抗原(antigen)
抗原,是指能夠刺激機體產生(特異性)免疫應答,並能與免疫應答產物抗體和致敏淋巴細胞在體外結合,發生免疫效應(特異性反應)的物質。抗原的基本特性有兩種,一是誘導免疫應答的能力,也就是免疫原性,二是與免疫應答的產物發生反應,也就是抗原性。
概念
抗原(antigen, Ag) ,是指能夠刺激機體產生(特異性)免疫應答,並能與免疫應答產物抗體和致敏淋巴細胞在體外結合,發生免疫效應(特異性反應)的物質。
抗原的基本能力是免疫原性和反應原性。免疫原性是指能夠刺激機體形成特異抗體或致敏淋巴細胞的能力。反應原性是指能與由它刺激所產生的抗體或致敏淋巴細胞發生特異性反應。具備免疫原性和反應原性兩種能力的物質稱為完全抗原,如病原體、異種動物血清等。只具有反應原性而沒有免疫原性的物質,稱為半抗原,如青黴素、磺胺等。半抗原沒有免疫原性,不會引起免疫反應。但在某些特殊情況下,如果半抗原和大分子蛋白質結合以後,就獲得了免疫原性而變成完全抗原,也就可以刺激免疫系統產生抗體和效應細胞。在青黴素進入體內後,如果其降解產物和組織蛋白結合,就獲得了免疫原性,並刺激免疫系統產生抗青黴素抗體。當青黴素再次注射人體內時,抗青黴素抗體立即與青黴素結合,產生病理性免疫反應,出現皮疹或過敏性休克,甚至危及生命。
性質
抗原的基本性質具有異物性、大分子性和特異性。異物性是指進入機體組織內的抗原物質,必須與該機體組織細胞的成分不相同。抗原一般是指進入機體內的外來物質,如細菌、病毒、花粉等;抗原也可以是不同物種間的物質,如馬的血清進入兔子的體內,馬血清中的許多蛋白質就成為兔子的抗原物質;同種異體間的物質也可以成為抗原,如血型、移植免疫等;自體內的某些隔絕成分也可以成為抗原,如眼睛水晶體蛋白質、精細胞、甲狀腺球蛋白等,在正常情況下,是固定在機體的某一部位,與產生抗體的細胞相隔絕,因此不會引起自體產生抗體。但當受到外傷或感染,這些成分進入血液時,就像異物一樣也能引起自體產生抗體,這些對自體具有抗原性的物質稱為自身抗原,所產生的抗體稱為自身抗體。由於自身抗體與自身抗原發生反應,於是就引起自身免疫疾病,如過敏性眼炎、甲狀腺炎等。機體其它自身組織的蛋白可因電離輻射、燒傷、某些化學藥品和某些微生物等理化和生物因素的作用發生變性時,也可成為自身抗原,引起自身免疫疾病,如紅斑狼瘡病、白細胞減少病、慢性肝炎等。大分子性是指構成抗原的物質通過是相對分子質量大於10000的大分子物質,分子量越大,抗原性越強。絕大多數蛋白質都是很好的抗原。為什麼抗原物質都是大分子物質呢?這是因為大分子物質能夠較長時間停留在機體內,有足夠的時間和免疫細胞(主要是巨噬細胞、T淋巴細胞和B淋巴細胞)接觸,引起免疫細胞作出反應。如果外來物質是小分子物質,將很快被機體排出體外,沒有機會與免疫細胞接觸,如大分子蛋白質經水解後成為小分子物質,就失了抗原性。特異性是指一種抗原只能與相應的抗體或效應T細胞發生特異性結合。抗原的特異性是由分子表面的特定化學基團所決定的,這些化學基團稱為抗原決定簇。抗原以抗原決定簇與相應淋巴細胞的抗原受體結合而激活淋巴細胞引起免疫應答。換言之,淋巴細胞表面的抗原識別受體通過識別抗原決定簇而區分「自身」與「異己」。抗原也是以抗原決定簇與相應抗體特異性結合而發生反應的。因此,抗原決定簇是免疫應答和免疫反應具有特異性的物質基礎。
結構
抗原在化學結構上與機體自身不同,具有異物性:
抗原,是指能夠刺激機體產生(特異性)免疫應答,並能與免疫應答產物抗體和致敏淋巴細胞在體外結合,發生免疫效應(特異性反應)的物質。抗原的基本特性有兩種,一是誘導免疫應答的能力,也就是免疫原性,二是與免疫應答的產物發生反應,也就是抗原性。
概念
抗原(antigen, Ag) ,是指能夠刺激機體產生(特異性)免疫應答,並能與免疫應答產物抗體和致敏淋巴細胞在體外結合,發生免疫效應(特異性反應)的物質。
抗原的基本能力是免疫原性和反應原性。免疫原性是指能夠刺激機體形成特異抗體或致敏淋巴細胞的能力。反應原性是指能與由它刺激所產生的抗體或致敏淋巴細胞發生特異性反應。具備免疫原性和反應原性兩種能力的物質稱為完全抗原,如病原體、異種動物血清等。只具有反應原性而沒有免疫原性的物質,稱為半抗原,如青黴素、磺胺等。半抗原沒有免疫原性,不會引起免疫反應。但在某些特殊情況下,如果半抗原和大分子蛋白質結合以後,就獲得了免疫原性而變成完全抗原,也就可以刺激免疫系統產生抗體和效應細胞。在青黴素進入體內後,如果其降解產物和組織蛋白結合,就獲得了免疫原性,並刺激免疫系統產生抗青黴素抗體。當青黴素再次注射人體內時,抗青黴素抗體立即與青黴素結合,產生病理性免疫反應,出現皮疹或過敏性休克,甚至危及生命。
性質
抗原的基本性質具有異物性、大分子性和特異性。異物性是指進入機體組織內的抗原物質,必須與該機體組織細胞的成分不相同。抗原一般是指進入機體內的外來物質,如細菌、病毒、花粉等;抗原也可以是不同物種間的物質,如馬的血清進入兔子的體內,馬血清中的許多蛋白質就成為兔子的抗原物質;同種異體間的物質也可以成為抗原,如血型、移植免疫等;自體內的某些隔絕成分也可以成為抗原,如眼睛水晶體蛋白質、精細胞、甲狀腺球蛋白等,在正常情況下,是固定在機體的某一部位,與產生抗體的細胞相隔絕,因此不會引起自體產生抗體。但當受到外傷或感染,這些成分進入血液時,就像異物一樣也能引起自體產生抗體,這些對自體具有抗原性的物質稱為自身抗原,所產生的抗體稱為自身抗體。由於自身抗體與自身抗原發生反應,於是就引起自身免疫疾病,如過敏性眼炎、甲狀腺炎等。機體其它自身組織的蛋白可因電離輻射、燒傷、某些化學藥品和某些微生物等理化和生物因素的作用發生變性時,也可成為自身抗原,引起自身免疫疾病,如紅斑狼瘡病、白細胞減少病、慢性肝炎等。大分子性是指構成抗原的物質通過是相對分子質量大於10000的大分子物質,分子量越大,抗原性越強。絕大多數蛋白質都是很好的抗原。為什麼抗原物質都是大分子物質呢?這是因為大分子物質能夠較長時間停留在機體內,有足夠的時間和免疫細胞(主要是巨噬細胞、T淋巴細胞和B淋巴細胞)接觸,引起免疫細胞作出反應。如果外來物質是小分子物質,將很快被機體排出體外,沒有機會與免疫細胞接觸,如大分子蛋白質經水解後成為小分子物質,就失了抗原性。特異性是指一種抗原只能與相應的抗體或效應T細胞發生特異性結合。抗原的特異性是由分子表面的特定化學基團所決定的,這些化學基團稱為抗原決定簇。抗原以抗原決定簇與相應淋巴細胞的抗原受體結合而激活淋巴細胞引起免疫應答。換言之,淋巴細胞表面的抗原識別受體通過識別抗原決定簇而區分「自身」與「異己」。抗原也是以抗原決定簇與相應抗體特異性結合而發生反應的。因此,抗原決定簇是免疫應答和免疫反應具有特異性的物質基礎。
結構
抗原在化學結構上與機體自身不同,具有異物性:
- 異種物質。從生物進化過程來看,異種動物間的血緣關係越遠,則免疫原性越強。如馬的血清和各種微生物與人的血緣關係遠,所以免疫原性強。而馬的血清與驢、騾的血緣關係近,所以免疫原性相對就弱。
- 同種異體物質。如人的紅細胞抗原物質和人的白細胞抗原等。
- 自身物質。自身物質一般不具免疫原性。有些物質如隱蔽的自身成分(眼晶體蛋白、精子等),在正常情況下與免疫系統是隔絕的。但是一旦屏障遭到破壞,這些物質進入血流,即可與免疫活性細胞接觸而成為自身抗原異物。另外,自身物質在外傷、感染、藥物和射線的影響下,其理化性質發生質的改變時,也可成為具有免疫原性的抗原物質。
分類
根據抗原性質分為兩類:完全抗原和不完全抗原。
根據抗原的來源可將抗原分為:
根據抗原性質分為兩類:完全抗原和不完全抗原。
- 完全抗原(complete antigen) 簡稱抗原。是一類既有免疫原性,又有免疫反應性的物質。如大多數蛋白質、細菌、病毒、細菌外毒素等都是完全抗原。
- 不完全抗原,即半抗原(hapten)是只具有免疫反應性,而無免疫原性的物質,故又稱不完全抗原。半抗原與蛋白質載體結合後,就獲得了免疫原性。又可分為複合半抗原和簡單半抗原。複合半抗原不具有免疫原性,只具免疫反應性,如絕大多數多糖(如肺炎球菌的莢膜多糖)和所有的類脂等;簡單半抗原既不具免疫原性,又不具免疫反應性,但能阻止抗體與相應抗原或複合半抗原結合。如肺炎球菌莢膜多糖的水解產物等。
根據抗原的來源可將抗原分為:
- 異種抗原(xenoantigens):來源於不同物種的抗原,如微生物、動物蛋白對於人是異種抗原
- 同種異型抗原9alloantigens):來源於同一物種的不同個體的抗原,如來自於另一個個體的血型抗原,主要組織相容性抗原等
- 自身抗原(autoantigens)來自於自身的抗原,如眼晶狀體蛋白等
- 異嗜性抗原(heterophilic antigens):又稱Forssman抗原,存在於不同物種間的共同抗原,可存在於動物、植物、微生物及人類中,如溶血性鏈球菌於人心內膜或腎小球基底膜所具有的共同抗原就是異嗜性抗原。