【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

  1. 化学性质 一般蛋白质是良好的抗原。
  2. 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。
  3. 结构的复杂性
  4. 分子构象(conformation)
  5. 易接近性(accessibility)
  6. 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

  1. 异嗜性抗原(heterophilic antigen)
  2. 异种抗原(xenogenic antigen)
  3. 同种异型抗原(allogenic antigen)
  4. 自身抗原(autoantigen)
  5. 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

  1. 胸腺依赖性抗原(thymus dependent antigen,TD-Ag)
  2. 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

  1. 内源性抗原(endogenous antigen)
  2. 外源性抗原(exogenous antigen)

3.4 根据抗原的产生方式分类

  1. 天然抗原
  2. 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
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