食品免疫學(xué)抗原

1、第三章 抗原,概念： 抗原（Antigen，Ag）是一類能刺激機(jī)體免疫系統(tǒng)，使之產(chǎn)生特異性免疫應(yīng)答，并能與相應(yīng)的抗原和/或效應(yīng)細(xì)胞在體內(nèi)發(fā)生特異反應(yīng)的物質(zhì)。一句話：抗原就是異物?。?抗原的兩個(gè)基本特性,免疫原性（immuogenicity） 指抗原刺激機(jī)體產(chǎn)生抗體或致敏淋巴細(xì)胞的能力免疫反應(yīng)性（immunoreactivity）或抗原性 指抗原能與相應(yīng)免疫應(yīng)答產(chǎn)物（抗體或致敏淋巴細(xì)胞）發(fā)生特異性結(jié)合的特性,

2、,,,,,,完全抗原,半抗原,,,,,完全抗原與半抗原,,載體,,,,,同時(shí)具有上述兩種特性的物質(zhì)稱為完全抗原，如大多數(shù)的蛋白質(zhì)和各類病原微生物僅具備免疫反應(yīng)性（抗原性）的物質(zhì)稱為半抗原（hapten），如各種化學(xué)藥物等小分子化合物。半抗原若與蛋白質(zhì)載體交聯(lián)或結(jié)合也可稱為完全抗原,完全抗原和半抗原,完全抗原（complete antigen）：大多數(shù)的蛋白質(zhì)抗原半抗原（incomplete antigen）：能與特異性抗體起反應(yīng)

3、，但本身不誘發(fā)抗體的形成的物質(zhì)。食品中的非蛋白質(zhì)活性物質(zhì)、功能因子、絕大多數(shù)寡糖、所有的脂類及一些農(nóng)藥均屬半抗原。,二、抗原的理化與分類,1、分子量大小 抗原分子量一般為≥10KD,且分子量越大，免疫原性越強(qiáng)2、化學(xué)組成 芳香族氨基酸，明膠3、抗原表位的易接近性 抗原決定基是否易被淋巴細(xì)胞抗原受體所接近4、物理形狀 顆?？乖瓘?qiáng)于可溶性抗原,1、異物

4、性（foreignness）,異種物質(zhì)同種異體物質(zhì)：ABO血型抗原，MHC自身變異成分或隱蔽成分暴露：“凡胚胎時(shí)期未與免疫活性細(xì)胞接觸過的自身成分也具有免疫原性”,1、異物性 “在胚胎期未與淋巴細(xì)胞充分接觸過的物質(zhì)”，即凡與宿主自身成分不同或從未與特異性淋巴細(xì)胞接觸過的物質(zhì) 異物性的程度取決于 其與機(jī)體的親緣關(guān)系 1967年，國內(nèi)流行的“雞血針” 2000年左右流行的“羊胎素注射美容”,

5、,打雞血！,,,2、分子大小：分子質(zhì)量越大，免疫原性越強(qiáng)3、化學(xué)結(jié)構(gòu)與組成4、分子構(gòu)象與易接近性5、物理狀態(tài)6、抗原的完整性,（二） 抗原的分類,1、依據(jù)抗原誘生抗體對T細(xì)胞的依賴性胸腺依賴性抗原（TD Ag） 此類抗原含T細(xì)胞表位和B細(xì)胞表位，刺激機(jī)體產(chǎn)生抗體依賴于T細(xì)胞的輔助 絕大多數(shù)蛋白質(zhì)抗原屬于TD抗原，如病原微生物、血細(xì)胞、血清蛋白等非胸腺依賴性抗原（TI Ag） 此類抗原刺激機(jī)體產(chǎn)生抗體無需T

6、細(xì)胞輔助，TI抗原可分為兩類： ①TI-1抗原，具有多克隆B細(xì)胞激活作用，細(xì)菌脂多糖即為典型 ②TI-2抗原表面為多個(gè)重復(fù)表位，如肺炎鏈球菌莢膜多糖、聚合鞭毛素等，只能刺激成熟B細(xì)胞,2、根據(jù)抗原來源分類,天然抗原人工抗原合成抗原,（1）天然抗原,細(xì)胞、細(xì)菌和病毒蛋白質(zhì)多糖類抗原脂類抗原（多為半抗原）核酸抗原（多為半抗原）,天然抗原根據(jù)與宿主的親緣關(guān)系遠(yuǎn)近可分為：,異種抗原 來自不同種屬的抗原，打雞血、羊

7、胎素同種異性抗原 同一種屬不同個(gè)體間所具有的特異性抗原，如人類血型自身抗原 嗜異性抗原 又稱Forssman抗原，指一類與種屬無關(guān)，存在于人、動(dòng)物及微生物之間的共同抗原,羊胎素：一個(gè)國家的神話,2015年3月末，瑞士聯(lián)邦衛(wèi)生部和藥物監(jiān)管局發(fā)布聯(lián)合公報(bào)說，瑞士醫(yī)院及私人診所長期推出的活細(xì)胞療法（羊胎素）受到中國、俄羅斯和中東旅客青睞，但此類療法使用的產(chǎn)品未經(jīng)許可并構(gòu)成嚴(yán)重的健康風(fēng)險(xiǎn)?！　∪鹗酷t(yī)藥監(jiān)管機(jī)構(gòu)強(qiáng)調(diào)，截

8、至目前從未批準(zhǔn)任何使用活細(xì)胞療法的產(chǎn)品許可或其他相關(guān)許可，相反這些監(jiān)管部門警告：“活細(xì)胞療法引發(fā)的健康風(fēng)險(xiǎn)包括過敏癥、人體注射處形成膿腫甚至導(dǎo)致敗血癥、動(dòng)物病原體感染以及引發(fā)風(fēng)濕等自身免疫疾病?！薄　∪鹗克幬锉O(jiān)管局新聞發(fā)言人彼得·巴爾茲利表示，特定情況下，接受活細(xì)胞療法后甚至出現(xiàn)死亡病例。截至目前，至少有兩起因此導(dǎo)致的死亡事件在德國登記在冊。,斯琴高娃代言的羊胎素療法診所,,人工抗原借助基因重組和化學(xué)合成而獲得的抗原

9、 基因重組疫苗、合成肽疫苗合成抗原：主要是人工合成的具有支鏈或直鏈氨基酸多聚體超抗原,（四）其他分類方法,根據(jù)抗原的兩個(gè)基本特性可分為完全抗原和半抗原根據(jù)TD抗原是否由抗原提呈細(xì)胞所攝取分為外源性抗原和內(nèi)源性抗原根據(jù)抗原誘導(dǎo)免疫應(yīng)答的性質(zhì)可分為移植抗原、腫瘤抗原、微生物抗原、引起超敏反應(yīng)的變應(yīng)原或過敏原、誘導(dǎo)免疫耐受的耐受原等根據(jù)抗原的理化性質(zhì)可分為顆粒性抗原、可溶性抗原、蛋白抗原、多糖抗原及多肽抗原等,第二節(jié) 抗原的免疫

10、特性,抗原的特異性是指抗原誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生應(yīng)答及與應(yīng)答產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)均具有專一性。特定抗原只能刺激機(jī)體產(chǎn)生特異性抗原活致敏淋巴細(xì)胞，且僅能與該特異性抗體或淋巴細(xì)胞結(jié)合 特異性是免疫應(yīng)答最基本的特點(diǎn)，也是免疫學(xué)防治的理論基礎(chǔ)！,一，決定抗原特異性的分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),抗原決定基概念 抗原分子中決定抗原特異性的基本結(jié)構(gòu)或化學(xué)基團(tuán)稱之，是TCR/BCR及抗體特異性結(jié)合的基本單位，也稱為表位（epitope） 通

11、常由5－15個(gè)氨基酸殘基、5－7多糖殘基或氨基酸組成。 表位的數(shù)量稱為抗原的價(jià)，大多數(shù)的抗原均為多價(jià) 抗原決定基的性質(zhì)、位置、空間構(gòu)象以及旋光異構(gòu)等因素均可影響抗原特異性,2、抗原決定簇的類型,構(gòu)象決定簇（構(gòu)象表位）順序決定簇（線性表位） T細(xì)胞僅識(shí)別由抗原提呈細(xì)胞加工提呈的線性表位，而B細(xì)胞可識(shí)別線性或構(gòu)象型表位。B細(xì)胞表位多位于抗原表面，可直接刺激B細(xì)胞；T細(xì)胞表位可存在于抗原物質(zhì)

12、的任何部位，其被T細(xì)胞識(shí)別的前體是須經(jīng)抗原提呈細(xì)胞加工于提呈,典型B細(xì)胞表位,,降解,,,B/T,B,激活,T細(xì)胞表位與B細(xì)胞表位特征比較,（三）抗原的結(jié)合價(jià)（antigenic valence）,抗原的結(jié)合價(jià)知抗原分子表面能與抗體分子結(jié)合的抗原決定簇的總數(shù)大多數(shù)天然分子是多價(jià)抗原半抗原只能和抗體結(jié)合部位結(jié)合，是單價(jià)抗原，如肺炎鏈球菌莢膜多糖。某些空間效應(yīng)的干擾也會(huì)使得蛋白質(zhì)大分子的多個(gè)抗原決定簇?zé)o法與抗體結(jié)合。,三、抗原的類屬性

13、（交叉性）,某種特定抗原不僅可與其誘導(dǎo)產(chǎn)生抗體或致敏淋巴細(xì)胞結(jié)合或相互作用，還可與其他抗原誘生的抗體或致敏淋巴細(xì)胞發(fā)生反應(yīng)。稱之交叉抗原交叉抗原與其他抗原所誘生抗體、免疫細(xì)胞結(jié)合或相互作用被稱為交叉反應(yīng),二、半抗原的免疫特征,半抗原（hapten）的特點(diǎn)：必須與載體偶聯(lián)才能表現(xiàn)免疫原性，相當(dāng)于一個(gè)抗原決定簇。載體效應(yīng)（carrier effect）：,交叉抗原,第三節(jié) 感染性抗原,細(xì)菌1、菌體抗原2、鞭毛抗原和菌毛抗原3、表面

14、抗原4、細(xì)菌毒素5、細(xì)菌保護(hù)性抗原,細(xì)菌細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)（平面模式圖）,細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu): 細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、核質(zhì) 細(xì)菌的特殊結(jié)構(gòu):莢膜、鞭毛、菌毛、芽胞,1、菌體抗原（somatic antigen）,革蘭陽性菌磷壁酸(teichoic acid) 壁磷壁酸 膜磷壁酸特殊蛋白： A蛋白、M蛋白,革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,分內(nèi)壁層和外壁層。,1、菌體抗原（somatic antigen）,,,普通

15、菌毛：細(xì)菌的粘附結(jié)構(gòu) ，與宿主細(xì)胞表面特異性受體結(jié)合，與致病性密切相關(guān),性菌毛：接合，毒力、耐藥性等性狀的遺傳物質(zhì)傳遞。,2、鞭毛抗原（H抗原）和菌毛抗原,單生鞭毛,傷寒桿菌周生鞭毛,叢生鞭毛,3、表面抗原,莢膜抗原：肺炎球菌、炭疽桿菌表層的莢膜Vi抗原：傷寒沙門菌的表面抗原，化學(xué)成分為糖脂K抗原：大腸桿菌細(xì)胞壁外層，多糖,4、細(xì)菌毒素：內(nèi)毒素與外毒素的比較,ETEC不耐熱腸毒素霍亂腸毒素破傷風(fēng)痙攣毒素肉毒毒素,A：活性亞單

16、位B：結(jié)合亞單位 可提純制疫苗,外毒素,分子結(jié)構(gòu)：A-B模式,外毒素種類,神經(jīng)毒素 破傷風(fēng)痙攣毒素、肉毒毒素細(xì)胞毒素 白喉毒素、葡萄球菌表皮剝脫毒素、葡萄球菌毒性休克綜合征毒素、A群鏈球菌致熱外毒素腸毒素 霍亂腸毒素、ETEC腸毒素、產(chǎn)氣莢膜梭菌腸毒素、葡萄球菌腸毒素,內(nèi)毒素 內(nèi)毒素特指革蘭氏陰性菌外膜中的脂多糖 (LPS)成分，細(xì)菌在死亡后破裂或用人工方法裂解菌體后才釋

17、放。革蘭氏陽性菌細(xì)胞壁中的脂磷壁酸 (LTA)具有LPS的絕大多數(shù)活性，但無致熱功能。螺旋體、衣原體、立克次體亦含有LPS。,內(nèi)毒素毒性作用,發(fā)熱反應(yīng) 白細(xì)胞反應(yīng) 內(nèi)毒素血癥與內(nèi)毒素休克 彌散性血管內(nèi)凝血,二、病毒,病毒是一類以核酸（DNA或RNA）為核心，具有蛋白質(zhì)外殼，只能在細(xì)胞內(nèi)增值的非細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生命單位。按其感染宿主可分為動(dòng)物病毒、植物病毒與細(xì)菌病毒（噬菌體）,乙肝病毒,流感病毒,,,,,,,,,,,,,,,葡萄球菌

18、(1000nm）,,,,,,,,,牛痘病毒300×250nm,A,B,C,D,E,F,G,立克次體450nm,,,衣原體390nm,A、大腸桿菌噬菌體 ( 65 ×95nm ),B、腺病毒 (70nm ),C、脊髓灰質(zhì)炎病毒 (30nm ),D、乙腦病毒 ( 40nm ),E、蛋白分子 (10nm ),F、流感病毒 ( 100

19、nm ),G、煙草花葉病毒,Structure and Classification Helix Polyhedral Spherical Bacteriophage,煙草花葉病毒,腺病毒,流感病毒,T4噬菌體,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1

20、、病毒體結(jié)構(gòu)模式,,,,殼粒,,,衣殼,,,核心（核樣物）,,,,,核衣殼,,包膜,,包膜病毒,,,,,包膜子粒,2、病毒的抗原性,病毒既能致病，又具有抗原性，誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生免疫應(yīng)答。病毒的抗原性主要指病毒自身蛋白的抗原性?？煞譃榕c病毒自身抗原和與感染細(xì)胞后產(chǎn)生的抗原兩大類。病毒自身抗原感染細(xì)胞后產(chǎn)生的抗原,流感病毒的表面結(jié)構(gòu),血凝素(HA)柱狀，為三聚體，它基本上以相同的間距覆蓋了病毒的全部表面HA1（病毒吸附）HA2（核

21、衣殼釋放）保護(hù)性抗原，血凝抑制抗體(保護(hù)性抗體) 神經(jīng)氨酸酶（NA）四個(gè)亞單位組成的四聚體，并不平均分布在病毒表面，而是聚合成群。與病毒釋放有關(guān)。,（2）流感病毒的分型與抗原變異,分型據(jù)核糖體蛋白（RNP）和M蛋白抗原性分：甲、乙、丙三型甲型根據(jù)HA和NA抗原性不同，再區(qū)分為若干亞型（H1~H15、N1~N9）乙型、丙型至今未發(fā)現(xiàn)亞型命名：型別/宿主/分離地點(diǎn)/病毒株/序號(hào)/分離年代(HA與NA亞型號(hào))

22、 （A/HongKong/1/68(H3N2)),流感病毒的復(fù)制,病毒侵入遺傳物質(zhì)的釋放病毒的復(fù)制與病毒蛋白的合成病毒的裝配出芽,第四節(jié) 超抗原和免疫佐劑,普通抗原 一般抗原只能與少數(shù)抗原特異性T細(xì)胞結(jié)合并使之活化超抗原（SAg） 一種特殊的抗原性物質(zhì)，在及其低濃度下（1-10ng/ml）可激活大量的T細(xì)胞克隆（總T細(xì)胞庫中2%-20%的T細(xì)胞）或B細(xì)胞，并產(chǎn)生極強(qiáng)的免疫應(yīng)答。分為外源性超

23、抗原（細(xì)菌型）和內(nèi)源性超抗原（病毒型）兩種類型。 迄今已發(fā)現(xiàn)的超抗原包括金黃色葡萄球菌腸毒素A-E，表皮剝脫毒素，關(guān)節(jié)炎支原體絲裂原、小腸結(jié)腸耶氏菌膜蛋白及小鼠逆轉(zhuǎn)錄病毒的蛋白產(chǎn)物等,2、超抗原的作用特點(diǎn),①無須抗原加工處理，即可刺激淋巴增殖活化，其作用無MHC限制性②SAg以完整蛋白質(zhì)分子的形式發(fā)揮作用，其一端直接與抗原提呈細(xì)胞表面MHC-Ⅱ類分子抗原結(jié)合凹槽外側(cè)結(jié)合，另一端與TCR的Vβ區(qū)結(jié)合③所誘導(dǎo)的T細(xì)胞應(yīng)

24、答，其效應(yīng)并非僅針對超抗原本身，而是通過分泌大量細(xì)胞因子參與某些病理生理過程。,3、超抗原的生物學(xué)意義,毒性作用及誘導(dǎo)炎癥反應(yīng) 由于超抗原多為病原微生物代謝產(chǎn)物，可大量激活T細(xì)胞并誘導(dǎo)炎癥細(xì)胞因子產(chǎn)生，從而引起休克自身免疫病 超抗原可通過激活體內(nèi)可能存在的自身反應(yīng)性T細(xì)胞而導(dǎo)致自身疾病免疫抑制和免疫耐受 受超抗原刺激而國都增殖的大量T細(xì)胞，可被清除或功能上出現(xiàn)超限抑制，從而導(dǎo)致微生物感染后的

25、免疫抑制 抗腫瘤,其他抗原,絲裂原變應(yīng)原,其他抗原：絲裂原,mitogen亦稱有絲分裂原，可與淋巴細(xì)胞表面相應(yīng)受體結(jié)合，使細(xì)胞發(fā)生有絲分裂并增殖。在體外試驗(yàn)中，絲裂原可使靜止的淋巴細(xì)胞體積增大、胞漿增多、DNA合成增加，出現(xiàn)淋巴母細(xì)胞化即淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化和有絲分裂,作用于人和小鼠T、B淋巴細(xì)胞的重要絲裂原,Ⅰ型超敏反應(yīng)發(fā)生機(jī)制,（一）參與成分1、變應(yīng)原 引起Ⅰ型超敏反應(yīng)的變應(yīng)原多為水溶性小分子物質(zhì)，分子量為10-40KD

26、。吸入型變應(yīng)原在低劑量時(shí)（5-10ng/天），如花粉顆粒、塵螨及其排泄物、真菌、動(dòng)物皮屑或羽毛等，食物性變應(yīng)原則在高劑量（10-100g/天）才誘發(fā)反應(yīng)，如牛奶、雞蛋、魚、蝦蟹等食物；化學(xué)藥物與組織蛋白結(jié)合后變?yōu)樽儜?yīng)原而誘發(fā)反應(yīng)，如青霉素、鏈霉素、磺胺、水楊酸鹽、麻醉藥物、有機(jī)碘等。,Dust Mite,某些藥物或化學(xué)物質(zhì)吸入性變應(yīng)原食物變應(yīng)原酶類物質(zhì),變應(yīng)原,二、免疫佐劑,佐劑（adjuvant）屬非特異性免疫增強(qiáng)劑，當(dāng)其與抗原

27、同時(shí)或預(yù)先注入體內(nèi)，可增強(qiáng)機(jī)體對該抗原的免疫應(yīng)答或改變免疫應(yīng)答的類型,1、佐劑的種類,化合物 包括氫氧化鋁、明礬、礦物油、弗氏佐劑、人工合成的多聚肌苷酸：胞苷酸（polyI：C）、脂質(zhì)體以及免疫刺激復(fù)合物等生物制劑 ①經(jīng)處理或改造的細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物，如卡介苗、短小棒狀桿菌、百日咳桿菌，以及霍亂毒素B亞單位、革蘭陰性菌細(xì)胞壁成分脂多糖（LPS)和類脂A、源于分枝桿菌的胞壁酰二肽等；②細(xì)胞因子及熱休克蛋白等,

28、2、生物制劑,包括①經(jīng)處理或改造的細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物，如卡介苗、短小棒狀桿菌、百日咳桿菌，以及霍亂毒素B亞單位、革蘭陰性菌細(xì)胞壁成分脂多糖（LPS)和類脂A、源于分支桿菌的胞壁酰二肽等② 細(xì)胞因子及熱休克蛋白,（二）佐劑的作用機(jī)制,改變抗原的物理狀態(tài)，延緩抗原降解和排除，從而更有效地刺激免疫系統(tǒng)刺激但和/巨噬細(xì)胞系統(tǒng)，增強(qiáng)其處理和提呈抗原的能力刺激淋巴細(xì)胞增殖和分化,（三）佐劑的應(yīng)用,增強(qiáng)特異性免疫應(yīng)答，用于預(yù)防接種及制備動(dòng)物抗血

29、清作為非特異性免疫增強(qiáng)劑，用于抗腫瘤與抗感染的輔助治療,三、食品中的抗原物質(zhì),蛋白質(zhì)、多糖在一定條件下座位抗原引發(fā)食品過敏生產(chǎn)過程中使用的食品原料或某些物質(zhì)殘留也會(huì)成為抗原；功能性食品的功能因子與活性物質(zhì)也可能成為抗原非蛋白質(zhì)性的活性成分，如大豆異黃酮類物質(zhì)，蜂皇漿10-羥基-α-癸烯酸作為半抗原存在。,抗原的作用,制備純化抗原是免疫產(chǎn)生特異性抗體的前提條件抗原抗體反應(yīng)是免疫技術(shù)的基礎(chǔ)研發(fā)疫苗,本章知識(shí)點(diǎn),抗原和半抗原免疫