗體-中和毒素2、異種抗原，可刺激機體產(chǎn)生抗馬血清抗體。2、根據(jù)抗原與機體的親緣關(guān)系而分類（1）異種抗原（xenog類毒素毒素馬血清抗毒素超敏反應(yīng)抗體抗原類毒素毒素馬血清抗毒素超敏反應(yīng)抗體抗原（2）同種異型抗原（allogenic Ag）： 在同一種屬不同個體之間所存在的抗原。人類同種異型：血型（紅細(xì)胞）抗原 組織相容性抗原（人主要為HLA）血型： ABO系統(tǒng)和RhA B O AB抗原抗體A B A,B抗B 抗A 抗A,抗B 血型（2）同種異型抗原（all

22、ogenic Ag）：人類同種異型RBC+RBC補體RBCRBCA型A抗原B型抗A抗體抗A抗體RBC+RBC補體RBCRBCA型A抗原B型抗A抗體抗A抗體（3）自身抗原（autoantigen）： 在正常情況下， 機體對自身組織細(xì)胞不會產(chǎn)生免疫應(yīng)答，即自身耐受。但在感染、外傷、服用某些藥物等影響下，使隔離抗原釋放，或改變和修飾了自身組織的抗原結(jié)構(gòu)，誘發(fā)對自身抗原的應(yīng)答。RBC自身免疫性溶血性貧血藥物RBC自身抗體 RBC抗原抗體復(fù)合物激活補體紅細(xì)胞膜C9C8C5b67（3）自身抗原（autoantigen）：RBC自身免疫性溶（4）異嗜性抗原（hetorophilic antigen）又稱Fo

23、rssam抗原： 是指一類與種屬無關(guān)的存在于人、動物、植物和微生物之間的共同抗原。乙型溶血性鏈球菌細(xì)胞壁C抗原 M抗原鏈球菌感染急性腎小球腎炎大腸桿菌O14型脂多糖結(jié)腸粘膜潰瘍性結(jié)腸炎心瓣膜的糖蛋白心肌成分風(fēng)濕熱A族鏈球菌腎小球基底膜（4）異嗜性抗原（hetorophilic antigen）5-2獲得性免疫應(yīng)答的基本特點免疫應(yīng)答（immune response）的實質(zhì)1、特異性識別抗原2、活化、增殖、分化TCRTBBCRMHC-IIT、B 細(xì)胞生物學(xué)效應(yīng)三類關(guān)鍵的免疫分子效應(yīng)細(xì)胞5-2獲得性免疫應(yīng)答的基本特點免疫應(yīng)答（immune reThree TopicsDiversitySpecifi

24、cityMemoryAdaptive ImmunityThree Representatives MHCAntibodies（BCR）TCRsThree TopicsAdaptive ImmunityT“識 別 才 是 硬 道 理!” AntibodyTCRMHCHIV peptide“識 別 才 是 硬 道 理!” AntibodyTCR淋巴細(xì)胞如何識別天文數(shù)字的抗原NK受體種類少，“粗線條”識別 TCRTBBCR一個克隆，一個受體識別受體的充分多樣性（diversity）淋巴細(xì)胞如何識別天文數(shù)字的抗原NK受體種類少，“粗線條”識別5-3 天然免疫應(yīng)答和獲得性免疫應(yīng)答之間的關(guān)系 巨噬細(xì)胞和樹突細(xì)胞的活化與否對啟動獲得性免疫應(yīng)答起著“控制閥”的作用。 如果沒有巨噬細(xì)胞和樹突細(xì)胞的先期反應(yīng)，獲得性免疫應(yīng)答也就無從談起。 外來抗原也可以在沒有APC的“陪伴”下進(jìn)入引流淋巴結(jié)，但它們必須首先被補體片段致敏。獲得性免疫應(yīng)答的啟動5-3 天然免疫應(yīng)答和獲得性免疫應(yīng)答之間的關(guān)系 巨噬細(xì)抗原提呈細(xì)胞抗原提呈細(xì)胞（antigen-presenting cell，APC）是指能表達(dá)被特異淋巴細(xì)胞識別的抗原肽：MHC分子復(fù)合物的任何細(xì)胞。專職抗原提呈細(xì)胞：能表達(dá)MHC-II類分子的巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、B細(xì)胞。兼職抗原提呈細(xì)胞：內(nèi)皮細(xì)胞、上皮