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第一节
免疫原

免疫原是具有刺激机体产生免疫应答活性的物质,包括通常所讲的激发T、B淋巴细胞特异性免疫应答的抗原和刺激固有免疫反应的相关模式分子。因此,免疫原扩大了通常抗原的范围。

一、免疫原的概念

免疫原(immunogen)由固有分子模式(innate molecular pattern,IMP)和抗原(antigen,Ag)组成。

IMP包括病原体相关分子模式(pathogen-associated molecular pattern,PAMP)和损伤相关分子模式(damage-associated molecular pattern,DAMP)。位于机体皮肤和黏膜表面的固有免疫细胞,通过模式识别受体(pattern recognition receptor,PRR),对IMP进行泛特异性的识别,介导以炎症效应为主的固有免疫及吞噬杀菌效应,引起细胞活化、炎性介质产生,清除自身凋亡、损伤细胞,从而发挥局部防御和组织修复功能,维持机体生理性自稳。

抗原是指经由 T、B淋巴细胞的抗原受体(TCR、BCR)识别,能刺激T、B淋巴细胞活化、克隆增殖并分化形成效应性T细胞或浆细胞,产生特异性免疫应答,并与应答产物——特异性抗体和淋巴细胞抗原受体起反应的物质。机体免疫细胞识别的大部分抗原是蛋白质,也有多糖和核酸等物质。

二、免疫原的分类

(一)固有分子模式的分类

根据来源及作用方式的不同,IMP可分为病原体相关分子模式、损伤相关分子模式及激活NK细胞的固有分子模式。

1.PAMP

为某些病原体或其产物所共有的高度保守、可被PRR识别并结合的分子结构。PAMP在病原微生物广泛表达,如细菌细胞壁肽聚糖、脂多糖及病毒RNA等,而不表达于正常组织细胞。

PAMP又称为外源性危险信号,包括来自细菌的肽聚糖(PDN)、脂多糖(LPS)、脂磷壁酸(LTA)、脂蛋白(BLP)、鞭毛蛋白、阿拉伯甘露糖(LAM)、CpG修饰的DNA、真菌酵母多糖、病毒双链RNA和单链RNA,以及部分病毒的衣壳蛋白和融合蛋白。人工合成的聚肌胞苷酸[poly(I:C)]、咪唑喹啉等药物亦具有类似的刺激活性。PAMP可与位于细胞膜及胞质溶酶体内体的多种PRR结合,激活相应信号通路,诱导炎性细胞因子的产生,增强DC和巨噬细胞的抗原呈递能力(图3-1)。

2.DAMP

来自于宿主凋亡细胞或衰老损伤细胞释放的内源性危险信号分子,如氧化型低密度脂蛋白、尿酸单钠盐结晶等。一些正常细胞受到物理、化学或生物等应激因素刺激后,上调表达应激相关蛋白,如细胞膜表面MHC-Ⅰ类相关蛋白A及热休克蛋白,提供危险信号,激活固有免疫应答。

DAMP又称为内源性危险信号。介导体内的无菌性炎症反应。DAMP家族成员包括:凋亡细胞表面的磷脂酰丝氨酸,释放出细胞外的透明质酸钠片段、热休克蛋白、S100家族蛋白、β-淀粉样蛋白、尿酸、ATP、高速泳动族框蛋白1(high-mobility group box 1,HMGB1)、IL-1α和IL-33,脂类代谢产物氧化低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein,O X LDL)、氧化胆固醇脂(O X CE)和饱和脂肪酸、β半乳糖结合凝集素(galectin)等(图3-2)。

图3-1 PMAP家族成员

DAMP可分别与Toll样受体、C型凝集素样受体、清道夫受体、RIG样受体、NOD样受体或RAGE受体等结合,激活炎性细胞因子IL-1、IL-6、TNF-α的表达,诱导局部炎症反应。同时促进抗原呈递细胞的分化与成熟,诱导获得性免疫应答产生。而一些针对染色质-IgG复合物的识别与活化,则与自身免疫性疾病的发生有关。

图3-2 DAMP家族成员

3.激活NK细胞的固有分子模式

NK细胞作为固有免疫系统的重要成员,其活化是由该细胞表面活化性受体和抑制性受体分别传递的活化信号与抑制信号之间的平衡来决定。正常状态下,杀伤细胞免疫球蛋白样受体(killer cell immunoglobulin-like receptor,KIR)识别自身细胞表达的MHC-Ⅰ类分子如HLA-B、HLA-C和HLA-E,抑制性信号占主导地位,NK细胞不被活化;而当自身MHC-Ⅰ类分子表达下调(如肿瘤细胞、病毒感染的细胞)时,这些细胞因丢失自我(missing self),抑制信号解除。另一方面,肿瘤或病毒感染的细胞表面表达一些应激相关蛋白,如MHC-Ⅰ类相关蛋白(MICA/MICB)、巨细胞病毒UL16分子的结合蛋白(ULBP)等。NK细胞表面的活化性受体NKG2D通过与上述分子结合而激活NK细胞,使NK细胞分泌IFN-γ、穿孔素、颗粒酶等杀伤靶细胞。

(二)抗原的分类

参与激活适应性免疫的抗原的种类繁多,根据不同分类原则可将抗原分为不同种类。

1.根据诱生抗体时是否需要Th细胞参与分类
(1)T细胞依赖性抗原(T cell dependent antigen,TD-Ag):

此类抗原刺激B细胞产生抗体时依赖T细胞的辅助,又称胸腺依赖性抗原。绝大多数蛋白质抗原如病原微生物、血清蛋白、肿瘤细胞等均属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诱导产生抗体的能力明显低下。

(2)T细胞非依赖性抗原(T cell independent antigen,TI-Ag):

此类抗原刺激B细胞产生抗体时无需T细胞辅助,又称为胸腺非依赖性抗原。TIAg可分为TI-1和TI-2抗原(表3-1),前者如细菌脂多糖(LPS),既含有抗原表位,又具有B细胞丝裂原特性,能非特异性激活多克隆B细胞;后者如肺炎球菌荚膜多糖、聚合鞭毛素等,含多个重复B细胞表位,通过交联BCR,高效刺激成熟B细胞应答。婴儿和新生动物B细胞发育不成熟,故对TI-1抗原应答而对TI-2抗原不应答或低应答。

表3-1 TD-Ag与TI-Ag的异同

2.根据抗原与机体的亲缘关系分类
(1)异嗜性抗原(heterophilic antigen):

最初由Forssman发现,又称为Forssman抗原,为一类与种属无关,存在于人、动物和微生物之间的共同抗原。异嗜性抗原刺激产生的抗体可与自身组织发生交叉反应而导致疾病。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,链球菌感染产生的抗体可与心、肾组织的抗原发生反应,导致肾小球肾炎或心肌炎;大肠杆菌O 14 型脂多糖与人结肠黏膜具有抗原,可导致溃疡性结肠炎的产生。

(2)异种抗原(xenogenic antigen):

指来自于另一物种的抗原,如病原微生物及其代谢产物、植物蛋白、治疗用动物血清及异种器官移植物等。微生物结构虽然简单,但化学组成却相当复杂,且与人类亲缘关系较远,具有较强的免疫原性。临床治疗使用的马血清抗毒素既含有特异性抗体可中和毒素;对人而言同时为异种抗原,可刺激机体产生马血清抗体,反复使用导致超敏反应。

(3)同种异型抗原(allogenic antigen):

指同一种属不同个体之间所存在的不同抗原,亦称同种异体抗原。常见的人类同种异体抗原包括多态性最为丰富的主要组织相容性抗原即人白细胞抗原(HLA)和红细胞(血型)抗原系统。目前已发现红细胞抗原40余种,主要有ABO(A1、A2、B、H抗原)系统和Rh(D、C、E、L、W抗原)。人体器官移植时,必须分别对红细胞和白细胞抗原系统进行配型。

(4)自身抗原(autoantigen):

正常情况下机体对自身组织细胞不会产生免疫应答,表现为自身耐受。当感染、外伤或服用某些药物后,通常与免疫细胞隔离的抗原释放;或者使自身组织细胞发生改变,从而诱发自身免疫应答。

(5)独特性抗原(idiotypic antigen):

TCR、BCR或抗体IgV区内的互补决定区(complementarity-determining regions,CDR),是特异性结合多种不同抗原的部位。每种TCR、BCR或抗体分子的CDR区显示独特的氨基酸序列和空间构型,CDR部位可在自体或异体内诱生特异性抗体(即抗抗体)。CDR区独特的氨基酸序列称为独特性(idiotype,Id)抗原,其诱生的抗体称为抗独特型抗体(Aid)。

3.根据抗原进入抗原呈递细胞的方式分类
(1)内源性抗原(endogenous antigen):

指在抗原呈递细胞(APC)内合成的抗原,如病毒感染细胞后产生于胞内的病毒蛋白、肿瘤细胞内产生的肿瘤抗原等。内源性抗原在APC胞质内被加工处理为抗原短肽,与MHC-Ⅰ类分子结合成复合物呈递至细胞表面,供CD8 + T细胞识别。

(2)外源性抗原(exogenous antigen):

为分布于抗原呈递细胞之外的抗原,可以是病原微生物及其代谢产物,周围细胞的凋亡小体或自身合成并分泌胞外的成分。外源性抗原通过吞噬、胞饮和受体介导的内吞等作用进入APC,在内体或溶酶体中降解为抗原短肽,并与MHC-Ⅱ类分子结合为复合物呈递至细胞表面,供CD4 + T细胞识别。

4.其他分类

根据物理性状不同,抗原可分为颗粒性抗原和可溶性抗原;根据化学性质的不同,可将抗原分为蛋白质抗原、多糖抗原及核酸抗原等;根据抗原产生方式的不同,可将抗原分为天然抗原和人工抗原;根据抗原的来源和疾病的相关性,又可分为移植抗原、肿瘤抗原、自身抗原等。其中能诱导变态反应的抗原称为变应原(allergen)或过敏原;可诱导机体产生免疫耐受的抗原称为耐受原(tolerogen)。 POTFmVRV/7WPke66dU/3rijSGSCjquzXeRuXHpRWDRPEefPxG3A+KJxoMRtDChsr

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