《医学免疫学》课程教学资源（精要讲义）第三章 抗原

第三章抗原【学习要求】掌握：抗原的概念和基本特性，T细胞表位和B细胞表位，交叉抗原和交叉反应，抗原的种类，超抗原和佐剂。熟悉：影响抗原诱导免疫应答的因素。了解：半抗原-载体效应。【学习精要】第一节抗原的性质与分子结构基础一、抗原的概念和特性抗原（antigen，Ag）是指所有能激活和诱导免疫应答的物质，能与T细胞、B细胞的TCR或BCR结合，促使其增殖、分化，产生免疫应答效应产物（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。抗原具有免疫原性和免疫反应性两个重要特性，免疫原性即抗原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，免疫反应性即抗原与其所诱生抗体或致敏淋巴细胞特异性结合的能力。同时具有免疫原性和抗原性的物质称为完全抗原（免疫原），仅具有免疫反应性的小分子物质称为不完全抗原（半抗原），半抗原与载体（如大分子物质）结合可成为完全抗原。口决：刺激机体有抗原，并非专指某一物。免疫应答它启动，也是免疫清除物。抗原性能有两个，免疫原性反应性。完全抗原性能全，只有反应不完全。二、特异性和抗原表位特异性指抗原刺激机体产生免疫应答及与应答产物发生反应所显示的专一性，是目前免疫学检测、诊断及治疗技术的分子基础。决定抗原特异性的分子结构基础是抗原表位。抗原表位是指抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团，又称抗原决定基。它是与TCR、BCR或抗体特异性结合的基本单位。抗原分子中能与抗体分子结合的抗原表位的数目称为抗原结合价，半抗原为一价，而天然抗原一般多价。抗原表位的性质、数目、位置和空间构象影响抗原的特异性。抗原表位根据结构分为顺序表位和构象表位，根据被T、B细胞识别的不同分为T细胞表位和B细胞表位。T细胞表位由APC降解为线性表位、结合于MHC分子并提呈于APC

第三章 抗原 【学习要求】 掌握：抗原的概念和基本特性，T 细胞表位和 B 细胞表位，交叉抗原和交叉反应，抗原的种 类，超抗原和佐剂。 熟悉：影响抗原诱导免疫应答的因素。 了解：半抗原-载体效应。 【学习精要】 第一节 抗原的性质与分子结构基础 一、抗原的概念和特性 抗原（antigen，Ag）是指所有能激活和诱导免疫应答的物质，能与 T 细胞、B 细胞的 TCR 或 BCR 结合，促使其增殖、分化，产生免疫应答效应产物（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。抗原具有免疫原性和免疫反应性两个重要特性，免 疫原性即抗原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，免疫反应性即 抗原与其所诱生抗体或致敏淋巴细胞特异性结合的能力。同时具有免疫原性和抗原性的物质 称为完全抗原（免疫原），仅具有免疫反应性的小分子物质称为不完全抗原（半抗原），半抗 原与载体（如大分子物质）结合可成为完全抗原。 口诀：刺激机体有抗原，并非专指某一物。 免疫应答它启动，也是免疫清除物。 抗原性能有两个，免疫原性反应性。 完全抗原性能全，只有反应不完全。 二、特异性和抗原表位 特异性指抗原刺激机体产生免疫应答及与应答产物发生反应所显示的专一性，是目前免 疫学检测、诊断及治疗技术的分子基础。 决定抗原特异性的分子结构基础是抗原表位。抗原表位是指抗原分子中决定抗原特异性 的特殊化学基团，又称抗原决定基。它是与 TCR、BCR 或抗体特异性结合的基本单位。抗 原分子中能与抗体分子结合的抗原表位的数目称为抗原结合价，半抗原为一价，而天然抗原 一般多价。抗原表位的性质、数目、位置和空间构象影响抗原的特异性。 抗原表位根据结构分为顺序表位和构象表位，根据被 T、 B 细胞识别的不同分为 T 细 胞表位和 B 细胞表位。T 细胞表位由 APC 降解为线性表位、结合于 MHC 分子并提呈于 APC

表面，供TCR识别。B细胞表位无需APC加工和提呈，多为构象表位，供BCR识别。T细胞表位B细胞表位TCRBCR识别表位受体MHC分子参与必需无需表位性质蛋白多肽蛋白多肽、多糖、脂多糖、核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通常位于抗原分子表面三、共同抗原表位与交叉反应不同的抗原分子之间具有的相同或相似的抗原表位，称为共同抗原表位。抗体或致敏淋巴细胞对具有相同或相似抗原表位的不同抗原的反应，称为交叉反应。含有共同抗原表位的不同抗原称为交叉抗原。第二节影响抗原免疫原性的因素一、抗原分子的理化性质异物性是抗原免疫原性的本质。抗原与机体之间的亲缘关系越远，组织结构的差异越大，异物性越强，免疫原性越强。异物分为异种物质（如各种病原体、动物蛋白制剂）、同种异体物质（如人类红细胞表面血型抗原）和胚胎期未与免疫活性细胞接触过的自身物质（如精子、眼晶状体蛋白）。抗原的化学性质多为蛋白质、多糖；分子量在10kD以上；结构较为复杂，如芳香族氨基酸；分子构象影响抗原的免疫原性；易接近性指抗原表位被淋巴细胞抗原受体所能接近的程度；物理状态为颗粒性或聚合物质的免疫原性强于可溶性或单体的物质。三、宿主方面的因素（一）遗传因素对抗原的应答是受遗传基因特别是主要组织相容性复合体（MHC）控制。（二）年龄、性别与健康状态青壮年对抗原的免疫应答强于幼年和老年，雌性比雄性动物抗体生成高，感染或免疫抑制剂能干扰和抑制机体对抗原的应答。三、抗原进入机体的方式抗原进入机体的数量、途径、次数、两次免疫的间隔时间以及佐剂的应用等明显影响机体对抗原的应答。免疫途径以皮内免疫最佳，其次皮下免疫，依次为肌内注射、腹腔注射，静脉注射免疫效果较差，口服易诱导耐受

表面，供 TCR 识别。B 细胞表位无需 APC 加工和提呈，多为构象表位，供 BCR 识别。 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 蛋白多肽 蛋白多肽、多糖、脂多糖、核酸 等 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 通常位于抗原分子表面 三、共同抗原表位与交叉反应 不同的抗原分子之间具有的相同或相似的抗原表位，称为共同抗原表位。抗体或致敏淋 巴细胞对具有相同或相似抗原表位的不同抗原的反应，称为交叉反应。含有共同抗原表位的 不同抗原称为交叉抗原。 第二节 影响抗原免疫原性的因素 一、抗原分子的理化性质 异物性是抗原免疫原性的本质。抗原与机体之间的亲缘关系越远，组织结构的差异越大， 异物性越强，免疫原性越强。异物分为异种物质（如各种病原体、动物蛋白制剂）、同种异 体物质（如人类红细胞表面血型抗原）和胚胎期未与免疫活性细胞接触过的自身物质（如精 子、眼晶状体蛋白）。 抗原的化学性质多为蛋白质、多糖；分子量在 10kD 以上；结构较为复杂，如芳香族氨 基酸；分子构象影响抗原的免疫原性；易接近性指抗原表位被淋巴细胞抗原受体所能接近的 程度；物理状态为颗粒性或聚合物质的免疫原性强于可溶性或单体的物质。 二、宿主方面的因素 （一）遗传因素 对抗原的应答是受遗传基因特别是主要组织相容性复合体（MHC） 控制。 （二）年龄、性别与健康状态 青壮年对抗原的免疫应答强于幼年和老年，雌性比雄性 动物抗体生成高，感染或免疫抑制剂能干扰和抑制机体对抗原的应答。 三、抗原进入机体的方式 抗原进入机体的数量、途径、次数、两次免疫的间隔时间以及佐剂的应用等明显影响机 体对抗原的应答。免疫途径以皮内免疫最佳，其次皮下免疫，依次为肌内注射、腹腔注射， 静脉注射免疫效果较差，口服易诱导耐受

第三节抗原的种类一、根据诱生抗体时需否Th细胞的参与分类（一）胸腺依赖性抗原（TD-Ag）该类抗原刺激B细胞产生抗体时依赖于T细胞辅助，又称T细胞依赖性抗原，绝大多数蛋白质属此类。（二）非胸腺依赖性抗原（TI-Ag）该类抗原刺激机体产生抗体时无需T细胞辅助，又称非T细胞依赖性抗原，TI-Ag可分为TI-1Ag（如细菌脂多糖）和TI-2Ag（如肺炎球菌荚膜多糖、聚合鞭毛素）。二、根据抗原与机体的亲缘关系分类（一）异嗜性抗原为一类与种属无关，存在于人、动物及微生物之间的共同抗原，又称Forssman抗原。（二）异种抗原指来自于另一物种的抗原，如病原微生物及其产物、植物蛋白、异种器官移植物、动物免疫血清。（三）同种异型抗原指同一种属不同个体间所存在的抗原，亦称同种抗原。常见的人类同种异型抗原有血型抗原和主要组织相容性抗原即人白细胞抗原（HLA)。（四）自身抗原在正常情况下，机体对自身组织细胞不产生免疫应答，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细胞，可诱发对自身成分的免疫应答。（五）独特型抗原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抗体，这些独特的氨基酸序列称为独特型（Id），所诱生的抗体（Ab1）称抗独特型抗体（AId）。三、根据抗原是否在抗原提呈细胞内合成分类（一）内源性抗原指在细胞内新合成的抗原，如病毒感染细胞合成的病毒蛋白和肿瘤细胞合成的肿瘤蛋白。（二）外源性抗原指来源于抗原提呈细胞外的抗原，如被吞噬细胞吞噬的细菌、细胞、蛋白质抗原等。第四节非特异性免疫刺激剂一、超抗原某些物质只需极低浓度（1~10ng/ml）即可非特异激活机体2%~20%T细胞克隆，产生极强的免疫应答，此类抗原为超抗原（SAg）。SAg无须APC加工，直接与MHC-II类分

第三节 抗原的种类 一、根据诱生抗体时需否 Th 细胞的参与分类 （一）胸腺依赖性抗原（TD-Ag） 该类抗原刺激 B 细胞产生抗体时依赖于 T 细胞辅 助，又称 T 细胞依赖性抗原，绝大多数蛋白质属此类。 （二）非胸腺依赖性抗原（TI-Ag） 该类抗原刺激机体产生抗体时无需 T 细胞辅助， 又称非 T 细胞依赖性抗原，TI-Ag 可分为 TI-1Ag（如细菌脂多糖）和 TI-2Ag（如肺炎球菌 荚膜多糖、聚合鞭毛素）。 二、根据抗原与机体的亲缘关系分类 （一）异嗜性抗原 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，又 称 Forssman 抗原。 （二）异种抗原 指来自于另一物种的抗原，如病原微生物及其产物、植物蛋白、异种 器官移植物、动物免疫血清。 （三）同种异型抗原 指同一种属不同个体间所存在的抗原，亦称同种抗原。常见的人 类同种异型抗原有血型抗原和主要组织相容性抗原即人白细胞抗原（HLA）。 （四）自身抗原 在正常情况下，机体对自身组织细胞不产生免疫应答，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细胞， 可诱发对自身成分的免疫应答。 （五）独特型抗原 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抗体，这些独特的氨基酸序列称为独特型（Id），所诱生的抗体（Ab1） 称抗独特型抗体（AId）。 三、根据抗原是否在抗原提呈细胞内合成分类 （一）内源性抗原 指在细胞内新合成的抗原，如病毒感染细胞合成的病毒蛋白和肿瘤 细胞合成的肿瘤蛋白。 （二）外源性抗原 指来源于抗原提呈细胞外的抗原，如被吞噬细胞吞噬的细菌、细胞、 蛋白质抗原等。 第四节 非特异性免疫刺激剂 一、超抗原 某些物质只需极低浓度（1～10ng/ml）即可非特异激活机体 2%～20%T 细胞克隆，产 生极强的免疫应答，此类抗原为超抗原（SAg）。SAg 无须 APC 加工，直接与 MHC-II 类分

子非多态区外侧结合，仅与TCRVβ片段结合，无MHC限制性，诱导的T细胞应答通过分泌大量的细胞因子参与某些病理生理过程。二、佐剂指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类型的非特异免疫增强物质。种类有生物制剂（如卡介苗、短小棒状杆菌、脂多糖、细胞因子）、无机化合物（如氢氧化铝、弗氏佐剂）。作用机制为改变抗原的物理性状，延缓抗原的降解和排除，刺激抗原提皇细胞，增强其处理和提呈抗原能力，刺激淋巴细胞增殖分化，增强和扩大免疫应答。佐剂作为非特异性免疫增强剂，广泛用于预防接种疫苗的成分配制及制备动物免疫血清，还可用于抗肿瘤与抗感染的辅助治疗。三、丝裂原丝裂原是一种非特异性淋巴细胞多克隆激活剂。T、B淋巴细胞表面表达多种丝裂原受体，均可对丝裂原刺激产生增殖反应，被广泛用于体外机体免疫功能的检测。如T细胞丝裂原有刀豆蛋白A（ConA）、植物血凝素（PHA）、商陆丝裂原（PWM）：B细胞丝裂原有商陆丝裂原（PWM）、脂多糖（LPS）、葡萄球菌蛋白A（SPA）。【习题】（一）问答题1.简述影响抗原免疫原性的因素。2.什么是TD-Ag？什么是TI-Ag？比较TD-Ag和TI-Ag的特点。【答案】（一）问答题1.答题要点：（1)抗原分子的理化性质：①化学性质一蛋白质是良好的抗原；②分子量一抗原的分子量一般在10kDa以上，抗原的分子量越大，结构越复杂，抗原的免疫原性越强；③结构的复杂性一含直链氨基酸的抗原免疫原性弱，含芳香族氨基酸的抗原免疫原性强；④分子构象一分子构象的改变可影响抗原的免疫原性；③易接近性一指抗原表位是否能被免疫细胞上的抗原受体所接近的程度；③物理状态一聚合状态时大于单体状态，颗粒性抗原强于可溶性抗原。（2)宿主方面的因素：遗传因素一机体对抗原的免疫应答受遗传控制：②年龄性别及健康状态一幼年和老年对抗原的免疫应答弱于青壮年，雌性动物比雄性动物抗体生成高。（3)抗原进入机体的方式：抗原的剂量要适中，免疫的途径以皮内免疫最佳，皮下免疫次之，依次肌内注射、腹腔注射，静脉注射的效果较差，口服容易诱导免疫耐受。2.答题要点：胸腺依赖性抗原（TD-Ag）刺激B细胞产生抗体时依赖于T细胞的辅助

子非多态区外侧结合，仅与 TCR Vβ 片段结合，无 MHC 限制性，诱导的 T 细胞应答通过分 泌大量的细胞因子参与某些病理生理过程。 二、佐剂 指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类型的 非特异免疫增强物质。种类有生物制剂（如卡介苗、短小棒状杆菌、脂多糖、细胞因子）、 无机化合物（如氢氧化铝、弗氏佐剂）。作用机制为改变抗原的物理性状，延缓抗原的降解 和排除，刺激抗原提呈细胞，增强其处理和提呈抗原能力，刺激淋巴细胞增殖分化，增强和 扩大免疫应答。佐剂作为非特异性免疫增强剂，广泛用于预防接种疫苗的成分配制及制备动 物免疫血清，还可用于抗肿瘤与抗感染的辅助治疗。 三、丝裂原 丝裂原是一种非特异性淋巴细胞多克隆激活剂。T、B 淋巴细胞表面表达多种丝裂原受 体，均可对丝裂原刺激产生增殖反应，被广泛用于体外机体免疫功能的检测。如 T 细胞丝 裂原有刀豆蛋白 A（ConA）、植物血凝素（PHA）、商陆丝裂原（PWM）；B 细胞丝裂原 有商陆丝裂原（PWM）、脂多糖（LPS）、葡萄球菌蛋白 A（SPA）。 【习题】 （一） 问答题 1.简述影响抗原免疫原性的因素。 2.什么是 TD-Ag？什么是 TI-Ag？比较 TD-Ag 和 TI-Ag 的特点。 【答案】 （一）问答题 1.答题要点：⑴抗原分子的理化性质：①化学性质—蛋白质是良好的抗原；②分子量— 抗原的分子量一般在 10kDa 以上，抗原的分子量越大，结构越复杂，抗原的免疫原性越强； ③结构的复杂性—含直链氨基酸的抗原免疫原性弱，含芳香族氨基酸的抗原免疫原性强；④ 分子构象—分子构象的改变可影响抗原的免疫原性；⑤易接近性—指抗原表位是否能被免疫 细胞上的抗原受体所接近的程度；⑥物理状态—聚合状态时大于单体状态，颗粒性抗原强于 可溶性抗原。⑵宿主方面的因素：①遗传因素—机体对抗原的免疫应答受遗传控制；②年龄、 性别及健康状态—幼年和老年对抗原的免疫应答弱于青壮年，雌性动物比雄性动物抗体生成 高。⑶抗原进入机体的方式：抗原的剂量要适中，免疫的途径以皮内免疫最佳，皮下免疫次 之，依次肌内注射、腹腔注射，静脉注射的效果较差，口服容易诱导免疫耐受。 2.答题要点：胸腺依赖性抗原（TD-Ag）刺激 B 细胞产生抗体时依赖于 T 细胞的辅助

胸腺非依赖性抗原（TI-Ag）刺激机体产生抗体时不需要T淋巴细胞的辅助。二者的特点见下表。TD-Ag与 TI-Ag的特性比较TD-AgTI-Ag表位组成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体液免疫和细胞免疫体液免疫抗体类型IgMIgM、IgG、IgA等有无免疫记忆

胸腺非依赖性抗原（TI-Ag）刺激机体产生抗体时不需要 T 淋巴细胞的辅助。二者的特点见 下表。 TD-Ag 与 TI-Ag 的特性比较 TD-Ag TI-Ag 表位组成 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 体液免疫和细胞免疫 体液免疫 抗体类型 IgM、IgG、IgA 等 IgM 免疫记忆 有 无