免疫學(xué)和免疫學(xué)檢驗:第二節(jié)　抗原特異性基礎(chǔ)

抗原的最大之一是其免疫效應(yīng)具有特異性（specificity)，這種特異性在其免疫原性和反應(yīng)原性兩方面都表現(xiàn)得非常突出。例如傷寒桿菌誘導(dǎo)的免疫應(yīng)答只能針對傷寒桿菌；志賀桿菌不能誘導(dǎo)出對傷寒桿菌的免疫力，與抗傷寒桿菌抗體也不發(fā)生反應(yīng)。這就是傳統(tǒng)免疫學(xué)進行免疫預(yù)防和免疫診斷的基本依據(jù)。

抗原的特異性與蛋白分子中的氨基酸種類、排列順序、特殊基因和空間構(gòu)形等因素有關(guān)，甚至與其電荷性質(zhì)及親水性也有關(guān)系。但是其特異性不是平均地決定于整個分子，而是取決于分子表面幾個氨基酸殘基組成的特殊序列及其空間結(jié)構(gòu)，稱為表位(epitope)或抗原決定簇（antigenicdeterminant)。正是這些表位被淋巴細胞識別而誘導(dǎo)免疫應(yīng)答，被抗體分子識別而發(fā)生抗原－抗體反應(yīng)，這是研究抗原特異性的基礎(chǔ)。

一、半抗原與載體

（一)半抗原及其應(yīng)用

免疫學(xué)先驅(qū)Landsteiner在本世紀初就已發(fā)現(xiàn)：某些不具有免疫原性的小分子物質(zhì)可以與抗體結(jié)合，如果將其結(jié)合到具有免疫原性的大分子蛋白上就可誘導(dǎo)針對小分子物質(zhì)的抗體應(yīng)答。他借用希臘語“haptien”（原意為強加、抓牢)稱這種小分子為hapten，漢語譯為半抗原；而將半抗原賴以附著的蛋白質(zhì)分子稱為載體（carrier)。

結(jié)合到大分子載體上以后，半抗原可以改變載體原有的表位，也可以形成新的表位。半抗原在表位中是關(guān)鍵性的基團�？乖�特異性的研究多是通過著抗原－載體復(fù)合物來進行的。

將苯胺、對氨基苯甲酸、對氨基苯磺酸和對氨基苯砷酸等四種已知結(jié)構(gòu)的半抗原分別以偶氮方式結(jié)合到大分子蛋白上，然后用這些結(jié)合物分別免疫動物，結(jié)果所產(chǎn)生的抗體能夠精確地將上述結(jié)構(gòu)相似的半抗原區(qū)別開來，四種抗體只與相應(yīng)的抗原發(fā)生反應(yīng)（表1-1)。即使應(yīng)用結(jié)構(gòu)稍有差別的同一種物質(zhì)，例如對位、鄰位和間位的三種氨基苯甲酸作為半抗原，所產(chǎn)生的抗體也能將這些分子分出來。利用這種方法不僅可制備出針對許多小分子物質(zhì)的抗體，甚至抗金屬離子的抗體，而且大大地促進了對抗原性質(zhì)的研究。

表1-1不同基團對抗原特異性的影響

抗苯胺	＋	－	－	－
抗對氨基苯甲酸	－	＋	－	－
抗對氨基苯磺酸	－	－	＋	－
抗對氨基苯砷酸	－	－	－	＋

（二)半抗原－載體效應(yīng)

在半抗原－載體復(fù)合物中，載體分子雖有它本身的特異性，卻不干擾半抗原的特異性。但是載體特異性對半抗原誘導(dǎo)抗體應(yīng)答的效果有明顯的影響。

將半抗原2，4-二硝基酚（DNP)共價交聯(lián)于牛血蛋白（BSA)和卵白蛋白（OVA)等大分子載體上，對不同組的動物用不同的抗原進行首次和再次免疫，然后測定各組動物的抗DNP抗體，所得結(jié)果見表1-2。

表1-2半抗原－載體反應(yīng)

從以上實驗可以看出：載體不僅賦于半抗原以免疫原性，還與半抗原免疫應(yīng)答bhskgw.cn/zhuyuan/的記憶性密切相關(guān)。進一步的研究證明，半抗原的特異性被B細胞識別，而載體特異性被T細胞識別；只有T-B細胞協(xié)作，才能啟動對半抗原的抗體應(yīng)答，才能產(chǎn)生再次應(yīng)答效應(yīng)。

二、天然抗原的表位

對天然表位的研究不象半抗原－載體復(fù)合物那樣簡單，但是借助現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進步，目前對表位已經(jīng)有比較深刻的認識。

（一)表位的構(gòu)成

表位只是抗原分子中幾個氨基酸殘基組成的特殊結(jié)構(gòu)，在免疫效應(yīng)中能全方位地與淋巴細胞或抗分子接觸�？贵w分子的抗原結(jié)合點并不很大，所以表位一般只占有大約3nm×1.5nm×0.7nm的空間，即5～7個氨基酸和單糖殘基的大小，至多不超過20個氨基酸殘基。

表位的構(gòu)成方式至少有兩種：①由某些氨基酸殘基按一定順序連續(xù)排列組成的線狀序列，稱為順序（sequential)表位或線性(linear)表位（圖1-1)。順序表位是蛋白分子的一級結(jié)構(gòu)，比較穩(wěn)定，不受蛋白質(zhì)加熱變性和空間構(gòu)形改變的影響。②由分子內(nèi)不連續(xù)的2～3個氨基酸殘基折疊排列所形成的三維結(jié)構(gòu)構(gòu)成，稱為構(gòu)象(conformational)表位(圖1-1)；有時候，呈α螺旋式排列的連續(xù)肽鏈序列也可起到構(gòu)象表位的作用。構(gòu)象表位的抗體可用來研究蛋白分子在生理或病理過程中三維結(jié)構(gòu)的變化。但是構(gòu)象表位是蛋白質(zhì)的二級或三級結(jié)構(gòu)，不太穩(wěn)定，在蛋白質(zhì)受熱或酶解變性后會徹底破壞，不能恢復(fù)。因此分離和研究比較困難。

圖1-1順序表位和構(gòu)象表位示意圖

（二)表位的數(shù)目和定位

抗原分子上表位的數(shù)目可以用飽和情況下能夠結(jié)合多少個抗體分子來測定，一般情況下表位數(shù)目與抗原的分子量呈正相關(guān)。例如雞卵蛋白的分子量為42kD，有5個表位；甲狀腺球蛋白的分子量700kD，有大約40個表位。一個表位能結(jié)合抗體分子上的一個抗原結(jié)合點，所以可將抗原分子表位的數(shù)目稱為抗原的結(jié)合價。例如上述雞卵蛋白為5價，甲狀腺球蛋白為40價。

雖然一個抗原分子上可以有多個表位，但在誘導(dǎo)宿主免疫應(yīng)答時可能有一種或一個表位起主要作用，使宿主產(chǎn)生以該特異性為主的免疫應(yīng)答；這種現(xiàn)象稱為免疫顯性或免www.med126.com疫優(yōu)勢(immunodominance)；起關(guān)鍵作用的表位稱為顯性表位。這個原則也適用于一個表位中不同的氨基酸殘基，在表位中也有所謂的顯性基團存在，如被置換會明顯改變表位特異性。這種現(xiàn)象可能與表位在抗原分子中的位置或顯性基團在表位中的位置有關(guān)。上述半抗原就是在表位中起到顯性基團的作用。

實驗證明，表位只有位于抗原分子的表面才能與淋巴細胞和抗體分子接觸而發(fā)揮免疫效應(yīng)。用多聚賴氨酸為骨架，用丙氨酸（A)、谷氨酸（G)和酪氨酸（T)序列為支鏈進行的研究能清楚地證明這一點：將G和T連在骨架外部，使可誘導(dǎo)以針對G和T為優(yōu)勢的抗體產(chǎn)生；將連續(xù)的A連在骨架外部，便誘導(dǎo)以針對A為優(yōu)勢的抗體產(chǎn)生。

（三)共同表位與交叉反應(yīng)

一個抗原分子上可能只有一種表位，稱為單純抗原；但是天然情況下很少發(fā)現(xiàn)單純抗原，多數(shù)抗原分子上都存在多種表位。一般地說，不同的抗原物質(zhì)具不同的表位，故各具特異性；但有時某一表位也會出現(xiàn)在不同的抗原上，稱為共同表位，帶有共同表位的抗原互稱共同抗原。擁有共同抗原在自然界、尤其在微生物中是很常見的一種現(xiàn)象，存在于同一種屬或近緣種屬中稱為類屬抗原，存在于遠緣不同種屬中則稱為異嗜性抗原(heterophileantigen)。

共同表位的例子很多，例如沙門菌可根據(jù)其O抗原分為40多個血清組，含2000多個血清型，同一組成員都有共同的O表位，是由特定的單糖決定的。再如人類、動物、植物和微生物之間也廣泛存在著一種以發(fā)現(xiàn)者名字命名的抗原，稱為Forssman抗原，其共同表位由共價交聯(lián)于神經(jīng)酰胺脂上的N-乙酰半乳糖胺、半乳糖和葡萄糖聯(lián)合組成。有些共同表位只是結(jié)構(gòu)相似，所以又稱相似表位。

由某一抗原誘導(dǎo)產(chǎn)生的抗體，也可以與其共同抗原結(jié)合，這種現(xiàn)象稱為交叉反應(yīng)(crossreaction)。這種交叉反應(yīng)可用來解釋某些免疫病理現(xiàn)象，也可以用來診斷某些傳染病。但是交叉反應(yīng)總不如抗體與其誘導(dǎo)抗原之間的結(jié)合那么牢固；在與交叉抗體結(jié)合時只能部分地吻合，不能達到整個空間的完全相配。

（四)表位的細胞識別性

抗原免疫原性的體現(xiàn)首先是淋巴細胞對表位的識別。有證據(jù)表明，細胞介導(dǎo)免疫和體液免疫是針對同一抗原分子的不同部分，例如用人的高血糖素對小鼠進行免疫，產(chǎn)生的抗體是針對其氨基酸，而細胞介導(dǎo)免疫則是針對其羧基端；結(jié)論是T細胞和B細胞識別的不是同一類表位。這樣可以將表位分為兩類：B細胞（識別)表位和T細胞（識別)表位。

1．B細胞表位供B細胞識別誘導(dǎo)抗體應(yīng)答，而T細胞不能識別的表位。對這類表位的研究資料較多，以上所述幾乎都是應(yīng)用特異性抗體、針對B細胞表位進行研究而得出的，此處不再贅述。

2．T細胞表位供T細胞識別誘導(dǎo)產(chǎn)生細胞介導(dǎo)免疫，而B細胞不能識別的表位。T細胞的抗原受體露出膜外部分較少，不能象抗體分子那樣結(jié)合游離的抗原，只能識別由抗原遞呈細胞（見第四章)遞呈的與MHC結(jié)合的表位。所以被T細胞識別的抗原必須事先經(jīng)過一定的處理，從蛋白質(zhì)降解為多肽，再與MHC分子結(jié)合。因為構(gòu)象表位在蛋白質(zhì)降解時會遭到破壞，無法被T細胞識別，所以T細胞表位主要是順序表位，也不一定位于分子表面。象抗體分子一樣，T細胞也可以由共同抗原引起交叉反應(yīng)，但總不如與原誘導(dǎo)抗原的結(jié)合那么有效。

T細胞表位可以誘導(dǎo)細胞免疫應(yīng)答，作為細胞毒性T細胞攻擊的靶子，同時對誘導(dǎo)抗體應(yīng)答也是必需的；因為B細胞的活化需要活化T細胞的輔助，而T細胞活化必須由T細胞表位來啟動。由此看來，每個抗原分子必須至少有一個T細胞表位，才能使抗原具有免疫原性。只具有B細胞表位的分子可以作為抗體的靶子，但本身不能誘導(dǎo)抗體應(yīng)答。只有少數(shù)分子可能例外。