【1.1.3】抗原
一、抗原的性质与分子结构基础
1.1 抗原的概念
抗原(antigen,Ag)是指能与 T 细胞的 TCR 及 B 细胞的 BCR 结 合,促使其增殖、分化,产生抗体或致敏淋巴细胞,并与之发生特异 性结合的物质。
1.2 抗原的两个重要特性
1.免疫原性(immunogenicity),即抗原刺激机体产生免疫应答, 诱生抗体或致敏淋巴细胞的能力;
2.抗原性(antigenicity),即抗原与其所诱生的抗体或致敏淋 巴细胞有特异性结合的能力。
同时具有免疫原性和抗原性的物质称免疫原(immunogen),又称 完全抗原(complete antigen),即通常所称的抗原,如大多数蛋白 质、细菌和病毒等;仅具备抗原性而不具备免疫原性的物质,称为不 完全抗原(incompleteantigen),又称半抗原(hapten),半抗原多 为简单小分子物质,如多糖和某些小分子药物等。
1.3 抗原的特异性
抗原的特异性是指抗原刺激机体产生免疫应答及其与应答产物 发生反应所显示的专一性,抗原的特异性既表现在免疫原性上,又表 现在抗原性上,即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,且仅能与该抗体或对该抗原应答的淋巴细胞有特异性结 合。抗原的特异性是免疫应答中最重要的特点,也是免疫学诊断和免 疫学防治的理论依据。
决定抗原特异性的结构基础是存在于抗原分子中的抗原表位。
(一)抗原表位
抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团,称为抗原表位 (epitope),又称抗原决定基(antigenic determinant)。它是与 TCR/BCR 及抗体特异性结合的基本结构单位,通常由 5-17 个氨基酸 残基或 5-7 个多糖残基或核苷酸组成。 根据抗原表位的结构特点,可将其分为顺序表位(sequential epitope)和构象表位(conformational epitope)。T 细胞仅识别由 抗原提呈细胞加工提呈的线性表位,而 B 细胞则可识别线性或构象表 位。因此,也可根据 T、B 细胞所识别的抗原表位的不同,将其分为 T 细胞表位和 B 细胞表位。
T 细胞表位与 B 细胞表位的比较
- | T 细胞表位 | B 细胞表位 |
---|---|---|
识别表位受体 | TCR | BCR |
MHC分子参与 | 必需 | 无需 |
表位性质 | 主要是线性多肽 | 天然多肽、多糖、脂多糖、 有机化合物 |
表位大小 | 8~12 个氨基酸(CD8+T 细胞) 12~17 个氨基酸(CD4+T 细 胞) | 5~17 个氨基酸,或 5~7 个单糖,核苷酸 |
表位类型 | 线性表位 | 构象表位或线性表位 |
表位位置 | 抗原分子任意部位 | 抗原分子表面 |
(二)抗原表位的影响因素
抗原表位的组成、数目、排列和空间结构决定着抗原表位的特异 性。
化学基团的位置对抗原表位的影响
二、影响抗原免疫原性的因素
2.1 异物性
抗原的免疫原性的本质是异物性,异物性是抗原的重要性质。异 物即“非己”的物质。一般来说,抗原与机体之间的亲缘关系越远, 组织结构差异越大,异物性越强,其免疫原性就越强。自身成份如发 生改变,也可被机体视为异物;即使自身成分未发生改变,但在胚胎 期未与免疫活性细胞充分接触,也具有免疫原性,如精子、脑组织、 眼晶状体蛋白等如因外伤逸出,与免疫活性细胞接触后,也被认为是 异物。
2.2 理化性质
- 化学性质 一般蛋白质是良好的抗原。
- 分子量大小 抗原的分子量一般在 10kD 以上,且分子量越大, 含有抗原表位越多,结构越复杂,免疫原性越强。
- 结构的复杂性
- 分子构象(conformation)
- 易接近性(accessibility)
- 物理状态
氨基酸残基的位置和间距与免疫原性的关系
2.3 宿主因素
1.遗传因素 2.年龄、性别与健康状态
2.4 抗原进入机体方式的影响
三、抗原的种类
3.1 根据抗原与机体的亲缘关系分类
- 异嗜性抗原(heterophilic antigen)
- 异种抗原(xenogenic antigen)
- 同种异型抗原(allogenic antigen)
- 自身抗原(autoantigen)
- 独特型抗原(idiotypic antigen)
3.2 根据产生抗体时是否依赖 T 细胞分类
- 胸腺依赖性抗原(thymus dependent antigen,TD-Ag)
- 胸腺非依赖性抗原(thymus independent antigen,TI-Ag)
3.3 根据抗原是否在抗原提呈细胞内合成分类
- 内源性抗原(endogenous antigen)
- 外源性抗原(exogenous antigen)
3.4 根据抗原的产生方式分类
- 天然抗原
- 人工抗原
3.5 其它分类
- 根据其物理性状的不同,分为颗粒性抗原和可溶性抗原;
- 根据抗原的化学性质,可分为蛋白质抗原、多糖抗原及多肽抗原 等;
- 根据抗原诱导免疫应答的作用,可分为移植抗原、肿瘤抗原、变 应原及耐受原等。
四、非特异性免疫刺激剂
4.1 佐剂
佐剂(adjuvant)指与抗原同时或预先注入体内,可增强机体对 该抗原的免疫应答或改变免疫应答类型的非特异性免疫增强性物质。
4.2 超抗原
某些抗原物质,只需要极低浓度(1~10ng/ml)即可激活 2%~ 20%T 细胞克隆,产生极强的免疫应答,这类抗原称之为超抗原 (superantigen,SAg)。
4.3 丝裂原
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。由于其与淋巴细胞表面的相应受体结合,刺激静止淋巴细 胞转化为淋巴母细胞和有丝分裂,激活某一类淋巴细胞的全部克隆, 因而被认为是一种非特异性的淋巴细胞多克隆激活剂。
参考资料
- 《医学免疫学》课件 新乡医学院 宋向凤、张国俊、徐春阳、孙爱平、孙书明、赵铁锁等老师