مواضيع المحاضرة: Types of Antigens and Immunization
background image

1

 

 

Course:  Immunology  

Lecturer: Dr. Weam Saad 

Lecture: Antigens  

Antigens 

Definitions: 

Antigen (Ag): Any foreign substance that enters human body and is able to generate 
specific immune response. 

Immunogen  -  A  protein  that  induces  a  complete  specific  immune  response, 
meaning induction of immune system to produce specific antibodies and memory 
cells. 

Hapten:  a  type  Ag  or  foreign  substance  that  cannot  induce  a  complete  immune 
response  alone,  but  with  adding  a  carrier  molecule  (adjuvant)  can  become  a 
complete Ag and it is able to react with the specific Abs that result after immune 
response  induction,  e.g.  gelatin  is  not  a  good  Ag,  but  after  adding  the  tyrosine 
(adjuvant) it became a good immunogenic Ag.  

Epitope: it is a part of an Ag can be recognized by immune cells. 

Antigenic determinant: A cluster (group) of epitopes. 

Multivalent Ag: Ag has multiple epitopes. 

Monovalent Ag: Ag has one epitope. 

Surface Ag: it is the Ag on the surface of microorganism. e.g. somatic O Ag and 
flagella H Ag of Salmonella sp. 

 

Factors influencing immunogenicity of any Antigen: 

 

A. Properties of good Immunogen: 

1.  Foreignness - The immune system normally distinguish between self and non-

self, so that only foreign molecules are immunogenic. 

2. Size - In general, the larger size Ag molecule the more immunogenic it is.  
3.  Chemical  Composition  -  In  general,  the  more  complex  the  substance  is 

chemically  the  more  immunogenic  it  will  be.  The  antigenic  determinants  are 
created by the primary sequence of residues  (or amino acids)  in the polymer 
and by the secondary, tertiary or quaternary structure of the molecule.  


background image

2

 

 

4.  Physical  form  -  In  general  particulate  antigens  are  more  immunogenic  than 

soluble Ag, and denatured antigens more immunogenic than the native and other 
forms.  

5.  Degradability  -  Antigens  that  are  easily  phagocytosed  are  generally  more 

immunogenic.  Because  the  immune  response  needs  the  antigen  to  be 
phagocytosed, processed and presented to helper T-cells by an antigen presenting 
cell (APC). Also stable Ag is good in immunogenicity because its epitopes will 
be stable and can be recognized be immune cells.  

 

 

B. Biological  factors  affecting  the  immune  System  response  to 

Antigens (Ag): 

 

1. Genetic Factors - Some substances are immunogenic in one species but not in 

another. Also, some substances are immunogenic in a person but not in others.  

2. Age - Age can also influence immunogenicity. Usually the children and the very 

old people have a suppressed ability of immune response to an immunogen.  

 

C. Method of Ags Administration: 

1.

 

Dose  -  The  dose  of  administration  of  an  immunogen  can  influence  its 
immunogenicity. Optimal dose will start the immune response. 

2. Route - Generally the subcutaneous route is better than the intravenous or intra 

gastric routes. The route of antigen administration can  affect the nature of the 
response  

3. Adjuvants - Substances that can enhance or increase the immune response to an 

immunogen are called adjuvants. The use of adjuvants has many side effects such 
as fever and inflammation.  

 

Chemical Nature of Antigens:  

A.  Proteins  –most  good  antigens  are  proteins.  They  are  good  immunogens, 

may  be  pure  proteins  or  they  may  be  glycoproteins  or  lipoproteins.  In 
general, proteins are usually very good immunogens.  

B. Polysaccharides - Pure polysaccharides and lipopolysaccharides are good 

immunogens.  


background image

3

 

 

C. Nucleic Acids - Nucleic acids are usually poorly immunogenic, they may 

become immunogenic when they are single stranded or when complex with 
proteins.  

       D.  Lipids - In general lipids are non-immunogenic (haptens). Some 

glycolipids and phospholipids can stimulate T-cells directly and produce 
a cell-mediated immune response. 

Types of antigens according to the specific immune response type that they 
produce: 

1.  T-dependent Antigens 
2.  T-independent Antigens 

Adjuvants (from Latin adjuvane, to help) are substances that, when mixed 
with  an  antigen  and  injected  with  it,  enhance  the  immunogenicity  of  that 
antigen.  Adjuvants  are  often  used  to  boost  the  immune  response  when  an 
antigen has low immunogenicity or when only small amounts of an antigen 
are available

.

 They help in: 

1.  Staying of Antigen for long time.  
2.   Induction of stimulatory signals. 
3.  Increase local inflammation. 
4.  Stimulate the nonspecific proliferation of lymphocytes. 

 
Freund's adjuvant
 is a solution of antigen emulsified in oil and used as 
an immunopotentiator (booster). These adjuvants are in two types; 

1. 

Freund’s complete adjuvants composed of inactivated and 
dried Mycobacterium tuberculosis and water in oil emulsion. 

2. 

Freund’s incomplete adjuvant is without mycobacterial components 
(just the water in oil emulsion).  

 

 
 
 
 
 
 
 
 


background image

4

 

 

Immunization 

The importance of active immunization is to prevent infectious diseases 
using prepared vaccine. 

 

 Types of Vaccines 
  

A wide variety of immunizing agents were developed. The following 

are some examples: 

1.  Killed  vaccines  are  generally  safe,  but  not  effective  like  attenuated 

vaccines. 

a.  Killed  bacteria,  such  as  the  traditional  pertussis  vaccine  prepared  with 
killed  Bordetella  pertussis  (for  whooping  cough),  the  typhoid  vaccine 
prepared with acetone-inactivated Salmonella typhi, and the cholera vaccine, 
prepared with killed Vibrio cholerae.  
b. Killed viruses, such as Salk's polio vaccine, containing a mixture of the 
three  known  types  of  poliovirus,  after  inactivation  with  formalin.  This 
vaccine has been as successful in the eradication of poliomyelitis as Sabin's 
attenuated oral vaccine. Its main advantage is safety, but is not as effective 
as the oral vaccine. 
 
2.  Component  vaccines,  which  are  safer  than  killed  vaccines,  but  have 

problem in efficacy: 
a)  Bacterial  polysaccharides,  such  as  those  used  for  Streptococcus 

pneumoniaeNeisseria meningitidis, and Haemophilus influenzae type 
b,  and  a  vaccine  for  typhoid  fever  made  of  the  Vi  capsular 
polysaccharide. 

b) Inactive toxins (toxoids), such as tetanus and diphtheria toxoids which 

are  formalin-inactivated  toxins  that  have  lost  their  active  site  but 
maintained  their  immunogenic  determinants  and  induce  antibodies 
able to neutralize the toxins.  

c)  Recombinant  bacterial  antigens.  A  recombinant  vaccine  of 

Rickettsia rickettsii (antigen produced in E. coli used for this bacteria 
and the disease Rocky Mountain spotted fever). 

d) Mixed  component  vaccines.  e.g.  For  save  vaccines  for  whooping 

cough,  a  mixture  of  inactivated  pertussis  toxin  used  to  replace  the 
killed pertussis vaccine. 

e)  Conjugate  vaccines.  Most  polysaccharide  vaccines  have  poor 

immunogenicity  in  infants  because  of  the  fact  that  polysaccharides 


background image

5

 

 

tend  to  induce  T-independent  responses  with  little  memory.  This 
problem  solved  when  the  polysaccharide  is  conjugated  to  an 
immunogenic  protein  like  a  hapten-carrier  conjugate.    The  first 
conjugate  vaccines  is  the  polyribositolribophosphate  (PRP)  of 
Haemophilus influenzae type b (HiB) for children of less than 5 years 
of age. 

f)  Viral component vaccines use the viral component .The best example 

is the hepatitis B vaccine, prepared from the particles of hepatitis virus 
outer coat protein (hepatitis B surface antigen or HBs Ag) isolated from 
chronic carriers. Also, some of HIV vaccines are component vaccines 
(contain envelope glycoproteins). 

g) Synthetic  peptide  vaccines.  The  use  of  synthetic  peptides  for 

vaccination  is  easy  to  manufacture  and  save  in  neutralizing  specific 
antibodies e.g. malaria vaccine. 

h) DNA  vaccines.  Used  recently  by  intramuscular  injection  of  non-

replicating  plasmid  DNA  encode  for  the  hemagglutinin  (HA)  or 
nucleoprotein  (NP)  of  influenza  virus  induce  humoral  and  cellular 
protective immune response.  

 

3.  Attenuated vaccines. Attenuated vaccines are very efficient, but in rare 

cases  can  cause  the  disease,  they  are  designed  to  prevent  and  protect 
people 

especially 

people 

have 

weak 

immune 

system 

or 

immunocompromised  individual.  Most  antiviral  vaccines  are  made  of 
attenuated  viruses  in  the  laboratory,  including  the  classic  smallpox 
vaccine, the oral polio vaccine, and mumps-rubella-measles vaccine, the 
attenuated  bacteria,  e.g.  new  bacterial  vaccine  against  typhoid  fever  is 
based on the use of an attenuated strain of Salmonella typhi that grows 
poorly and is non-pathogenic but induces protective immunity in 90% of 
the individuals.  

 

4.  Recombinant organisms. Recombinant technology is used to delete the 

genes  coding  for  virulence  factors  from  bacteria,  or  to  add  genetic 
information  to  attenuate  viruses  or  attenuate  bacteria.  Experimental 
vaccines for AIDS were developed by adding parts of the envelope coding 
gene of HIV into the vaccinia virus genome.  

 

 


background image

6

 

 

Examples for important vaccines: 

1)  BCG vaccine: (Bacillus Calmette-Guerin) vaccine: 

Vaccine used against tuberculosis, usually given to healthy babies. 
Live attenuated bacteria. Given by injection percutaneous. 

2)  MMR vaccine: (Mumpus, Measles and Rubella) vaccine: 

Vaccine  used  against  three  diseases  composed  of  combination  or 
mixture  of  live  attenuated  viruses  of  three  diseases.  Given  by 
injection (usually I.M.in hand). 

3)  DPT  Vaccine:  the  Triple  vaccine  or  Diphtheria,  Pertussis  and 

Tetanus  vaccine: 
This  vaccine  is  a  type  of  component  vaccine,  composed  of 
diphtheria  and  tetanus  toxoids  and  killed  bacteria  of  pertussis 
(whooping cough). Given by injection (usually I.M.in hand)  

 




رفعت المحاضرة من قبل: Dr Weam Al-Hmadany
المشاهدات: لقد قام 8 أعضاء و 250 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل