第一章 抗原
抗原(antigen,Ag)是指能刺激機體免疫系統誘導免疫應答并能與應答產生如抗體或致敏淋巴細胞發生特異反應的物質。一個完整的抗原應包括兩方面的免疫性能:①免疫原性(immunogenicity)指誘導宿主產生免疫應答的能力,具有這種能力的物質稱為免疫原(immunogen);②免疫反應性(immunoreactivity)指抗原與抗體或致敏淋巴細胞發生特異性結合的能力,亦稱為反應原性。有些物質在獨立存在時只具有反應原性而無免疫原性,稱為半抗原(hapten);而免疫原通常同時具有免疫反應能力。
抗原是免疫應答的始動因子,機體免疫應答的類型和效果都與抗原的性質有密切的關系。
第一節 免疫原性基礎
免疫原性是抗原最重要的性質,一種抗原能否成功地誘導宿主產生免疫應答取決于三方面的因素:抗原的性質、宿主的反應性和免疫方式。這里重點敘述抗原自身的因素。
(一)異物性
正常成熟機體的免疫系統能夠區別宿主自身物質與非自身物質,對自身物質一般不產生免疫應答,只對非自身物質產生免疫應答?乖ǔJ欠亲陨淼奈镔|。對人,病原微生物及其部分產物、動物血清蛋白及異體組織細胞等都是良好的抗原。這種免疫學識別不以物質的空間位置來判斷,而以淋巴細胞是否認識為標準;所以有時自身的物質也可以成為抗原。
不同物質之間的抗原性差別取決于它們化學上的異質性,這是免疫識別的物質基礎。一般,物質來源的親緣關系越遠,其化學結構差別越大,抗原性也就越強;而親緣關系越近,抗原性越弱。最好的例子是器官移植:異種移植物排斥強烈,不能存活;同種移植物排斥較弱,可存活一定期限;而自身移植物不排斥,可長期存活。再如鴨血清蛋白對雞是弱抗原,而對家兔則是強抗原;許多哺乳動物同源組織的蛋白,例如甲狀腺球蛋白、腦、睪丸和胎盤組織等均具有相同的器官特異性,就是由于這些物質在種系進化過程中分化程度低,結構差異較小的緣故。
(二)分子大小
分子大小可影響物質的免疫原性形成,一個有效免疫原的分子量大多在10kD以上;分子量越大,免疫原性越強。這可能是因高分子物質在水溶液中易形成膠體,在體內停留的時間較長,與免疫細胞接觸的機會較多,有利于刺激機體產生免疫應答。另外,大分子物質的化學結構比較復雜,所含有效抗原基因的種類和數量也相對地多。
蛋白質的分子量較大,一般多在10kD之上,有良好的免疫原性。糖類物質分子量較小,多數單糖不具有免疫原性;而聚合成多糖時可以成為抗原。但是分子量10kD不是一個絕對的界限,例如明膠的分子量高達100kD但免疫原性極弱,而胰島素的分子量僅僅5734,卻有免疫原性。
(三)化學結構
免疫原性的形成還要求分子的化學結構復雜。直鏈結構的物質一般缺乏免疫原性,多支鏈或帶狀結構的物質容易成為免疫原,球形分子比線形分子的免疫原性強。人工合成的單一氨基酸的線性聚合物(例如多聚L-賴氨酸和多聚L-谷氨酸)無免疫原性,但多種氨基酸的隨機線性共聚物可具有免疫原性,且其免疫原性隨共聚物中氨基酸種類的增加而增強,加入芳香族氨基酸的效果更明顯。上述大分子明膠就是無分支的直鏈結構,又缺乏環狀基團,所以免疫原性微弱;若在分子中連上2%的酪氨酸,就會明顯增強明膠的免疫原性。
(四)其他因素
1.宿主反應性不同種動物,甚至同種動物的不同個體對同一種抗原的應答性差別很大,這與不同的遺傳性(詳見第六章)、生理狀態(見第七章)及個體發育(見第二十七章)等因素有關。
2.免疫方式包括抗原進入的途徑、劑量、次數和間隔時間以及免疫佐劑的使用等因素(詳見第十章)也可影響免疫應答。
總之,只有用良好的抗原免疫機體,并且宿主處于較好的生理狀態,免疫方式又較合適的情況下,才能引起免疫應答。此時抗才真正具有了免疫原性。
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