抗原-定义，性质，结构，类型，例子

抗原定义

抗原是对身体外部的分子或分子结构，并且通常以抗体的产生形式诱导免疫反应。

简单的话语，抗原可以是任何不属于身体的东西，并且是外国的。
尽管抗原通常由免疫应答的诱导定义，但所有抗原都可能不会引起免疫应答。诱导响应的抗原被称为免疫原。
抗原引发免疫反应的能力取决于特定区域对抗原决定因素的抗原的存在。决定簇与受体分子与免疫细胞互补结构结合，以引发反应。
抗原由术语“Ag”表示，这些可以以不同的形式发生，如花粉，病毒，化学物质或细菌。
抗原的概念从我们的身体可以区分身体和外来颗粒的组分之间产生的概念。
作为对这些抗原的反应，身体诱导产生对抗这些抗原的抗体。
大多数人中的抗原是蛋白质，肽或多糖;然而，当与蛋白质或多糖结合时，脂质和核酸也可以充当抗原。
此外，还可以用疫苗的形式地故意将抗原引入体内，以诱导体内对抗原的适应性免疫系统。

抗原的性质

抗原具有不同的性质，其确定抗原的免疫原性，因此是必不可少的，以便理解对它们的免疫反应。由于这些特性决定了免疫原性，因此被认为是形成良好抗原所必需的特性。以下是抗原的一些特性;

1.外国自然

诱导宿主免疫应答的所有抗原都是受体的身体外部。
宿主识别出与正常机体成分不同的抗原。
抗原的免疫原性随外源程度的增加而增加。在生物抗原的情况下，随着两个物种之间的系统发育差距的增加，外源性增加。
然而，存在一些例外，因为在宿主内发生的一些蛋白质也可能诱导免疫应答，如在自身抗原的情况下。
类似地，如果缺乏抗原决定因素或表位，蛋白质和其他物种的其他分子也可能不会引起免疫应答。

2.化学性质

最有效和通常遇到的抗原是蛋白质，然后是多糖。
然而，其他分子如脂质和核酸在与蛋白质和多糖复合物时也可以作为抗原。
在蛋白质的情况下，抗原应含有至少30％的氨基酸，如赖氨酸，谷氨酰胺，精氨酸，谷氨酸，酰胺和天冬氨酸以及大量亲水或带电基团的免疫原区域。
免疫原性水平也随着分子的异质性而增加。均聚物通常比杂聚物更少免疫原性。

3.分子大小

抗原的分子大小在分子的免疫原性中也是至关重要的。
已经确定，抗原在可以被认为是免疫原性之前的最小尺寸大于5000Da。
然而，低分子量物质在与大体积载体结合时可以表现出免疫原性。
低分子量物质被称为半抗原，它们被认为是“部分抗原”，具有至少一种抗原决定因素。

4.分子刚性与复杂性

分子的刚性和复杂性是确定免疫原性的必要因素。
通常，刚性分子是良好的抗原，因为与较小的刚性相比，它们可以向某些结构提高抗体。
结构的复杂性也是一个重要因素，因为具有单一氨基酸重复单位的肽抗原比具有两个或两个以上重复氨基酸单位的分子免疫原性更低。

5.抗原决定簇和交叉反应性

抗原决定因子是抗原分子中与抗体反应有关的区域。
通常，具有两个或更多个抗原决定因素的抗原可以诱导抗体产生。因此，较小的抗原通常不会诱导抗体产生，因为小分子不可能具有多于一种抗原决定簇。
抗原的交叉反应性也是一个重要因素，不同抗原诱导的抗体可以与另一个抗原相互作用。

抗原结构

抗原的分子结构的特点是它能与抗体的抗原结合位点结合。
抗体基于存在于抗原表面上存在的特定分子结构的基础上分化不同的抗原。
大多数抗原是蛋白质或多糖。这些可包括涂层，胶囊，鞭毛，毒素和细菌，病毒或其他微生物的FIMBRIAE。此外，相同性质的分泌物和其他化学物质也可以充当抗原。
当这些与蛋白质或多糖组合时，这些微生物的脂质和核酸仅是抗原性。
抗原的结构可能因抗原的性质、大小和免疫原性而不同。
所有免疫原性抗原都有一种称为抗原表位或抗原决定簇的特殊结构成分。
表位的数量不同于不同的抗原，并确定单个抗原可以结合的抗体的数量。
抗原相互作用的结构组成是不同的，这决定了它们结合的抗体的种类。
抗体上与抗原相互作用的区域称为副反应区。由于表位和副位的结构是特定的，并且相互匹配，因此可以用锁和钥匙隐喻来定义它们的结构。

类型的抗原

抗原可以基于不同的因素分组成不同类型。一些常见的分类基于抗原的起源及其免疫原性。

1.基于原点的抗原类型

抗原可以基于其来源分为两组;

一种外源性抗原。

外源性抗原是起源于宿主体外的抗原，因此对宿主来说是外来的。
这些抗原可以通过吸入，摄取或注射进入身体，然后通过体液通过体液循环。
外源性抗原的摄取主要是通过抗原加工细胞（APC）等吞噬作用介导的巨噬细胞，树突细胞等。
像细胞内病毒这样的许多抗原可能开始作为外源抗原，后来变得内源。

图:滤泡树突状细胞表面显示天然抗原

湾内源性抗原

内源性抗原是在代谢过程中源于宿主体内的抗原或由于细胞内病毒或细菌感染。
内源性抗原通常是机体的细胞或碎片、化合物或代谢的抗原产物。
这些通常在巨噬细胞中加工，后来被免疫系统的细胞毒性T细胞检测到。
内源性抗原包括抗原，即异种或异源，自体和独立型或同种异体。
内源性抗原可能导致自身免疫疾病，因为宿主免疫系统检测其自己的细胞和颗粒作为免疫原性。

自身抗原

自身抗原是受宿主免疫系统攻击的宿主的蛋白质或蛋白质复合物，导致自身免疫性疾病。
由于身体自身的细胞不应该由免疫系统靶向，自身抗原可以致命。
由于遗传和环境因素，对这种抗原的免疫耐受性丧失。

肿瘤抗原（Neoantigens）

肿瘤抗原或新抗原由主要组织相容性复合体(MHC) I和II在肿瘤细胞表面呈现。
由于在正常细胞的恶性转化期间，由于肿瘤特异性突变而产生抗原。
这些抗原通常不会诱导免疫应答，因为肿瘤细胞发育逃避抗原呈递和免疫防御的方式。

原生抗原

本机抗原是未被任何抗原呈递细胞（APC）处理的抗原，因此T细胞等免疫细胞不能与这些抗原结合。
然而，即使没有任何处理，也可以激活这种抗原的B细胞。

2.基于免疫反应的抗原类型

抗原在免疫应答的基础上可以分为两个不同的群体;

一种。完全抗原/免疫原

完全抗原或免疫原是引起特定免疫反应的抗原。
这些抗原可以在没有任何载体颗粒的情况下自行诱导免疫反应。
这些通常是具有高分子量（大于10,000da）的蛋白质，肽或多糖。

b.不完全抗原/半抗原

不完全抗原或耐抗原是根本不能产生免疫应答的抗原。
这些通常是需要载体分子以形成完整抗原的非蛋白质物质。
欣然的分子量低（通常小于10,000da）和更少的抗原决定性位点。
键合与海氧乙烯的载体分子被认为是非抗原成分，并且是蛋白质或多糖分子。

抗原处理和演示

抗原处理和呈现是通过抗原呈递细胞（APC）将抗原分解成较小的肽片段的过程，然后通过抗原呈递分子在细胞表面上显示MHC I级和II淋巴细胞识别。

通过三种不同的途径可以发生抗原处理和呈现;

1.内源性途径或古典MHC级I呈现

抗原加工和呈现的内源性途径利用类似于细胞内蛋白的正常转换的机制。
抗原呈递细胞通过称为蛋白酶体的特定胞质蛋白水解系统将蛋白质抗原降解到短肽中。
参与免疫系统的蛋白酶体称为免疫蛋白酶体，其成分是由暴露于干扰素-γ或TNF-α诱导的。
蛋白水解机制的下一步是内质网腔内氨基肽酶的肽修剪。
蛋白水解后形成的多肽通过与抗原加工(TAP)相关的转运蛋白运输到内质网管。
除了点击，塔帕辛和Calnexin-Calreteticulin系统还在MHC I类分子上介导肽的修剪和装载。
取决于所载肽的亲和力，MHC I类分子将被传送到细胞膜或通过依赖于UDP-葡萄糖糖蛋白转移酶-1的机制再循环。
在高亲和力MHC -1类复合物的情况下，多肽通过高尔基体运输到细胞膜，以引出抗原特异性的CD8+T细胞应答。

2.外源途径/古典MHC II级介绍

在外源途径的情况下，APC通过简单的吞噬作用内化抗原，其中材料首先与特异性表面受体结合。
通过内吞的加工途径将蛋白质降解到肽中发生在细胞的隔间内。
内化的抗原通过不同的酸性室进行，在每个室遇到水解酶和低pH。
APC在含MHC型II类隔室（MIIC）中具有独特的内体组，其中最终蛋白质降解和肽载荷发生。
由于APCS表达了两种MHC，因此有一种不同的机制来防止抗原肽对I类分子的相互作用。
当II类MHC分子合成时，II类Aβ链与称为不变量链的蛋白质缔合。该蛋白质与II类肽结合槽相互作用，防止内源性衍生的肽结合到II类分子。
当不变链通过不同的隔间时，它被降解，直到形成一个短片段，称为CLIP (ii类相关不变链肽)。
随后，一类MHC分子催化CLIP与抗原肽的交换。
需要肽结合来维持II类MHC分子的结构和稳定性。
在肽的结合之后，II类MHC -peptide复合物被转移到质膜，其中中性pH使得复合物形成紧凑，稳定的形式。

3.交叉演示

交叉递呈是APCs将通过内吞作用(外源性途径)获得的抗原转移到I类MHC负载和肽递呈的过程。
然而，交叉呈递的现象要求内化的抗原通过导致II类MHC呈递的外源性途径以某种方式被重定向到I类负载途径。
交叉呈现主要见于树突细胞，它们通过两种可能的方式之一完成交叉呈现。
第一种机制假设交叉提呈细胞包含特殊的抗原处理机制，能够将外源性的多肽装载到I类MHC分子上。
第二种机制假设特殊的内吞作物在将内化抗原直接发送给细胞器的细胞中发现，然后将肽加载到I类MHC分子上。
交叉递呈抗原具有优势，因为APCs可以从细胞外环境捕获病毒，处理它们并激活细胞毒性t细胞淋巴细胞，这些t细胞可以攻击病毒感染的细胞，从而抑制病毒的进一步传播。

抗原抗体复合物

抗原-抗体复合物或免疫原复合物是将多种抗原与抗体结合而形成的分子。
抗体和抗原的结合分别通过抗原和抗体中存在的表位和分析。
抗体对抗多种病原体的能力是由于它们区分不同抗原的能力。
抗原和抗体之间的相互作用是高度特异性的，并且通过表位和物种的剖视图中的氨基酸序列确定。
该复合物由抗原 - 抗体反应形成，然后进行多种反应，如补体沉积，Opson化和吞噬作用。
免疫复合物的形状和尺寸由抗原与抗体的比率确定。反过来，大小决定了免疫复合物的作用。
抗原-抗体复合物已成为了解抗原-抗体相互作用和确定抗体与抗原分子识别基础的重要工具。
免疫复合物还在调节抗体生产中发挥作用，因为抗原对细胞受体的结合激活信号级联导致抗体的激活。
尽管免疫复合物对不同的免疫功能至关重要，但免疫复合物的沉积可以导致几种自身免疫性疾病，如关节炎和硬皮病。

抗原的例子

1.血型抗原

血型抗原是红细胞膜中不同组分表面上存在的蛋白质或糖。
ABO血型中的抗原是由一系列催化糖单位转移的反应产生的糖。
红细胞中的糖的类型由所涉及的酶类型确定，这反过来由人的DNA确定。
Rh血型的抗原也是由宿主DNA决定的蛋白质。RhD基因编码D抗原，D抗原是红细胞上的一种大蛋白。
这些抗原可以通过抗原 - 抗体反应来区分，所述抗原抗体反应有助于确定人类中的不同血液组。

2.细菌胶囊

细菌荚膜是发生在细胞包膜外的多糖层，诱导宿主的免疫原性反应。
囊膜是一层组织良好的膜层，不容易去除，因此被认为是细菌致病性的一个可能原因。
在一些细菌中，胶囊也可以参与逃避吞噬作用，因为需要胶囊特异性抗体引起吞噬作用。
细菌胶囊也被用作抗原用于疫苗，其中胶囊的多糖组分与蛋白质载体结合。
细菌中胶囊的确切结构，功能和参与在不同的细菌种类中不同。

抗原的应用

在不同物种中检测不同抗原可用于区分细菌物种，因为抗原通常是非常特异性的。
抗原还可用于诊断目的以检测样品中存在抗体。
抗原是抗原 - 抗体复合物的基本组分，其在鉴定人血液和其他样品中具有法医应用。
这些也用于免疫测定以定量各种化学物质和生物物质。
自身抗原负责自身免疫性疾病，在某些情况下可以是致命的。
灭活酶用于疫苗中，作为被动免疫的形式，以预防和治愈不同的疾病。

参考文献

彼得J. Delves，Seamus J. Martin，Dennis R. Burton和Ivan M. Roitt（2017年）。Roitt的基本免疫学, 13版。约翰威利父子有限公司
Judith A. Owen, Jenni Punt, Sharon A. Stranford(2013)。Kuby免疫学。第七版。W. H. Freeman和公司。
《免疫抗原的研究》。十五。原发性和继发性淋巴滤泡中抗原捕获的超微结构特征《实验医学杂志卷。127,2（1968）：277-90。DOI：10.1084 / jem.127.2.277
Kotsias F，Cebrian I，Alloatti A.抗原处理和演示。INT Rev Cell Mol Biol。2019; 348：69-121。DOI：10.1016 / BS.IRCMB.2019.07.005。EPUB 2019 8月1. PMID：31810556。
Kapingidza Ab，Kowal K，Chruszcz M.抗原 - 抗体复合物。子细胞生物化学。2020; 94：465-497。DOI：10.1007 / 978-3-030-41769-7_19。PMID：32189312。
Dean L.血型和红细胞抗原[互联网]。Bethesda（MD）：国家生物技术信息中心（美国）;2005年。第2章，血型抗原是红细胞膜上的表面标志物。可从：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/nbk2264/
Santambrogio Laura，Berendam Stella J.，Engelhard Victor H.淋巴内皮细胞抗原加工和演示机械。免疫学中的边疆。2019. 10.3389 / FIMMU.2019.01033
塞勒·凯尔，吉勒姆·弗兰克，洛内斯·泰勒，张晨鸣。改进蛋白质疫苗疗效的抗原结构和组成设计免疫学前沿，2020。10.3389 / fimmu.2020.00283
莫里斯兰迪，Werner Braun。抗原相关性与响应性和非响应性的性质。免疫耐受性。学术出版社。1969年，第1-52页。https://doi.org/10.1016/B978-1-4832-2727-6.50008-7。
https://microbiologyinfo.com/antigen-properties-types-deTerminants-of- antigenicity/

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