抗原与获得性免疫应答课件.ppt

Antigens and adaptive immune responses,抗原与获得性免疫应答,Antigens and adaptive抗原与获得性免疫应,1、掌握抗原的概念、特性、决定抗原免疫原性的条件（化学组成、分子量、化学结构、异物性、宿主遗传性）2、熟悉抗原决定簇、抗原结合价、共同抗原；3、了解半抗原载体效应、抗原的分类4、了解超抗原5、了解医学上重要的抗原,1、掌握抗原的概念、特性、决定抗原免疫原性的条件（化学组成、,B 细胞 + 抗原,效应 B 细胞 + 记忆 B 细胞,( 浆细胞 ),T 细胞 + 抗原,效应 T 细胞 + 记忆 T 细胞,( 细胞毒T 细胞, Th细胞 ),抗原-获得性免疫 （Antigen and Adaptive immunity）,B 细胞 + 抗原 效应 B 细胞 + 记忆 B 细胞( 浆,3、特异性免疫应答诱导阶段 （96h以后）,APC （抗原提呈细胞 antigen-presenting cell）,3、特异性免疫应答诱导阶段 （96h以后）APC ThTh,抗原肽（呈递给特异性免疫的细胞）,抗原肽（呈递给特异性免疫的细胞）,特异性免疫（specific immunity）,在非特异免疫基础上建立的，是个体在生命过程中接受抗原性异物刺激后，主动产生或接受免疫球蛋白分子后被动获得的，又称适应性或获得性免疫（ adaptive or acquired immunity ）,特异性免疫（specific immunity）,I 定义和一般特性 Definition and general nature,1. 抗原 (Ag):,5 - 1. 抗原 Antigen ( Ag ),能够通过与 TCR 或者 BCR 特异结合而激活 T 或者B淋巴细胞、诱导正性或负性免疫应答的物质称为抗原。正性应答导致抗体或/和效应 T细胞的产生，而负性反应则引起抗原特异性的无反应状态 ( antigen-specific non-reactivity) ，即免疫耐受 (tolerance) 。,I 定义和一般特性 1. 抗原 (Ag):5 - 1,抗原 (Ag) :,与T细胞结合, 激活T细胞,记忆T细胞,活化的T杀伤细胞,与B细胞结合, 诱导B细胞释放抗体,记忆B细胞,活化的B细胞,抗体,抗原 (Ag) :与T细胞结合, 激活T细胞记忆T细胞活化,2.抗原的基本性质,（1）免疫原性（immunogenicity)（2）反应原性 (immunoreactivity) 或抗原性 (antigenicity),抗原分子一般具备两种特性，即：,2.抗原的基本性质（1）免疫原性（immunogenicit,(1) 免疫原性（immunogenicity),能够刺激机体产生免疫应答，包括诱导产生抗体及效应淋巴细胞。,活化的B细胞,抗体,活化的T杀伤细胞,(1) 免疫原性（immunogenicity)活化的B细胞,（2）反应原性 (immunoreactivity) antigenicity (抗原性),能与抗体或效应 T淋巴细胞特异性结合的能力。,（2）反应原性 (immunoreactivity),3、半抗原与载体,半抗原（Hapten）： 不能诱导免疫应答，但可与特异性免疫反应的产物发生反应的物质。 （只具有与抗体结合的能力，而单独不能诱导抗体产生的物质）。,载体（carrier）： 能够使半抗原成为具有免疫原性（可诱导免疫应答）的物质称为载体。,3、半抗原与载体半抗原（Hapten）：载体（carrier,半抗原,具有抗原性 , 没有免疫原性的小分子物质。,小分子,免疫应答 （immune response）,+,载体 carrier,半抗原+载体=完全抗原,载体(carrier)：赋予半抗原免疫原性的大分子物质。,半抗原具有抗原性 , 没有免疫原性的小分子物质。小分子免疫应,II. 影响免疫原性的因素 (FACTORS INFLUENCING IMMUNOGENICITY),1、抗原的理化性质（1）化学性质（2）大分子量（3）复杂的化学结构（4）分子构象的易接近性2、宿主因素（1）异物性（2）宿主的遗传特性（3）年龄、性别、健康状态3、免疫方法,II. 影响免疫原性的因素 (FACTORS INFLUE,1、抗原的理化性质 （chemical and physical nature of antigens）,（1）化学性质（ chemical nature ） 糖蛋白、脂蛋白、多糖、脂多糖 活化的淋巴细胞中的DNA，染色体、组蛋白,自身抗DNA、组蛋白抗体,抗核抗体,1、抗原的理化性质（1）化学性质（ chemical,（2）大分子量,10kD,100kD,10kD,免疫原（Immunogens）,强免疫原（Strong immunogens ）,弱免疫原（Poor immunogens）,分子量大,抗原决定基多抗原分子结构复杂,不易被降解,持续刺激免疫细胞,高免疫反应,（2）大分子量10kD100kD10kD免疫原（Imm,（3）复杂的化学结构,明胶分子（分子量100kD ）,直链氨基酸,加苯环氨基酸（2% 酪氨酸）,（免疫原性很弱）,（免疫原性大大增强）,（3）复杂的化学结构明胶分子（分子量100kD ）直链氨基,（4）分子构象(conformation)的易接近性(accessibility),抗原性 +,酪氨酸 多聚丙氨酸 谷氨酸 多聚赖氨酸,+,（4）分子构象(conformation)的易接近性(acc,2、宿主因素,（1）异物性异物性是免疫原的核心。非己物为异物。 抗原与机体之间的亲缘关系越远，组织结构的差异越大，免疫原性越强。,*各种病原体、动物蛋白 *同种异体*自身成分在胚胎期末未与免疫活性细胞接触过的物质 (精子、眼内容物等，又称为隐蔽性抗原),2、宿主因素（1）异物性*各种病原体、动物蛋白,（2）宿主的遗传特性 机体对抗原的应答是受免疫应答基因（主要是MHC）控制的。因个体遗传基因的不同，人群中对同一抗原可有高、中、低不同程度的应答。,（3）年龄、性别、健康状态,青壮年强于幼年和老年,雌性比雄性动物抗体生成高,感染、免疫抑制剂的应用,（2）宿主的遗传特性（3）年龄、性别、健康状态青壮年强于幼年,III 抗原的特异性（Specificity of antigen）,1、抗原的特异性：抗原只和自己相应的抗体和致敏淋巴细胞相结合这一特性，称为抗原的特异性（ Specificity ）,III 抗原的特异性（Specificity of ant,2、抗原决定基 （antigenic determinant）：抗原分子中决定抗原特异性的特殊的化学基团，它是TCR/BCR及抗体特异性结合的基本单位，又称表位( epitope )。,2、抗原决定基,表位，抗原决定簇Epitope or Antigenic Determinant:,抗原与特异性免疫反应产物结合的最小单位。,antigen,antigen,antigen,表位，抗原决定簇抗原与特异性免疫反应产物结合的最小单位。 a,3、T细胞表位和B细胞表位,在免疫应答中，TCR和BCR 所识别的抗原表位不同，分别称为T细胞表位和B细胞表位。,（1）人胰高血糖素免疫小鼠,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,NH3,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,COOH,（2）产生特异性抗体和T效应细胞,3、T细胞表位和B细胞表位 在免疫应答中，TC,没有发现一个表位同时被T细胞和B细胞识别。,*B细胞表位是天然的，*位于分子的表面或转折处*为构象决定基或顺序决定基*是抗原分子的三级结构,* T细胞表位是抗原提呈细胞加工提呈的抗原肽*呈线性排列,抗体：针对N端117氨基酸残基T效应细胞：针对C端182,*位于抗原分子的表面,抗原中被BCR 和抗体分子所识别的部位称为B细胞表位（B cell epitope）。,*抗原表面能够与抗体结合的最小单位,*具有构象依赖性 （抗原表位与抗体分子的抗原结合部位在形状上互补才能保证抗原与抗体的紧密结合。）,（1）B细胞表位 (B cell epitope),*位于抗原分子的表面 抗原 抗体CDR3表位B,流感病毒血凝素分子,(Hemaglutinin, HA),流感病毒血凝素分子(Hemaglutinin, HA),（2）T细胞表位,蛋白质分子中被MHC分子递呈并被TCR识别的肽段称为T细胞表位（T cell epitope ）。,TCR,MHC,HIV peptide,（2）T细胞表位 蛋白质分子中被MHC分子递呈,TCR 识别 MHC/抗原肽,TCR,抗原肽,MHC-II,T 细胞,抗原递呈细胞,TCR 识别 MHC/抗原肽 TCR抗原肽MHC-,Ep1,Ep2,Ep3,T 细胞表位 （T Cell epitope）,经MHC递呈并被TCR识别的肽段,与蛋白质分子构象无关,与肽段在蛋白质分子中的位置无关,主要决定于肽段的氨基酸序列,与宿主表达的MHC分子有关,Ep1Ep2Ep3T 细胞表位 （T Cell epitop,T细胞和B细胞抗原表位的特性比较,T细胞表位 B细胞表位,表位受体 TCR BCR,MHC分子 必需 无需,表位性质 主要是线性短肽 天然的多肽、多糖、 脂多糖、有机化合物,表位的大小 8 12个氨基酸 （CD8+T细胞） 515个氨基酸、 57个单糖 12 17个氨基酸（CD4+T细胞） 或57个核苷酸,表位类型 线性表位 构象表位；线性表位,表位位置 抗原分子任意部位 抗原分子表面,T细胞和B细胞抗原表位的特性比较T细胞表位,4、抗原的结合价,抗原的结合价（antigenic valence ）是指能和抗体分子结合的功能性决定基的数目。半抗原为一价，而天然抗原一般是大分子，由多种、多个抗原决定基组成，是多价抗原，可以和多个抗体分子交互结合。,4、抗原的结合价 抗原的结合价（antigen,多价抗原,多价抗原,5.半抗原-载体效应,在人工抗原中，半抗原为简单的有机化学分子，半抗原与蛋白质载体偶联后，可诱导出抗半抗原抗体。,半抗原(Hapten),+,载体 carrier,5.半抗原-载体效应 在人工抗原中，半抗原为简,OVA,Ab2,Ab2,Ab1,DNP,OVA,半抗原多为分子量较小的有机物，如二硝基苯甲酸（DNP）。,DNP与卵清蛋白（ovalbumin, OVA）或牛血清白蛋白（bovine serum albumin,BSA）偶联后，免疫小鼠可得到针对DNP的抗体，而且能够区别对位和间位的DNP。,NH2,NH2,-R,NH2,R,-R,邻,间,对,OVAAb2Ab2Ab1DNPOVA半抗原多为分子量较小的有,半抗原特异性抗体,初次免疫 再次免疫 对位DNP抗体,DNP DNP DNP OVA-DNP OVA OVA-DNP BSA OVA-DNP BSA BSA-DNP ,半抗原-B细胞载体-Th细胞,结论：载体蛋白所诱导的Th细胞应答对半抗原特异性抗体的产生具有重要的作用。,细胞免疫,体液免疫,半抗原特异性抗体初次免疫,6、共同抗原与交叉反应,天然抗原表面常带有多种抗原决定基，每一种B细胞决定基都可引起一种特异性抗体产生。因此复杂抗原能使机体产生多种抗体。因而在两种不同的抗原之间可以存在有相同或相似的抗原决定基，称为共同抗原（common antigen）。,6、共同抗原与交叉反应 天然抗原表面常带有多种,抗体对具有相同或相似决定基的不同抗原的反应，称为交叉反应（cross-reaction）。,抗体对具有相同或相似决定基的不同抗原的反应，,VACCINE,牛痘疫苗VACCINE天花病毒Bm细胞,免疫记忆Immunologica memory,ABcowpox牛痘DE,Anti-Cowpox牛痘 antibody,cowpox牛痘 Bm cell,Anti- Cowpox牛痘antibody against Smallpox天花,Smallpox天花Bm cell,cowpox牛痘Bm cell,免疫记忆Immunologica memoryAAnti-C,days,First response to antigen Cowpox牛痘,Antigen Cowpox牛痘immunity,Antigen Smallpox天花Antigen B,immunity,Antibody concentration,First response to antigen B,Secondary response to antigen Smallpox天花,daysFirst response to antigen,IV 抗原的种类,1、根据产生抗体时需否Th细胞参与而分类,*胸腺依赖抗原 （thymus dependent antigen, TD-Ag）,*胸腺非依赖抗原 （thymus independent antigen, TI-Ag）,TD和TI抗原均是完全抗原,IV 抗原的种类1、根据产生抗体时需否Th细胞参与而分类*,TI 与 TD 抗 原,1,2,CD40/CD40L,B 细胞,B细胞,Th细胞,TI-1 抗原,TD 抗原,CD4,TI 与 TD 抗 原12CD40/CD40LB 细胞,（1）、胸腺依赖抗原（thymus dependent antigen, TD-Ag）,TD抗原在没有Th细胞的帮助下，不能直接刺激B细胞产生抗体。蛋白质分子为 TD-Ag. 在结构上，这些抗原的特征为有许多不同的抗原决定基 ，但拷贝数很少.,（1）、胸腺依赖抗原TD抗原在没有Th细胞的帮助下，不能直接,（2）、胸腺非依赖抗原（thymus independent antigen, TI-Ag）,胸腺非依赖抗原能直接(directly)刺激B细胞产生抗体，而无需T细胞的帮助。一般来说，多糖( polysaccharides )为TI抗原。 为多聚体样结构,即相同的抗原决定基重复多次.,（2）、胸腺非依赖抗原 胸腺非依赖抗原能直接,a gram-negative (E.coli) plasma membrane and cell wall:,抗原与获得性免疫应答课件,革兰氏阴性细菌胞壁结构,细菌脂多糖（LPS）的分子结构,脂蛋白,膜蛋白,LPS,外膜,胞膜,膜间质,n,脂A,核,磷脂,多糖,多糖重复单位,Resistance to degradation (降解) - T-independent antigens are generally more resistant to degradation and thus they persist for longer periods of time and continue to stimulate the immune system.,革兰氏阴性细菌胞壁结构细菌脂多糖（LPS）的分子结构脂蛋白膜,2、根据抗原与机体的亲缘关系而分类,（1）异种抗原（xenogenic Ag）： 来自另一物种的抗原称为异种抗原。,微生物治疗用动物免疫血清：马血清抗毒素,马血清抗毒素的两重性：,1、特异性抗体-中和毒素2、异种抗原，可刺激机体产生抗马血清抗体。,2、根据抗原与机体的亲缘关系而分类（1）异种抗原（xenog,抗毒素,超敏反应,抗体,抗原,类毒素毒素马血清抗毒素超敏反应抗体抗原,（2）同种异型抗原（allogenic Ag）： 在同一种属不同个体之间所存在的抗原。,人类同种异型：血型（红细胞）抗原 组织相容性抗原（人主要为HLA）,血型： ABO系统和Rh,A B O AB,抗原,抗体,A B A,B,抗B 抗A 抗A,抗B ,血型,（2）同种异型抗原（allogenic Ag）：人类同种异型,RBC,抗A抗体,RBC+RBC补体RBCRBCA型A抗原B型抗A抗体抗A抗体,（3）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，或改变和修饰了自身组织的抗原结构，诱发对自身抗原的应答。,RBC,自身免疫性溶血性贫血,药物,RBC,自身抗体,RBC,抗原抗体复合物,激活补体,红细胞膜,C9,C8,C5b,6,7,（3）自身抗原（autoantigen）：RBC自身免疫性溶,（4）异嗜性抗原（hetorophilic antigen）又称Forssam抗原： 是指一类与种属无关的存在于人、动物、植物和微生物之间的共同抗原。,乙型溶血性链球菌细胞壁C抗原 M抗原,链球菌感染,急性肾小球肾炎,大肠杆菌O14型脂多糖,结肠粘膜,溃疡性结肠炎,心瓣膜的糖蛋白心肌成分,风湿热,A族链球菌,肾小球基底膜,（4）异嗜性抗原（hetorophilic antigen）,5-2获得性免疫应答的基本特点,免疫应答（immune response）的实质,1、特异性识别抗原2、活化、增殖、分化,生物学效应,三类关键的免疫分子,5-2获得性免疫应答的基本特点免疫应答（immune re,Three TopicsDiversitySpecificityMemory,Adaptive Immunity,Three Representatives MHCAntibodies（BCR）TCRs,Three TopicsAdaptive ImmunityT,“识 别 才 是 硬 道 理!”,Antibody,TCR,MHC,HIV peptide,“识 别 才 是 硬 道 理!” AntibodyTCR,淋巴细胞如何识别天文数字的抗原,NK,受体种类少，“粗线条”识别,一个克隆，一个受体,识别受体的充分多样性（diversity）,淋巴细胞如何识别天文数字的抗原NK受体种类少，“粗线条”识别,5-3 天然免疫应答和获得性免疫应答之间的关系,巨噬细胞和树突细胞的活化与否对启动获得性免疫应答起着“控制阀”的作用。 如果没有巨噬细胞和树突细胞的先期反应，获得性免疫应答也就无从谈起。 外来抗原也可以在没有APC的“陪伴”下进入引流淋巴结，但它们必须首先被补体片段致敏。,获得性免疫应答的启动,5-3 天然免疫应答和获得性免疫应答之间的关系 巨噬细,抗原提呈细胞,抗原提呈细胞（antigen-presenting cell，APC）是指能表达被特异淋巴细胞识别的抗原肽：MHC分子复合物的任何细胞。专职抗原提呈细胞：能表达MHC-II类分子的巨噬细胞、树突状细胞、B细胞。兼职抗原提呈细胞：内皮细胞、上皮细胞、纤维母细胞等,抗原提呈细胞抗原提呈细胞（antigen-presentin,抗原与获得性免疫应答课件,抗原与获得性免疫应答课件,抗原与获得性免疫应答课件,抗原的提呈及处理,抗原加工处理降解为多肽片段与MHC分子结合为多肽：MHC分子复合物而转移至细胞表面并与T细胞表面的TCR结合成为TCR/抗原肽：MHC分子三元体再被提呈给T淋巴细胞,抗原的提呈及处理 抗原,抗原与获得性免疫应答课件,抗原与获得性免疫应答课件,抗原与获得性免疫应答课件,抗体分子与抗原结合后活化补体，使其更为准确、集中、有效地杀伤靶细胞。,抗体是天然免疫系统的“眼睛”,Phagocyte,OPSONIZATION,complement,Complement receptor,抗体分子与抗原结合后活化补体，使其更为准确、,介导NK和巨噬细胞的抗体依赖的细胞毒效应（ADCC）。,CD2,CD16FcRIII,CD69,ADCC (antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity)抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用,Target cell,介导NK和巨噬细胞的抗体依赖的细胞毒效应（ADCC）。CD2,细胞免疫应答所产生的效应T细胞通过分泌IFN-g 和IL-18等细胞因子促进巨噬细胞的活化，使之更加有效地吞噬、消化外来抗原或者微生物。巨噬细胞分泌IL-1和IL-12等细胞因子，诱导T细胞的分化。,T 细胞与天然免疫细胞之间的协同作用,IL-1和IL-12,IFN-g 和IL-18,细胞免疫应答所产生的效应T细胞通过分泌IFN,获得性免疫系统在受到外来抗原刺激之后一般需要57天方能发挥效应，而天然免疫系统是抗感染免疫过程中的“先头部队”，在微生物进入机体几分钟之内就会开始应答。起到限制微生物在体内迅速扩散的作用。,天然免疫与获得性免疫的时间互补,获得性免疫系统在受到外来抗原刺激之后一般需要57天方能发挥,抗原与获得性免疫应答课件,抗原与获得性免疫应答课件,抗原与获得性免疫应答课件,