抗原、抗體基本概念

抗原、抗體基本概念

一、抗原、抗體的概念及抗原抗體的關(guān)系（一）抗原（Antigen）凡能刺激機體產(chǎn)生抗體，并能與抗體發(fā)生特異性結(jié)合的物質(zhì)稱為抗原。物質(zhì)所具有的這種特性稱為抗原性（Antigenicity）o（二）抗體III是機體受抗原刺激后，在體液中出現(xiàn)的一種能與相應(yīng)抗原發(fā)生反應(yīng)的球蛋白，稱免疫球蛋白（Immunoglobulin,Ig）。含有免疫球蛋白的血清稱免疫血清。III（三）抗原與抗體的關(guān)系抗原是引起機體產(chǎn)生免疫反應(yīng)的主要外因，決定免疫反應(yīng)的特異性，機體與抗原物質(zhì)的斗爭過程中為加速循環(huán)和排除抗原而產(chǎn)生的抗體、致敏淋巴細(xì)胞等物質(zhì)，是機體排除異體物質(zhì)的保護(hù)性反應(yīng)。沒有抗原的刺激，機體不能產(chǎn)生抗體；沒有抗原物質(zhì)，也無法檢測抗體的存在；利用抗體可以檢測抗原物質(zhì)。二、抗原的性質(zhì)及種類（一）抗原的性質(zhì)異種異體物質(zhì)機體能對進(jìn)入體內(nèi)的異種、異體的大分子物質(zhì)產(chǎn)生抗體，該物質(zhì)與機體的種類關(guān)系愈遠(yuǎn)，其抗原性就愈強，機體的免疫反應(yīng)也更強。例如鴨血清蛋白對雞的免疫原性較弱，而對家兔則能引起較強的免疫反應(yīng)。同種異體物質(zhì)也可具有抗原性，同種不同個體之間，同一類型的細(xì)胞和組織，其抗原性也有差異，例如人的紅細(xì)胞有ABO血型抗原及Rh型抗原。人類白細(xì)胞和其它組織的細(xì)胞膜上也具有組織相容性復(fù)合物的抗原物質(zhì)(ManHistocompatibilitycomplex,MHC)。自身抗原：機體對本身所具有的物質(zhì)不產(chǎn)生免疫反應(yīng)。但在某些條件下，使機體某種物質(zhì)、細(xì)胞或組織成分具有抗原性時，也可導(dǎo)致機體產(chǎn)生免疫反應(yīng)。此具有抗原性的自身物質(zhì)稱自身抗原(Autoantigen)，所產(chǎn)生的抗體稱為自身抗體(Autoantibody)。如自身組織變性，機體組織或細(xì)胞在各種理化因素作用下，引起化學(xué)組成的分子排列和構(gòu)型改變，形成新的抗原決定簇，例如服用安替比林、匹拉米洞等藥所致白細(xì)胞減少，就是由于所服用藥物改變了白細(xì)胞的一部分表面化學(xué)結(jié)構(gòu)，形成新的抗原決定簇，激活免疫活性細(xì)胞產(chǎn)生白細(xì)胞抗體(自身抗體)，導(dǎo)致白細(xì)胞減少癥。在外傷、感染和炎癥時，可能使隱蔽性抗原如精子、甲狀腺球蛋白等釋放，引起機體產(chǎn)生免疫反應(yīng)。并非異物都是抗原，例如砂塵和一些非生物性高分子聚合物，僅能激發(fā)細(xì)胞吞噬反應(yīng)而不能使機體產(chǎn)生抗體或致敏淋巴細(xì)胞。大分子膠體凡具有抗原性的物質(zhì)，分子愈大，抗原性愈強(如細(xì)菌、蛋白質(zhì))。一般認(rèn)為抗原分子量愈大，其表面積相應(yīng)較大，接觸免疫細(xì)胞機會增多，在體內(nèi)停留時間較長，

Ill不易排除，因而對機體刺激作用也強。一般具有免疫原性的物質(zhì)，其分子量常在10000以上。對于蛋白質(zhì)組成的抗原，其分子量小于5000~10000免疫原性很弱或完全沒有。但某些低分子量多肽、如胰島素（分子量5734），升血糖激素（分子量3800），血管緊張素（分子量1031），對某些實驗動物還是具有一定的免疫原性。分子量小的物質(zhì)團(tuán)聚成的多聚體或吸附于其它膠體（載體）表面，形成大分子表面結(jié)構(gòu)時，如和蛋白質(zhì)結(jié)合，即具有大分子膠體特性，可使小分子物質(zhì)獲得或增強抗原性，如細(xì)菌的多糖成分、青霉素等化學(xué)藥物。Ill抗原的特異性各種抗原物質(zhì)的化學(xué)組成雖然很復(fù)雜，但能刺激機體產(chǎn)生抗體并與抗體反應(yīng)相結(jié)合的化學(xué)組成，僅僅是抗原物質(zhì)表面的一些具有活性的化學(xué)基因一化學(xué)結(jié)構(gòu)及空間構(gòu)型，稱為抗原物質(zhì)決定簇（基）（Antigenicdeterminant）o各種抗原物質(zhì)各有其特異的抗原決定簇，但不同的抗原物質(zhì)常含有共同的抗原成分，稱為類屬抗原。在分類上相近的種類之間的同一類蛋白質(zhì)抗原，可表現(xiàn)出類屬抗原關(guān)系。多種物質(zhì)結(jié)構(gòu)的相似性，決定這些物質(zhì)抗原上的類屬關(guān)系，而分子結(jié)構(gòu)的差異性，決定各種物質(zhì)的抗原特異性?？乖奶禺愋允桥R床診斷、預(yù)防、治療的基礎(chǔ)。各種特異診斷抗體的制備依靠特異性抗原物質(zhì)的獲得；在不易獲得特異性抗原的條件下，可利用類屬抗原代替。但在鑒別抗原時，應(yīng)注意區(qū)分類屬抗原，以免誤診。

一般認(rèn)為，環(huán)狀構(gòu)型要比直線排列的分子免疫原性強，聚合狀態(tài)的比單體強。具有大分子量的異物，無論具有何種構(gòu)型，基本上具有免疫原性。但明膠和核酸免疫原性很弱或無。免疫原的抗原決定簇是否暴露，抗原決定簇之間的距離是否適當(dāng)，對于免疫原性強弱亦有很大影響。凡暴露的抗原決定簇的數(shù)目多，間距大，免疫原性也就較強。能與抗體分子結(jié)合的抗原決定簇的總數(shù)，稱為抗原的結(jié)合價。簡單的半抗原一般只能與一個抗體分子結(jié)合，是單價抗原。根據(jù)抗原分子大小推算，有100個氨基酸的多肽，約有14?20個不重疊的抗原決定簇，即有14?20個抗原結(jié)合價。（二）抗原的種類IIIIII醫(yī)學(xué)上常見的抗原物質(zhì)，種類很多，如病原微生物及其代謝產(chǎn)物（毒素），異種動物血清（各種抗毒素，免疫血清的來源），同種血型抗原，同種異體皮膚，器官等組織抗原，自身組織抗原，腫瘤細(xì)胞抗原。具有抗原性的各種化學(xué)成分有蛋白質(zhì)、脂蛋白、多糖體、脂多糖、糖蛋白、多肽以及核蛋白等，這些抗原物質(zhì)均可刺激機體產(chǎn)生抗體或細(xì)胞免疫反應(yīng)。根據(jù)引起抗體產(chǎn)生的特點，抗原可分為完全抗原和不完全抗原兩大種類。IIIIII1.完全抗原完全抗原是指能在機體內(nèi)引起抗體形成（免疫原性），并可與其抗體特異性結(jié)合（反應(yīng)原性）的物質(zhì)。如細(xì)菌、蛋白質(zhì)等。2.不完全抗原或稱半抗原（hapten）在體內(nèi)單獨存在時不引起抗體產(chǎn)生，當(dāng)其與蛋白質(zhì)或膠體顆粒結(jié)合后，則可引起抗體形成。半抗原可與其特異性抗體結(jié)合。如細(xì)菌的多糖和類脂質(zhì)等。在半抗原與蛋白質(zhì)結(jié)合物中，一般是蛋白質(zhì)使結(jié)合物具有抗原性，而半抗原則決定結(jié)合物的抗原特異性。例如，以半抗原a與蛋白質(zhì)A結(jié)合免疫動物，產(chǎn)生抗半抗原a的抗體，不僅可以和結(jié)合在蛋白質(zhì)A上的a抗原結(jié)合，也可以和結(jié)合在蛋白質(zhì)B上的a抗原結(jié)合。三、抗體的性質(zhì)和種類（一）抗體的一般性質(zhì)抗體是免疫球蛋白（Immunoglobulin,Ig）。人類免疫球蛋白有五類，即IgG、IgA、IgM、IgD及IgE。免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu)：1963年R.R.Porter對IgG的化學(xué)結(jié)構(gòu)提出一個模式圖（圖1）,后經(jīng)證實，這種結(jié)構(gòu)模式圖也適用于其它幾類Ig。即各種Ig都具有與IgG化學(xué)結(jié)構(gòu)相似的基本結(jié)構(gòu)。5SLw段5SLw段圖1IgG的基本結(jié)構(gòu)與分區(qū)IgG分子由4條對稱的多肽鏈，用二硫鍵以共價和非共價鍵聯(lián)結(jié)組成。其中兩條長鏈（由420-450個氨基酸組成）liiJ稱為重鏈（HeavyChain,簡稱H鏈）；兩條短鏈（由212-214個氨基酸組成），稱輕鏈（LightChain,簡稱L鏈）。重鏈占IgG分子的2/3,輕鏈占1/3。這個四鏈結(jié)構(gòu)是各類免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu)，可用通式L2H2表示，L2H2稱為一個單體,IgG、IgD和IgE都是單體，而分泌性IgA含兩個單體，IgM含有5年單體。L鏈根據(jù)抗原體的不同分為k（Kapa）型和入（Lambda）型，又可分為若干個亞型。多肽鏈的羧基端稱為C末端，氨基端稱N末端。多肽鏈的N末端包括L鏈的1/2和H鏈的1/4,氨基酸順序隨免疫的抗原不同而異，稱為可變區(qū)（Variableregion,V區(qū)）。多肽鏈的羥基端包括L鏈1/2與H鏈的3/4，氨基酸順序排列比較穩(wěn)定，稱為穩(wěn)定區(qū)liiJ（Constantregion,C區(qū)）。免疫球蛋白結(jié)合抗原的不同特異性，決定于L鏈和H鏈的V區(qū)氨基酸的種類和順序的不同，而免疫球蛋白結(jié)合補體或巨噬細(xì)胞等生物活性，則與H鏈的C區(qū)有關(guān)。免疫球蛋白的主要生物活性是：與抗原的特異性結(jié)合，活化補體，與細(xì)胞如巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞及嗜堿性細(xì)胞結(jié)合和抗體的選擇性傳遞等。（二）抗原性和分類特征免疫球蛋白都是大分子的物質(zhì)，抗原性較復(fù)雜。輕鏈和重鏈，可變區(qū)和穩(wěn)定區(qū)，由于分子結(jié)構(gòu)的差異，各具有不同的特異性抗原。一般根據(jù)重鏈的抗原性分類，根據(jù)輕鏈的抗原性分型。重鏈的抗原性人體內(nèi)的五類Ig之間的區(qū)別就在于其各自重鏈的氨基酸組成和抗原性不同。用小寫希臘字Y（Gamma）、a（Alpha）、u（Mu）、&（Delta）、e（Epsilon）,分別表示IgG、IgA、IgM、IgD與IgE的兩條重鏈。根據(jù)對重鏈穩(wěn)定區(qū)抗原性的進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)IgG、IgA與IgM三類Ig，還可再區(qū)別分不同的亞類。如IgG有4個亞類（IgG1、IgG2、IgG3與IgG4）、IgGA、IgM也可分為兩個亞類（IgA1、IgA2；IgM1、IgM2）。重鏈的可變區(qū)（V）也有抗原性，這是因為從N端起約有20個氨基酸的排列順序不同。據(jù)此，可將Ig（主要是Y、5與U）分為4個亞組（VHI、VHII、VHm與VHW）。輕鏈的抗原性根據(jù)輕鏈穩(wěn)定區(qū)（CL）氨基酸的組成與排列順序不同，可將五類Ig的輕鏈分為兩個抗原性，即k(Kappa)型與入(Lambda)型。每一抗體分子中兩條對稱的輕鏈總是同型的，不是k型便是入型。由于所有Ig的k型和入型輕鏈皆相同，即有共同的抗原性，因此在血清學(xué)上可出現(xiàn)交叉反應(yīng)。此外，各種Ig的抗原性還表現(xiàn)在：同種(Isotype)專性；同種異型(Allotype)專一性；個體型(Idotype)專性。用木瓜酶(Papain)將IgG分子從重鏈的第219位氨基酸外切斷,得到3個片段。兩個相同的叫Fab(Fragmentantigenbinding)，由一條完整的輕鏈和一條不完整的重鏈所組成。Fab片段中的重鏈部分稱為Fb片段。另一個是Fc(FragmentCrystaUigable),由連結(jié)重鏈的二硫鍵C端側(cè)的兩條不完整的重鏈所組成。聯(lián)結(jié)Fab和Fc段(即CH1與CH2間的狹窄區(qū))稱為絞鏈區(qū)(Hingeregion)。用胃蛋白酶(Pepsin)將IgG分子從重鏈間的二硫鍵的C端側(cè)切斷，得到了一段較大的片段F(ab)2,剩余的重鏈部分稱Fe’片段(圖2)。Fab和F(ab)2片段均有抗體活性；而Fc與Fc’段則不同，前者具有抗原性，后者因可繼續(xù)被胃蛋白酶水解為若干小片段，因此其抗原性消失。FdFab(my—好gt；■?S：3■■_-Ii?■t?bi圖2IgG分子的酶解片段抗體的種類抗體種類很多，可分以下幾種：根據(jù)獲得抗體的不同分類免疫抗體：患傳染病后或經(jīng)人工注射疫苗后產(chǎn)生的抗體；或是用已知抗原免疫動物產(chǎn)生的抗體；或是用單克隆抗體技術(shù)制備的抗體；近年還可用基因工程制備抗體。天然抗體：是指未患傳染病也未注射疫苗而在體內(nèi)出現(xiàn)的抗體。(3)自身抗體：是機體對自身組織成分產(chǎn)生的抗體。根據(jù)抗原與抗體在試管內(nèi)是否出現(xiàn)肉眼可見的反應(yīng)進(jìn)行分類安全抗體：此抗體能與抗原結(jié)合，在一定條件下出現(xiàn)可見的抗原抗體反應(yīng)。不完全抗體：此抗體能與相應(yīng)的抗原結(jié)合，在一定條件下不出現(xiàn)可見的抗原抗體反應(yīng)。完全抗體具有完全的Ig分子結(jié)構(gòu)，經(jīng)酶水解后的片段Fab或F(ab)2,可表現(xiàn)出不完全抗體的作用。不完全抗體與抗原結(jié)合后，抗原表面便具有

抗體球蛋白的特性，如與抗球蛋白抗體作用后，則出現(xiàn)可見的反應(yīng)。（四）抗原與抗體的反應(yīng)抗原與抗體的反應(yīng)統(tǒng)稱為免疫學(xué)反應(yīng)。在體內(nèi)進(jìn)行的抗原抗體反應(yīng)稱為免疫反應(yīng)，在體外進(jìn)行的抗原抗體反應(yīng)稱為血清學(xué)反應(yīng)。由于抗原的物理性狀不同，參加反應(yīng)的因素不同（有的有補體或吞噬細(xì)胞參加），因此在抗體與抗原反應(yīng)時，可表現(xiàn)出各種形式的反應(yīng)?？乖c抗體的結(jié)合是高度特異性的結(jié)合抗原與抗體的結(jié)合是二者分子表面物理化學(xué)吸附現(xiàn)象，抗原抗體復(fù)合物在一定的條件下可以解離。l=J

w一個抗體分子有兩個抗原結(jié)合點（稱兩價）在一個抗原分子上則可有許多個結(jié)合點（稱為多價）?？乖c抗體分子的結(jié)合，不受兩者數(shù)量比例的限制，但如需要出現(xiàn)肉眼可見的反應(yīng)，則抗原與抗體的量需保持一定比例。在抗原或抗體過量的條件下，不能聚合成大顆粒，因此不能出現(xiàn)肉眼可見的反應(yīng)。l=J

w主要的血清學(xué)反應(yīng)有3個類型即凝集反應(yīng)、沉淀反應(yīng)、和有補體參加的各種血清學(xué)反應(yīng)。四、抗體形成的機理（一）免疫反應(yīng)的形成機體在抗原物質(zhì)的刺激下產(chǎn)生特異性免疫反應(yīng)的過程，大體上可分為3個階段。

致敏階段（加工處理抗原階段）當(dāng)顆粒性抗原初次進(jìn)入人體內(nèi)時，首先被巨噬細(xì)胞吞噬（可溶性抗原可直接被T淋巴細(xì)胞吞飲，多糖與鞭毛抗原物質(zhì)可直接作用于B淋巴細(xì)胞）。通過巨噬細(xì)胞漿內(nèi)溶酶體酶的作用，把抗原物質(zhì)消化降解，而保留其抗原決定簇（特異性抗原成分）。經(jīng)過加工處理的抗原分子結(jié)構(gòu)比原來的小，抗原性卻比原來的加強。當(dāng)處理過的抗原與巨噬細(xì)胞的RNA結(jié)合成為抗原-RNA復(fù)合物（抗原信息），就具有強烈吸引免疫活性細(xì)胞的作用，能把抗原-RNA復(fù)合物傳遞給免疫活性細(xì)胞（Immunologicallycompetentcell），啟動免疫反應(yīng)。=11=1=1反應(yīng)階段（淋巴細(xì)胞分化增殖階段）免疫活性細(xì)胞在受到抗原信息的刺激后，發(fā)生母細(xì)胞化，進(jìn)而大量增殖。由于抗原的性質(zhì)不同，刺激胸腺依賴淋巴細(xì)胞（Thymus-dependentlymphocytes，簡稱T細(xì)胞）分化成致敏淋巴細(xì)胞?？乖畔⒋碳し切叵僖蕾嚵馨图?xì)胞（Thymusindependentlymphocytes）或稱骨髓衍生細(xì)胞（Bonemarrowderivedlymphocytes,簡稱B細(xì)胞）使分化成漿細(xì)胞。在分化過程中小部成為“記憶”細(xì)胞。由于“記憶”細(xì)胞的存在，即使抗原在漿內(nèi)消失很久（數(shù)月至數(shù)年或更長）以后，仍能與再度進(jìn)入體內(nèi)的相應(yīng)抗原迅速引起較強的免疫反應(yīng)（回憶反應(yīng)）。=11=1=1效應(yīng)階段（發(fā)生免疫反應(yīng)階段）當(dāng)致敏淋巴細(xì)胞再次遇到相應(yīng)抗原的刺激后，能釋放出多種具有生物活性的

物質(zhì)（淋巴因子），參與細(xì)胞免疫反應(yīng)；漿細(xì)胞可形成各種類型的免疫球蛋白（抗體），參與體液免疫反應(yīng)。liiJliiJ從分子遺傳學(xué)角度來分析細(xì)胞DNA控制抗體形成的過程：抗原信息首先要影響到細(xì)胞DNA，再通過接受了抗原信息的DNA來控制抗體的合成。從DNA分子對蛋白質(zhì)合成的現(xiàn)有知識來看，抗體球蛋白分子的合成可能有以下的方式：DNA對蛋白質(zhì)合成的控制是通過遺傳信息來完成的，DNA的遺傳信息就是DNA分子中特定的相鄰核昔酸排列的順序，以DNA核昔酸排列順序為模板，按互補方式形成的RNA（稱為轉(zhuǎn)錄），即mRNA（稱信使RNA），其堿基排列反映著模板DNA信息，信使RNA由胞核進(jìn)入胞漿，附著于核糖粒上。接受了DNA信息的胞漿中的轉(zhuǎn)移RNA（tRNA），又稱可溶性RNA（sRNA），在酶的作用下攜帶特定的氨基酸，以核糖粒上的mRNA與模板，以三聯(lián)核昔酸結(jié)構(gòu)特點的線形結(jié)構(gòu)順序，構(gòu)成氨基酸的排列順序，合成抗體球蛋白分子。liiJliiJ（二）影響抗體產(chǎn)生的因素l=Jl=J

1=='抗原的質(zhì)與量不同性質(zhì)的抗原（抗原的物理狀態(tài)、生物狀態(tài)及毒力強弱）對機體刺激的強弱不一，表現(xiàn)為抗體形成速度的快慢不一，抗體持續(xù)的時間長短不一。有些抗原處于可溶性狀態(tài)其抗原性強，被吞噬細(xì)胞處理后抗原性差，而另一些抗原則與此相反。一般初次菌體抗原刺激，2~5天出現(xiàn)抗體，初次類毒素刺激，2~3周出現(xiàn)抗體。使用的抗原量不同，影響也不同，活菌（減毒株）用量少，死菌用理多，

死菌用強毒性的抗體反應(yīng)好。在一定范圍內(nèi)，抗原增多，抗體反應(yīng)量增加，但抗原量過多，超過了一定限度，抗體反應(yīng)量受到抑制，這稱為免疫麻痹(Immunologicparalysis)l=Jl=J

1=='機體方面免疫途徑：免疫途徑不同，抗原在體內(nèi)滯留的時間不同，抗原接觸機體的免疫組織也不同?？乖隗w內(nèi)停留時間久者，抗體反應(yīng)高。局部使用，僅引流抗原的局部淋巴結(jié)中產(chǎn)生抗體，粘膜表面使用，常在粘膜下淋巴細(xì)胞組織或細(xì)胞中形成抗體；靜脈內(nèi)注入抗原則引起廣泛的產(chǎn)生抗體的組織反應(yīng)，但抗原中的毒性物質(zhì)?？梢饑?yán)重反應(yīng)。靜脈內(nèi)注入抗原，只適用于急用動物血清。l=J

w免疫次數(shù)及間隔：初次免疫，抗體出現(xiàn)慢、效價低、持續(xù)時間短，為建立基礎(chǔ)免疫，至少應(yīng)在一定間隔時間內(nèi)連續(xù)的免疫2~3次，如死疫苗一般需間隔7~10天，免疫3次。類毒素免疫需間隔4周，免疫兩次。一般免疫效果可保持?jǐn)?shù)月至1年。用動物制造抗血清蛋白等抗體時，追加免疫注射，注射劑量、途徑、間隔均需嚴(yán)加注意，以免動物發(fā)生過敏反應(yīng)死亡。l=J

w機體處于發(fā)育的不同階段，免疫細(xì)胞對抗原刺激的反應(yīng)不同。根據(jù)動物實驗資料，可將免疫反應(yīng)分為3級，在胚胎期及新生兒早期，抗原可使胚胎早期的免疫活性細(xì)胞全部消滅或部分抑制，稱為0級反應(yīng)；生產(chǎn)后的動物不再對該同一抗原發(fā)生反應(yīng)，動物形成免疫耐受(Im—munologictolerance)o出生后，抗原刺激則引起免疫活性細(xì)胞增生，形成細(xì)胞免疫反應(yīng)，稱為I級反應(yīng)。出生后經(jīng)過一段時間才引起漿細(xì)胞增生，伴隨抗體形成，稱為II級反應(yīng)。3.佐劑(Adjuvants)的作用增強免疫作用。佐劑伴隨抗原物質(zhì)注射機體，可增強抗原的作用，佐劑可使弱抗原物質(zhì)成為有效的抗原。如明磯沉淀類毒素可刺激免疫活性細(xì)胞增殖，可推遲抗原吸收排除，使抗原在體內(nèi)持續(xù)較久。油劑、結(jié)核菌、卡介菌、蠟質(zhì)等可廣泛地刺激吞噬細(xì)胞的吞噬作用，刺激不成熟的漿細(xì)胞及淋巴細(xì)胞，產(chǎn)生較好的免疫效果。=1佐劑又稱免疫增強劑，種類很多，實驗室常用福氏佐劑、明磯和氫氧化鋁等。=1明磯和氫氧化鋁的作用是吸附抗原，以延緩吸收，使抗原刺激得以持久；并刺激局部生成漿細(xì)胞，增加抗體生成。福氏佐劑(Freund’sadjuvants中羊毛脂類物質(zhì)和石蠟油均能延緩抗原的