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抗原

抗原(antigen, Ag)是指能刺激機體產生特異性免疫應答,並與免疫應答產物抗體和致敏淋巴細胞結合,發生免疫效應的物質。抗原具有免疫原性和和抗原性兩個特性。抗原可來自外界及自身,機體免疫細胞識別的抗原通常是蛋白質,也可識別多糖和核酸等。

抗原性質

抗原(antigen, Ag)是指那些能夠誘導機體免疫系統產生特異性免疫應答,又能與相應抗體或致敏淋巴細胞在體內外發生特異性效應的物質。因此,抗原具有免疫原性(immunogenicity)和和抗原性(antigenicity)兩個重要特性。

免疫原性,即能與B細胞和T細胞抗原受體結合,刺激細胞活化、增殖、分化,產生抗體和致敏淋巴細胞的性能。

抗原性,又稱免疫反應性(immunoreactivity)或反應原性,即抗原能夠與其所誘生的抗體或致敏淋巴細胞特異性結合的能力。

具備上述兩種特性的物質為完全抗原(complete antigen),或免疫原(immunogen),一般而言,具有免疫原性的物質均具有抗原性,即均屬完全抗原,如微生物、異種蛋白;僅具備抗原性的物質被稱為半抗原(hapten),或不完全性抗原(incomplete antigen),如某些多糖、類脂、藥物。半抗原若與大分子蛋白質或多聚賴氨酸等載體交聯或結合,可具免疫原性,即成為完全抗原。

2 抗原特異性與抗原決定簇

抗原特異性是指抗原與其受體(TCR和BCR)和免疫應答產物抗體專一結合的性質。一種特定抗原僅能激活特異性識別該抗原的淋巴細胞克隆,後者所產生的抗體或效應T細胞僅可與該抗原發生特異結合。抗原與免疫應答產物共同決定彼此的特異性。被抗原受體TCR和BCR特異性識別的抗原部分稱為抗原表位(epitope),又稱抗原決定簇(antigenic determinant, AD),是抗原特異性的物質基礎。[1][2]

3 決定免疫原性的條件

免疫原性是判斷一種物質是否為抗原的關鍵,主要取決於物質本身的性質及其與機體的應答性。[2]

3.1 異物性

異物性是抗原特異性的重要基礎。除自身抗原外,抗原一般均為非己物質。異物性的程度取決於其與機體的親緣關係:親緣關係走遠,則異物性越強,即免疫原性越強。

3.2 理化性狀

一般說來,高分子量化合物的免疫原性較強。抗原分子量通常在10 000 Da以上,低於4 000 Da者一般無免疫原性。大分子物質成為抗原的主要原因:(1)表面抗原決定簇多;(2)組成複雜,結構穩定,不易被破壞和清除,在體內停留的時間長,可持續刺激。由單一的氨基酸組成的聚合物,即使相對分子量較大,仍缺乏免疫原性。化學性質相同的抗原物質可因其物理性狀不同而影響免疫原性。例如:顆粒抗原的免疫原性強於可溶性抗原;多聚休的免疫原性強於單體。化學結構越複雜,其免疫原性超強。

3.3 免疫方法

抗原劑量太低或太高都不行,要在合理的範圍內。免疫途徑不同,刺激免疫系統產生的應答強度不同。一般而言。抗原物質從非經口途徑進入機體可顯示較強的免疫原性。

3.4 機體應答性

同種但不同品系的動物,其對同一抗原產生應答的強度或性質各異。同一品系也存在個體差異。

抗原特異性的分子基礎

4.1 抗原決定簇

蛋白質抗原決定簇的大小一般5-17個氨基酸殘基;糖類抗原決定簇約含5-7 個單位的單糖殘基;核酸類的每個抗原決定簇約含5-7個核苷酸。表位結構的性質與位置可影響抗原的特異性。

4.2 抗原價

抗原分子表面能夠與抗體結合的表位數量稱為抗原價,完全抗原一般為多價抗原。只有一個抗原決定簇為單價抗原。

4.3 功能決定簇和隱蔽決定簇

功能決定簇:暴露在抗原分子表面,啟動參與應答有決定意義。隱蔽決定簇:在抗原的內部,無法觸及免疫應答,只有經過理化處理暴露後才起作用。

4.4 表位結構的性質與位置

抗原表位的化學基團構成及空間構型的改變會影響其特異性。

4.5 順序決定簇和構象決定簇

抗原分子中的構象表位和線性表位(曹雪濤,何維,2015) 依表位的結構特點可將表位分為兩類:(1)線性表位,又稱順序表位,是由序列上相連接的一些氨基酸殘基通過共價結構形成。線性表位主要是TCR識別的表位,BCR亦可識別。(2)構象表位,又稱非線性表位,是由序列上不相連的氨基酸殘基在空間上通過摺疊並置構成 ,一般位於抗原分子的表面,被BCR識別。構象表位在抗原被降解後可遭到破壞。

4.6 交叉反應和共有決定簇

免疫系統可識別不同表位間的細微區別,從而顯示免疫應答的特異性。但在實踐中已發現,某些特定抗原不僅可與其誘導的抗體/致敏淋巴細胞結合或相互作用,還可與其他抗原誘生的抗體/致敏淋巴細胞發生反應被稱為交叉反應。交叉反應的存在由於複雜抗原具有多個抗原決定簇,不同抗原之間存在相同或相似的抗原決定簇。不同種屬間可存在共有決定簇。

抗原的種類

根據化學性質不同可分為五類:蛋白質、多糖、多肽寡糖、核酸和脂類、小分子化學物質。

根據產生抗體時是否需要Th細胞參與分成兩類:胸腺依賴性抗原(thymus dependant antigen, TD-Ag)、胸腺非依賴性抗原(thymus independant antigen, TI-Ag)。

根據抗原與抗體的親緣關係可分為五類:異嗜性抗原(heterophilic antigen)、異種抗原(xenogenic antigen)、同種異型抗原(allogenic antigen)、自身抗原(autoantigen)、獨特型抗原(idiotype antigen)。

根據是否在抗原提呈細胞內合成可分為:內源性抗原(endogenous antigen)和外源性抗原(exogenous antigen)。

根據抗原產生方式的不同分為天然抗原和人工抗原。

根據物理性狀不同可分為顆粒性抗原和可溶性抗原。

根據抗原來源及其與疾病相關性,可分為移植抗原、腫瘤抗原、自身抗原。

非特異性免疫刺激劑

抗原可以誘導特異性免疫應答,還存在一些物質能非特異性激活B細胞、T細胞。

6.1 免疫佐劑[1]

免疫佐劑(adjuvant)是指預先或與抗原同時注入體內、可增強機體對抗原的應答或改變應答類型的非特異性免疫增強物質。免疫佐劑的來源有:微生物類、生物因子類、人工合成類、天然物質類及微量因子類。免疫佐劑常用於製備免疫血清和預防接種。

6.2 超抗原

超抗原(superantigen, SAg)由1989年White提出,是一類由細菌外毒素和逆轉錄病毒蛋白構成的抗原性物質,只需極低濃度即能激活T細胞產生很強的免疫應答。目前所知的超抗原主要是細菌的毒素性產物,如金黃色葡萄球菌腸毒素、A鏈球菌產生的毒素等。與普通抗原相比,它不需要抗原遞呈細胞加工處理可直接與MHC類分子結合形成配體,然後該配體進一步與TCR VB區結合形成三聚體激活多克隆T細胞,具極高的T細胞激活頻率。

6.3 絲裂原 絲裂原(mitogen)又稱有絲分裂原,可至細胞發生有絲分裂,進而增殖。體外實驗中,特定絲裂原可使靜止的淋巴細胞體積增大、胞漿增多、DNA合成增加,出現淋巴母細胞化即淋巴細胞轉化(lymphocyte transformation)和有絲分裂。

參考資料

  1. 抗原,搜狗, 2018-02-13