マインドマップギャラリー 医学免疫学 - 第 2 章 抗原
抗原には免疫原性や反応原性、異物性、特異性など多くの性質があり、その性質は分子基盤が深いものです。 抗原の主な機能は、免疫反応を引き起こすことです。抗原自体の物理的および化学的特性、個々の宿主因子、および抗原が体内に侵入する方法はすべて、これに密接に関連しています。 抗原は、その反応過程、生体との関係、生成方法などによって分類されており、それぞれに異なる臨床医学的意義があります。 非特異的免疫刺激剤は、その名前が示すように「非特異的」であり、主にスーパー抗原 SAg、免疫アジュバント、マイトジェンの 3 つのカテゴリーに分類されます。 参考教科書:『医学免疫学と病原微生物学』(第5版)
2023-11-15 23:14:28 に編集されました第2章 抗原
コンセプト
TCR/BCRによって認識され結合 → 結核細胞に免疫応答を引き起こす → 免疫応答産物に特異的に結合する物質
特性
基本的な機能
免疫原性
特定の免疫細胞を刺激して活性化、増殖、分化、免疫エフェクター物質の生成を行います。
反応原性/抗原性
対応する免疫エフェクター物質への特異的結合
抗原の分類
完全な抗原
免疫原性 + 反応原性
ハプテン/不完全抗原
反応原性 ✓ 免疫原性 ×
高分子タンパク質・非抗原性物質などと結合→完全抗原
異物特性
物質が抗原になり得るかどうかを決定する主な条件
異種物質; 自己組織成分;
異物:胎児・新生児期の発育中の未熟なリンパ球と十分に接触していない物質
特異性
パフォーマンス
①免疫原性の特異性、②反応原性の特異性。
材料ベース: 抗原エピトープ/抗原決定基
抗原分子の特異性を決定する、抗原分子上の特別な化学基
機能: 抗体および TCR/BCR に特異的に結合します。
構成: 5-15 アミノ酸残基; 5-7 ヌクレオチド;
特異性の基礎: 化学基の性質、数、位置、および空間的立体構造
分類
構造: 立体構造エピトープ (連続エピトープ)
分子の内部と外部: 機能的エピトープ (外部)、隠れたエピトープ (内部)
特定された細胞
T細胞エピトープ
TCR を認識します。エピトープはポリペプチド、線状エピトープであり、APC 分子と MHC 分子を必要とし、抗原上の任意の位置に存在します。
B細胞エピトープ
BCR を認識します。エピトープは (ポリペプチド、多糖、脂質)、立体構造/直鎖状エピトープであり、APC および MHC 分子を必要とせず、抗原エピトープに位置します。
特殊事情
特定のエピトープ
異なる抗原(2つ以上)の中で、抗原エピトープはそれぞれに固有です
共通エピトープ
異なる抗原(≧2)において、抗原エピトープの構成は同じ/類似している
共通抗原/交差抗原
共通のエピトープを持つ異なる抗原
交差反応性
抗原によって誘導され、その抗原に交差抗原的に結合する抗体
抗原誘発免疫反応に影響を与える因子
化学的特性に対する耐性
化学的特性
タンパク質、多糖類→免疫原性
核酸、脂質→ハプテン
分子量サイズ
一般に免疫原性と正の相関がある
高分子物質の抗原性の利点
品質↑→抗原エピトープ↑→活性化(リンパ球)効果↑
高分子物質の化学構造が安定 → 破壊・除去 ↓ → 持続刺激(リンパ球)
化学構造の複雑さ
高分子物質は構造が単純・加水分解しやすい → 免疫原性がない 例:ゼラチン(タンパク質直鎖アミノ酸)
芳香族アミノ酸を含むタンパク質 – 免疫原性が高い
単糖の数と種類↑→多糖の免疫原性↑
分子構造
対応するBCRに結合することによって免疫応答を開始することを決定するための基礎
アクセシビリティ
定義: 分子表面エピトープが BCR に結合する容易さ
影響因子: 抗原エピトープが位置する側鎖間の距離、側鎖の末端からの距離
物理的特性
重合状態 > 粒子抗原 > 可溶性抗原
宿主要因
種、個体、年齢、性別、健康状態、ストレスの有無
青少年>幼児、高齢者
女性>男性(妊娠中は除く)
ストレスは免疫力を低下させる:手術、侵襲的検査、精神的ショック、心理的外傷
抗原が体内に侵入する仕組み
同一物質:皮内注射>皮下注射>筋肉注射>腹腔内注射>静脈注射
臨床: 免疫寛容を確立するための抗原の経口投与 (消化管内の酵素)
抗原の種類と医学的意義
抗原の分類
Th 細胞は必要ですか?
胸腺依存性抗原/T細胞依存性抗原 TD-Ag
B 細胞を刺激して抗体を産生するのは Th 細胞の助けに依存しています
完全な抗体、B/T 細胞レセプターの両方
胸腺非依存性抗原/T細胞非依存性抗原 TI-Ag
B細胞を刺激して抗体を産生するのはTh細胞の助けに依存しない
TI-1Ag、TI-2Agに分かれる
抗原と体の関係
異種抗原
同種抗原
自己抗原
イディオタイプ抗原
その他のカテゴリー
APC 内の抗原の供給源
外因性の;
抗原の製造方法
人工抗原; 天然抗原
抗原の化学組成
タンパク質抗原; 多糖抗原;
抗原源と病気の関係
移植抗原; 自己抗原;
医学的意義
病原体とその代謝物
微生物 - 複雑な化学組成 → 複数のエピトープを持つ天然抗原
例:細菌表面抗原、鞭毛抗原、
外毒素 - タンパク質、細菌同化物 → 完全な抗原
外毒素が身体を刺激→抗毒素(再感染を防ぐ)
外毒素 ホルムアルデヒド → トキソイド (無毒で免疫原性) → 抗毒素
寄生虫
寄生虫抗原; 代謝抗原;
In vivo - 防御/病理学的免疫反応
外部寄生虫症の免疫診断
動物免疫血清
トキソイド動物 → 抗体(動物免疫血清) → 疾患特異的治療/予防
例:破傷風菌 馬→破傷風抗毒素
行動の二重性
特異的抗体 - 対応する外毒素の毒性を中和します
異種抗原 - 体は抗馬血清抗体を産生 → 過敏反応
同種抗原
同種の異なる個体間に存在する抗原
ヒトに共通: ABO/Rh 抗原システム。
自己抗原
免疫反応を引き起こす自己成分
通常の状況 - 自己寛容
自分自身の組織細胞に対する免疫反応がない
異常な状態 - 自己免疫反応
「免疫赦免ゾーン」バリア破壊 → 孤立した隠れ抗原の放出 → 自己抗原
水晶体タンパク質、サイログロブリン
物理化学的生物学的因子 → 自己成分が変化および修飾される → 自己抗原
異好性抗原(フォルスマン抗原)
異なる種の動物、植物、微生物の間に存在する共通の抗原
グループA連鎖球菌↔ヒト糸球体基底膜↔ヒト心筋組織→共通抗原
グループA連鎖球菌が人体に感染 → 抗体 → 心臓および腎臓組織の交差反応 → 糸球体腎炎、心筋炎
大腸菌O14型リポ多糖↔ヒト大腸粘膜→共通抗原
潰瘍性大腸炎
腫瘍抗原
TSA: 特定の癌細胞の表面にのみ存在します
TAA:正常細胞と癌化細胞の両方に存在し、細胞が癌化する際の内容 ↑↑↑
他の抗原
体内のハプテンタンパク質→完全抗原→過敏反応
ハプテン: 抗生物質やスルホンアミドなどの特定の薬物、塗料、染料、プラスチックなどの化学物質。
植物花粉、一部の漢方薬 → 抗原 → 過敏反応
非特異的免疫刺激剤
コンセプト: T 細胞と B 細胞の非特異的活性化
分類
スーパー抗原 SAg
ポリクローナル活性化因子; 非常に少量のスーパー抗原 → 非特異的活性化 → 多数の結核細胞 → 強い免疫反応
機能を有効にする
T細胞
主にCD4 T細胞に結合します
作用機序: APC 上の MHC クラス II 分子 - スーパー抗原 - TCR Vβ
別紙:一般抗原:APC上のMHC分子とTCRVβの結合溝-CD3相補性決定領域の抗原
効果: ポリクローナル T 細胞の非特異的活性化 → サイトカイン ↑↑↑ → 特定の病理学的プロセスに関与
例: ヒートショックプロテイン HSP
APC-HSP-[TCR Vβ CD1, CD2] 上の MHC クラス II 分子の非多型領域の外側
抗原ペプチド結合溝に結合せず、APC 処理を必要とせず、MHC クラス II 分子に直接結合します。
B細胞
例:SPA、gp120(黄色ブドウ球菌プロテインA)、ヒト免疫不全ウイルス:BCR H鎖のVH領域に直接結合
B細胞スーパー抗原はVHサブタイプに選択的に結合 → そのサブタイプのBCRVHを持つB細胞のみを活性化 → 抗体 ↑↑↑
生物学的意義
多数のT細胞を活性化する
炎症誘発性サイトカインの産生を誘導 → ショック、多臓器不全
過剰な増殖と疲弊 → 体内の免疫抑制状態を誘発
体内の自己反応性T細胞を活性化 → 自己免疫疾患
内因性SAg胸腺細胞→SAg応答性細胞を除去するためのクローン選択→免疫寛容
多数のCTLを活性化→腫瘍細胞を死滅→抗腫瘍生物学的療法
免疫アジュバント
特徴
体内への注射のタイミング:抗原の前、または抗原と同時に
抗原免疫原性の非特異的増強。抗原に対する身体の特異的な免疫応答。
免疫反応の種類を変える
分類
無機補助剤:水酸化アルミニウム、ミョウバン
有機アジュバント: 微生物とその代謝物 - カルメット ゲラン桿菌、コリネバクテリウム パルバム、百日咳菌、G-エンドトキシン
合成アジュバント: ポリ:C、ポリA:U、MDP
油:フロイントアジュバント、落花生油乳化アジュバント、鉱物油、植物油
研究中の新しいアジュバント - 強力で、調製が簡単で、身体に副作用がありません
行動原理
体内滞留時間↑:抗原の物性を変化させる → 抗原の貯蔵庫を形成する → 抗原をゆっくり放出する
マクロファージによって容易に貪食される: アジュバントが抗原を吸着 → マクロファージの貪食 → 局所炎症反応 → 抗原のプロセシングと提示
共刺激シグナル ↑ (細胞活性化に必要)
リンパ球の増殖・分化を促進 → 免疫効果↑
応用
高力価抗体による動物の免疫化: 抗血清フロイントアジュバントの調製
ワクチン接種に対する免疫反応を強化:不活化新型コロナウイルスワクチンに含まれる水酸化アルミニウム
非特異的免疫増強剤:腫瘍/慢性感染症患者の補助療法:BCGワクチン
マイトジェン(マイトジェン)
非特異的リンパ球ポリクローナル活性化因子: 特定のリンパ球グループのすべてのクローン → 活性化されてリンパ芽球に変換 → 有糸分裂増殖
T 細胞マイトジェン: フィトヘマグルチニン PHA、コンカナバリン A (ConA) → T 細胞機能の決定
B細胞マイトジェン:SPA、リポ多糖 → B細胞機能の測定(ヒト/マウス)
T/B 細胞マイトジェン: ヤマゴボウ → T および B 細胞の免疫機能をテスト
マイトジェンに対する反応↓→T/B 細胞の機能障害