第一章抗原 学习目标： 1.掌握抗原、抗原决定簇的概念，抗原的性能。 2.熟悉医学上重要的抗原物质、抗原的分类。 3.了解决定抗原物质免疫原性的条件。 第一节抗原的概念及性能 抗原(antigen,Ag)是能刺激机体的免疫系统的发生免疫应答，产生抗体 和/或致敏淋巴细胞，并能与相应抗体和/或致敏淋巴细胞发生特异性结合反应 的物质。 抗原具有两种性能：①免疫原性(immunogenicity),即刺激B细胞使之活 化、增殖、分化，最终产生抗体或刺激T细胞最终成为致敏淋巴细胞，从而诱导 体液免疫或细胞免疫的性能。②免疫反应性(immunoreactivity),即与相应抗体 或致敏淋巴细胞发生特异性结合反应的性能。具有此两种性能的物质称为完全抗 原，只有免疫反应性而无免疫原性的物质称为不完全抗原或半抗原。 第二节决定抗原物质免疫原性的条件 一、异物性 所谓异物性指的是抗原物质与自身组织结构间存在的差异。 免疫学认为凡在胚胎期未与免疫细胞接触过的物质称为异物。正常情况下， 机体的免疫细胞对“自身”的物质因在胚胎期与免疫细胞接触过而能识别，不引 起免疫应答，“非己”的物质因在胚胎期未与免疫细胞接触过，则可刺激免疫细 胞发生免疫应答，产生能特异结合“非己”物质的抗体或致敏淋巴细胞。因此异 物性是抗原物质具备免疫原性的首要条件。通常抗原物质的来源与宿主的亲缘关 系越远，组织差异就越大，免疫原性就越强，反之，亲缘关系越近，组织差异就 越小，免疫原性就越弱。例如将鸡血清注入鸭体内，产生的抗体和致敏淋巴细胞 就较少，而鸡血清注入兔子体内，则产生较多的抗体和致敏淋巴细胞。人体进行 器官移植时，用其他哺乳动物的器官，诱发的免疫应答很强，极难成活。自身的
某些组织细胞在有些情况下也有可能成为“异物”。 二、大分子物质 具有免疫原性的物质分子量一般为大分子物质，具有免疫原性的物质一般在 10kD以上，分子量越大，免疫原性越强，而分子量低于4D的物质一般无免疫 原性，无机物不具有免疫原性。因为分子量大的物质化学结构复杂，含有抗原决 定簇的数量和种类多，对免疫细胞的刺激作用大：大分子物质结构稳定，在体内 代谢速度慢，存留时间长，与免疫细胞接触机会多，免疫应答就强，刺激产生的 抗体和致敏淋巴细胞就多。 三、化学组成与结构 抗原物质需具有复杂的化学组成与结构。如明胶分子量可达100kD,但其免 疫原性反而不如分子量仅为5734D的胰岛素，这是因为明胶分子量虽大，但是 直链的氨基酸，空间构型比较简单，物质表面抗原决定簇少，在体内易被水解： 而胰岛素虽然分子量小，却有两条多肽链，含有芳香族氨基酸，空间构型比较复 杂，稳定而不易被水解。 四、分子构象与易接近性 抗原分子表面化学基团要与免疫细胞表面的受体结合才能引起免疫应答。这 些化学基团与细胞表面的受体是否吻合，以及与受体接触的难易程度也是影响抗 原免疫原性的一个因素。某些理化因素使抗原分子构象发生改变后，该抗原的免 疫原性也会发生改变或丧失。有些抗原分子上化学基团虽然多，但不都在抗原分 子表面，有些在抗原物质内部，在抗原物质内部的化学基团不能与免疫细胞的受 体接触，就不表现出免疫原性。 抗原的免疫原性还受抗原物质进入机体的途径、剂量以及机体的遗传因素、 年龄、生理状态等因素影响。多数抗原物质经皮内、皮下或肌肉注射等途径进入 机体，免疫原性好，而经口服途径，抗原物质经胃酸或消化液的作用被破坏或消 化成小分子物质而失去免疫原性。 第三节抗原的特异性与交叉反应 一、抗原的特异性 特异性即免疫反应的对应性、专一性。抗原的特异性既表现在免疫原性上也
表现在免疫反应性上，即一种抗原物质可刺激机体产生特定的抗体或致敏淋巴细 胞，也只能与其刺激机体产生的抗体或致敏淋巴细胞结合，而不能与其它抗原刺 激机体产生的抗体或致敏淋巴细胞结合，就如一把钥匙开一把锁的关系。如甲肝 病毒感染后刺激机体产生抗甲肝病毒的抗体，只能与甲型肝炎病毒结合，对甲肝 病毒的再感染有免疫力，而不能与乙型肝炎病毒结合，也不可能与其他病毒或细 菌结合。抗原的特异性是免疫反应的重要特点，免疫学诊断方法就是建立在抗原 特异性的基础之上的。 (一)抗原决定簇的概念 抗原决定簇(antigenic determinant AD)是存在于抗原分子中决定抗原特 异性的特殊化学基团（又称表位或抗原决定基）。一个抗原决定簇有5一8个氨基 酸残基、葡萄糖残基或核苷酸残基组成。一个抗原物质可有一种或多种不同的抗 原决定簇。分子量越大、结构越复杂的抗原物质抗原决定簇就越多。抗原决定簇 的性质、数目和空间构型决定了抗原的特异性。位于抗原物质表面的决定簇易被 相应的淋巴细胞识别，具有易接近性，容易启动免疫应答，此种抗原决定簇称为 功能性抗原决定簇。有些抗原决定簇位于抗原物质的内部，不易与淋巴细胞接触 不能直接引起免疫应答，称为隐蔽的抗原决定簇。同一种抗原物质，未经理化因 素处理，其功能抗原决定簇可刺激产生免疫应答：若经处理，隐蔽抗原决定簇暴 露成为新的功能性抗原决定簇也可刺激机体产生免疫应答 抗原结合价(antigenic valence)是指一种抗原物质能和抗体分子特异性结合 的抗原决定簇的总数。一种抗原物质如果只有一种抗原决定簇，就是单价抗原， 半抗原物质为单价抗原，仅能与抗体分子的一个结合部位结合。多数天然抗原物 质结构复杂，抗原决定簇的种类很多，为多价抗原，能刺激产生多种抗体，也能 与多种抗体特异性结合。如细菌、病毒等具有多种结构，抗原决定簇数量和种类 都很多，都是多价抗原。 (二)抗原决定簇对抗原特异性的影响 抗原决定簇的化学组成、排列和空间构象决定着抗原的特异性。用连接有不 同化学基团的米胺衍生物制备成不同的合成抗原，将其分别免疫动物得到相应的 抗体，这些抗体再与上述合成抗原在体外结合。结果表明，各种合成抗原只能与 相应的抗体结合（表1-1）
表1-1不同化学基团对抗原特异性的影响 各种合成抗原 对氯基萃甲对赵萃酸对氨苯神配 各类抗体 苯胺抗体 对氨基苯甲酸抗体 对氨基苯联酸抗休 对氨基苯砷酸抗体 二、共同抗原与交义反应 天然抗原物质结构复杂，具有多种抗原决定簇。不同的抗原物质具有不同的 抗原决定簇，故各具特异性。一种抗原物质上既有其特有的抗原决定簇，也可能 具有其他抗原物质相同的抗原决定簇。几种抗原物质上具有相同的抗原决定簇称 为共同抗原。共同抗原就可以刺激产生共同抗体，相互之间就可能出现交叉反应 如甲抗原物质上有1、2、3号抗原决定簇，乙抗原物质上有3、4、5号抗原决定 簇。其中3号抗原决定簇就是这两种抗原物质的共同抗原。两种抗原物质上的3 号抗原决定簇都能产生3号抗体，甲抗原物质刺激产生的3号抗体也可以和乙抗 原物质上的3号抗原决定簇结合，反之亦然。这就是交义反应（如图1-1）。由此 可知，抗原的特异性实际上是指抗原决定簇的特异性。 天然抗原物质之间常有共同抗原的存在，故发生交叉反应也比较常见。存在 于同一种属或近缘种属中的共同抗原称为类属抗原，存在于不同种属生物之间的 共同抗原称为异嗜性抗原（详见本章第五节） 甲抗原 抗体2 抗体1 乙抗原 抗休3 抗体4
图1一1交义反应示意图 第四节抗原的分类 抗原的分类方法很多，主要有以下几类分类方法： 一、根据抗原刺激机体发生免疫应答过程中是否需要T细胞的辅助的分类 (一)胸腺依赖性抗原(thymus dependent antigen,TD-Ag)这类抗原既 有T细胞抗原决定簇，也有B细胞抗原决定簇。在刺激机体产生抗体的过程中， 首先要被T细胞抗原受体结合，经T细胞的辅助才能刺激B细胞产生抗休。大 多数天然抗原（细菌、病毒、异种蛋白等）都是TD-Ag。此类抗原既能刺激机 体产生体液免疫应答，也能诱导细胞免疫应答，有免疫记忆。 (二)胸腺非依赖性抗原(thymus independent antigen,T-Ag) 此类抗 原只含B细胞抗原决定簇，不需T细胞的辅助，直接激活B细胞，诱发体液免 疫，产生抗体。天然抗原中T-Ag比较少，主要有细菌的脂多糖、荚膜多糖等。 此类抗原激活的是未成熟的B细胞，产生的抗体仅为IgM类，也无免疫记忆。 由于没有T细胞抗原决定簇，一般不能引起细胞免疫应答 二、根据抗原的性能分类 (一)完全抗原(complete antigen)是既有免疫原性又有免疫反应性的物 质。细菌、病毒、其他微生物、细菌外毒素、动物免疫血清及其他异种蛋白等都 是完全抗原。 (二)不完全抗原(incomplete antigen)是只有免疫反应性而没有免疫原 性的物质，又称半抗原(hapten)。多为小分子物质，如多糖、类脂、某些药物 等。不完全抗原在体内单独作用时不能刺激机体产生免疫应答，当与机体的蛋白 质等大分子物质结合后便获得免疫原性，也可刺激机体产生抗体。这些大分子物 质称为半抗原的载体。 三、根据抗原与机体的亲缘关系分类 主要有异种抗原：同种异型抗原：自身抗原：异嗜性抗原（详见本章第五节）。 还有一些其他分类方法，如根据抗原的化学组成分为蛋白质抗原、脂蛋白抗 原，糖蛋白抗原、核蛋白抗原和多糖抗原等：根据抗原的获得方式分为天然抗原、 人工抗原和合成抗原等等：根据是否在抗原提呈细胞内合成可分为内源性抗原和