下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
抗原（antigen，Ag）是指能与T/B细胞的抗原受体（TCR/BCR）特异性结合，使T/B细胞活化、增殖和分化，产生免疫应答产物（效应淋巴细胞/抗体），并能与之特异性结合的物质。
抗原提呈细胞摄取抗原，经内吞、加工处理成抗原肽-MHC分子复合物并表达于表面，提呈给T细胞，才能激发适应性免疫应答。抗原具有两种基本特性：①免疫原性（immunogenicity）：指抗原被T、B细胞识别，诱导适应性免疫应答（即刺激T、B细胞活化）的能力。②免疫反应性（immunoreactivity）：是指抗原与免疫应答效应物质（致敏T、B细胞或抗体）发生特异性结合的能力，又称反应原性或抗原性。
抗原的特异性，即专一性。主要表现在两个方面：①免疫原性的特异性，即抗原能特异性激活T/B淋巴细胞产生针对该抗原的免疫应答产物（效应T细胞/抗体）。②免疫反应性的特异性，抗原只能与其相应的免疫应答产物特异性结合。决定抗原特异性的物质基础是抗原分子中的抗原表位。
抗原表位（epitope）是指存在于抗原分子中能被T细胞抗原受体（T cell receptor，TCR）或B细胞抗原受体（B cell receptor，BCR）和抗体特异性识别的特殊化学结构，又称抗原决定簇（antigenic determinant，AD）。它是激发适应性免疫应答的必备条件之一。
根据抗原表位的组成和结构特点，可分成顺序表位（sequentiale pitope）和构象表位（conformational epitope）。顺序表位，是由序列上相连的一些氨基酸构成，又称为线性表位（linear epitope）；构象表位的氨基酸呈非连续性排列，但在空间上彼此接近形成特定的构象，亦称非线性表位（non-linear epitope）。T细胞通常仅能识别由抗原提呈细胞加工处理提呈的线性表位，而B细胞则可识别线性表位或构象表位。
抗原表位与TCR或BCR（或抗体）的可变区呈互补性对称，分别被TCR、BCR（或抗体）识别，故将其分为T细胞表位和B细胞表位。
1．T细胞表位 T细胞表位是指存在于抗原分子中，经抗原提呈细胞（APC）加工处理成抗原肽-MHC分子复合物，被TCR识别的短肽序列（图3-1）。
图3-1 T细胞表位形成示意图
T细胞表位特点：①存在于抗原分子的任何部位。②必须经APC加工处理，并与MHC分子结合成抗原肽-MHC分子复合物，才能被TCR识别，即TCR须同时识别抗原肽和自身MHC分子的多态区，故受MHC限制。③由8～17个氨基酸残基组成的线性表位。
2．B细胞表位 B细胞表位是指存在于抗原分子表面，能直接被BCR（或抗体）特异性识别的短肽序列或空间构象。
B细胞表位的特点：①存在于抗原分子表面，不需经APC处理，能直接被BCR（或抗体）识别，不受MHC限制。②既可是由5～15个氨基酸残基构成的线性表位，也可是抗原分子中三维空间结构的构象表位（图3-2）。
图3-2 抗原表位示意图
3．T细胞表位与B细胞表位的区别 二者在表位存在位置、表位形成及其功能方面有显著区别（表3-1）。
表3-1 T细胞表位与B细胞表位的区别
自然界各种抗原物质之间存在相同结构，如果这种相同结构正是抗原表位之所在，就把存在着相同抗原表位的不同抗原性物质称为共同抗原（common antigen）。抗原诱导产生的特异性效应T细胞或抗体，不仅能与诱导其产生的抗原表位结合，还能与其共同抗原的表位结合，这种反应称为交叉反应（cross reaction）。依据共同抗原之间的亲缘关系，有不同的名称，如异嗜性抗原等。
抗原诱导机体产生的适应性免疫应答的强度及类型受多种因素影响，但主要取决于抗原的异物性和理化性质、宿主方面的因素及抗原进入机体的方式。
所谓异物性，是指抗原物质与机体自身正常组织成分的结构或构象相异。只有异物性物质表达抗原表位，才能激发适应性免疫应答。因此，异物性是构成抗原的重要条件。异物性抗原结构与机体成分的结构差异越大，免疫原性越强，反之则越弱。
1．外源性物质 来源于体外与自身成分的分子结构或构象相异的物质，多具有免疫原性。
（1）异种物质一般来讲，生物体间的亲缘关系越远，组织结构差异越大，免疫原性就越强，反之则越弱。如鸭血清蛋白对鸡的免疫原性较弱，而对家兔则较强。各种病原体对人或动物，均具有良好的免疫原性。
（2）同种异体物质 同种异体间，因遗传基因不同，也存在着蛋白结构的差异，同样具有异物性。同种异体组织器官移植也会引起移植排斥反应。
2．某些自身物质 适应性免疫细胞（T细胞和B细胞）在中枢免疫器官发育成熟过程中受到自身正常组织成分刺激，诱发克隆流产或诱导调节性T细胞分化，从而诱导对自身正常组织成分的免疫耐受。因此，通常自身组织成分对自体没有免疫原性。但是在某些异常情况下自身组织也会表现出免疫原性。
（1）自身成分变性 自身成分被某种因素修饰而变性，出现与自身正常成分结构或构象不同的异物性特征，将其称为自身修饰抗原。
（2）自身隔绝成分暴露 存在于免疫隔绝部位的自身成分（如眼晶状体蛋白、葡萄膜色素等），一般不进入中枢免疫器官，不与发育中的T细胞和B细胞接触，不能诱导克隆流产和调节性T细胞克隆形成，故不能诱导免疫耐受。这些成分一旦暴露，也会被自体免疫细胞识别为异物，将其称为自身隐蔽性抗原。
（3）免疫细胞误识自身成分为异物 某些自身成分未能在中枢免疫器官充分诱导免疫耐受，或者T细胞抗原受体或B细胞抗原受体基因发生突变，也会误识自身成分为异物，对自身正常组织成分产生免疫应答。
抗原的理化性质可影响抗原的免疫原性，一般情况下分子量较大的有机物，多具有免疫原性，无机物多缺乏免疫原性。
1．大分子胶体性 一般来说，抗原分子量大于10kD才具免疫原性，小于4kD的物质多缺乏免疫原性。在一定范围内，分子量越大，免疫原性越强。大分子胶体物质（蛋白质、多糖、核酸和脂类等）多为良好的抗原。在大分子胶体物质中，蛋白质的免疫原性最强。
2．物理状态 抗原分子中含有的相同抗原表位数目越多，免疫原性越强。因此，一般聚合状态的蛋白质比单体蛋白质的免疫原性强；颗粒性抗原比可溶性抗原的免疫原性强。若将可溶性抗原分子吸附于某些固相载体表面（如抗原包被聚氯二氟乙烯膜片），采用抗原包被聚氯二氟乙烯膜片皮下包埋免疫法，可以增强其免疫原性。
3．分子构象和易接近性 前者是指抗原表位与TCR或BCR的互补对称度；后者则指抗原表位与BCR接触的难易程度。抗原表位与TCR或BCR的互补对称度越高，越易接近，免疫原性就越强；反之则越弱。
遗传、年龄、性别因素和健康状态、免疫方式等，都可影响抗原的免疫原性。
1．遗传因素 抗原肽-MHCⅠ类分子和抗原肽-MHCⅡ类分子直接调控适应性免疫应答。因此，人群对同一抗原的应答能力也存在着个体差异。
2．年龄、性别与健康状态 一般而言，青壮年对抗原的免疫应答能力强于幼年和老年。雌性动物比雄性动物产生抗体的能力较强，但妊娠期的应答能力受到显著抑制。感染或免疫抑制剂都能干扰或抑制机体对抗原的应答。
3．免疫方式 抗原的剂量、进入机体的途径、免疫次数及其间隔时间，以及免疫佐剂的类型和应用方法等，都可明显影响抗原的免疫原性。就给入抗原途径而言，激发免疫应答依次为皮内＞皮下＞肌肉＞腹腔＞静脉；诱导免疫耐受则正好相反，即静脉＞腹腔＞肌肉＞皮下＞皮内。
依据抗原的特点不同，可有不同的分类方法。
根据抗原的免疫原性和免疫反应性特点，将抗原分为完全抗原和半抗原。
1．完全抗原（complete antigen） 同时具备免疫原性和免疫反应性的抗原。
2．半抗原（hapten） 单独缺乏免疫原性仅有免疫反应性的物质。半抗原多为一些小分子物质，它必须与大分子载体结合，制成半抗原-载体人工抗原后才有免疫原性（图3-3）。
图3-3 半抗原-载体人工抗原
依据抗原与机体的亲缘关系，将其分为异种抗原、同种异体抗原、自身抗原、独特型抗原和异嗜性抗原。
1．异种抗原（xenogenic antigen） 来源于与机体不同种属生物体的抗原性物质。如各种病原体及其代谢产物（如外毒素等）、异种动物血清等。
2．同种异体（或同种异型）抗原（allogenic antigen） 来源于同一种属不同个体的抗原性物质。如人类血型抗原、HLA等。
3．自身抗原（autoantigen） 自身物质通常对自体不具免疫原性，但是在某些情况下也表现免疫原性，引起自身免疫应答。
（1）自身修饰抗原 由于微生物感染、外伤、药物、电离辐射等作用，使自身成分被修饰发生结构或构象改变，产生新的抗原表位；自身成分合成缺陷或溶酶体酶的异常破坏作用而暴露出新的抗原表位，致使自身成分出现免疫原性。
（2）自身隐蔽性抗原 是指存在于机体特定部位，正常情况下与免疫系统相对隔绝的组织成分。如眼晶状体蛋白、葡萄膜色素蛋白、精子、甲状腺球蛋白、神经髓鞘膜蛋白等。由于某种原因，这些成分进入血液而暴露，也会被自体免疫细胞识别为异物，而成为自身抗原。
（3）免疫细胞误识自身成分为异物性抗原 自身成分诱导免疫细胞的克隆耐受不彻底，导致“禁忌株”复活；免疫细胞的抗原受体突变，可将自身正常成分误识为异物而发生免疫应答。
4．独特型抗原（idiotypic antigen） 是指抗体（Ig）可变区内具有独特空间构型的氨基酸序列，即互补决定区（CDR）。每一种抗体的CDR各不相同，可作为独特的抗原表位刺激机体内其他B细胞，产生针对该抗体的抗体（即抗抗体）。该产物在体内构成复杂的网络系统，调控免疫应答。
5．异嗜性抗原（heterophilic antigen） 存在于不同种属之间的共同抗原称异嗜性抗原。它们之间没有必然亲缘关系，只是一种偶然巧合。如大肠杆菌O86与人血型B抗原、肺炎球菌14型与人血型A抗原之间，存在着相同表位，即属于异嗜性抗原；溶血性链球菌的表面成分与人肾小球基底膜及心肌组织存在共同抗原，故链球菌感染机体产生的抗体可与具有共同抗原的肾、心肌组织发生交叉反应，导致肾小球肾炎或心肌炎。
1．胸腺依赖性抗原（thymus dependent antigen，TD-Ag） 此类抗原必须依赖T细胞参与，才能激发适应性免疫应答。TD-Ag在分子结构上，同时含有T细胞表位和B细胞表位。TD-Ag多为大分子蛋白质。
2．胸腺非依赖性抗原（thymus independent antigen，TI-Ag） TI-Ag不依赖T细胞，可直接刺激B细胞活化，产生抗体。TI-Ag分子不含有T细胞表位，只有B细胞表位。因此，只能诱导B细胞介导的体液免疫应答，而不能诱导T细胞介导的细胞免疫应答。由于TI-Ag诱导的B细胞活化，没有T细胞参与，不能诱发抗体类别转换机制，故只产生IgM抗体；TI-Ag激活B细胞后，不形成记忆B细胞，故无初次应答和再次应答之分。
依据TI-Ag的分子结构特征，将其分为TI-AgⅠ型和TI-AgⅡ型两种（表3-2）。
（1）TI-AgⅠ型 TI-AgⅠ型的分子结构特点：抗原分子中同时含有B细胞表位和B细胞有丝分裂原样结构（如细菌脂多糖等）。B细胞表位被BCR识别，特异性选择B细胞克隆；有丝分裂原样结构与B细胞的有丝分裂原受体结合，促使B细胞活化。另外，因有丝分裂原样结构，可与多种B细胞克隆的有丝分裂原受体结合，故易引发无关B细胞的多克隆活化而产生与抗原本身无关的抗体。
（2）TI-AgⅡ型 TI-AgⅡ型的分子结构特点：抗原分子中含有多个重复的相同B细胞表位（如肺炎球菌荚膜多糖和多聚鞭毛素等）。多个相同B细胞表位同时与B细胞表面的多个BCR结合，发生受体交联，引发B细胞活化。
表3-2 TD-Ag和TI-Ag的比较
1．外源性抗原（exogenous antigen） 是抗原提呈细胞从细胞外摄入的蛋白质抗原，如细菌等。此类抗原在细胞内被降解为抗原肽，结合MHC-Ⅱ类分子，被提呈于APC表面，由CD4 + T细胞识别。
2．内源性抗原（endogenous antigen） 是在抗原提呈细胞内新合成的抗原，如病毒感染细胞所合成的病毒抗原等。这类抗原在胞质内被加工为抗原肽，结合MHC-Ⅰ类分子，被提呈于APC表面，由CD8 + T细胞识别。
1．颗粒性抗原 是指存在于颗粒表面（如病原体表面、细胞表面等）的抗原分子。颗粒性抗原与相应抗体结合，可出现颗粒凝集现象。
2．可溶性抗原 是指溶解于体液或其他液体的抗原分子。如蛋白质、糖蛋白、脂蛋白、脂多糖等，可溶性抗原与相应抗体结合可出现沉淀现象。
某些细菌或病毒的代谢产物具有强大刺激T、B细胞多克隆活化的能力，故称其为超抗原（super antigen，SAg）。其特点：能与TCR、BCR抗原结合槽外的非特异性部位结合，非特异性刺激T细胞或B细胞多克隆活化、增殖。如小鼠乳腺肿瘤病毒感染淋巴细胞产生的蛋白、人类免疫缺陷病毒（HIV）的表达产物和某些细菌的外毒素（如金黄色葡萄球菌肠毒素、链球菌产生的致热性外毒素等）。
某些超抗原（如人类免疫缺陷病毒表面糖蛋白gp120）既能与TCR Vβ链结合，也能与APC上MHCⅡ类分子抗原结合槽外侧区结合，以极低的浓度直接活化CD4 + T细胞。另外一些超抗原［如金黄色葡萄球菌A蛋白（SPA）］可与某些亚型B细胞的BCR结合，并刺激其活化和增殖。
超抗原可介导多种生理效应或病理过程，如多种细菌性食物中毒、某些类型的休克（如金黄色葡萄球菌引起的中毒性休克综合征）、艾滋病等，可能与某些自身免疫性疾病和某些肿瘤的发生和发展有关。
有丝分裂原（mitogen）亦称丝裂原，是一类能在体外使静止的淋巴细胞转化为淋巴母细胞，并发生有丝分裂的物质。有丝分裂原多为植物种子中提取的糖蛋白及细菌的结构成分或代谢产物等，因其能非特异性激活某一类淋巴细胞的多个克隆，故属于非特异性多克隆淋巴细胞激活剂。
T、B细胞表面表达多种有丝分裂原的受体（表3-3）。在实践中常通过观察淋巴细胞对有丝分裂原刺激的反应，来检测机体免疫系统的功能状态。例如，用PWM来测定机体体液免疫和细胞免疫功能，用SPA的反应来测定人B细胞的功能，用PHA或ConA来测定T细胞功能。
表3-3 重要的有丝分裂原对T、B细胞的增殖反应
续表
与抗原一起或预先注入机体，可增强机体对该抗原的免疫应答或改变免疫应答类型的物质称为免疫佐剂（immuno adjuvant），简称佐剂（adjuvant）。
佐剂的种类很多，常用的有：①无机佐剂：如氢氧化铝、明矾等。②生物佐剂：包括微生物及其产物，如分枝杆菌（结核分枝杆菌、卡介苗）、短小棒状杆菌、百日咳杆菌、革兰阴性菌的内毒素、某些细胞因子等。③合成佐剂：如双链多聚肌胞苷酸。④油剂：如弗氏佐剂、矿物油植物油。⑤脂质体：如免疫刺激复合物（ISCOMs）等。其中弗氏完全佐剂（含有灭活的结核分枝杆菌）和弗氏不完全佐剂（不含灭活的结核分枝杆菌成分），是目前动物实验中最常用的佐剂。
不同佐剂作用不尽相同，佐剂的作用机制尚未完全阐明。概括而言有以下几种机制：①改变抗原物理性状，延长抗原在体内存留时间。②刺激单核-巨噬细胞，增强其对抗原的处理和提呈能力。③刺激淋巴细胞增殖和分化，从而增强和扩大免疫应答效应。
固有分子模式与抗原是启动机体免疫应答的物质基础。
1．固有分子模式（IMP） 包括病原相关分子模式（PAMP）和损伤相关分子模式 （DAMP），能被固有免疫系统模式识别受体（PRR）识别，是启动固有免疫应答的物质基础。
2．抗原（Ag） 抗原是启动适应性免疫应答的物质基础。凡能刺激机体发生适应 性免疫应答的物质统称为抗原。抗原的基本性质：①免疫原性：是指抗原能被T、B细胞的抗原受体（TCR或BCR）识别，诱导机体产生适应性免疫应答的能力。②免疫反应性：是指抗原与其诱导产生的免疫应答效应物质（致敏T、B细胞或抗体）发生特异性结合的能力，又称反应原性或抗原性。
（1）抗原的特异性
1）抗原表位：是激发适应性免疫应答的必备条件之一，也是决定抗原特异性的物质基础，包括T细胞表位和B细胞表位。①T细胞表位：是指抗原被APC内吞、处理成抗原肽-MHC分子，被TCR识别的短肽序列，受MHC限制。②B细胞表位：是指存在于抗原分子表面，无需APC处理，直接被BCR（或抗体）识别的短肽序列（线性表位）或空间构象（构象表位），不受MHC限制。抗原分子变性，会引起B细胞表位改变，即抗原的特异性改变。
2）共同抗原与交叉反应：把存在着相同抗原表位的不同抗原性物质称为共同抗原。抗原诱导产生的特异性效应T细胞或抗体，不仅能与诱导其产生的抗原表位结合，还能与其共同抗原的表位结合，这种反应称为交叉反应（cross reaction）。
（2）影响抗原免疫原性的因素
1）异物性：即与宿主自身正常成分的分子结构或构象相异。异物性是构成抗原的重要条件，如异种抗原、同种异体抗原、自身抗原（由自身成分被修饰、隐蔽性成分暴露或自身免疫细胞误识等因素所致）。
2）理化性质：是影响抗原免疫原性和免疫反应性的因素之一。①大分子胶体性：分子量小于4kD的物质，多缺乏免疫原性，大分子胶体物质多为良好抗原。在一定范围内，分子量越大，免疫原性越强。②抗原物质中含有的相同抗原表位数目越多，免疫原性越强。③抗原表位与TCR或BCR互补对称度越高、越易接近，免疫原性越强。
3）宿主因素及抗原进入机体的方式。
（3）抗原的分类
1）依抗原基本特性分类：①完全抗原：同时具有免疫原性和免疫反应性的抗原。②半抗原：单独缺乏免疫原性，仅有免疫反应性。半抗原须与大分子物质结合后才具免疫原性。
2）依亲缘关系分类：①异种抗原：存在于不同种属生物间的抗原。②同种异体抗原：存在于同一种属不同个体间的抗原。③自身抗原：包括自身修饰抗原、自身隐蔽性抗原、免疫细胞误识自身成分为异物。④独特型抗原。⑤异嗜性抗原：存在于不同种生物间的共同抗原。
3）依对T细胞依赖性分类：①TD-Ag：必须依赖T细胞参与，才能激发适应性免疫应答的抗原。②TI-Ag：不依赖T细胞参与，直接刺激B细胞活化产生抗体的抗原。
4）依据是否在抗原提呈细胞内合成分类：①外源性抗原，是抗原提呈细胞从细胞外摄入的蛋白质抗原，如细菌等。②内源性抗原，是在抗原提呈细胞内新合成的抗原，如病毒感染细胞所合成的病毒抗原等。
5）依理化性质分类：①颗粒性抗原：存在于颗粒表面的抗原分子。②可溶性抗原：溶解于体液或其他液体中的抗原分子。