【北京医科大学】优质课《医学微生物学》 第九章-人体寄生虫抗原.ppt
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1、【中国医科大学】优质课全国特级教师 江新欢 博士教授医学微生物学医学微生物学第九章 寄生虫抗原及其应用n n在寄生虫与宿主的相互关系中,寄生虫抗原引起宿主产生免疫应答,特别是那些存在于寄生虫体表或分泌排泄物内的抗原,与宿主的免疫细胞直接接触,具有重要的免疫原性。n n寄生虫抗原的化学构成:n n多肽n n蛋白质n n糖蛋白n n脂蛋白n n多糖n n核酸n n科技的发展与寄生虫抗原的应用n n生物化学的发展使得寄生虫抗原分离纯化技术得到长足的发展;n n分子生物学技术的应用使得寄生虫抗原成为诊断方法物质基础和疫苗的可能性成为现实。第一节寄生虫抗原的第一节寄生虫抗原的分类分类寄生虫抗原的分类寄生
2、虫抗原的分类n n1982年国际寄生虫学大会,Anderson等提出将寄生虫抗原按以下三个方面进行分类,并得到大会通过。n n按照免疫学标准分类n n按照寄生虫学标准分类n n按照生物学标准分类n n一、按照免疫学标准分类n1.功能性抗原功能性抗原n n(1)宿主保护性抗原n n与诱发和表现宿主保护性免疫有关的抗原。n n(2)免疫诊断抗原n n与建立相关寄生虫感染的免疫诊断方法有关的抗原,如循环抗原等。n n(3)免疫病理抗原n n与诱发和表现寄生虫保护性免疫反映有关的抗原。n n(4)寄生虫保护性抗原n n与诱发宿主免疫反应但同时能够对寄生虫产生实际具有保护性质的抗原。n n2.按照在不同
3、宿主的免疫原性进行分类n n(1)自然抗原n n使宿主在自然感染的情况下或者对自然宿主进行免疫接种时使宿主机体产生免疫反应的抗原。n n(2)新抗原n n又称为异源抗原,非自然宿主的免疫接种和非相容性宿主的免疫接种用抗原。n n3.半抗原n n在一定环境条件下寄生虫产生的载体决定簇,主要引起细胞免疫的非正常活动。n n如:刺激T淋巴细胞的载体决定簇,刺激B淋巴细胞的半抗原决定簇,刺激抑制性T淋巴细胞的决定簇。n n二、按寄生虫学标准分类n n1.来源和定位n n(1)可溶性外抗原n n从活的寄生虫、被寄生的细胞或培养的寄生虫释放的抗原。n n(2)可溶性体抗原n n自寄生虫或被寄生虫寄生的细胞
4、浸出的表面或内部抗原。n n成虫浸出液n n幼虫体抗原n n感染细胞表面抗原n n(3)虫体抗原n n死寄生虫n n寄生虫碎片n n寄生虫分泌泡n n生活的全虫n n寄生虫体腔液n n寄生虫特殊器官分泌液体 绦虫幼虫的囊液等。n n2.按照虫群的生活史分类n n(1)虫特异性抗原n n属特异性抗原n n种特异性抗原n n株特异性抗原n n期特异性抗原n n蜕皮抗原n n三、按生物学标准进行分类n n1.按照组成成分n n蛋白质n n脂肪n n糖类n n核酸n n2.按照特性分类n n大小n n链结构n n决定簇数目n n类型n n3.按照分子功能分类n n酶n n代谢物n n受体n n识别结构
5、n n4.未来抗原的来源n n在各种媒介体内克隆的DNA的表达n n化学合成n n抗-独特型抗体抗原第二节第二节 寄生虫抗原的寄生虫抗原的分离、纯化和鉴定分离、纯化和鉴定n n寄生虫抗原的分离、纯化和鉴定是研究寄生虫免疫机理和免疫病理、研究寄生虫快速免疫诊断方法和疫苗的基础。n n一、寄生虫抗原的分离n n1.虫体抗原n n收集虫体,洗净表面粘附物,在磷酸缓冲液中之称匀浆,离心后的上清即为可溶性虫体抗原。球虫球虫n n2.ES抗原n n排泄分泌抗原n n由培养寄生虫的培养液中经过浓缩、层析分级获得。可用于免疫诊断。n n3.膜抗原n n主要成分是膜蛋白,分为膜表面蛋白和膜组成蛋白。n n膜表面
6、蛋白通过用金属螯合物或高离子强度的缓冲液溶解,然后通过分级处理获得。n n膜组成蛋白可以用清洁剂、有机溶剂溶解并分级处理获得。n n二、纯化n n通过物理的、化学的方法,利用寄生虫抗原的物理化学特性进行组分分离的过程称为寄生虫抗原的纯化。n n常用有以下3类方法n n1.凝胶层析n n凝胶层析是一种以分子大小为基础的分离技术,凝胶中每个颗粒的细微结构的小孔使被分离组分在流经途径上出现差别,大分子物质首先从孔外经过,首先被洗脱出来,其次是较小的组分,最后是小分子物质。n n常用的载体:n n交联葡聚糖 如:Sephadex 瑞典n n琼脂糖凝胶 如:sepharoase 瑞典n n bio-ge
7、l-A 美国n n super-Ago-Gel 美国n n聚丙烯酰胺凝胶 如:bio-Gel P 美国n n2.离子交换层析离离子子交交换换层层析析是是用用离离子子交交换换剂剂(具具有有离离子子交交换换性性能能的的物物质质)作作固固定定相相,利利用用它它与与流流动动相相中中的的离离子子能能进进行行可可逆逆的的交交换换性性质质来来分分离离子型化合物的层析方法。离离子型化合物的层析方法。即即溶溶液液中中的的离离子子同同离离子子交交换换剂剂上上功功能能基基团团交换反应交换反应的过程。的过程。n n原理:n n依靠静电吸引溶液中带相反电荷的离子结合,利用待分离的各种蛋白质的等电点或所带电荷的不同而引起
8、的与载体结合力不同和进行区分。n n分类:n n阴离子交换剂 n n阳离子交换剂n n阴离子交换剂n n纤维载体上结合阳离子基团n n如:DEAE纤维素n n DEAE sephadexn n QAE-sephadexn n阳离子交换剂n n离子交换剂上面带有阴离子n n如:CM-纤维素n n CM-sephadexn n注意点:n n要将样品中各组分分别洗脱,必须改变洗脱液的离子强度和PH,以提高解脱吸附的能力。n带电荷量少带电荷量少,亲和力小的,亲和力小的先先被被洗脱洗脱下来,下来,带电荷量多带电荷量多,亲和力大的,亲和力大的后后被被洗脱洗脱下来。下来。离子交换过程示意:离子交换过程示意:
9、起始起始 吸附吸附 解吸解吸 完成完成 x+:起始缓冲离子起始缓冲离子 y+:待分离离子:待分离离子 z+:待分离离子:待分离离子考虑因素:考虑因素:1.被分离物质带何种电荷被分离物质带何种电荷2.被分离物质分子的大小被分离物质分子的大小大分子物质选用凝胶,其次选用纤维素大分子物质选用凝胶,其次选用纤维素3.被分离物质所处的环境被分离物质所处的环境4.被分离物质的物理化学性质被分离物质的物理化学性质5.被分离物质的大概数量被分离物质的大概数量根据分离过程的实验条件根据分离过程的实验条件 强酸强碱强酸强碱应用广泛应用广泛 弱酸型弱酸型只能在碱性只能在碱性pH范围内使用范围内使用 弱碱型弱碱型只能
10、在酸性只能在酸性pH范围内使用范围内使用缓冲液的选择缓冲液的选择原原则则:不不能能发发生生化化学学反反应应,所所带带电电荷荷应应与与样样品一致。避免使样品变性品一致。避免使样品变性洗脱剂洗脱剂 原原则则:所所用用洗洗脱脱液液比比吸吸着着物物质质具具有有更更活活泼泼的的离子或基团离子或基团改变改变pH或离子强度或离子强度 增强洗脱液与离子交换剂的结合力增强洗脱液与离子交换剂的结合力降低分离物与离子交换剂的结合力降低分离物与离子交换剂的结合力 洗脱方式:梯度洗脱洗脱方式:梯度洗脱每收集管中加入每收集管中加入2ml茚三酮显色液,充分混合,茚三酮显色液,充分混合,沸水浴沸水浴15分钟,自来水冷却,观察
11、氨基酸与茚分钟,自来水冷却,观察氨基酸与茚三酮的显色反应,若生成紫色化合物,则说明三酮的显色反应,若生成紫色化合物,则说明收集到氨基酸。收集到氨基酸。n n3 3、亲和层析、亲和层析n亲和层析亲和层析(affinity chromatography)n将具有特殊结构的亲和分子制成固相吸附剂放置在层析柱中,当要被分离的蛋白混合液通过层析柱时,与吸附剂具有亲和能力的蛋白质就会被吸附而滞留在层析柱中。那些没有亲和力的蛋白质由于不被吸附,直接流出,从而与被分离的蛋白质分开,然后选用适当的洗脱液,改变结合条件将被结合的蛋白质洗脱下来,这种分离纯化蛋白质的方法称为亲和层析。n n在生物分子中有些分子的特定
12、结构部位能够同其他分子相互识别并结合,如酶与底物的识别结合、受体与配体的识别结合、抗体与抗原的识别结合,这种结合既是特异的,又是可逆的,改变条件可以使这种结合解除。生物分子间的这种结合能力称为亲和力。亲和层析就是根据这样的原理设计的蛋白质分离纯化方法。n n原理原理n n亲和层析是一种吸附层析,抗原(或抗体)亲和层析是一种吸附层析,抗原(或抗体)和相应的抗体(或抗原)发生特异性结合,而这和相应的抗体(或抗原)发生特异性结合,而这种结合在一定的条件下又是可逆的。所以将抗原种结合在一定的条件下又是可逆的。所以将抗原(或抗体)固相化后,就可以使存在液相中的相(或抗体)固相化后,就可以使存在液相中的相
13、应抗体(或抗原)选择性地结合在固相载体上,应抗体(或抗原)选择性地结合在固相载体上,借以与液相中的其他蛋白质分开,达到分离提纯借以与液相中的其他蛋白质分开,达到分离提纯的目的。的目的。n n载体的基本要求和选择载体的基本要求和选择理想的载体应具有下列基本条件:理想的载体应具有下列基本条件:不溶于水,但高度亲水;不溶于水,但高度亲水;惰性物质,非特异性吸附少;惰性物质,非特异性吸附少;具有相当量的化学基团可供活化;具有相当量的化学基团可供活化;理化性质稳定;理化性质稳定;机械性能好,具有一定的颗粒形式以保持一定的机械性能好,具有一定的颗粒形式以保持一定的流速;流速;通透性好,最好为多孔的网状结构
14、,使大分子能通透性好,最好为多孔的网状结构,使大分子能自由通过;自由通过;能抵抗微生物和醇的作用。能抵抗微生物和醇的作用。n n可以做为固相载体的有皂土、玻璃微球、石英微球、羟磷酸钙、氧化铝、聚丙烯酰胺凝胶、淀粉凝胶、葡聚糖凝胶、纤维素和琼脂糖。在这些载体中,皂土、玻璃微球等吸附能力弱,且不能防止非特异性吸附。纤维素的非特异性吸附强。n n聚丙烯酰胺凝胶是目前的首选优良载体。n n琼脂糖凝胶的优点是亲水性强,理化性质稳定,琼脂糖凝胶的优点是亲水性强,理化性质稳定,不受细菌和酶的作用,具有疏松的网状结构,在不受细菌和酶的作用,具有疏松的网状结构,在缓冲液离子浓度大于缓冲液离子浓度大于0.05Mo
15、l/L0.05Mol/L时,对蛋白质几乎时,对蛋白质几乎没有非特异性吸附。琼脂糖凝胶极易被溴化氢活没有非特异性吸附。琼脂糖凝胶极易被溴化氢活化,活化后性质稳定,能经受层析的各种条件,化,活化后性质稳定,能经受层析的各种条件,如如0.1Mol/L NaOH0.1Mol/L NaOH或或1Mol/L HCl1Mol/L HCl处理处理2h3h2h3h及蛋白及蛋白质变性剂质变性剂7Mol/L7Mol/L尿素或尿素或6Mol/L6Mol/L盐酸胍处理,不引盐酸胍处理,不引起性质改变,故易于再生和反复使用。起性质改变,故易于再生和反复使用。n nn n琼脂糖凝胶微球的商品名为Sepharose,含糖浓度
16、为2%、4%、6%时分别称为2B、4B、6B。因为Sepharose 4B的结构比6B疏松,而吸附容量比2B大,所以4B应用最广。图示图示基本过程:基本过程:固相化固相化 (Immobilise)配配基基Ligand:亲亲和和层层析析中中能能被被某某一一生生物物大分子大分子识别和可逆结合识别和可逆结合的生物专一性物质。的生物专一性物质。基基质质Matrix(载载体体):亲亲和和层层析析中中与与配配基基共价结合共价结合,使其固相化使其固相化的物质。的物质。吸附(Adsorption)解吸(Elution)三三.鉴定鉴定n n1.抗原组分及化学性质n n(1)SDS-PAGEn n十二烷基磺酸钠聚
17、丙烯酰胺凝胶电泳n nSDS由一个非极性的疏水区和一个强阴离子基团组成,在有SDS和还原剂存在的情况下低聚物的蛋白质解离成多肽链,各种大小的蛋白质在凝胶中形状相同,所以可以根据电泳的速度来判断分子量的大小。n n(2)双向电泳n n第一向电泳:n n等点聚焦电泳n n根据蛋白质的等电点进行分离n n第二向电泳n nSDS-PAGE电泳,根据蛋白质分子量的大小进行分离电源等电聚焦仪(第一向)恒温水浴垂直板电泳仪(第二向)电源等电聚焦仪(第一向)恒温水浴垂直板电泳仪(第二向)n n(3)氨基酸序列测定n n最终目的是为了合成蛋白或者是多肽,诺氏疟原虫CSP,环子孢子蛋白质,12个氨基酸残基组成的重
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