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第三章 抗 原第一节 抗原的异物性与特异性抗原(antigen, Ag)是指能与T细胞、B淋巴细胞的TCR或BCR结合，促 使其增殖、分化，产生抗体或致敏淋巴细胞，并与之结合，进而发挥免疫效应的 物质抗原一般具备两个重要特性：一是免疫原性(immunogenicity)；二是抗原 性(antigenicity)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；仅具备抗原性的物质， 称为不完全抗原(incomplete antigen), 又称半抗原(hapten)能诱导变态反应 的抗原又称为变应原(allergen)；可诱导机体产生免疫耐受的抗原又称为耐受原 (tolerogen)一、 异物性抗原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，其免疫原性就越强二、 特异性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1. 抗原表位的概念 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(antigen epitope), 又称抗原决定基(antigenic determinant)。

一个半抗原相当 于一个抗原表位天然抗原一般是大分子，含多种、多个抗原表位2. 抗原表位的类型 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)(图 3-1)前者是由连 续性线性排列的短肽构成，又称为线性表位(linear epitope)；后者指短肽或多糖 残基在空间上形成特定的构象，又称为非线形表位(non-linear epitope)根据T细胞、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 胞抗原表位表3-1是T细胞表位和B细胞表位特性之比较表 3-1 T 细胞表位与 B 细胞表位的特性比较T细胞表位B细胞表位识别表位受体TCRBCRMHC 分子参与必需无需表位性质主要是线性短肽天然多肽、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）5-15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＋/图3-1抗原分子中的线性和构象表位抗原表位是存在于抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团。

在蛋白质抗原中， 由于其结构的相对复杂性，常含有多种不同的抗原表位由连续性线性排列的氨基 酸残基组成的短肽所构成的抗原表位为线性抗原表位（如图中E1和E3）；有些氨基 酸虽然在序列上不连续性排列，但在空间上形成特定的构象，称为构象性表位（如 图中E2）o3．影响抗原特异性的因素 抗原表位的性质、数目、位置和空间构象决定着 抗原表位的特异性（表3-2 和表3-3）表3-2化学基团的性质对抗原表位特异性的影响半抗原 反应强度氨苯磺酸氨苯砷酸氨苯甲酸反应强度是指针对氨苯磺酸的免疫血清与不同半抗原的反应强度表 3-3 化学基团的位置对抗原表位特异性的影响半抗原 反应强度间位氨苯磺酸对位氨苯磺酸邻位氨苯磺酸H2SO3HH2SO3H＋/SO3H反应强度是指针对间位氨苯磺酸的免疫血清与不同半抗原的反应强度4．表位－载体作用 在人工抗原中，表位(半抗原)为简单的有机化学分 子，与蛋白质载体偶联后，可诱导出抗半抗原抗体在免疫应答中，B细胞识别 半抗原，并提呈载体中的抗原表位给CD4+ T细胞，Th细胞识别载体表位，这 样载体就可把特异T细胞和B细胞连接起来(T— B桥联)，T细胞才能激活B 细胞5．共同抗原表位与交叉反应 不同抗原之间含有的相同或相似的抗原表位， 称为共同抗原表位(common epitope),抗体或致敏淋巴细胞对具有相同和相似 表位的不同抗原的反应，称为交叉反应(cross-reaction)。

第二节 影响抗原诱导免疫应答的因素有多种因素影响机体对抗原免疫应答的类型及强度，但主要取决于抗原物质本身的性质及其与机体的相互作用影响抗原诱导免疫应答的因素可概述为以下三个方面一、抗原分子的理化性质1．化学性质 天然抗原多为大分子有机物一般蛋白质是良好的抗原糖 蛋白、脂蛋白和多糖类、脂多糖都有免疫原性脂类和哺乳动物的细胞核成分如 DNA、组蛋白一般难以诱导免疫应答但细胞在某些状态下如肿瘤或过活化时， 其染色质、DNA和组蛋白都具有免疫原性，能诱导相应的自身抗体生成2. 分子量大小抗原的分子量一般在10千道尔顿(kD)以上，一般来说, 抗原的分子量越大，含有抗原表位越多，结构越复杂，免疫原性越强大于 100kD 的为强抗原，小于10kD的通常免疫原性较弱，甚至无免疫原性3. 结构的复杂性 分子量大小并非决定免疫原性的绝对因素明胶分子量 为lOOkD，但免疫原性却很弱，原因在于明胶是由直链氨基酸组成，缺乏含苯环 的氨基酸，稳定性差如在明胶分子中接上2％的酪氨酸后，其免疫原性大大增 强胰岛素分子量仅5.7kD，但其序列中含芳香族氨基酸，其免疫原性较强4 •分子构象(conformation) 某些抗原分子在天然状态下可诱生特异性抗 体，但经变性改变构象后，却失去了诱生同样抗体的能力。

这是由于其构象表位 改变的缘故因此，抗原分子的空间构象很大程度上影响抗原的免疫原性5 •易接近性(accessibility) 是指抗原表位能否被淋巴细胞抗原受体所接 近的程度抗原分子中氨基酸残基所处侧链位置的不同可影响抗原与淋巴细胞抗 原受体的结合, 从而影响抗原的免疫原性如图 3－2 所示，氨基酸残基在侧链 的位置不同(A与B相比)，其免疫原性也不同；B与C相比，因侧链间距不同， 使BCR可接近性不同，故免疫原性也不同IslooISOm oopiioeonC•酪氨酸 O谷氨酸M多聚赖氨酸三多聚丙氨酸图3-2抗原氨基酸残基的位置和间距与免疫原性的关系抗原氨基酸残基的位置和间距决定了该抗原的免疫原性以多聚赖氨酸为 骨架、以多聚丙氨酸加酪氨酸和谷氨酸为侧链，组成抗原分子，结果当酪 氨酸和谷氨酸残基在侧链的外侧时该抗原具有较强的免疫原性（A）,而 当酪氨酸和谷氨酸残基位于侧链内侧时，其免疫原性则较弱或无（B）； 但是，若将各侧链的间距拉大，尽管酪氨酸和谷氨酸残基位于侧链内侧， 但其免疫原性仍较强（C）6．物理状态 一般聚合状态的蛋白质较其单体有更强的免疫原性；颗粒性抗 原的免疫原性强于可溶性抗原。

因此常将免疫原性弱的物质吸附在某些大颗粒表 面，可增强其免疫原性二、宿主方面的因素1．遗传因素 机体对抗原的应答是受遗传（基因）控制的研究发现，不 同遗传背景的小鼠对特定抗原的应答能力不同，对某一抗原呈高反应的小鼠品系 对其他抗原可能呈低反应性不同遗传背景的豚鼠对白喉杆菌的抵抗力各异，且 有遗传性多糖抗原对人和小鼠具有免疫原性，而对豚鼠则无免疫原性个体遗 传基因不同，对同一抗原的免疫应答与否及应答的程度不同在诸多遗传因素中， MHC 是控制个体免疫应答质和量的关键因素2．年龄、性别与健康状态 一般说青壮年动物比幼年和老年动物对抗原的 免疫应答强；新生动物或婴儿对多糖类抗原不应答，故易引起细菌感染雌性比 雄性动物抗体生成高，但怀孕动物的应答能力受到显著抑制感染或免疫抑制剂 都能干扰和抑制机体对抗原的应答三、抗原进入机体方式的影响抗原进入机体的数量、途径、次数、两次免疫间的间隔时间以及免疫佐剂的 应用和佐剂类型等都明显影响机体对抗原的应答一般而言抗原剂量要适中，太 低和太高则可诱导免疫耐受免疫途径以皮内免疫最佳，皮下免疫次之，腹腔注 射和静脉注射免疫效果相对较差，口服易诱导耐受注射间隔时间要适当，次数 不要太频。

要选择好免疫佐剂，弗氏佐剂主要诱导 IgG 类抗体产生，明矾佐剂易 诱导 IgE 类抗体产生第三节 抗原的种类抗原的种类繁多，可以从不同的角度对抗原进行分类一、根据诱生抗体时需否Th细胞参与分类1. 胸腺依赖性抗原(thymus dependent antigen, TD-Ag) 此类抗原刺激 B 细 胞产生抗体时依赖于 T 细胞辅助，故又称 T 细胞依赖抗原绝大多数蛋白质抗 原如如病原微生物、血细胞、血清蛋白等均属TD-Ag先天性胸腺缺陷和后天 性T细胞功能缺陷的个体，TD-Ag诱导机体产生抗体的能力明显低下2. 胸腺非依赖性抗原(thynus independent antigen,TI-Ag) 与 TD-Ag 不同， 该类抗原刺激机体产生抗体时无需 T 细胞的辅助，又称 T 细胞非依赖性抗原 TI-Ag可分为TI-1 Ag和TI-2 Ago TI-1 Ag具有B细胞多克隆激活作用，如细菌 脂多糖(LPS)等，成熟或未成熟B细胞均可对其产生应答；TI-2 Ag如肺炎球 菌荚膜多糖、聚合鞭毛素等，其表面含多个重复B表位，仅能刺激成熟B细胞 婴儿和新生动物B细胞发育不成熟，故对TI-2 Ag不应答或低应答，但对TI-1 Ag 仍能应答。

TD-Ag与TI-Ag的区别详见表3-4表3-4 TD-Ag与TI-Ag的特性比较TD-AgTI-Ag组成B细胞和T细胞表位重复B细胞表位T 细胞辅助必需无需免疫应答类型体液免疫和细胞免疫体液免疫抗体类型多种IgM免疫记忆有无二、根据抗原与机体的亲缘关系分类1 •异嗜性抗原（heterophilic antigen） 为一类与种属无关，存在于人、动 物及微生物之间的共同抗原异嗜性抗原最初是由 Forssman 发现，故又名 Forssman 抗原例如，溶血性链球菌的表面成分与人肾小球基底膜及心肌组织 具有共同抗原存在，故在链球菌感染后，其刺激机体产生的抗体可与具有共同抗 原的心、肾组织发生交叉反应，导致肾小球肾炎或心肌炎；大肠杆菌o14型脂多 糖与人结肠黏膜有共同抗原存在，有可能导致溃疡性结肠炎的发生2•异种抗原（xenogenic antigen） 指来自于另一物种的抗原性物质，如病 原微生物及其产物、植物蛋白、用于治疗目的的动物抗血清及异种器官移植物等， 对人而言均为异种抗原微生物的结构虽然简单，但其化学组成却相当复杂，都 有较强的免疫原性临床上治疗用的动物免疫血清，如马血清抗毒素有其两重性： 一是特异性抗体，有中和毒素的作用；另外它也是异种抗原，可刺激机体产生抗 马血清抗体，反复使用可导致超敏反应的发生。

3.同种异型抗原（allogenic antigen）指同一种属不同个体间所存在的抗原， 亦称同种抗原或同种异体抗原常见的人类同种异型抗原有血型（ 红细胞）抗 原和组织相容性抗原（人主要为HLA）血型抗原有40余种抗原系统，常见的 有ABO系统和Rh系统HLA是人体最为复杂的同种异型抗原4 .自身抗原（autoantigen） 在正常情况下，机体对自身组织细胞不会产生免疫应答，即自身耐受但是在感染、外伤、服用某些药物等影响下，使隔离 抗原释放，或改变和修饰了的自身组织细胞，可诱发机体免疫系统对其发生免疫 应答，这些可诱导特异性免疫应答的自身成分称为自身抗原5 .独特型抗原（idiotypic antigen） TCR、BCR或Ig的V区所具有的独特 的氨基酸顺序和空间构型，可诱导自体产生相应的特异性抗体，这些独特的氨基 酸序列所组成的抗原表位称为独特。