抗原抗体反应与免疫化学.ppt

抗原抗体反应与免疫化学抗原抗体反应与免疫化学多塞多塞(1916)法国免疫学家、医学家法国免疫学家、医学家1965年发现人类的白细胞表面抗原年发现人类的白细胞表面抗原(HLA)系统，此发现在系统，此发现在输血和组织器官移植中有重要意义，于输血和组织器官移植中有重要意义，于1980年获诺贝尔奖。年获诺贝尔奖。利根川进利根川进(1939)日本分子生物学家日本分子生物学家1976年发现了抗体多样性的遗传现象，年发现了抗体多样性的遗传现象，80年代初揭示了年代初揭示了抗体合成的基本原理，为了解机体如何制造出抵抗多种疾病抗体合成的基本原理，为了解机体如何制造出抵抗多种疾病所需的不同抗体作出了重要贡献。于所需的不同抗体作出了重要贡献。于1987年获诺贝尔奖。年获诺贝尔奖。杰尼杰尼(19111994)丹麦免疫学家丹麦免疫学家 50至至70年代相继提出了年代相继提出了抗体形成的抗体形成的“天然天然”选择学说、抗体多样性发生学说和免疫系选择学说、抗体多样性发生学说和免疫系统统 的网络学说，由此建立了细胞免疫学理论。于的网络学说，由此建立了细胞免疫学理论。于1984年获诺年获诺贝尔奖。他被称为是贝尔奖。他被称为是“现代免疫学之父现代免疫学之父”。2.1抗原的免疫原性与分子基础抗原的免疫原性与分子基础2.1.1抗原及其免疫原性基础抗原及其免疫原性基础抗原概念：指能刺激机体免疫诱导免疫应答，并能与应答抗原概念：指能刺激机体免疫诱导免疫应答，并能与应答产生的抗体或致敏淋巴细胞发生特异性反应的物质。产生的抗体或致敏淋巴细胞发生特异性反应的物质。免疫性能：完全抗原和半抗原免疫性能：完全抗原和半抗原免疫原性和免疫反应性免疫原性和免疫反应性抗原产生作用的因素：免疫原性是抗原最重要的性抗原产生作用的因素：免疫原性是抗原最重要的性质，免疫原性取决于三个因素：抗原性质、宿主的反质，免疫原性取决于三个因素：抗原性质、宿主的反应性和免疫方式。应性和免疫方式。宿主的反应性宿主的反应性免疫方式免疫方式抗原性质？抗原性质？抗原性质：抗原性质：异物性：分子量大小：化学结构：异物性：分子量大小：化学结构：抗原特异性基础抗原特异性基础半抗原及其应用（药物残留检测）半抗原及其应用（药物残留检测）半抗原半抗原-载体效应：载体不仅赋予半抗原以免疫原性，载体效应：载体不仅赋予半抗原以免疫原性，还与半抗原免疫应答的记忆性密切相关。还与半抗原免疫应答的记忆性密切相关。天然抗原的表位天然抗原的表位抗原表位：也称抗原决定簇，表位是抗原分子表抗原表位：也称抗原决定簇，表位是抗原分子表面或者其他部位的具有一定组成和结构的特殊化面或者其他部位的具有一定组成和结构的特殊化学基团。蛋白质抗原有几个氨基酸残基组成；糖学基团。蛋白质抗原有几个氨基酸残基组成；糖类抗原有单糖残基组成的特殊结构。类抗原有单糖残基组成的特殊结构。顺序表位和构象表位。顺序表位和构象表位。表位的数目和定位表位的数目和定位数目：用饱和情况下能够结合多少抗体分子来测数目：用饱和情况下能够结合多少抗体分子来测定，一般情况下，表位数目与抗原分子量呈正相定，一般情况下，表位数目与抗原分子量呈正相关。甲状腺球蛋白的分子量关。甲状腺球蛋白的分子量700kD，大约有，大约有40个表个表位。位。显性表位：多个抗原表位中起主要作用，是宿主显性表位：多个抗原表位中起主要作用，是宿主产生特异性的免疫应答，这种表位称之为显性表产生特异性的免疫应答，这种表位称之为显性表位，这种现象称之为免疫显性。位，这种现象称之为免疫显性。共同表位与交叉反应共同表位与交叉反应单纯抗原：一个表位共同抗原类属抗原异嗜性抗原交叉反应：由某一抗原诱导产生的抗体，也可以与其共同抗原结合，发生特异性免疫反应，这种现象称之为交叉反应。表位的细胞识别性表位的细胞识别性B细胞表位：供细胞表位：供B细胞识别诱导抗体应答，而细胞识别诱导抗体应答，而T细胞不能识细胞不能识别的表位别的表位T细胞表位：细胞表位：抗原的类型依据诱导免疫应答的性能：胸腺依赖性（依据诱导免疫应答的性能：胸腺依赖性（T细胞参细胞参与）、胸腺非依赖性、超抗原与）、胸腺非依赖性、超抗原与宿主亲缘相关性：异种抗原、同种异型抗原、与宿主亲缘相关性：异种抗原、同种异型抗原、自身抗原。自身抗原。化学结构：蛋白质抗原、多糖抗原、核酸抗原等。化学结构：蛋白质抗原、多糖抗原、核酸抗原等。2.2免疫球蛋白结构及特征免疫球蛋白结构及特征概念：一组具有抗体活性或抗体结构的球蛋白。由浆细胞产生，存在于血液和其他体液（组织液和外分泌液）中。Ig的基本结构：Y字形。一一IgG IgG是血清中含量最高的免疫球蛋白类型，占人血清免疫是血清中含量最高的免疫球蛋白类型，占人血清免疫球蛋白总量的球蛋白总量的80%。IgG为单体为单体，IgG是主要的抗感染抗体，大多数抗菌性、抗是主要的抗感染抗体，大多数抗菌性、抗病毒性、抗毒素抗体都属于病毒性、抗毒素抗体都属于IgG类抗体。类抗体。不少自身抗体如抗甲状腺球蛋白抗体、系统性红斑狼疮不少自身抗体如抗甲状腺球蛋白抗体、系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosis,SLE)和引起和引起、型超敏反型超敏反应的抗体也都属于应的抗体也都属于IgG类抗体。类抗体。IgG能通过胎盘进入婴儿体能通过胎盘进入婴儿体内，是新生儿抗感染的重要因素。内，是新生儿抗感染的重要因素。二二IgM IgM由由5个单体的个单体的IgM通过通过J链连接而成，链连接而成，是分子量是分子量最大的免疫球蛋白，不能穿过血管壁。最大的免疫球蛋白，不能穿过血管壁。IgM是是机体最早出现的免疫球蛋白，在胚胎发育晚期的机体最早出现的免疫球蛋白，在胚胎发育晚期的胎儿就有能力合成胎儿就有能力合成IgM，主要在脾脏合成，主要在脾脏合成。IgM主主要分布于血液里，占人血清免疫球蛋白总量的要分布于血液里，占人血清免疫球蛋白总量的10%左右。左右。三三IgA IgA占人血清免疫球蛋白总量的占人血清免疫球蛋白总量的10%15%，具有单体、，具有单体、双体甚至三体和多聚体种形式，双体甚至三体和多聚体种形式，单体单体IgA主要存在于血主要存在于血清之中，而分泌型二聚体清之中，而分泌型二聚体IgA(SIgA)主要存在于外分泌主要存在于外分泌液中，液中，SIgA是机体粘膜防御感染的重要抗体，主要分是机体粘膜防御感染的重要抗体，主要分布于初乳、唾液、呼吸道分泌液、胃肠液、泌尿生殖布于初乳、唾液、呼吸道分泌液、胃肠液、泌尿生殖道分泌液中。道分泌液中。SIgA能与相应的病原微生物结合，抑制能与相应的病原微生物结合，抑制病毒感染和细菌侵入，尤其对于防御流感病毒，呼肠病毒感染和细菌侵入，尤其对于防御流感病毒，呼肠病毒、脊髓灰质炎病毒、沙门氏菌、霍乱弧菌、淋病病毒、脊髓灰质炎病毒、沙门氏菌、霍乱弧菌、淋病双球菌等的感染发挥重要作用。双球菌等的感染发挥重要作用。婴儿可从初乳中获得婴儿可从初乳中获得SIgA，4-6个月后开始自身合成个月后开始自身合成IgA。四四 IgE IgE为单体，在人血清中含量极低，主要由鼻咽部、扁桃腺、为单体，在人血清中含量极低，主要由鼻咽部、扁桃腺、支气管、胃肠道等处粘膜固有层的浆细胞合成与分泌。当支气管、胃肠道等处粘膜固有层的浆细胞合成与分泌。当寄生虫感染，如蠕虫、血吸虫和旋毛虫等，真菌感染，如寄生虫感染，如蠕虫、血吸虫和旋毛虫等，真菌感染，如曲霉菌、白色念珠菌等可诱发机体产生大量的曲霉菌、白色念珠菌等可诱发机体产生大量的IgE。阿米巴。阿米巴痢疾和阿米巴肝脓肿时也能引发产生抗阿米巴的痢疾和阿米巴肝脓肿时也能引发产生抗阿米巴的IgE抗体，抗体，但原虫感染一般不引起但原虫感染一般不引起IgE分泌量增加分泌量增加。IgE能介导速发型能介导速发型超敏反应，如哮喘、荨麻疹、过敏性休克、枯草热等。还超敏反应，如哮喘、荨麻疹、过敏性休克、枯草热等。还有，花粉敏感者在花粉季节，机体内有，花粉敏感者在花粉季节，机体内IgE含量升高。含量升高。五五 IgD IgD在人血清含量中极低，不稳定，容易被胰蛋白在人血清含量中极低，不稳定，容易被胰蛋白酶降解酶降解。IgD的功能不清楚，的功能不清楚，mIgD是是B细胞成熟的细胞成熟的重要标志。在重要标志。在B细胞分化过程中，先出现细胞分化过程中，先出现mIgM，后出现后出现mIgD，当当mIgM和和mIgD同时存在时，标志同时存在时，标志着着B细胞成熟，并且容易被抗原激活细胞成熟，并且容易被抗原激活。mIgM 和和mIgD 是是B细胞抗原受体。细胞抗原受体。免疫学反应举例免疫学反应举例输血输血根据人类红细胞表面所含有的 A、B 抗原的不同，将人类血型分为 A、B、AB 和 O 四种血型。A 型和 B 型红细胞上分别有 A 抗原和 B 抗原；AB 型红细胞上有 A、B 两种抗原；O 型红细胞上不含 A、B 抗原，但含有 A、B 抗原的前体物质 H 抗原，如图 2-3 所示。同一人血清中不含与本人血清抗原相应的抗体。A 血型人血清中含有抗 B，B 血型人血清中含有抗 A，AB 血型人血清中既无抗 A 又无抗 B，O 血型人血清中既有抗 A 又有抗 B。2.3免疫学反应举例一、体外免疫学检测一、体外免疫学检测（一）体液免疫检测（血清学反应）1、抗原抗体反应的特点：特异性可逆性比例性特异性特异性是由抗原决定簇和抗体分子的超变区之间空间是由抗原决定簇和抗体分子的超变区之间空间结构的互补性确定的。这种高度的特异性在传染病的结构的互补性确定的。这种高度的特异性在传染病的诊断与防治方面得到有效的应用。随着免疫学技术的诊断与防治方面得到有效的应用。随着免疫学技术的发展进步，还将在医学和生物学领域得到更加深入和发展进步，还将在医学和生物学领域得到更加深入和广泛的应用，比如肿瘤的诊断和特异性治疗等。广泛的应用，比如肿瘤的诊断和特异性治疗等。比例性比例性是指抗原与抗体发生可见反应需遵循一定的量比关系，只有当二者浓度比例适当时才出现可见反应，在抗原抗体比例相当或抗原稍过剩的情况下，反应最彻底，形成的免疫复合物沉淀最多、最大。而当抗原抗体比例超过此范围时，反应速度和沉淀物量都会迅速降低甚至不出现抗原抗体反应。可逆性可逆性是指抗原抗体结合形成复合物后，在一定是指抗原抗体结合形成复合物后，在一定条件下又可解离恢复为抗原与抗体的特性。由于条件下又可解离恢复为抗原与抗体的特性。由于抗原抗体反应是分子表面的非共价键结合，所形抗原抗体反应是分子表面的非共价键结合，所形成的复合物并不牢固，可以随时解离，解离后的成的复合物并不牢固，可以随时解离，解离后的抗原抗体仍保持原来的理化特征和生物学活性。抗原抗体仍保持原来的理化特征和生物学活性。2.3免疫学反应举例一、体外免疫学检测1、抗原抗体反应的特点：抗体过剩比例适当抗原过剩抗原抗体的比例与其形成免疫复合物大小的关系一、体外免疫学检测常见的体液免疫检测法：（1）凝集反应：间接凝集和间接凝集抑制试验凝集反应：凝集反应：颗粒性抗原颗粒性抗原(如细菌、红细胞或表面带有抗原的乳胶颗如细菌、红细胞或表面带有抗原的乳胶颗粒粒)与相应抗体结合，在一定条件下可形成凝集团块的现象。与相应抗体结合，在一定条件下可形成凝集团块的现象。直接凝集反应：直接凝集反应：颗粒状抗原（如细菌、红细胞等）与相应抗颗粒状抗原（如细菌、红细胞等）与相应抗体直接结合所出现的凝集现象。分为玻片法和试管法。玻片法是一种体直接结合所出现的凝集现象。分为玻片法和试管法。玻片法是一种定性试验方法。可用已知抗体来检测未知抗原。若鉴定新分离的菌种定性试验方法。可用已知抗体来检测未知抗原。若鉴定新分离的菌种时，可取已知抗体滴加在玻片上，将待检菌液一滴与其混匀。数分种时，可取已知抗体滴加在玻片上，将待检菌液一滴与其混匀。数分种后，如出现肉眼可见的凝集现象，为阳性反应。后，如出现肉眼可见的凝集现象，为阳性反应。间接凝集反应：间接凝集反应：将可溶性抗原（或抗体）先吸附于一将可溶性抗原（或抗体）先吸附于一种与免疫无关的、一定大小的颗粒状载体的表面，然后与种与免疫无关的、一定大小的颗粒状载体的表面，然后与相应抗体（或抗原）作用。相应抗体（或抗原）作用。（2）沉淀反应：单向琼脂扩散试验单向琼脂扩散实验单向琼脂扩散实验：一种常用的定量检测抗原的方一种常用的定量检测抗原的方法。将适量抗体与琼脂混匀，浇注成板，凝固后，在板上法。将适量抗体与琼脂混匀，浇注成板，凝固后，在板上打孔，孔中加入抗原，抗原就会向孔的四周扩散，边扩散打孔，孔中加入抗原，抗原就会向孔的四周扩散，边扩散边与琼脂中的抗体结合。一定时间后，在两者比例适当处边与琼脂中的抗体结合。一定时间后，在两者比例适当处形成白色沉淀环。沉淀环的直径与抗原的浓度成正比。如形成白色沉淀环。沉淀环的直径与抗原的浓度成正比。如事先用不同浓度的标准抗原制成标准曲线，则从曲线中可事先用不同浓度的标准抗原制成标准曲线，则从曲线中可求出标本中抗原的含量。本试验主要用于检测标本中各种求出标本中抗原的含量。本试验主要用于检测标本中各种免疫球蛋白和血清中各种补体成分的含量，敏感性很高。免疫球蛋白和血清中各种补体成分的含量，敏感性很高。（2）沉淀反应：双向琼脂扩散试验双向琼脂扩散实验：双向琼脂扩散实验：常用于定性检测，也可用于半定量检测。常用于定性检测，也可用于半定量检测。将抗原与抗体分别加入琼脂凝胶板上相邻近的小孔内，让它们相互向将抗原与抗体分别加入琼脂凝胶板上相邻近的小孔内，让它们相互向对方扩散。当两者在最适当比例处相遇时，即形成一条清晰的沉淀线。对方扩散。当两者在最适当比例处相遇时，即形成一条清晰的沉淀线。根据有否出现沉淀线，可用已知的抗体鉴定未知的抗原，或用已知的根据有否出现沉淀线，可用已知的抗体鉴定未知的抗原，或用已知的抗原鉴定未知的抗体。抗原鉴定未知的抗体。临床常用本方法检查原发性肝癌患者血清中的甲胎蛋白，作为原发性临床常用本方法检查原发性肝癌患者血清中的甲胎蛋白，作为原发性肝癌的早期辅助诊断肝癌的早期辅助诊断。甲种胎儿蛋白（甲种胎儿蛋白（-Fetal protein,AFP），是胎），是胎儿组织及体液中的正常组织成份。胎儿在第儿组织及体液中的正常组织成份。胎儿在第9周才出现此种蛋白，周才出现此种蛋白，1319周达高峰，到周达高峰，到21周后逐渐下降，胎儿出生后该蛋白即行消失或周后逐渐下降，胎儿出生后该蛋白即行消失或含量甚微，普通试验方法检查不出，而肝癌病人的血清检出有此种蛋含量甚微，普通试验方法检查不出，而肝癌病人的血清检出有此种蛋白。白。（2）沉淀反应：对流免疫电泳-+对流免疫电泳：对流免疫电泳：即将抗原和抗体在琼脂凝胶孔中电即将抗原和抗体在琼脂凝胶孔中电泳，带负电荷的抗原向正极运动，带正电荷的抗体向负极泳，带负电荷的抗原向正极运动，带正电荷的抗体向负极运动，二者在琼脂凝胶中相互作用而形成沉淀线。运动，二者在琼脂凝胶中相互作用而形成沉淀线。（3）补体结合反应：补体结合反应一、体外免疫学检测免疫标记技术：免疫荧光技术免疫荧光直接法免疫荧光间接法免疫标记技术：免疫酶技术1、包被抗体 洗2、加抗原 洗3、加酶标抗体 洗4、加底物显色1、包被抗原 洗2、加抗体 洗3、加酶标抗 球蛋白 洗4、加底物显色ELISA双抗体夹心法ELISA间接法免疫标记技术：免疫标记技术：放射免疫测定法（放射免疫测定法（RIARIA）将放射性检测高灵敏度与抗原将放射性检测高灵敏度与抗原-抗体反应高特异性相结合、抗体反应高特异性相结合、对抗原对抗原(激素、药物等激素、药物等)进行测定的技术。即利用标记物与非进行测定的技术。即利用标记物与非标记物对抗体的竞争结合作用，通过比较未标记的未知量抗标记物对抗体的竞争结合作用，通过比较未标记的未知量抗原及已知量标准抗原，分别对放射性标记抗原与特定抗体结原及已知量标准抗原，分别对放射性标记抗原与特定抗体结合的抑制效应，可得出未知抗原的量。合的抑制效应，可得出未知抗原的量。胶体金是由氯金酸胶体金是由氯金酸(HAuCl4)在还原剂如白磷、抗坏血酸、枸橼酸在还原剂如白磷、抗坏血酸、枸橼酸钠、鞣酸等作用下，可聚合成一定大小的金颗粒，并由于静电作钠、鞣酸等作用下，可聚合成一定大小的金颗粒，并由于静电作用成为一种稳定的胶体状态，形成带负电的疏水胶溶液，由于静用成为一种稳定的胶体状态，形成带负电的疏水胶溶液，由于静电作用而成为稳定的胶体状态，故称胶体金。胶体电作用而成为稳定的胶体状态，故称胶体金。胶体金标金标记，实质记，实质上是蛋白质等高分子被吸附到胶体金颗粒表面的包被过程。上是蛋白质等高分子被吸附到胶体金颗粒表面的包被过程。免疫金标记技术免疫金标记技术(Immunogold labelling techique)主要利用了金颗主要利用了金颗粒具有高电子密度的特性，在金标蛋白结合处，在显微镜下可见粒具有高电子密度的特性，在金标蛋白结合处，在显微镜下可见黑褐色颗粒，当这些标记物在相应的配体处大量聚集时，肉眼可黑褐色颗粒，当这些标记物在相应的配体处大量聚集时，肉眼可见红色或粉红色斑点，因而用于定性或半定量的快速免疫检测方见红色或粉红色斑点，因而用于定性或半定量的快速免疫检测方法中，这一反应也可以通过银颗粒的沉积被放大，称之为免疫金法中，这一反应也可以通过银颗粒的沉积被放大，称之为免疫金银染色。银染色。免疫标记技术：免疫标记技术：胶体金免疫技术胶体金免疫技术二、体内免疫学检测二、体内免疫学检测（一）体液免疫检测1 1、I I型超敏反应皮肤试验型超敏反应皮肤试验 用常见变应原作皮内注射或划痕后，在20分钟内引起红斑及丘疹。如超过1cm或无红肿但注射处有痒感，或全身有不适反应者均为阳性，反之为阴性。2、中和反应皮肤试验、中和反应皮肤试验 将微量外毒素注射于受试者前臂屈侧皮内，24-48小时局部出现皮肤红肿者为阳性反应，表示无免疫力。阴性反应为有免疫力。锡克实验检测对白喉易感性：锡克实验检测对白喉易感性：注射一定量的白喉毒素于受试者前臂屈侧皮内。受试者如无免疫力，2448小时，局部皮肤出现红肿，直径在12厘米者为阳性反应。相反，受试者如有免疫力，其血清中含有足量的抗毒素抗体，能中和注入的毒素，局部不出现红肿，为阴性反应。此试验除用来测定机体对白喉的易感性以外，还可检测白喉预防接种后是否产生免疫力。二、体内免疫学检测（二）细胞免疫检测 以特异性抗原或有丝分裂原注入皮内，剌激体内致敏T细胞分化增殖，释放淋巴因子，引起局部皮肤的IV型超敏反应。1、特异性抗原皮肤试验：在受试者前臂内侧皮内注入少量可溶性抗原，24-48小时后，观察局部皮肤红肿硬结的大小。大于1cm即为阳性，表示有细胞免疫力。2、植物血凝素（PHA）皮试：将PHA注射于受试者前臂屈侧皮内，6-12小时后局部出现红斑硬结，24-48小时达高峰，即为阳性反应，常用于检测细胞免疫水平。