医学免疫学 第二章　抗　原 (Antigen, Ag)

主要内容 第一节 抗原的基本概念 第二节 决定免疫原性的条件 第三节 抗原的特异性与交叉反应 第四节 抗原的种类 第五节 医学上重要抗原

一、抗原的概念 抗原(antigen，Ag) 指能与T、B细胞的抗原识别受体（TCR/BCR) 特异性结合,促使其增殖、分化，产生免疫效应 物质（抗体或致敏淋巴细胞），并与之结合， 发挥免疫效应的物质。 如病原微生物、植物花粉等。 是一类能刺激机体免疫系统产生特异性免疫应答,并能与相应的免疫应答产物在体内或体外发生特异性结合的物质. 一类作用于T、B淋巴细胞的抗原识别受体, 促使其增殖、分化，产生免疫效应物质（抗体或致敏淋巴细胞），并与之结合，发挥免疫效应的物质。

抗原的两种特性 Ag 免疫原性(immunogenicity) 抗原性(antigenicity) 抗原性 刺激机体产生免疫应答，诱导产生抗体或致敏淋巴细胞的能力。 抗原性(antigenicity) 抗原能够与其所诱生的抗体或致敏淋巴细胞特异性结合的能力 。 Ag T B 浆细胞 致敏T细胞 抗体 抗原性

完全抗原 半抗原(hapten) 载体(carrier) 同时具有免疫原性和抗原性的物质。 仅具有抗原性而无免疫原性的物质。 与半抗原结合而赋予其免疫原性的物质。 半抗原+载体(蛋白质) 完全抗原

载体 完全抗原 半抗原 + B B B T B T 抗体

同血浆中的 蛋白成分结合 成完全抗原 青霉素 孢子 侵入 机体再次接触 青霉素 使机体产生抗 青霉素的抗血清 发生严重的 过敏反应

第二节 影响抗原诱导免疫应答的因素 一、抗原本身 二、宿主因素 三、其他因素 抗原物质是否具有免疫原性，一方面取决于抗原 本身的性质，另一方面取决于机体对抗原刺激的 反应性。 一、抗原本身 二、宿主因素 三、其他因素

一 、抗原分子的理化性质 1.分子大小: 一般≥10000Da，（ ≦4000Da） 分子量越大，免疫原性越强(表位多） 明胶 胰岛素 2.化学组成和结构： 免疫原性物质还须具备复杂的化学组成与特殊的化学基团。 3.物理性状： 聚合状态>单体状态 颗粒性抗原>可溶性抗原 蛋白质：异种动物血清，细菌蛋白、病毒蛋白、移植抗原（MHC)，Rh抗原，肿瘤抗原，，基因工程抗体，食物蛋白 多糖：细菌的荚膜多糖、肽聚糖、脂多糖、ABO血型抗原（多肽寡糖） 核酸和脂类：一般为半抗原，，见于病原体的细胞膜、外膜、病毒包膜、 Pr>多糖 >核酸、类脂 芳香族氨基酸>直链氨基酸 11

※分子构象： ※易接近性： 4.分子构象与易接近性 抗原分子中某些特殊化学基团的立体构象， 是决定抗原与相应淋巴细胞表面的抗原受体（TCR、BCR）结合的关键， 是启动免疫应答的分子基础。 ※易接近性： 指抗原表面这些特殊化学基团与淋巴细胞表面相应的抗原受体相互接触的难易程度。 常与这些化学基团在抗原分子中分布的部位有关。 12

二、宿主方面的因素： 三、抗原进入机体的方式 1. 遗传因素： 2. 年龄、性别、健康状态、应激刺激 个体对抗原刺激产生应答的能力受遗传因素控制 1. 遗传因素： 2. 年龄、性别、健康状态、应激刺激 三、抗原进入机体的方式 1. 抗原剂量、抗原进入机体的途径、免疫次数 同种动物不同品系及不同个体对同种抗原产生不同强度的免疫应答。 一定剂量范围内，抗原能诱导机体产生适宜免疫应答，最终将抗原物质清除。 接种抗原途径不同将决定参与免疫应答的器官和细胞有所不同，从而使诱导产生的免疫应答水平也不同 口服诱导免疫耐受用于降低移植排斥反应，自身免疫病的治疗和预防超敏反应的发生 接种次数与免疫应答强度及效果有关，初次接种免疫应答强度低， 剂量不足或过多均不引起免疫应答 皮内>皮下>肌肉注射>腹腔>静脉 2. 佐剂的使用 14

第三节 抗原的特异性与交叉反应 一、异物性 1.异种物质：抗原与机体亲缘关系越远，异物性越强， 免疫原性也越强。 2.同种异体物质：HLA、ABO血型抗原 3.自身抗原（胚胎期未接触过的自身成分或改变了的自身成分）

异种物质： 病原微生物、异种蛋白、花粉、药物 种系关系相差越远，异物性越强，免疫原性越强 弱 小鼠自身 其它小鼠 狗 抗原 植物、微生物

同种异体物质：同一种属中的不同个体之间，由于遗传背景的差异，组织细胞或体液中某些成分的化学结构也就不同。如HLA、ABO血型抗原。 红细胞 B型血 红细胞 O型血 红细胞 AB型 红细胞 ABO血型抗原

机体的自身成分 →隐蔽的自身抗原释放（精子、脑 →改变或经修饰的自身成分（感染、 组织、眼晶状体蛋白、甲状腺球蛋白） 药物、外伤、电离辐射等）

自身隔离成分 眼球 自身免疫性交感性眼炎 精子、脑组织、眼晶状体蛋白、甲状腺球蛋白等发育过程中的隔离成分。 外伤 晶状体 晶状体 蛋白 蛋白 外流 血管 自身免疫性交感性眼炎

自身突变物质 物理、化学、 正常组织 组织结构 生物因素 细胞 发生变化 自身免疫性溶血性贫血 自身免疫性血小板减少性紫癜 长期服用甲基多巴，可使红细胞发生改变，产生新的免疫原性，引起自身免疫应答

抗体 抗原 二、特异性 其它抗体 抗H抗体 伤寒H抗原 是抗原诱导机体产生应答及与应答产物发生反应所显示的专一性。 抗原的特性 抗原的特异性表现在两个方面： * 免疫原性的特异性—某一特定抗原只能刺激机体产生特异性的抗体或致敏淋巴细胞。 * 抗原性的特异性--某一特定抗原只能与特异性的抗体或致敏淋巴细胞结合。 意义： * 特异性是免疫应答最重要的特点，也是免疫学诊断和防治的理论依据。 抗H抗体 抗原 伤寒H抗原

抗原和抗体结合的特异性

1.表位(epitope) —决定抗原特异性的结构基础 指抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团， 是抗原分子与TCR/BCR或抗体特异结合的单位， 又称抗原决定簇（antigen determinant) 其性质、数目、空间构型决定了抗原的特异性。

不同化学基团对抗原特异性的影响                                            抗苯胺 ＋ － 抗对氨基苯甲酸 抗对氨基苯磺酸 抗对氨基苯砷酸

化学基团空间位置决定抗原的特异性

2.抗原表位的类型： 按结构特点分类：线性表位、构象表位 按分布位置分类：功能性表位、隐蔽性表位 按结合抗原受体分类：T细胞表位、B细胞表位 *构象表位：短肽或多糖残基在空间上形成的特定构象 *线性表位：连续性线性排列的短肽构成

构像表位和线性表位

共同抗原表位与交叉反应 共同抗原表位：不同抗原之间含有的相同或相 似的抗原表位。 共同抗原：含有共同表位的抗原。 交叉反应：一种抗原（或抗体）除了与其相应 的抗体（或抗原）发生特异性反应 外，有时还可以与其他抗体（或抗 原）发生反应，称为交叉反应。 由于存在共同抗原造成抗体对具有相同或相似决定簇的不同抗原发生反应，此称为交叉反应 意义：致病性；应用诊断 如立克次体和变形杆菌是两种不同的微生物，但两者之间存在相同的抗原决定簇。 　　2．交叉反应：一种抗体对具有相同或相似抗原决定簇的两种不同抗原（共同抗原）都能结合，产生免疫反应，称为交叉反应。如机体受立克次体感染后产生的抗体既可与立克次体结合，也可和变形杆菌结合。交叉反应可用于某些临床感染的诊断。如立克次体感染时，由于立克次体不能在人工培养基上生长，不易得到其抗原成分，因此可用变形杆菌抗原代替立克次体抗原，检测体内相应的抗体。此即外斐反应，是一种交叉凝集反应。

交叉抗原的生物学意义： ①某些情况下，针对病原微生物的免疫应答可导致对人体的免疫损伤(参见异嗜性抗原)； ②在进行特异性诊断或鉴定时，须排除交叉抗原可能产生的干扰； ③应用交叉抗原可能诱导出针对难于制备的抗原的免疫应答.

第四节 抗原的种类 （一）依据抗原诱生抗体时对T细胞的依赖性 1.胸腺依赖性抗原(thymus dependent antigen, TD-Ag) 亦称T细胞依赖抗原，其刺激机体产生抗体依赖于T细胞辅助，如多数蛋白质抗原及细胞抗原。 2.非胸腺依赖抗原(thymus independent antigen, TI-Ag) 亦称T细胞非依赖性抗原，其刺激机体产生抗体无需T细胞辅助。如细菌脂多糖、荚膜多糖、聚合鞭毛素。

ＴＤ抗原与ＴＩ抗原的比较 TD-Ag TI-Ag 组成 B细胞 和T细胞表位 B细胞表位 T细胞辅助 必需 无需 免疫应答类型 体液和细胞免疫 体液免疫 抗体类型 多种（IgG） IgM 免疫记忆 有 无 Td-ag：白喉毒素、病毒血凝素、PPD TI-1:细脂多糖、多聚蛋白、百日咳杆菌、LPS等 TI-2：肺炎球菌脂多糖、沙门氏多聚鞭毛聚糖等

1 2 CD40/CD40L B 细胞 B细胞 Th细胞 TI-1 抗原 TD 抗原 TI 与 TD 抗 原 CD4

（二）根据抗原与机体的亲缘关系 1.异种抗原: 指来自不同种属的抗原。 2.同种异型抗原: 指同一种属不同个体所具有的特异性抗原。 1.异种抗原: 指来自不同种属的抗原。 病原微生物、类毒素、动物免疫血清 2.同种异型抗原: 指同一种属不同个体所具有的特异性抗原。 ①红细胞血型抗原 ②人类主要组织相容性抗原 3.自身抗原：能引起自身免疫应答的自身组织成分。 4.异嗜性抗原: 乃一类与种属无关，存在于人、动物及微生物之间的共同抗原，又称Forssman抗原。 感染流感病毒、EB病毒等，可使红细胞膜表面的成分发生改变，从而刺激机体产生抗红细胞抗体，引起自身免疫性溶血性贫血。 引起原发性非典型肺炎的肺炎支原体与MG株链球菌间有异嗜性抗原；（4）传染性单核细胞增多症病人血清能凝集绵羊红细胞，临床上常作异嗜性凝集以协助诊断；（5）

病原微生物 伤寒杆菌 链球菌 狂犬病病毒 真菌 流感病毒

Ⅲ型超敏反应 动物免疫血清 血清病 病原微生物及其代谢产物：如细菌、病毒等，都是由多种抗原组成的复合体。如细菌可有细胞壁的菌体抗原、荚膜抗原、鞭毛抗原、菌毛抗原等；病毒有包膜糖蛋白抗原、核蛋白抗原等。细菌代谢产物如外毒素也是很好的抗原，可刺激机体产生抗体即抗毒素。外毒素经甲醛处理后失去毒性但仍保留抗原性，此即类毒素，同样也可刺激机体产生抗毒素，可用于人工自动免疫。 　　2．动物免疫血清：用类毒素免疫动物，该动物即可产生相应抗体即抗毒素存在于血清中，此即动物免疫血清。动物免疫血清可作为人工被动免疫制剂，用于特异性治疗和紧急预防特定传染病。但动物免疫血清对人来说具有两重性：既含特异性抗体，可中和患者体内相应外毒素；本身又是异种血清，可作为抗原引起机体的超敏反应。因此，临床上使用动物血清做被动免疫时，一般要询问患者是否曾接触过其他动物血清，并且一定要做过敏试验。

－ABO血型试验 同种异型抗原 （1）ABO血型抗原是红细胞表面最重要的同种异型抗原，并可广泛存在于各种细胞和体液及外分泌液中。针对ABO血型抗原的抗体是天然抗体，为IgM类抗体。（2）Rh抗原是人类红细胞和恒河猴红细胞之间的共同抗原，编码Rh抗原的基因最重要的是D基因。人类红细胞上有D抗原者称为Rh阳性，反之为Rh阴性。正常人血清中不存在抗Rh抗原的天然抗体。只有当Rh阴性者输入Rh阳性血液、或Rh阴性孕妇怀孕和分娩时，Rh阳性胎儿血液进入母体，受到Rh抗原刺激后才能产生。针对Rh抗原的是IgG类抗体，可通过胎盘。因此当Rh阴性孕妇第二次怀孕时，其体内存在的抗Rh IgG类抗体可通过胎盘，引起胎儿流产或新生儿溶血。 Rhesus Macacus rhesus兰德斯坦纳等科学家在1940年做动物实验时，发现恒河猴和多数人体内的红细胞上存在Rh血型的抗原物质，故而命名的。凡是人体血液红细胞上有Rh凝集原者，为Rh阳性。反之为阴性。 恒河猴,猕猴Rh阳性血型在中国汉族及大多数民族人中约占99.7%，个别少数民族约为90%。

他因发现了ABO血型，而于1930年获得诺贝尔医学及生理学奖。 卡尔·兰德斯坦纳（Karl·Landsteiner） 血型：拯救生命的发现 卡尔·兰德斯坦纳（Karl·Landsteiner）

隐蔽的自身抗原 眼球穿通伤 交感性眼炎 42

修饰性自身抗原 感染、药物、外伤、电离辐射 引起免疫应答 产生抗RBC抗体 红细胞 自身免疫性 溶血性贫血

异嗜性抗原 豚鼠 绵羊 实际意义 溶血性链球菌 肾小球基底膜 心肌 大肠杆菌O14型 结肠粘膜 共同抗原 急性肾小球肾炎 大肠埃希菌O86含人类B血型物质，肺炎球菌14型含人类A血型物质，（1） 引起免疫病理损伤的物质基础; （2）借助嗜性抗原辅助临床诊断。 豚鼠脏器 SRBC 大肠杆菌O86 B血型物质 大肠杆菌O14人结肠粘膜 乙型链球菌肾小球基底膜、心肌组织 肺炎球菌14型 A血型物质 变形杆菌OX株O抗原立克次氏体  梅毒螺旋体 牛心类脂质 共同抗原 心肌炎 共同抗原 溃疡性结肠炎

前驱症状：可有咽喉炎或扁桃体炎等上呼吸道感染表现， 4.异嗜性抗原（heterophilic antigen）：指一类与种属无关，存在于人、动物及微生物之间的共同抗原。 前驱症状：可有咽喉炎或扁桃体炎等上呼吸道感染表现， 心脏炎： 45

根据（TD）抗原是否在抗原提呈细胞内合成

其他分类： 根据抗原诱导免疫应答的性质与特点，可分为移植抗原、肿瘤抗原、微生物抗原、变应原或过敏原及耐受原等； 根据抗原的理化性质，可分为颗粒抗原、可溶性抗原、蛋白抗原、多糖抗原及多肽抗原等； 根据抗原的产生方式可分为天然抗原与人工抗原。

一、超抗原(superantigen, SAg) 正常情况下，普通蛋白质抗原可激活机体总T细胞库中百万分之一至万分之一的T细胞。 非特异性免疫刺激剂 一、超抗原(superantigen, SAg) 正常情况下，普通蛋白质抗原可激活机体总T细胞库中百万分之一至万分之一的T细胞。 超抗原是只需要极低浓度（1-10ng／ｍｌ）可激活总T细胞库中多达2%～20%的T细胞克隆，产生极强免疫应答的一类物质。 超抗原主要有细菌外毒素如金黄色葡萄球菌肠毒素、毒素休克综合征毒素、链球菌致热外毒素和人类免疫缺陷病毒的包膜糖蛋白GP120。

二、佐剂 概念：是一种非特异性免疫增强剂，预先或与抗原同时注入体内，可增强机体对该抗原的免疫应答或改变免疫应答的类型，此类物质被称为佐剂（adjuvant）。 佐剂的种类 无机佐剂：氢氧化铝、明矾、磷酸铝 有机佐剂：微生物及其代谢产物 合成佐剂：双联多聚核苷酸，多聚肌苷酸 弗氏佐剂 弗氏不完全佐剂：油剂+乳化剂 弗氏完全佐剂：弗氏不完全佐剂 +分枝杆菌

三、丝裂原（mitogen） 亦称有丝分裂原，可致细胞发生有丝分裂，进而增殖。体外实验中，特定丝裂原可使静止的淋巴细胞体积增大、胞浆增多、DNA合成增加，出现淋巴母细胞化即淋巴细胞转化和有丝分裂。 T、B淋巴细胞表面表达多种丝裂原受体。

淋巴细胞转化

本章小结 1.掌握抗原、半抗原、抗原决定簇、TD-Ag、TI- Ag的概念及抗原的基本特性。 2.掌握决定抗原免疫原性的主要因素。 3.掌握抗原的种类。 4.熟悉佐剂的概念。 1. 疾病的诊断与辅助诊断 应用抗已知传染因子的抗体检测相应抗原，或应用已知抗原检测体内相应抗体，已成为临床上进行诊断或辅助诊断的重要手段。 2．疾病的治疗 ①研制治疗性疫苗，如用于肿瘤生物治疗的肿瘤疫苗；②应用经处理的抗原进行减敏反应，以治疗某些I型超敏反应性疾病；③动物实验证明，口服抗原（如髓磷脂碱性蛋白）可治疗脱髓鞘疾病。 3．疾病的预防 应用经灭活或减毒的病原微生物及其产物制备疫苗，接种机体后诱导特异性免疫应答，可用于预防传染性疾病。 4．医学研究 为阐明某些疾病的发病机制，有赖于深入分析特定蛋白质的抗原性、组织分布、所诱导免疫应答的特点等。