运动生理学|复杂抗原及其免疫应答功能

抗原（antigen）是一类能刺激机体免疫系统产生免疫应答而生成抗体或致敏淋巴细胞等免疫应答产物，并能与之在体内或体外发生特异性结合的物质。

抗原通常具有两种性能。免疫原性指抗原刺激机体免疫系统使之产生免疫应答产物（抗体或/致敏淋巴细胞）的性能；免疫反应性指抗原能与免疫应答产物（抗体或/致敏淋巴细胞）特异性结合，发生免疫反应的性能。

有些抗原能刺激机体发生病理性免疫应答，即产生超敏反应，此类抗原被称为变应原。在某些特定条件下，抗原也可诱导机体对该抗原表现出特异性无应答状态，即产生免疫耐受性，此类抗原被称为耐受原。

（一）抗原的免疫原性

某些物质是否具有免疫原性，一方面取决物质本身的性质，另一方面取决于机体对该种物质的应答性。自然界物质种类繁多，它们能否成为抗原与下列因素有关。

1.异物性

某种物质，若其化学结构与寄主的自身成分相异或机体的免疫细胞从未与它接触过，这种物质称为异物。异物性是抗原物质的首要性质。免疫应答就其本质来说，就是识别异物和排斥异物的应答，故激发免疫应答的抗原一般需要是异物，异物性物质包括以下几类。

（1）异种物质

异种蛋白质、各种微生物及其代谢产物，对人体而言均属异种物质，具有强免疫原性。通常种属关系越远，免疫原性越强。例如，鸭血清蛋白对鸡是弱抗原，对家兔则是强抗原。

（2）同种异体物质

高等动物同种属不同个体之间，由于遗传基因不同，其相同组织或细胞表面的化学结构也有差异。因此，同种异体物质也可以是抗原物质。例如人类红细胞表面的A、B、O血型物质和人体内有核细胞表面的主要组织相容性抗原均属此类抗原。若在不同血型个体之间输血或不同个体之间进行器官移植，将会引起溶血性输血反应和移植排斥反应。

（3）改变和隐蔽的自身抗原

自身组织成分通常对机体没有免疫原性，但在外伤、感染、电离辐射、药物等作用下，自身组织结构发生改变或与免疫系统隔绝的自身物质（即隐蔽的自身抗原）释放，也可被免疫系统视为“非己”抗原，刺激机体产生免疫应答。

2.一定理化性状

抗原均为有机物，但有机物成为抗原必须具备一定的理化性质。

（1）大分子物质

作为完全抗原的物质，其分子量一般在10 kDa以上。在一定范围内，分子量越大，则抗原性越强。一个蛋白质分子一般至少由100个以上氨基酸组成，多为大分子胶体，且具有复杂的化学结构，因此是良好的抗原。若将蛋白质水解成小分子多肽、氨基酸，则可使其抗原性减弱或消失。分子量在5 kDa以下的肽类一般无抗原性。

（2）化学组成和结构(www.xing528.com)

抗原物质的化学组成和结构可决定其免疫原性。例如，凡含有芳香族氨基酸（尤其是酪氨酸等）的蛋白质，其免疫原性较强；某些多糖的抗原性乃是由单糖的数目和类型所决定；核酸的免疫原性很弱，但与蛋白质载体连接后则可刺激机体产生抗体；脂类则一般无免疫原性。

（3）物理状态

一般聚合状态的抗原性物质较其单体的免疫原性强，颗粒性抗原的免疫原性比可溶性抗原的强。因此，对一些抗原性弱的物质，可采用使其聚合或吸附在一些大分子颗粒表面的方式，增强其免疫原性。

3.免疫途径

具备上述条件的抗原性物质须经非消化道途径进入机体（如皮内、皮下、肌肉注射、喷雾吸入、混入伤口等）才能产生良好的免疫效果，经口服则易被消化、降解而丧失其免疫原性。

4.机体应答性

抗原性物质能否产生免疫原性与机体的应答能力有关。机体对某种物质的应答能力受遗传基因的控制。

上述因素中，前两种是决定某一物质能否成为抗原的基本条件，后两种则是与机体有关的内在因素。

（二）抗原的特异性

所谓特异性是指物质之间的相互吻合性或针对性、专一性。抗原的特异性既表现在免疫原性的特异性，也表现在免疫反应性的特异性。前者是指某一特定抗原只能激发机体产生特定的免疫应答，即产生针对该抗原的特异性抗体和（或）致敏淋巴细胞，后者是指某一特定抗原只能与相应的抗体和致敏淋巴细胞特异性结合而出现反应。

特异性是免疫应答最重要的特点，也是免疫学诊断和防治的理论依据。根据抗原-抗体反应具有特异性这一特点，可借助免疫学手段区分某些甚至用精细的化学方法都难以区分的物质之间的细微差异。决定抗原特异性的物质基础是抗原分子中的抗原决定簇。

1.抗原特异性的分子基础——抗原决定簇

抗原决定簇指抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学集团。抗原通过抗原决定簇与相应淋巴细胞表面的抗原受体结合，从而激活淋巴细胞，引起免疫应答；抗原也能通过抗原决定簇与相应抗体或致敏淋巴细胞发生特异性结合而发挥免疫效应。因此，抗原决定簇是被免疫细胞识别的靶结构，也是免疫反应具有特异性的物质基础。抗原决定簇的性质、数目和空间结构决定着抗原的特异性。

每种决定簇仅具有一种特异性，一种抗原分子可具有一种或多种不同的抗原决定簇。抗原分子表面能与抗体结合的决定簇的总数称为抗原结合价。大多数天然抗原分子结构十分复杂，分子表面带有多个相同和不同的抗原决定簇，是多价抗原。位于抗原表面的决定簇易被相应淋巴细胞所识别，即具有易接近性，可直接启动免疫应答，因此称为功能性决定簇。存在于抗原分子内部的决定簇无触发免疫应答的功能，称为隐蔽决定簇。若通过理化因素处理抗原，使其结构发生改变，内部的隐蔽决定簇被暴露，可能成为新的有功能的决定簇。例如，烧伤、感染或射线等因素可使自身组织发生变性，变性的自身抗原可能导致自身免疫病。

2.交叉反应

天然抗原表面常带有多种抗原决定簇，每种决定簇都能刺激机体产生一种特异性抗体。因此，复杂抗原能使机体产生多种特异性抗体。若两种不同的微生物抗原具有相同或相似的抗原决定簇，则称为共同抗原或交叉反应抗原。若甲、乙两菌间具有共同抗原，由甲菌刺激机体产生的抗体，可以与乙菌中的相应决定簇结合，此即为交叉反应。

交叉反应不仅在两种抗原决定簇构型完全相同时发生，也可在两种抗原决定簇构型相似的情况下发生。即一个决定簇的相应抗体，也可与构型相似的另一决定簇发生交叉反应，但由于两者之间并不完全吻合，所以其结合力相对较弱。