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医学免疫学
1.4.5 第五节 非特异性免疫刺激剂(Non-specific Stimulators)

第五节 非特异性免疫刺激剂(Non-specific Stimulators)

一、超抗原

超抗原(Superantigen,SAg)是一类可直接结合抗原受体,多克隆激活大量T细胞或B细胞,并诱导强烈免疫应答的物质。它与普通抗原(只能激活极少数具有抗原特异性受体的T细胞或B细胞克隆)和有丝分裂原(可非特异性激活几乎全部的T细胞或B细胞)的作用机理均不相同。超抗原可分为T细胞超抗原和B细胞超抗原,前者包括大多数细菌产物(金黄色葡萄球菌肠毒素A~E)和一些病毒成分(小鼠乳腺肿瘤病毒蛋白),后者包括金黄色葡萄球菌蛋白A(staphylococcus protein A,SPA)和人类免疫缺陷病毒gp120等。

超抗原免疫识别时无需抗原提呈细胞(APC)的加工处理,而以完整的蛋白质形式借助MHC结合位直接与APC细胞膜上MHCⅡ类分子的肽结合槽的外侧结合,形成超抗原-MHC复合物,借助T细胞表位与T细胞上TCR Vβ结合(图3-2)。超抗原可引起机体免疫功能紊乱,参与下列疾病的发病过程。

1.急性疾病

最重要的是毒性休克综合征,是由于细菌外毒素作为超抗原激活大量T细胞释放IL-2、TNF等细胞因子,激活单核-吞噬细胞系统,引起休克等病理过程。此外,猩红热、丹毒及金黄色葡萄球菌引起的食物中毒也与超抗原有关。

2.慢性疾病

引起风湿热的链球菌均能产生致热外毒素,它能增强链球菌溶血素O和内毒素对心肌组织的毒性作用,导致风湿热;超抗原可大量激活某些体内存在的自身反应T细胞,从而诱发自身免疫病;超抗原过度激活T细胞,导致T细胞功能或数量失调,继发免疫缺陷或抑制状态。

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图3-2 超抗原和普通抗原与免疫细胞作用示意图

二、免疫佐剂(Adjuvants)

指某些与抗原同时或先于抗原注入机体后,可非特异性增强机体对抗原的免疫应答能力或改变免疫应答类型的物质。

佐剂种类很多,目前尚无统一的分类方法。通常可分为以下几类:①微生物及其产物,如分枝杆菌(结核杆菌、卡介苗)、短小棒状杆菌、百日咳杆菌和细菌内毒素(脂多糖)等。②无机化合物,如氢氧化铝、明矾等。③人工合成佐剂,如双链多聚肌苷酸∶胞苷酸(polyI∶C)和双链多聚腺苷酸∶尿苷酸(polyA∶U),纳米佐剂也是人工合成佐剂。④油剂,如弗氏佐剂、矿物油和植物油等。⑤黏膜佐剂,如ADP核糖基化肠毒素、非甲基化胞嘧啶鸟嘌呤二核苷酸(CpG)的寡聚脱氧核苷酸(ODN)、单磷酰脂质A(monophosphoryl lipid A,MPL)。

弗氏佐剂是目前动物实验中最常用的佐剂,可分为弗氏不完全佐剂和弗氏完全佐剂。弗氏不完全佐剂是由油剂(石蜡油或花生油)与乳化剂(羊毛脂或吐温80)混匀而成,将其与水溶性抗原充分混合形成油包水乳剂后,可用来免疫动物。在弗氏不完全佐剂中加入死的结核杆菌,就成为弗氏完全佐剂。弗氏完全佐剂作用较强,但在注射局部易形成肉芽肿和持久性溃疡。

纳米佐剂是利用纳米技术制备的直径为10~1000nm的固态胶体颗粒。因其表面积大,粘附力强,在增强佐剂活性的同时,可提高抗原的靶向投递,降低副作用,不失为一个崭新而有前景的研究方向。

黏膜佐剂是黏膜疫苗重要的组成成分,是当今黏膜免疫领域的研究热点。

佐剂的主要生物学作用包括:①增强抗原的免疫原性,可使无免疫原性或免疫原性微弱的物质变为有效的抗原。如许多合成多肽单独注射无免疫原性,当与弗氏佐剂合用时,则可产生免疫性或免疫原性大大增强。②增强体液免疫应答能力,可提高机体初次和再次免疫应答的抗体滴度。③可改变抗体产生的类型,如给豚鼠注入鸡卵白蛋白可产生IgG类抗体,若与佐剂同时注入,则产生IgM类抗体。④诱导产生或增强迟发型超敏反应。

佐剂的作用机制尚未完全明了,不同的佐剂作用机制也不尽相同,其可能的作用机制如下:①改变抗原物理性状,形成抗原储存库,使抗原缓慢释放,延长抗原在体内的存留时间;②促进单核巨噬细胞对抗原的吞噬,增强单核巨噬细胞对抗原的加工处理和提呈;③非特异地刺激淋巴细胞增殖分化,促进免疫细胞间的相互作用,增强和扩大机体免疫应答能力。

三、有丝分裂原

有丝分裂原是一类可致某一群淋巴细胞的所有克隆均被激活并发生有丝分裂的物质。

大部分有丝分裂原是从植物种子中提取的糖蛋白或细菌的结构成分。有丝分裂原不是通过抗原识别受体激活T、B淋巴细胞。淋巴细胞表面有多种丝裂原受体,可对多种丝裂原刺激产生增殖反应。静止期淋巴细胞受丝裂原刺激后转化为淋巴母细胞,表现为细胞体积增大、胞质增多、DNA合成增加、出现有丝分裂。利用这一性质在体外检测淋巴细胞的应答能力,藉以评估机体的免疫功能。例如根据对植物血凝素(phytohemagglutinin,PHA)或刀豆素A(concanavalin A,ConA)刺激的增殖反应测定T细胞功能;根据对细菌脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)的增殖反应测定小鼠B细胞功能;根据对金黄色葡萄球菌A蛋白(staphylococcus protein,SPA)的反应测定人B细胞功能;根据对美洲商陆(pokeweed mitogen,PWM)的增殖反应测定T细胞和B细胞功能。

本章小结(Summary)

抗原是一类能刺激机体免疫系统产生针对该抗原免疫应答的物质。通常抗原物质既有免疫原性又有免疫反应性。其免疫原性强弱取决于抗原分子的异物性、一定的理化特性、分子构象和物理状态、抗原表位的易接近性及进入机体的途径等因素;抗原物质既有特异性,其物质基础是抗原分子表面的特殊化学基团,又称表位,同时存在免疫交叉反应。抗原种类繁多,根据抗原的来源与机体的亲缘关系分为异种抗原(各种病原微生物及其产物、异种动物血清蛋白等);同种异型抗原(ABO血型系统、Rh血型系统、HLA抗原系统等);自身抗原(隐蔽的自身抗原、改变的自身抗原等);异嗜性抗原。根据抗原刺激机体产生抗体是否需要依赖T细胞分为胸腺依赖性抗原(TD-Ag)和胸腺非依赖性抗原(TI-Ag)。这些抗原物质在医学上具有十分重要的意义。抗原可以激活淋巴细胞发生克隆增殖,超抗原、免疫佐剂、有丝分裂原也可以非特异性地刺激淋巴细胞克隆增殖。

复习思考题(Review Questions)

1.何谓免疫原性?抗原的免疫原性强弱是由哪些因素决定的?

2.简述完全抗原与半抗原的区别。

3.什么是抗原特异性?决定抗原特异性的物质基础是什么?

4.什么是TD-Ag和TI-Ag?简述二者引起免疫应答的异同点。

5.什么是异嗜性抗原?举例说明其临床意义。

张昌菊