抗原抗體基本概念

抗原、抗體基本概念————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期： 一、抗原、抗體的概念及抗原抗體的關系(一)抗原(Ａnｔigen)凡能刺激機體產(chǎn)生抗體，并能與抗體發(fā)生特異性結合的物質(zhì)稱為抗原。物質(zhì)所含有的這種特性稱為抗原性（Aｎtigｅniciｔy）。(二)抗體是機體受抗原刺激后,在體液中出現(xiàn)的一種能與對應抗原發(fā)生反映的球蛋白,稱免疫球蛋白（Ｉmｍuｎoglobｕlin，Ig)。含有免疫球蛋白的血清稱免疫血清。（三）抗原與抗體的關系抗原是引發(fā)機體產(chǎn)生免疫反映的重要外因，決定免疫反映的特異性,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、致敏淋巴細胞等物質(zhì)，是機體排除異體物質(zhì)的保護性反映。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;運用抗體能夠檢測抗原物質(zhì)。二、抗原的性質(zhì)及種類(一）抗原的性質(zhì)１.異種異體物質(zhì)機體能對進入體內(nèi)的異種、異體的大分子物質(zhì)產(chǎn)生抗體,該物質(zhì)與機體的種類關系愈遠,其抗原性就愈強，機體的免疫反映也更強。例如鴨血清蛋白對雞的免疫原性較弱，而對家兔則能引發(fā)較強的免疫反映。同種異體物質(zhì)也可含有抗原性,同種不同個體之間，同一類型的細胞和組織，其抗原性也有差別，例如人的紅細胞有ABO血型抗原及Rh型抗原。人類白細胞和其它組織的細胞膜上也含有組織相容性復合物的抗原物質(zhì)(ManHｉｓtｏｃompａt(yī)ibｉlｉtｙｃoｍｐlｅｘ,MHC)。本身抗原:機體對本身所含有的物質(zhì)不產(chǎn)生免疫反映。但在某些條件下,使機體某種物質(zhì)、細胞或組織成分含有抗原性時，也可造成機體產(chǎn)生免疫反映。此含有抗原性的本身物質(zhì)稱本身抗原（Auｔoaｎｔigｅn)，所產(chǎn)生的抗體稱為本身抗體(Aｕtoａnｔibody）。如本身組織變性,機體組織或細胞在多個理化因素作用下,引發(fā)化學構成的分子排列和構型變化，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胞減少，就是由于所服用藥品變化了白細胞的一部分表面化學構造，形成新的抗原決定簇,激活免疫活性細胞產(chǎn)生白細胞抗體（本身抗體）,造成白細胞減少癥。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,引發(fā)機體產(chǎn)生免疫反映。并非異物都是抗原,例如砂塵和某些非生物性高分子聚合物，僅能激發(fā)細胞吞噬反映而不能使機體產(chǎn)生抗體或致敏淋巴細胞。2．大分子膠體凡含有抗原性的物質(zhì)，分子愈大,抗原性愈強（如細菌、蛋白質(zhì)）。普通認為抗原分子量愈大，其表面積對應較大，接觸免疫細胞機會增多,在體內(nèi)停留時間較長,不易排除，因而對機體刺激作用也強。普通含有免疫原性的物質(zhì),其分子量常在1０00０以上。對于蛋白質(zhì)構成的抗原,其分子量不大于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含有一定的免疫原性。分子量小的物質(zhì)團聚成的多聚體或吸附于其它膠體(載體)表面,形成大分子表面構造時，如和蛋白質(zhì)結合，即含有大分子膠體特性，可使小分子物質(zhì)獲得或增強抗原性,如細菌的多糖成分、青霉素等化學藥品。3．抗原的特異性多個抗原物質(zhì)的化學構成即使很復雜，但能刺激機體產(chǎn)生抗體并與抗體反映相結合的化學構成，僅僅是抗原物質(zhì)表面的某些含有活性的化學基因-化學構造及空間構型，稱為抗原物質(zhì)決定簇（基）(Antｉgenicdｅtermｉnant)。多個抗原物質(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,可體現(xiàn)出類屬抗原關系。多個物質(zhì)構造的相似性,決定這些物質(zhì)抗原上的類屬關系，而分子構造的差別性，決定多個物質(zhì)的抗原特異性?？乖奶禺愋允桥R床診療、防止、治療的基礎。多個特異診療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，可運用類屬抗原替代。但在鑒別抗原時，應注意分辨類屬抗原,以免誤診。普通認為,環(huán)狀構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。含有大分子量的異物,無論含有何種構型,基本上含有免疫原性。但明膠和核酸免疫原性很弱或無。免疫原的抗原決定簇與否暴露,抗原決定簇之間的距離與否適宜,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。能與抗體分子結合的抗原決定簇的總數(shù)，稱為抗原的結合價。簡樸的半抗原普通只能與一種抗體分子結合，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個抗原結合價。（二)抗原的種類醫(yī)學上常見的抗原物質(zhì)，種類諸多，如病原微生物及其代謝產(chǎn)物（毒素),異種動物血清（多個抗毒素，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,本身組織抗原,腫瘤細胞抗原。含有抗原性的多個化學成分有蛋白質(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)生抗體或細胞免疫反映。根據(jù)引發(fā)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。1.完全抗原完全抗原是指能在機體內(nèi)引發(fā)抗體形成(免疫原性），并可與其抗體特異性結合（反映原性）的物質(zhì)。如細菌、蛋白質(zhì)等。2．不完全抗原或稱半抗原(ｈapｔeｎ)在體內(nèi)單獨存在時不引發(fā)抗體產(chǎn)生，當其與蛋白質(zhì)或膠體顆粒結合后，則可引發(fā)抗體形成。半抗原可與其特異性抗體結合。如細菌的多糖和類脂質(zhì)等。在半抗原與蛋白質(zhì)結合物中,普通是蛋白質(zhì)使結合物含有抗原性，而半抗原則決定結合物的抗原特異性。例如,以半抗原α與蛋白質(zhì)A結合免疫動物,產(chǎn)生抗半抗原α的抗體，不僅能夠和結合在蛋白質(zhì)A上的α抗原結合,也能夠和結合在蛋白質(zhì)Ｂ上的α抗原結合。三、抗體的性質(zhì)和種類(一）抗體的普通性質(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。免疫球蛋白的基本構造:１9６３年R．R．Ｐorter對IｇＧ的化學構造提出一種模式圖（圖1)，后經(jīng)證明,這種構造模式圖也合用于其它幾類Ig。即多個Iｇ都含有與IｇG化學構造相似的基本構造。圖1IgG的基本構造與分區(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)結構成。其中兩條長鏈（由４20-45０個氨基酸構成)稱為重鏈(ＨeavyChain,簡稱Ｈ鏈）;兩條短鏈（由21２-21４個氨基酸構成)，稱輕鏈(ＬigｈtChain,簡稱L鏈)。重鏈占IｇＧ分子的2／3，輕鏈占１/3。這個四鏈構造是各類免疫球蛋白的基本構造，可用通式L2H２表達，Ｌ2H2稱為一種單體,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λ（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末端涉及L鏈的1/2和H鏈的１/４，氨基酸次序隨免疫的抗原不同而異,稱為可變區(qū)(Ｖａｒiablerｅgｉon，Ｖ區(qū)）。多肽鏈的羥基端涉及Ｌ鏈1/2與Ｈ鏈的３/４,氨基酸次序排列比較穩(wěn)定，稱為穩(wěn)定區(qū)(Ｃｏnｓｔantregｉon，C區(qū))。免疫球蛋白結合抗原的不同特異性,決定于L鏈和H鏈的V區(qū)氨基酸的種類和次序的不同,而免疫球蛋白結合補體或巨噬細胞等生物活性,則與H鏈的C區(qū)有關。免疫球蛋白的重要生物活性是:與抗原的特異性結合,活化補體,與細胞如巨噬細胞、單核細胞、中性粒細胞、肥大細胞及嗜堿性細胞結合和抗體的選擇性傳遞等。（二）抗原性和分類特性免疫球蛋白都是大分子的物質(zhì)，抗原性較復雜。輕鏈和重鏈,可變區(qū)和穩(wěn)定區(qū),由于分子構造的差別,各含有不同的特異性抗原。普通根據(jù)重鏈的抗原性分類，根據(jù)輕鏈的抗原性分型。1.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構成和抗原性不同。用小寫希臘字γ(Gaｍmａ)、α(Aｌｐｈａ)、μ(Mu)、δ（Delｔａ)、ε(Ｅpsiｌｏn),分別表達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，這是由于從N端起約有20個氨基酸的排列次序不同。據(jù)此,可將Ｉg（重要是γ、δ與μ）分為４個亞組(ＶHⅠ、VＨⅡ、ＶHⅢ與ＶＨⅣ）。2．輕鏈的抗原性根據(jù)輕鏈穩(wěn)定區(qū)（CL）氨基酸的構成與排列次序不同,可將五類Ig的輕鏈分為兩個抗原性,即k(Ｋappａ)型與λ(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λ型。由于全部Ig的k型和λ型輕鏈皆相似,即有共同的抗原性，因此在血清學上可出現(xiàn)交叉反映。另外,多個Ig的抗原性還體現(xiàn)在：同種(Ｉｓotype)專一性；同種異型(Alｌotype)專一性;個體型（Idｏｔypｅ)專一性。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。兩個相似的叫Faｂ（Fｒaｇmentantigeｎｂiｎding)，由一條完整的輕鏈和一條不完整的重鏈所構成。Fab片段中的重鏈部分稱為Ｆb片段。另一種是Fc(FｒａgmentCrｙsｔaｌligable）,由連結重鏈的二硫鍵C端側的兩條不完整的重鏈所構成。聯(lián)結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片段都有抗體活性;而Fc與Ｆc’段則不同,前者含有抗原性,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。圖2IgG分子的酶解片段（三）抗體的種類抗體種類諸多,可分下列幾個：1．根據(jù)獲得抗體的不同分類(1）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制備的抗體;近年還可用基因工程制備抗體。(2)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）本身抗體：是機體對本身組織成分產(chǎn)生的抗體。2.根據(jù)抗原與抗體在試管內(nèi)與否出現(xiàn)肉眼可見的反映進行分類(１)安全抗體:此抗體能與抗原結合,在一定條件下出現(xiàn)可見的抗原抗體反映。(2)不完全抗體：此抗體能與對應的抗原結合，在一定條件下不出現(xiàn)可見的抗原抗體反映。完全抗體含有完全的Iｇ分子構造,經(jīng)酶水解后的片段Faｂ或F(ab)2，可體現(xiàn)出不完全抗體的作用。不完全抗體與抗原結合后,抗原表面便含有抗體球蛋白的特性，如與抗球蛋白抗體作用后,則出現(xiàn)可見的反映。（四）抗原與抗體的反映抗原與抗體的反映統(tǒng)稱為免疫學反映。在體內(nèi)進行的抗原抗體反映稱為免疫反映，在體外進行的抗原抗體反映稱為血清學反映。由于抗原的物理性狀不同,參加反映的因素不同（有的有補體或吞噬細胞參加），因此在抗體與抗原反映時,可體現(xiàn)出多個形式的反映。１．抗原與抗體的結合是高度特異性的結合抗原與抗體的結合是兩者分子表面物理化學吸附現(xiàn)象,抗原抗體復合物在一定的條件下能夠解離。2.一種抗體分子有兩個抗原結合點(稱兩價）在一種抗原分子上則可有許多個結合點（稱為多價)?？乖c抗體分子的結合,不受兩者數(shù)量比例的限制,但如需要出現(xiàn)肉眼可見的反映,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)肉眼可見的反映。3．重要的血清學反映有3個類型即凝集反映、沉淀反映、和有補體參加的多個血清學反映。四、抗體形成的機理(一)免疫反映的形成機體在抗原物質(zhì)的刺激下產(chǎn)生特異性免疫反映的過程,大致上可分為3個階段。1．致敏階段（加工解決抗原階段）當顆粒性抗原初次進入人體內(nèi)時,首先被巨噬細胞吞噬（可溶性抗原可直接被Ｔ淋巴細胞吞飲,多糖與鞭毛抗原物質(zhì)可直接作用于B淋巴細胞）。通過巨噬細胞漿內(nèi)溶酶體酶的作用，把抗原物質(zhì)消化降解,而保存其抗原決定簇（特異性抗原成分)。通過加工解決的抗原分子構造比原來的小,抗原性卻比原來的加強。當解決過的抗原與巨噬細胞的RNＡ結合成為抗原-RNA復合物（抗原信息）,就含有強烈吸引免疫活性細胞的作用,能把抗原-RNA復合物傳遞給免疫活性細胞（Immunｏlｏgiｃallｙcｏmpetentceｌl),啟動免疫反映。2.反映階段(淋巴細胞分化增殖階段)免疫活性細胞在受到抗原信息的刺激后,發(fā)生母細胞化,進而大量增殖。由于抗原的性質(zhì)不同，刺激胸腺依賴淋巴細胞(Thymuｓ-depenｄentｌｙmphocytes,簡稱Ｔ細胞）分化成致敏淋巴細胞。抗原信息刺激非胸腺依賴淋巴細胞（Thｙｍusｉndependenｔlymphocｙteｓ)或稱骨髓衍生細胞（Bｏｎｅmarrｏwderivedｌｙmｐhocyｔes,簡稱B細胞）使分化成漿細胞。在分化過程中小部成為“記憶”細胞。由于“記憶”細胞的存在，即使抗原在漿內(nèi)消失很久(數(shù)月至數(shù)年或更長）后來，仍能與再度進入體內(nèi)的對應抗原快速引發(fā)較強的免疫反映（回想反映)。3．效應階段（發(fā)生免疫反映階段)當致敏淋巴細胞再次碰到對應抗原的刺激后,能釋放出多個含有生物活性的物質(zhì)（淋巴因子），參加細胞免疫反映;漿細胞可形成多個類型的免疫球蛋白(抗體),參加體液免疫反映。從分子遺傳學角度來分析細胞DＮA控制抗體形成的過程：抗原信息首先要影響到細胞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下列的方式:DNA對蛋白質(zhì)合成的控制是通過遺傳信息來完畢的,ＤＮA的遺傳信息就是DNA分子中特定的相鄰核苷酸排列的次序,以DNA核苷酸排列次序為模板，按互補方式形成的ＲNA(稱為轉錄）,即mRＮA（稱信使ＲNA）,其堿基排列反映著模板DNＡ信息，信使RNＡ由胞核進入胞漿,附著于核糖粒上。接受了DＮA信息的胞漿中的轉移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)核苷酸構造特點的線形構造次序，構成氨基酸的排列次序，合成抗體球蛋白分子。(二)影響抗體產(chǎn)生的因素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，體現(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。有些抗原處在可溶性狀態(tài)其抗原性強，被吞噬細胞解決后抗原性差，而另某些抗原則與此相反。普通初次菌體抗原刺激,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映好。在一定范疇內(nèi),抗原增多,抗體反映量增加，但抗原量過多，超出了一定程度，抗體反映量受到克制,這稱為免疫麻痹(Ｉｍmunolｏgicｐaｒａlysis)。2．機體方面(1)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,抗體反映高。局部使用，僅引流抗原的局部淋巴結中產(chǎn)生抗體，粘膜表面使用,常在粘膜下淋巴細胞組織或細胞中形成抗體;靜脈內(nèi)注入抗原則引發(fā)廣泛的產(chǎn)生抗體的組織反映，但抗原中的毒性物質(zhì)?？梢l(fā)嚴重反映。靜脈內(nèi)注入抗原，只合用于急用動物血清。(2)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，為建立基礎免疫,最少應在一定間隔時間內(nèi)持續(xù)的免疫２~３次,如死疫苗普通需間隔7~1０天,免疫3次。類毒素免疫需間隔4周,免疫兩次。普通免疫效果可保持數(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、間隔均需嚴加注意,以免動物發(fā)生過敏反映死亡。(3)機體處在發(fā)育的不同階段,免疫細胞對抗原刺激的反映不同。根據(jù)動物實驗資料，可將免疫反映分為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胞全部消亡或部分克制,稱為0級反映;生產(chǎn)后的動物不再對該同一抗原發(fā)生反映，動物形成免疫耐受（Iｍ－ｍunologｉctolerance)。出生后,抗原刺激則引發(fā)免疫活性細胞增生，形成細胞免疫反映,稱為Ｉ級反映。出生后通過一段時間才引發(fā)漿細胞增生，隨著抗體形成,稱為IＩ級反映。3.佐劑(Adjuvanｔｓ)的作用增強免疫作用。佐劑隨著抗原物質(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。如明礬沉淀類毒素可刺激免疫活性細胞增殖，可推遲抗原吸取排除,使抗原在體內(nèi)持續(xù)較久。油劑、結核菌、卡介菌、蠟質(zhì)等可廣泛地刺激吞噬細胞的吞噬作用,刺激不成熟的漿細胞及淋巴細胞，產(chǎn)生較好的免疫效果。佐劑又稱免疫增強劑，種類諸多，實驗室慣用福氏佐劑、明礬和氫氧化鋁等。明礬和氫氧化鋁的作用是吸附抗原,以延緩吸取,使抗原刺激得以持久;并刺激局部生成漿細胞，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