微生物学抗原.ppt

免疫学基础免疫学基础概述概述抗原抗原免疫器官和免疫细胞免疫器官和免疫细胞免疫球蛋白免疫球蛋白补体系统补体系统细胞因子细胞因子主要组织相容性抗原主要组织相容性抗原免疫应答免疫应答超敏反应超敏反应抗感染免疫抗感染免疫免疫学实际应用免疫学实际应用免疫（免疫（immune）的概念）的概念1.免疫（免疫（immune）：）：来源于拉丁字来源于拉丁字immunis，本意是本意是“免除税收免除税收”，在医学上具有，在医学上具有“免除役患免除役患”的意思。的意思。2.传统的传统的“免疫免疫”概念：机体对病原微生物再感染的抵抗概念：机体对病原微生物再感染的抵抗力；力；3.现代的现代的“免疫免疫”概念：概念：机体免疫系统能够识别机体免疫系统能够识别“自己自己(self)”和和“非己非己(nonself)”，并发生特异性的免疫应答，并发生特异性的免疫应答排除抗原性异物；或被诱导而处于对这种抗原物质呈不排除抗原性异物；或被诱导而处于对这种抗原物质呈不活化状态（免疫耐受），借此维持机体内环境的稳定。活化状态（免疫耐受），借此维持机体内环境的稳定。免疫的基本功能：免疫的基本功能：免疫学免疫学 研究机体免疫系统的组织结构和生理功能的科研究机体免疫系统的组织结构和生理功能的科学。学。免疫学分科免疫学分科1.基础免疫学（基础免疫学（basic immunology）：）：研究机体免疫系统的结构、研究机体免疫系统的结构、组成、功能，及其对抗原产生排异效应的一门科学。组成、功能，及其对抗原产生排异效应的一门科学。免疫生物学、分子免疫学、免疫遗传学、免疫病理学。免疫生物学、分子免疫学、免疫遗传学、免疫病理学。2.临床免疫学（临床免疫学（clinical immunology）：利用基础免疫学理论与：利用基础免疫学理论与技术研究临床疾病发生发展的规律，进而探讨疾病的预防、诊断技术研究临床疾病发生发展的规律，进而探讨疾病的预防、诊断和治疗的一门学科。和治疗的一门学科。肿瘤免疫学、移植免疫学、免疫性疾病、生殖免疫学、免肿瘤免疫学、移植免疫学、免疫性疾病、生殖免疫学、免疫药理学及衰老免疫等多种分支学科和交叉学科。疫药理学及衰老免疫等多种分支学科和交叉学科。3.免疫学检测（免疫学检测（immunological test）：借助免疫学原：借助免疫学原理建立起来的检测技术。理建立起来的检测技术。由于分子生物学等相关学科的进展及其技术的不断由于分子生物学等相关学科的进展及其技术的不断引入，免疫学检测也已经深入到分子水平水平，为免疫引入，免疫学检测也已经深入到分子水平水平，为免疫学检测技术开拓了全新的应用前景。学检测技术开拓了全新的应用前景。免疫分为免疫分为非特异性或天然免疫非特异性或天然免疫（Non-specific or innate immunity）特异性或获得性免疫特异性或获得性免疫（Specific or adaptive immunity）天然免疫（天然免疫（Innate Immunity）获得性免疫（获得性免疫（Adaptive Immunity）抗原非依赖性（抗原非依赖性（antigen-independent）立即（立即（immediate）达到最大反应达到最大反应无抗原特异性无抗原特异性抗原依赖性（抗原依赖性（antigen-dependent）无免疫记忆无免疫记忆产生免疫记忆产生免疫记忆抗原特异性抗原特异性达到最大反应时间滞后达到最大反应时间滞后（lag time）识别特有的模式分子识别特有的模式分子（pattern）识别生物分子识别生物分子（Macromolecules）The differences between the two types of immunity天生具有天生具有后天获得后天获得单核吞噬细胞、中性粒细胞、单核吞噬细胞、中性粒细胞、NK细胞等细胞等屏障作用屏障作用非特异性非特异性免疫细胞免疫细胞宿主的免疫防御机制宿主的免疫防御机制天然免疫天然免疫皮肤与粘膜皮肤与粘膜血脑屏障血脑屏障胎盘屏障胎盘屏障体液因素体液因素补体系统补体系统溶菌酶溶菌酶乙型溶素乙型溶素抗原（抗原（Antigen，Ag）的定义：的定义：抗抗原原是是一一类类能能刺刺激激机机体体免免疫疫系系统统发发生生特特异异性性免免疫疫应应答答；并并能能在在体体内内或或体体外外与与免免疫疫应应答答产产物物（抗抗体体或或效效应应T细细胞胞）发生特异性结合的物质。发生特异性结合的物质。Anti-,against;gen-,togeneration第一章第一章抗原抗原B B细胞细胞抗体抗体效应效应T T细胞细胞AgT T细胞细胞抗原的基本特性抗原的基本特性决定抗原免疫原性的条件决定抗原免疫原性的条件抗原的特异性抗原的特异性抗原的分类抗原的分类其它免疫刺激剂其它免疫刺激剂医学上重要的抗原医学上重要的抗原抗原的基本特性抗原的基本特性免疫原性（免疫原性（immunogenicityimmunogenicity）：）：刺激机体产生抗体或致敏淋刺激机体产生抗体或致敏淋巴细胞的能力。巴细胞的能力。免疫反应性免疫反应性(immunoreactivityimmunoreactivity)：与相应抗体或致敏淋巴细与相应抗体或致敏淋巴细胞特异性结合胞特异性结合 。完全抗原或免疫原完全抗原或免疫原（immunogen）：具有免疫原性和免疫反：具有免疫原性和免疫反应性的抗原。应性的抗原。不完全抗原或半抗原不完全抗原或半抗原（hapten）：）：只有只有免疫反应性而无免疫原免疫反应性而无免疫原性性的抗原。的抗原。hapten+carrier=Complete antigen 与抗原相关的其它概念：与抗原相关的其它概念：免疫原（免疫原（immunogen）：免疫原性）：免疫原性耐受原（耐受原（tolerogen）：免疫耐受）：免疫耐受 变应原、过敏原（变应原、过敏原（allergen）：超敏反应）：超敏反应凝集原（凝集原（agglutinogen）：凝集反应）：凝集反应沉淀原（沉淀原（precipitonogen）：沉淀反应）：沉淀反应第一节第一节 决定抗原免疫原性的条件决定抗原免疫原性的条件一、异物性一、异物性（Foreignness）异异物物性性指指的的是是抗抗原原与与所所刺刺激激的的机机体体的的自自身身物物质质的的差差异异。但本质不一定仅仅是但本质不一定仅仅是“体外体外”的物质。的物质。“异物性异物性”包含包含3个层次的意思：个层次的意思：1.异异种种抗抗原原（xenoantigen）：生生物物间间亲亲缘缘关关系系越越远远，大大分分子子结结构构差异越大，抗原性越强；如：病原微生物、异种蛋白；差异越大，抗原性越强；如：病原微生物、异种蛋白；2.同种异体抗原（同种异体抗原（alloantigen）：如人类）：如人类HLA、ABO血型等；血型等；3.自自身身抗抗原原（autoantigen）：自自身身隐隐蔽蔽成成分分和和突突变变成成分分等等。如如：精精子、眼晶体蛋白、脑组织等。子、眼晶体蛋白、脑组织等。二、抗原的理化性质二、抗原的理化性质1.分子大小和结构分子大小和结构抗抗原原的的分分子子量量一一般般较较大大，Mw 10000kd以以上上，小小于于4000kd往往往往不不具具备备免免疫疫原原性性，但但是是若若结结构构有有足足够够的的复复杂杂度度，液可以有免疫原性。液可以有免疫原性。胰胰岛岛素素(insulin)：分分子子量量仅仅5734，但但因因其其结结构构复复杂杂，仍具有免疫原性。仍具有免疫原性。淀粉、明胶：分子量很大（淀粉、明胶：分子量很大（105），但不具免疫原性。），但不具免疫原性。2.化学组成化学组成抗原必须有一定的化学组成，一般而言：抗原必须有一定的化学组成，一般而言：免疫原性大小：蛋白质免疫原性大小：蛋白质复杂的多糖复杂的多糖核酸和脂类核酸和脂类立立体体构构象象（conformation）：抗抗原原分分子子特特殊殊的的化化学学基基团团的的三三维维结结构构，它它决决定定抗抗原原分分子子可可否否与与淋淋巴巴细细胞胞表表面面的的抗抗原受体相吻合，从而启动免疫应答。原受体相吻合，从而启动免疫应答。易易接接近近性性（accessibility）：暴暴露露于于抗抗原原表表面面的的特特殊殊化化学学基基团团与与淋淋巴巴细细胞胞表表面面的的相相应应抗抗原原受受体体（TCR、BCR）接接触的难异程度。触的难异程度。3.易接近性和立体构象易接近性和立体构象4.其他因素其他因素物物理理状状态态（PhysicalForm）、剂剂量量（Dose）、免免疫疫途途径径（Route）、佐剂（、佐剂（Adjuvant）三、宿主因素三、宿主因素遗传背景（遗传背景（Genetics）种群（种群（Species）差异差异个体（个体（Individual）差异差异年龄（年龄（Age）第二节第二节 抗原的特异性抗原的特异性特特异异性性（specificity）：抗抗原原刺刺激激机机体体只只引引起起与与之之相相对对应应的的免免疫疫细细胞胞发发生生免免疫疫应应答答；抗抗原原只只与与相相应应的的抗抗体体、致致敏敏淋淋巴巴细细胞发生反应。胞发生反应。抗抗原原的的特特异异性性是是由由抗抗原原分分子子表表面面的的抗抗原原决决定定基基（簇簇）决决定定的。的。抗抗原原决决定定基基（antigen determinant，AD）又又称称抗抗原原的的表表位位（epitope），往往往往由由57个个氨氨基基酸酸、单单糖糖、核核苷苷酸酸组组成成。一一个个抗抗原原分分子子可可以以有有一一种种或或多多种种抗抗原原决决定定簇簇，其其特特异异性性由由抗抗原原决决定定簇簇的的性性质质、数目、空间构象决定。数目、空间构象决定。抗原所携抗原决定簇的数目称为抗原结合价，一般抗原是多价的。抗原所携抗原决定簇的数目称为抗原结合价，一般抗原是多价的。一、决定抗原特异性的分子结构基础一、决定抗原特异性的分子结构基础 抗原决定基的抗原决定基的化学组成化学组成、空间排列、空间排列、立体立体构型构型均可影响抗原的特异性。均可影响抗原的特异性。意义：意义：抗原决定基抗原决定基的多样性、复杂性决定了抗原分子所激发的的多样性、复杂性决定了抗原分子所激发的免疫应答的多样性、复杂性，决定了抗原分子刺激机体所产免疫应答的多样性、复杂性，决定了抗原分子刺激机体所产生的抗体的多样性和复杂性生的抗体的多样性和复杂性.免疫免疫 抗抗BSA抗体抗体+BSA 结合反应结合反应 牛血清白蛋白（牛血清白蛋白（BSA）兔兔 BSA反应性反应性T细胞细胞+BSA T 细胞增殖反应细胞增殖反应 免疫免疫 抗抗BSA抗体（一）抗体（一）加热加热BSA 变性的变性的BSA 兔兔 BSA反应性反应性T细胞细胞+BSA T 细胞增殖反应细胞增殖反应 变性的变性的BSA +抗抗BSA抗体抗体：不发生结合反应：不发生结合反应天然抗原：天然抗原：抗原多种抗原多种T细胞表位和多种细胞表位和多种B细胞表位的复合体细胞表位的复合体抗原决定簇的类型抗原决定簇的类型线性表位和构象性表位线性表位和构象性表位T细胞表位与细胞表位与B细胞表位主要特点细胞表位主要特点T T细胞细胞表位表位B B细胞细胞表位表位受体受体TCRTCRBCRBCRMHCMHC递呈递呈必需必需不需不需表位表位构型构型线性表位线性表位构象决定簇、构象决定簇、线线性表位性表位表位表位位置位置抗原分子任意部位抗原分子任意部位 多存在于抗原分多存在于抗原分子表面子表面表位表位性质性质多为加工变形后的多为加工变形后的短肽短肽天然多肽、多糖、天然多肽、多糖、脂多糖等脂多糖等二、二、共同抗原和交叉反应共同抗原和交叉反应v交叉反应交叉反应抗原除与其诱导产生的抗体或抗原除与其诱导产生的抗体或致敏淋巴细胞发生特异性反应外，也可与其致敏淋巴细胞发生特异性反应外，也可与其它抗原诱生的抗体或致敏淋巴细胞发生反应。它抗原诱生的抗体或致敏淋巴细胞发生反应。交交叉叉反反应应是是由由于于两两种种不不同同的的抗抗原原分分子子中中具具有有相相同同的的抗抗原原决决定定簇簇引引起起的的，这这种种决决定定簇簇称称为为共共同同决决定定基基（commonepitope）或共同抗原（）或共同抗原（commonantigen）。）。Ag-AAg-BBacteria-ABacteria-BAnti B serumAnti A serumWeak reactionWeak reactionstrong reactionstrong reactionThe epitope A is so called common epitope.共同抗原的存在，作血清学诊断时应予注意，以免误诊。共同抗原的存在，作血清学诊断时应予注意，以免误诊。胸腺依赖抗原（胸腺依赖抗原（thymus dependent antigen,TDAg）胸腺非依赖抗原（胸腺非依赖抗原（thymus independent antigen,TIAg）在在T细胞协助下才能刺激细胞协助下才能刺激B细胞产生抗体细胞产生抗体,抗体主要是抗体主要是IgG，可引，可引起细胞免疫，并有免疫记忆。如人血清蛋白、卵白蛋白、羊红细起细胞免疫，并有免疫记忆。如人血清蛋白、卵白蛋白、羊红细胞、白喉类毒素等。胞、白喉类毒素等。刺激机体产生抗体无需刺激机体产生抗体无需T细胞协助，产生细胞协助，产生IgM类抗体，不引起类抗体，不引起细胞免疫，也无免疫记忆。细胞免疫，也无免疫记忆。eg.细菌脂多糖、荚膜多糖、鞭毛等。细菌脂多糖、荚膜多糖、鞭毛等。第三节第三节 抗原的分类抗原的分类一、依据抗原诱生抗体对一、依据抗原诱生抗体对T细胞的依赖性细胞的依赖性二、依据抗原与机体的亲缘关系二、依据抗原与机体的亲缘关系1.异异种种抗抗原原（xenogenicantigen）：生生物物间间亲亲缘缘关关系系越越远远，大大分分子子结构差异越大，抗原性越强。如结构差异越大，抗原性越强。如各种病原微生物各种病原微生物2.同种异体抗原（同种异体抗原（allogenicantigen）：如人类）：如人类HLA、ABO血型等；血型等；3.自自身身抗抗原原（autoantigen）：自自身身隐隐蔽蔽成成分分和和突突变变成成分分等等，如如修修饰饰的的自身抗原自身抗原、隐蔽的自身抗原释放隐蔽的自身抗原释放。4.异异嗜嗜性性抗抗原原（Heterophilantigen）：异异嗜嗜性性抗抗原原是是一一类类与与血血缘缘无无关的，存在于人、动物、植物、微生物之间，抗原性相近的抗原。关的，存在于人、动物、植物、微生物之间，抗原性相近的抗原。Hetero-other,different;phil-love 如如溶溶血血型型链链球球菌菌的的多多糖糖抗抗原原和和蛋蛋白白质质抗抗原原与与人人体体的的心心肌肌、心心瓣瓣膜膜或或肾肾小小球球基基底底膜膜之之间间可可有有异异嗜嗜性性抗抗原原存存在在，当当机机体体感感染染溶溶血血型型链链球球菌菌并并产产生生抗抗体体后后，可可与与上上述述组组织织结结合合，临床表现为风湿病或肾小球肾炎等。临床表现为风湿病或肾小球肾炎等。M proteinantibodymammalian myosin异嗜性抗原异嗜性抗原三、依据抗原的来源分类三、依据抗原的来源分类1.人人工工抗抗原原（artificial antigen）：是用化学或基因工程的方法制备的。2.天然抗原天然抗原（nature antigen）：来源于自然界。四、依据抗原激活四、依据抗原激活T细胞的能力分类细胞的能力分类1.1.普通抗原（普通抗原（Conventionalantigen）：）：2.2.超超抗抗原原（Superantigen，SAg）：只只需需极极低低浓浓度度即即可可激激活活大大量量的的T T细细胞胞克克隆隆，产产生生极极强强的的免免疫疫应应答答效效应应，这这类类抗抗原称为原称为超抗原。超抗原。对对T细细胞胞有有极极强强的的激激活活作作用用，是是普普通通抗抗原原的的2000-50000倍，故被倍，故被White等人称为超级抗原。等人称为超级抗原。ConventionalantigenSuperantigenPolyclonal T cell response1:4-1:10Monoclonal/Oligoclonal T cell response1:104-1:105第四节第四节其他免疫刺激剂其他免疫刺激剂免免疫疫佐佐剂剂（immunoadjuvant）是是一一类类与与抗抗原原一一起起或或预预先先注注入入机机体体，能能非非特特异异性性地地增增强强机机体体对对抗抗原原的的免免疫疫应应答答或或改改变变免疫应答类型的物质，简称佐剂（免疫应答类型的物质，简称佐剂（adjuvant）。）。佐佐剂剂的的免免疫疫生生物物学学作作用用：增增强强抗抗原原的的免免疫疫原原性性使使无无免免疫疫原原性性或或免免疫疫原原性性很很弱弱的的物物质质成成为为良良好好的的免免疫疫原原。增增强强机机体体对对抗抗原原刺刺激激的的反反应应能能力力，提提高高机机体体初初次次应应答答和和再再次次应应答答的的抗抗体体滴滴度度。改改变变抗抗体体类类型型，使使由由产产生生IgM转转变变为为产产生生IgG。产生或增强迟发型超敏反应。产生或增强迟发型超敏反应。1.生生物物性性佐佐剂剂是是细细菌菌或或其其产产物物，其其本本身身具具有有免免疫疫原原性性，如如分分枝枝杆杆菌菌（结结核核杆杆菌菌，卡卡介介苗苗）、短短小小棒棒状状杆杆菌菌、百百日日咳咳杆杆菌菌、革革兰兰阴阴性性杆杆菌菌内内毒毒素素（脂脂多多糖糖）等等。目目前前还还发发现现了了细细胞胞因因子子如如粒粒细细胞胞-巨巨噬噬细细胞胞集集落落刺刺激激因因子子（GM-CSF）、白白细细胞胞介素介素1、2（IL-1、IL-2）、）、干扰素干扰素(IFN-)等的佐剂活性。等的佐剂活性。2.无机化合物无机化合物如氢氧化铝、明矾。如氢氧化铝、明矾。3.人人工工合合成成双双链链多多聚聚核核苷苷酸酸如如双双链链多多聚聚肌肌苷苷酸酸:胞胞苷苷酸酸（PolyI:C），双双链链多多聚聚腺苷酸腺苷酸:尿苷酸（尿苷酸（PolyA:U）4.油剂油剂花生油乳化佐剂（佐剂花生油乳化佐剂（佐剂55）、矿物油、植物油、羊毛脂等。）、矿物油、植物油、羊毛脂等。5.弗弗氏氏（Freund）佐佐剂剂又又分分弗弗氏氏不不完完全全佐佐剂剂（FIA，内内含含石石蜡蜡油油与与羊羊毛毛脂脂）和和完完全全弗弗氏氏佐佐剂剂（FCA，不不完完全全弗弗氏氏佐佐剂剂添添加加死死卡卡介介苗苗），是是目目前前动动物物实实验验中中最最常常见见的的佐佐剂剂，但但易易在在注注射射局局部部形形成成肉肉芽芽肿肿和和持持久久性性溃溃疡疡，因因此此不不适适用用于于人人体体使使用用。近近年年来来，人人工工合合成成胞胞壁壁酰酰二二肽肽（muramyldipeptide,MDP）为为卡卡介介苗苗细细胞胞壁壁中中的的一一种种成成分分，可可口口服服，用用于于提提高高疫疫苗苗的的接接种种效效果果，是是对对人人体体无无不不良良反反应应的有效佐剂。的有效佐剂。佐剂的种类佐剂的种类佐剂的作用机制佐剂的作用机制改改变变抗抗原原的的物物理理性性状状，形形成成抗抗原原储储存存库库，增增加加抗抗原原在在体内储留时间；体内储留时间；有有些些佐佐剂剂本本身身就就是是免免疫疫细细胞胞的的多多克克隆隆激激活活剂剂（如如脂脂多多糖）可以刺激淋巴细胞增殖分化，扩大免疫应答能力；糖）可以刺激淋巴细胞增殖分化，扩大免疫应答能力；促进吞噬细胞对抗原的吞噬及加工处理与提呈；促进吞噬细胞对抗原的吞噬及加工处理与提呈；增增加加T细细胞胞的的活活化化（佐佐剂剂可可以以增增强强免免疫疫细细胞胞表表达达T细细胞胞活活化化所所需需的的协协同同刺刺激激分分子子和和细细胞胞因因子子；延延长长抗抗原原肽肽-MHC分子复合物在分子复合物在APC表面的表达时间）表面的表达时间）微生物抗原微生物抗原细菌抗原：细菌抗原：菌体、鞭毛、菌毛、荚膜、细菌毒素菌体、鞭毛、菌毛、荚膜、细菌毒素（产生抗毒素）（产生抗毒素）病毒：包膜、衣壳、刺突病毒：包膜、衣壳、刺突医学上重要的抗原医学上重要的抗原异种动物血清异种动物血清二重性：二重性：（1）中和细菌外毒素）中和细菌外毒素（2）刺激机体产生抗动物血清的抗体）刺激机体产生抗动物血清的抗体甲醛甲醛 免疫免疫 外毒素外毒素 类毒素类毒素 马马 从血清中获得抗毒素。从血清中获得抗毒素。抗毒素是治疗由细菌外毒素所致疾病的生物制品。抗毒素是治疗由细菌外毒素所致疾病的生物制品。同种异型抗原同种异型抗原v人类红细胞的血型抗原（人类红细胞的血型抗原（A、B、AB and O 型）型）A抗原抗原B抗原抗原抗抗A抗抗BA型型+-B型型-+-AB型型+-O型型-+其它：其它：自身组织成分，肿瘤细胞表面抗原等自身组织成分，肿瘤细胞表面抗原等