抗原(antigen,縮寫Ag)是指所有能誘導機體發生免疫應答的物質。即能被T/B淋巴細胞表面的抗原受體(TCR/BCR)特異性識別與結合,活化T/B細胞.使之增殖分化,產生免疫應答產物(致敏淋巴細胞或抗體),並能與相應產物在體內外發生特異性結合的物質。因此,抗原物質具備兩個重要特性:免疫原性(immunogenicity)和免疫反應性(immunoreactivity)。免疫原性即指抗原誘導機體發生特異性免疫應答,產生抗體和/或致敏淋巴細胞的能力;免疫反應性是指能與相應的免疫效應物質(抗體或致敏淋巴細胞)在體內外發事特異性結合反應的能力。
抗原的特性
抗原的基本性質具有異物性、大分子性和特異性:
(1)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。
(2)大分子性是指構成抗原的物質通常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。
(3)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啟用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透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。
抗原的化學結構
抗原在化學結構上與機體自身不同,具有異物性:
①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。
②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。
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。
抗原的分類
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)是隻具有免疫反應性,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。
根據抗原刺激B細胞產生抗體是否需要T細胞協助分類,可分為胸腺依賴性抗原(TD-Ag)和胸腺非依賴性抗原(TI-Ag)。TD-Ag是指需要T細胞輔助和巨噬細胞參與才能啟用B細胞產生抗體的抗原性物質。TD抗原免疫應答特點:能引起體液免疫應答也能引起細胞免疫應答;產生IgG等多種類別抗體;可誘導產生免疫記憶。TI-Ag是指無需T細胞輔助可直接刺激B細胞產生抗體的抗原,特點:只能引起體液免疫應答;只能產生IgM類抗體;無免疫記憶
(1)異種抗原(xenoantigens):病原微生物、類毒素等不同種族之間的抗原;
(2)同種異型抗原9alloantigens):存在於同一種族不同個體之間的抗原,如HLA,ABO血型抗原,Rh抗原, MHC等;
(3)自身抗原(autoantigens):自身成分,分為隱蔽的自身抗原、改變的自身抗原等,如眼晶狀體蛋白等;
(4)異嗜性抗原(heterophilic antigens):又稱Forssman抗原,存在於不同物種間表面無種屬特異性的共同抗原,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。
此外,抗原還可分為:
(1)內源性抗原:指免疫效應細胞的靶細胞自身所產生的抗原;
(2)外源性抗原:指非APC自身所產生的抗原。以及天然抗原(natural Ag)、人工抗原(artificial Ag)、合成抗原(synthetic Ag)等。
《病原生物與免疫學》. 北京:北京大學醫學出版社,2015.07
《病原生物學與免疫學基礎》.南京:東南大學出版社,2015.04
抗原(antigen,縮寫Ag)是指所有能誘導機體發生免疫應答的物質。即能被T/B淋巴細胞表面的抗原受體(TCR/BCR)特異性識別與結合,活化T/B細胞.使之增殖分化,產生免疫應答產物(致敏淋巴細胞或抗體),並能與相應產物在體內外發生特異性結合的物質。因此,抗原物質具備兩個重要特性:免疫原性(immunogenicity)和免疫反應性(immunoreactivity)。免疫原性即指抗原誘導機體發生特異性免疫應答,產生抗體和/或致敏淋巴細胞的能力;免疫反應性是指能與相應的免疫效應物質(抗體或致敏淋巴細胞)在體內外發事特異性結合反應的能力。
抗原的特性
抗原的基本性質具有異物性、大分子性和特異性:
(1)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。
(2)大分子性是指構成抗原的物質通常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。
(3)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啟用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透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。
抗原的化學結構
抗原在化學結構上與機體自身不同,具有異物性:
①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。
②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。
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。
抗原的分類
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)是隻具有免疫反應性,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。
根據抗原刺激B細胞產生抗體是否需要T細胞協助分類,可分為胸腺依賴性抗原(TD-Ag)和胸腺非依賴性抗原(TI-Ag)。TD-Ag是指需要T細胞輔助和巨噬細胞參與才能啟用B細胞產生抗體的抗原性物質。TD抗原免疫應答特點:能引起體液免疫應答也能引起細胞免疫應答;產生IgG等多種類別抗體;可誘導產生免疫記憶。TI-Ag是指無需T細胞輔助可直接刺激B細胞產生抗體的抗原,特點:只能引起體液免疫應答;只能產生IgM類抗體;無免疫記憶
(1)異種抗原(xenoantigens):病原微生物、類毒素等不同種族之間的抗原;
(2)同種異型抗原9alloantigens):存在於同一種族不同個體之間的抗原,如HLA,ABO血型抗原,Rh抗原, MHC等;
(3)自身抗原(autoantigens):自身成分,分為隱蔽的自身抗原、改變的自身抗原等,如眼晶狀體蛋白等;
(4)異嗜性抗原(heterophilic antigens):又稱Forssman抗原,存在於不同物種間表面無種屬特異性的共同抗原,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。
此外,抗原還可分為:
(1)內源性抗原:指免疫效應細胞的靶細胞自身所產生的抗原;
(2)外源性抗原:指非APC自身所產生的抗原。以及天然抗原(natural Ag)、人工抗原(artificial Ag)、合成抗原(synthetic Ag)等。
《病原生物與免疫學》. 北京:北京大學醫學出版社,2015.07
《病原生物學與免疫學基礎》.南京:東南大學出版社,2015.04