半抗原化学性质多为蛋白质

关键需要看你偶联的蛋白的特性。需要根据蛋白特性来选择不同的偶联方法，不同的偶联方法针对的功能基团不同，位置当然更加不固定了，活化剂种类更多，不是没有人回答你的问题，而是你的问题范围太广无法回答！

我曾经做过小分子和蛋白质的偶联，有一些自己总结的综述，你可以参考以下：

人工抗原合成常用的载体

载体表面应首先应具有化学活性基团，这些基团可以直接与抗生素或农药分子偶联，这是化学偶联制备抗原的前提；其次，载体应具备一定的容量，可以偶联足够的分子；载体还应该是惰性的，不应干扰偶联分子的功能；而且载体应具有足够的稳定性，且应该是廉价易得的。

常用来作为合**工抗原的载体蛋白质有牛血清白蛋白(BSA)、卵清蛋白(OA)、钥孔血蓝蛋白(KLH)、人血清白蛋白(HSA)及人工合成的多聚赖氨酸(PLL)等。这些蛋白质分子中的α和ε-氨基（等电点8和10）、苯酚基、巯基（等电点为9）、咪唑基（等电点为7）、羧基（等电点2～4，大部分来自天冬氨酸或谷氨酸的β-和γ-羧基）等在等电点pH条件下，一部分成为质子，另一部分未质子化的亲核基团则具有反应活性，可与半抗原中的对应基团结合。当然，这些基团的反应性也取决于蛋白质各种氨基酸残基的微环境。牛血清白蛋白（BSA）和人血清白蛋白（HAS）分子中含有大量的赖氨酸，故有许多自由氨基存在，且在不同pH和离子强度下能保持较大的溶解度。此外，这些蛋白质在用有机溶剂（如吡啶、二甲基甲酰胺）溶解时，其活性基团仍呈可溶状态，因此，这两种蛋白质是最常用的载体蛋白质[30]。近年来，有研究报道用人工合成的多聚肽(最常用的是多聚赖氨酸)作载体，表现出能增加半抗原的免疫原性，从而使产生征对半抗原的特异性抗体可能性增加，被广泛应用[31，32]。

1.2.2人工抗原合成方法

小分子半抗原与载体蛋白偶联效果会受到偶联物的浓度及其相对比例、偶联剂的有效浓度及其相对量、缓冲液成分及其纯度和离子强度、pH以及半抗原的稳定性、可溶性和理化特性等因素的影响。通常是在条件温和的水溶液中将半抗原与载体蛋白共价结合，不宜在高温、低温、强碱、强酸条件下进行。一般是由半抗原上的活性基团决定偶联合成的方法，常用的方法如下：

1.2.2.1分子中含有羧基或者可羧化的半抗原的偶联

1）混合酸酐法（mixed anhydride method）：也称氯甲酸异丁酯法。半抗原上的羧基在正丁胺存在下与氯甲酸异丁酯反应，形成混合酸酐的中间体，再与蛋白质的氨基反应，形成半抗原与蛋白质的结合物

2）碳二亚胺法（CDI）：碳二亚胺(EDC)使羟基和氨基间脱水形成酰胺键，半抗原上的羧基先与EDC反应生成一个中间物，然后再与蛋白质上的氨基反应，形成半抗原与蛋白质的结合物（见图1.5）。EDC被称作零长度交联剂之一，因为它作为酰胺键的形成介质并没有形成手臂分子。

此连接方法十分简便，只需将载体蛋白质和抗原按一定比例混合在适当的溶液中，然后加入水溶性碳化二亚胺，搅拌1～2h，置室温24h，再经透析即可。如果半抗原分子中不含羧基，可通过某些化学反应引入羧基。在引入羧基后，也可用上述方法进行偶联。

1.2.2.2含有氨基或可还原硝基半抗原的偶联

1）戊二醛法：双功能试剂戊二醛的两个醛基分别与半抗原和蛋白质上的氨基形成schiff键(-N=C<，在半抗原和蛋白质间引入一个5碳桥。这一反应条件温和，可在4～40℃及pH6.0～8.0内进行，操作亦简便，因此应用广泛。戊二醛受到光照、温度和碱性的影响，可能发生自我聚合，减弱其交联作用，因此最好使用新鲜的戊二醛。

2）重氮化法：用于活性基团是芳香胺基的半抗原，芳香胺基与NaNO2和HCl反应得到一个重氮盐，它可直接接到蛋白质酪氨酸羧基的邻位上，形成一个偶氮化合物（见图1.6）。

1.3.2.3含羟基半抗原的偶联

1）琥珀酸酐法：半抗原的羟基与琥珀酸酐在无水吡啶中反应得到一个琥珀酸半酯(带有羧基的中间体)，再经碳二亚胺法或混合酸酐法与蛋白质氨基结合，在半抗原与蛋白质载体间插入一个琥珀酰基（图1.7）。

2）羰基二咪唑法：N，N’-羰基二咪唑是引入羰基的高活性试剂，在肽合成中首次表明了是形成极好的酰胺键试剂[33]。含羟基的分子同羰基二咪唑反应，形成中间体咪唑基甲酸酯，它能和N-亲核试剂反应，得到N-烷基化的甲酸酯键，通常蛋白质通过N-端(α-氨基)和赖氨酸侧链的(ε-氨基)和分子形成不带电的类似尿烷的衍生物，具有极好的化学稳定性。

1.2.3影响人工抗原质量的因素

人工抗原免疫原性的好坏，与多种因素有关。对不同的物质，影响免疫原性的因素并不完全相同，常常需要在得到抗体后对免疫偶合物的具体合成方法进行重新调整。但总的说来，影响人工抗原质量的因素主要有：

1) 偶联比

偶联比过去人们认为，联接到蛋白质分子上的半抗原数目要尽可能多。但实验证明，过多的半抗原并不能得到预期的结果，这是因为载体上覆盖的半抗原分子过多时，可能不利于载体与淋巴细胞表面结合，不能使载体引起免疫反应。实际上，每个载体分子连接上一个半抗原分子就足以产生抗体。有人认为，以BSA为例，连接到蛋白分子上的半抗原数以5～20为宜。而荣康泰等用不同的载体制备对氧磷的人工抗原时，却发现各种载体的分子量不论是否接近，最佳结合比都不尽相同，并建议为了取得最佳免疫效果，应逐个确定各种载体的最佳结合比。

2) 偶联桥

有研究者认为，一定长度的手臂的介入，有助于半抗原暴露在外面，利于所产生抗体专一性的增强，如吴颂如等〔34〕发现，通常愈远离载体蛋白的基团，其特征反应愈明显。但也有一些研究者发现，手臂结构对免疫检测经常有不利的影响，有时产生的抗体对手臂结构亲和力特别强，对待测小分子亲和力却很弱，因此造成对特异性抗体检测的干扰。Sionf等〔35〕认为可以采取两种方法来避免因偶联桥而造成的不足：一是半抗原上相同位点结合蛋白质，但免疫原和包被抗原用不同的偶联桥；二是免疫原和包被抗原用相同的偶联桥，但与不同半抗原位点结合。Frieia〔36〕研究农药酶免疫分析多年，他认为最好的偶联桥是3～6个直链的碳原子结构。

3）半抗原的分子空间结构

用来作半抗原的分子最好有分支结构，直链分子难以产生抗体。此外，有些抗生素或农药有多个可供蛋白质偶联的位点，但据研究报道，不同位点与蛋白质结合制备的人工抗原产生的抗体效价及亲合力都有差别，这可能是因为不同位点结合导致半抗原呈现的空间结构不一样的原因。如合成灭草松和吡虫啉人工抗原时，当利用半抗原不同位点与载体结合时产生的抗体效价和亲合力明显不一样[37、38]。因此，如果一个分子内有多个不同的结合位点时，最好尽可能利用不同位点都合成出人工抗原，然后，通过比较，筛选出最好的人工抗原用于制备抗体作为检测。

1.2.4人工抗原的质量评定

1.2.4.1浓度测定

人工抗原的绝对含量常以蛋白质的相对浓度表示（如每ml抗原溶液中含有蛋白质多少mg）。因此测定人工抗原的浓度与测定人工抗原溶液中蛋白质的相对含量（mg/ml）是一致的（这里也反映出人工抗原越纯，检出的浓度值愈准确）。常用的方法有紫外吸收法、Folin-酚法、双缩脲法、微量凯式定量法、染色结合法和荧光法等。这里就不一一介绍了。

1.2.4.2纯度鉴定和结构分析

鉴定农药人工抗原最常用的方法是紫外光谱扫描法，如果人工抗原的紫外吸收图谱不同于原载体蛋白和半抗原的紫外扫描图谱，则可初步证明人工抗原合成成功。

半抗原与载体分子反应后是否真正的连接在一起，如果发生连接，它们的连接基团又在哪里。这些问题可以通过红外吸收光谱图或质谱分析得到解决。

利用吸附与分配层析和电泳技术可鉴定人工抗原的偶联的纯度。前者适应范围广，但鉴别的灵敏度较低。后者是用于大分子大分子酶标记物和某些半抗原偶联物的纯度鉴定。如果电泳图谱上只出现一条电泳带，则表明人工抗原达到电泳纯，否则说明人工抗原中含有有利的未偶联的物质。

1.2.4.3偶联比的测定

1）分光光度法

根据赵肃清等人的说法〔39〕，如果半抗原的紫外最大吸收大于220nm(蛋白质在220nm以下会产生肽的强紫外吸收，如果半抗原的紫外最大吸收少于220nm，则与蛋白质肽的吸收发生重叠)，则可根据蛋白质及其半抗原特定的吸收峰的光密度值和各自的摩尔消光系数，计算出结合到每个蛋白质分子上的半抗原分子数（可以参考文献[30]中的279-283页计算）。

2）标记抗原示踪法

在制备半抗原-蛋白质结合物时，向反应液中同时加入一定量的标记半抗原，反应完成后，未结合的半抗原经透析除去，测定透析前后的放射性强度，就可以计算出结合百分比。再依反应时加入的蛋白质摩尔数即可知半抗原结合到蛋白质上的分子数。如果不用透析，也可取一定量反应后的溶液，加入蛋白质沉淀剂或有机溶剂以提取结合的半抗原，测定半抗原-蛋白质结合物的放射性。同样可以计算出半抗原与蛋白质的偶联比。

1946年，鲍林(Pauling)用过渡态理论阐明了酶催化的实质，即酶之所以具有催化活力，是因为它能特异性结合并稳定化学反应的过渡态(底物激态)，从而降低反应能级。1969年，杰奈克斯(Jencks)在过渡态理论的基础上猜想：若抗体能结合反应的过渡态，理论上它则能够获得催化性质。1984年，列那(Lerner)进一步推测：以过渡态类似物作为半抗原，则其诱发出的抗体即与该类似物有着互补的构象，这种抗体与底物结合后，即可诱导底物进入过渡态构象，从而引起催化作用。根据这个猜想列那和苏尔滋(P.C.Schultz)分别领导各自的研究小组独立地证明了：针对羧酸酯水解的过渡态类似物产生的抗体，能催化相应的羧酸酯和碳酸酯的水解反应。1986年，美国Science杂志同时发表了他们的发现，并将这类具催化能力的免疫球蛋白称为抗体酶或催化抗体。

抗体酶具有典型的酶反应特性：与配体(底物)结合的专一性，包括立体专一性，抗体酶催化反应的专一性可以达到甚至超过天然酶的专一性；具有高效催化性，一般抗体酶催化反应速度比非催化反应快104～108倍，有的反应速度已接近于天然酶促反应速度；抗体酶还具有与天然酶相近的米氏方程动力学及pH值依赖性等。

将抗体转变为酶主要通过诱导法、引入法、拷贝法三种途径。诱导法是利用反应过渡态类似物为半抗原制作单克隆抗体，筛选出具高催化活性的单抗即抗体酶；引入法则借助基因工程和蛋白质工程将催化基因引入到特异抗体的抗原结合位点上，使其获得催化功能，拷贝法主要根据抗体生成过程中抗原-抗体互补性来设计的。博莱克(Pollack)等以硝基苯酚磷酸胆碱酯作为半抗原诱导产生单抗，经筛选找到加快水解反应1.2万倍的抗体酶。

抗体酶可催化多种化学反应，包括酯水解、酰胺水解、酰基转移、光诱导反应、氧化还原分应、金属螯合反应等。其中有的反应过去根本不存在一种生物催化剂能催化它们进行，甚至可以使热力学上无法进行的反应得以进行。

抗体酶的研究，为人们提供了一条合理途径去设计适合于市场需要的蛋白质，即人为地设计制作酶。它是酶工程的一个全新领域。利用动物免疫系统产生抗体的高度专一性，可以得到一系列高度专一性的抗体酶，使抗体酶不断丰富。随之出现大量针对性强、药效高的药物。立本专一性抗体酶的研究，使生产高纯度立体专一性的药物成为现实。以某个生化反应的过渡态类似物来诱导免疫反应，产生特定抗体酶，以治疗某种酶先天性缺陷的遗传病。抗体酶可有选择地使病毒外壳蛋白的肽键裂解，从而防止病毒与靶细胞结合。抗体酶的固定化已获得成功，将大大地推进工业化进程。

1946年，鲍林（Pauling）用过度态理论阐明了酶催化的实质，及酶之所以具有催化活力是因为它能特异性结合并稳定化学反应的过度态（底物激态），从而降低反应能级。1969年杰奈科斯（Jencks）在过渡态理论的基础上猜想：若抗体能结合反应的过渡态，理论上它能获得催化性质。1984年列那（Lerner）进一步推测：以过渡态类似物作为半抗原，则其诱发出的抗体即与该类似物有着互补的构象，从而引起催化作用。根据这个猜想列那和苏尔茨（P.G.Schultz）分别领导各自的研究小组独立地证明了：针对羧酸酯水解的过渡态类似物产生抗体，能催化相应的羧酸酯和碳酸酯的水解反应。1986年美国Science杂志同时发表了他们的发现，并将这类具有催化功能的免疫球蛋白称为抗体酶（Abzyme）或催化抗体（Catalytci antibody）。

抗体酶具有典型的酶反应特征：与配体(底物)结合的专一性，包括立体专一性，抗体酶促反应的专一性可以达到甚至超过天然酶的专一性；具有高校催化性，一般抗体酶催化反应速度比非催化反应快104 ~108 倍，有的反应速度已经接近于天然酶促反应速度；抗体酶还具有与天然酶相近的迷失方程动力学及pH依赖性等。

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将抗体转变为酶主要通过诱导法,引入法，拷贝法三种途径。诱导法是利用反应过渡态类似物为半抗原制作单克隆抗体，筛选出具有催化活性的单抗即抗体酶；引入发则借助基因工程和蛋白质工程将催化集团引入到特异抗体的抗原结合微点上，使其获得催化功能；拷贝法主要根据抗体生成过程中抗原-抗体互补性来设计的。博莱克（Pollack）等以硝基苯酚磷酸酯作为半抗原诱导产生单抗，经筛选找到加快水解反应1.2万倍的抗体酶。

抗体酶可催化多种化学反应，包括酯水解、氨酰水解、酰基转移、光诱导反应、氧化还原反应、金属螯合反应等。其中有的反应过去根本不存在一种生物催化剂能催化它们进行，甚至可以使热力学上无法进行的反应得以进行。

抗体酶的研究，为人们提供了一条合理的途径去设计适合与市场需要的蛋白质，即认为的实际制作酶。它是酶工程的一个全新领域。利用动物免疫系统产生抗体的高度专一性，可以得到一系列高度专一性的抗体酶，使抗体酶不断丰富。随之出现大量针对性强、药效高的药物。立体专一性抗体酶的研究，使生产高纯度立体专一性的药物成为现实。以某个生化反应的过渡态类似物来诱导免疫反应，产生特定抗体酶，以治疗某种酶先天性缺陷的遗传病。抗体酶可有选择地使病毒外壳戴白的肽键断裂，从而防止病毒与靶细胞的结合。抗体酶的固定化已获得成功，将大大地推进工业化进展。

希望能帮到你。

抗原的概念

抗原(antigen,Ag)是一类能刺激机体免疫系统使之产生特异性免疫应答，并能与相应的免疫应答产物在体内或体外发生特异性结合的物质。抗原具有两种特性：①免疫原性(immunogenicity)即抗原能刺激特定的免疫细胞，使免疫细胞活化、增殖、分化，最终产生免疫效应物质(抗体和致敏淋巴细胞)的特性。②免疫反应性(immunoreactivity)即抗原与相应的免疫效应物质(抗体和致敏淋巴细胞)相遇时，可发生特异性结合而产生免疫反应的特性(又称反应原性)。具有这两种特性的物质称为完全抗原(complete antigen)，又称免疫原(immunogen)，大多数蛋白质类抗原属完全抗原。有些简单的有机分子(分子量小于4.0 kD)，单独存在时无免疫原性，当与蛋白质载体(carrier)结合后才有免疫原性，但单独时能与相应的抗体结合而具有免疫反应性，这些小分子物质称半抗原(hapten)或不完全抗原(incomplete antigen)，如多糖、类脂、某些药物均属半抗原。�

在某些情况下，抗原也可诱导相应克隆的淋巴细胞对该抗原表现为特异性的负免疫应答，称为免疫耐受(immune tolerance)(详见第9章)。有时，抗原还可引起病理性的高免疫应答即超敏反应(hyersensitivity)(详见第11章)。这些抗原分别称为耐受原(tolerogen)和变应原(allergen)(表2.1)。

表2.1抗原的命名和性能

免疫应答刺激物广义命名 引起免疫

应答类型

表现形式 免疫原性 免疫反应性 免疫应答刺激物狭义命名

抗原 正免疫应答 正常免疫应答 + + 抗原

超敏反应 + + 变应原

负免疫应答 免疫耐受 + - 耐受原

第一节抗原分子免疫原性的条件�

一、异物性�

异物性是指抗原与自身成分相异或未与宿主胚胎期免疫细胞接触过的物质。正常情况下，机体的免疫系统具有精确识别“自己”和“非己”物质的能力。抗原是指非己的异种或异体物质。抗原与机体之间的种系关系越远、组织结构差异越大、抗原性越强。例如鸭血清蛋白对鸡的抗原性较弱，而对家兔则是强抗原。各种病原微生物、动物血清等对人也是强抗原。同种异体间，由于遗传类型不同、组织细胞结构也有差异，因而也具有抗原性。例如人体红细胞表面的ABO血型抗原、白细胞及一切有核细胞表面的组织相容性抗原系统等。�

二、理化状态

(一)分子大小

凡具有抗原性的物质，分子量较大，一般在10.0 kD以上，分子量小于4.0 kD者一般无抗原性。在有机物中，蛋白质的抗原性最强，某些复杂的多糖也具有抗原性。大分子物质抗原性较强的原因是：①分子量越大，其表面的化学基团(抗原决定簇)越多，而淋巴细胞要求有一定数量的抗原决定簇才能活化。②大分子的胶体物质，化学结构稳定，在体内不易降解清除，停留时间长，能使淋巴细胞得到持久刺激，有利于免疫应答的发生。大分子物质经降解成小分子后即降低或失去抗原性。分子量小于4.0 kD的物质并非绝对没有抗原性，如胰高血糖素分子量仅为4.6kD，仍具有一定的免疫原性。�

(二)化学结构的复杂性�

抗原物质表面必须有较复杂的化学结构。抗原表面若含有大量的芳香族氨基酸，尤其是酪氨酸时，抗原性较强；以直链氨基酸为主组成的蛋白质，抗原性较弱。例如明胶蛋白，分子量虽高达100.0 kD但由于其主要成分为直链氨基酸，在体内易被降解，故抗原性很弱，如在明胶分子中加入少量酪氨酸(2％)就可增强其抗原性。某些多糖抗原其抗原性由单糖的数目和类型决定。核酸的抗原性较弱，但与蛋白质载体连接后可具有抗原性。类脂一般无抗原性。�

抗原性的强弱还与抗原分子的物理状态有关，一般聚合状态的颗粒性抗原比胶体状态的可溶性抗原免疫原性强，因此，可将抗原性弱的物质吸附于颗粒物质表面以增强其抗原性。

三、分子结构和易接近性�

抗原分子中一些特殊化学基团的立体结构(构象conformation)是决定此分子是否能与相应淋巴细胞表面的抗原受体吻合，从而启动免疫应答的物质基础。当抗原表面分子构象发生轻微变化时，就可导致抗原性发生改变。�

易接近性(accessibility)是指抗原表面这些特殊的化学基团与淋巴细胞表面相应的抗原受体相互接触的难易程度。易接近性的难易程度常与这些化学基团在抗原分子中分布的部位有关，如存在于抗原分子表面的化学基团易与淋巴细胞抗原受体结合，免疫原性强；若存在于抗原分子的内部，则不易与淋巴细胞表面的抗原受体接近，而不表现免疫原性。�

决定某一物质是否具有免疫原性，除与上述条件有关外，还受机体的遗传、年龄、生理状态、个体差异等诸多因素的影响。此外，抗原进入机体的方式和途径也可影响抗原性的强弱程度。

第二节 抗原的特异性与交叉反应�

特异性(specificity)是免疫应答中最重要的特点，也是免疫学诊断和免疫学防治的理论依据。抗原的特异性既表现在免疫原性上，也表现在免疫反应性上。前者是指抗原只能激活具有相应受体的淋巴细胞系，使之发生免疫应答，产生特异性抗体和致敏淋巴细胞；后者是指抗原只能与相应的抗体和致敏淋巴细胞特异性结合而发生免疫反应。�

一、抗原决定簇�

抗原决定簇(antigenic determinant)存在于抗原分子表面，是决定抗原特异性的特殊化学基团，又称表位(epitope)。决定簇的性质、数目和空间构象决定着抗原的特异性，抗原藉此与相应淋巴细胞表面的抗原受体结合，激活淋巴细胞引起免疫应答；抗原也藉此与相应抗体发生特异性结合。因此，抗原决定簇是被免疫细胞识别的标志和免疫反应具有特异性的物质基础。研究发现，抗原物质中的决定簇有两类，分别称为构象决定簇(conformational determinants)和顺序决定簇(sequential determinant)。构象决定簇指序列上不相连而依赖于蛋白质或多糖的天然空间构象形成的决定簇，一般暴露于抗原分子的表面。顺序决定簇指一段序列相连的氨基酸片段所形成的决定簇，又称线性决定簇(linear determinant),多存在于抗原分子的内部。一个抗原分子可具有一种或多种不同的抗原决定簇。位于分子表面的决定簇，易被相应的淋巴细胞识别，具有易接近性，可启动免疫应答，称为功能性抗原决定簇，其中尚有个别化学基团是关键性的免疫优势基团。位于抗原分子内部的决定簇，一般情况下被包绕于分子内部不能引起免疫应答，称为隐蔽性抗原决定簇。若因各种理化因素的作用而暴露出内部的决定簇即可使抗原结构发生改变，成为变性抗原。例如因创伤、感染或射线的作用后，可使自身组织变性而成为自身抗原，是导致自身免疫病的原因之一。�

抗原的结合价(antigenic valence)是指能和抗体分子结合的功能性决定簇的数目。大多数天然抗原的分子结构十分复杂，由多种、多个抗原决定簇组成，是多价抗原，它们可以和多个抗体分子交互结合。�

二、载体决定簇与半抗原决定簇�

Ovary等用半抗原二硝基苯酚(DNP)与载体牛丙球蛋白(BGG)结合，制备成人工复合抗原(DNP�BGG),用DNP�BGG免疫3组家兔，再次免疫时，对第1组仍注射DNP�BGG(与初次免疫相同)；第2组将载体换为卵白蛋白(OA),即注射DNP�OA(半抗原相同，载体不同)；第3组注射BGG(载体相同，但无半抗原)。结果发现：仅第一组家兔产生高效价的抗DNP抗体。表明再次免疫时半抗原需结合在与初次免疫相同的载体上，才能产生针对半抗原的抗体，称此为载体效应(Carrier effect 表2.2)。说明载体不单纯起运载半抗原的作用，而是具有载体特异性。因此提出：一个完全抗原分子必须具有载体决定簇与半抗原决定簇。其后Mitchison等应用载体效应过继转移实验进一步证明在抗体形成过程中，T细胞是载体反应性细胞，对抗体的产生起辅助作用；B细胞是半抗原反应细胞，即抗体产生细胞。自此阐明了载体效应的细胞学基础，并解释了低分子物质与体内载体蛋白结合形成完全抗原，从而诱发超敏反应的机制。��

表2.2载体—半抗原效应�

实验组别 初次免疫 再次免疫 抗DNP抗体

1

2

3

DNP-BGG

DNP-OA

DNP-BCG

DNP-BCG

DNP-OA

BCG

+++

+/-

+

三、抗原分子的T细胞决定簇和B细胞决定簇�

用牛血清蛋白(BSA)免疫动物后，既可获得抗BSA抗体，又可获得对BSA的致敏淋巴细胞。天然BSA既可以与相应的抗体结合，又能刺激致敏淋巴细胞发生增殖反应。而加热变性的BSA则不能与抗BSA抗体结合，但仍能刺激T细胞发生增殖反应，提示BSA中含有两类不同性质的抗原决定簇，分别称为T细胞决定簇和B细胞决定簇。�

T、B细胞表面均存在着特异性抗原受体，能识别相应的抗原决定簇。研究发现B细胞决定簇一般存在于抗原分子表面或转折处，呈三级结构的构象决定簇。现认为B细胞决定簇可直接与B细胞表面的抗原受体(BCR)结合，无需加工变性，也无需与MHC分子(详见第五章)结合。

图2.1抗原分子中的T细胞与B细胞决定簇

细胞决定簇则在抗原分子内部，为一段线性排列的氨基酸序列，即顺序决定簇。T细胞决定簇需经抗原递呈细胞(antigen presenting cell，APC)加工处理，并与其MHC分子结合后，才能被T细胞的抗原受体(TCR)识别(图2.1)。�

大量研究证明：T细胞依赖性抗原(见第四节)分子中必定含有T、B细胞两类决定簇，迄今为止尚未有一个抗原决定簇既可与抗体结合，又可与TCR结合的报道，因此T细胞决定簇与B细胞决定簇是两种完全不同的决定簇。对小分子免疫原胰高血糖素(由29个氨基酸组成)的分析证明：其分子氨基端(N端，1～18个氨基酸残基)为B细胞决定簇，羧基端(C端，19～29个氨基端残基)为T细胞决定簇。�

四、抗原-抗体反应的特性�

(一)抗原-抗体反应的特异性�

抗原-抗体反应的高度特异性能精确区分抗原物质间的微细差异，这种特异性是由抗原分子表面决定簇的化学组成、空间排列和立体构型决定的。用连接有不同化学基团的苯氨衍生物制备成复合抗原，将其分别免疫动物得到相应抗体后与上述抗原分别进行反应，结果证明各种复合抗原均只能与相应抗体发生特异性结合(表2.3)，说明不同的化学基团决定了抗原-抗体反应的特异性。若使用同种化学基团，仅是连接位置不同所获得抗体也只能与相应抗原发生结合。试验表明，同种化学基团如酒石酸仅由于构型不同，所制备出的抗体同样具有特异性。抗原特异性虽取决于半抗原(即抗原决定簇)的结构，但载体蛋白并非只是半抗原的附加物，它对半抗原在体内导致抗体的产生具有重要的调节作用(详见第八章)。�

表2.3不同化学基团对抗原特异性的影响�

(二)抗原-抗体分子结合的特性�

抗原—抗体分子间的结合不是共价键结合，而是由近距离分子间的四种吸引力结合在一起，它们相互配对的情况和吸引力的相对距离见图2.2。抗原与抗体两分子间距离稍远时，仍可有氢键作用；疏水作用必须在两分子非常靠近时才能发生；范德华力(Vander waals bond)是指分子表面电子云相互作用而发生极化，当抗原、抗体分子表面产生相反极化时，才能结合；静电力则是指抗原、抗体表面电荷相反时的相吸作用。�

图2.2抗原-抗体结合时分子间吸引力

抗原-抗体的结合，不仅要求空间构型互补，也取决于两者的结构、部位和类型。如抗原-抗体空间互补适合，分子间距离接近，吸引力大，则成高亲和力；如空间互补不合适，化学基团与分子间不能很好匹配则吸引力小，排斥力增加，呈低亲和力。高亲和力与特异性反应相关，低亲和力现象常在交叉反应中出现。�

五、共同抗原和交叉反应�

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抗体。例如一种细菌感染机体后可测到体内有鞭毛抗体、菌体抗体等多种成分的抗体。有时两种不同的微生物间可存在有一种相同或相似的抗原决定簇，称为共同抗原(common antigen)。假如甲、乙两菌间有共同抗原存在，则由甲菌的某一抗原决定簇刺激机体产生的抗体，也可以和乙菌中相同的抗原决定簇结合，产生交叉反应。交叉反应也可在两种抗原决定簇构型相似的情况下发生，但由于两者之间并不完全吻合，故结合力较弱，为低亲和力。由于有共同抗原和交叉反应的存在，作血清学诊断时应予注意，以免造成 误诊。

第三节 抗原的分类 �

抗原的分类方法不一，一般按以下几种方法分类。�

一、根据抗原与机体的亲缘关系 分为异种抗原(xenoantigen)、同种异型抗原(alloantigen)、自身抗原(autoantigen)

二、根据抗原刺激机体发生免疫应答过程中是否需要T细胞的协助分类�

(一)胸腺依赖性抗原(thymus dependent antigen,TDAg)�TDAg刺激B细胞产生抗体过程中需T细胞的协助。绝大多数蛋白质抗原(如细胞、细菌、血清蛋白)属于此类。TDAg刺激机体产生的抗体有IgM和IgG，同时还可引起细胞免疫应答，并有免疫记忆。

(二)胸腺非依赖性抗原(thymus independent antigen,TIAg)�

TIAg，其特点是抗原分子上有许多相同的决定簇，重复排列呈长链的多聚物。如细菌脂多糖、荚膜多糖、聚合鞭毛素等。TIAg刺激B细胞产生抗体时一般不需要T细胞的协助，且产生的抗体主要为IgM，不引起细胞免疫应答，也无免疫记忆。�

三、其他分类方法�

根据抗原的化学组成不同可分为蛋白质抗原、脂蛋白抗原、糖蛋白抗原、多糖和核蛋白抗原等。根据抗原的性质可分为完全抗原、半抗原。根据抗原获得方式可分为天然抗原(natural antigen)、人工抗原(artificial antigen)、合成抗原 (synthetic antigen)和应用分子生物学技术制备的重组抗原 (疫苗)(参见第十九章)。�

第四节 医学上重要的抗原�

一、病原微生物及其代谢产物�

各种病原微生物如细菌、病毒、螺旋体等对机体均有较强的抗原性。微生物虽结构简单，但化学组成却相当复杂。各种微生物均含有多种不同的蛋白质及与蛋白质结合的多糖、类脂等，因此，微生物是一个含有多种抗原决定簇的天然抗原复合物。以细菌为例，就具有表面抗原、鞭毛抗原、菌毛抗原、菌体抗原等，这些抗原成分均可作为微生物鉴定、分型的依据。

细菌的代谢产物有些也为良好的抗原，细菌外毒素(exotoxin)化学本质为蛋白质，具有很强的免疫原性，能刺激机体产生相应的抗体即抗毒素(antitoxin)。外毒素经0.3％～0.4％甲醛处理后，可使其失去毒性而保留抗原性，称为类毒素(toxoid)。类毒素可刺激机体产生相应的抗毒素以中和外毒素的毒性作用，可作为人工自动免疫制剂，在预防相应疾病中起重要作用，例如白喉类毒素和破伤风类毒素等。�

二、动物免疫血清�

用类毒素免疫动物(如马)后，动物血清中可产生大量的抗毒素，即动物免疫血清。临床上常用抗毒素作为相应疾病的特异性治疗及紧急预防。这种来源于动物血清的抗毒素，对人体具有双重性；一方面可向机体提供特异性抗体(抗毒素)，可中和细菌产生的相应外毒素，起防治疾病的作用；另一方面，对人而言又是异种蛋白质，可刺激机体产生抗动物血清的抗体，当机体再次接受此种动物血清时，有可能发生超敏反应(详见第十一章)。�

三、异嗜性抗原�

异嗜性抗原(heterophile antigen)是一类与种属特异性无关，存在于不同种系生物间的共同抗原。异嗜性抗原首先由Forssman发现。他用豚鼠脏器悬液免疫家兔后获得抗体，发现此抗体除能与豚鼠脏器发生特异性凝集反应外，还能与绵羊红细胞发生交叉凝集反应，故异嗜性抗原又称为Forssman抗原。后又陆续发现了多种异嗜性抗原：如溶血性链球菌的多糖抗原和蛋白质抗原与人体的心肌、心瓣膜或肾小球基底膜之间可有异嗜性抗原存在，当机体感染了溶血性链球菌并产生抗体后，可以与含有异嗜性抗原的上述组织结合，通过免疫反应造成机体的组织损伤，临床表现为风湿病或肾小球肾炎；大肠杆菌O14型的脂多糖与人体结肠粘膜间也有异嗜性抗原存在，此与溃疡性结肠炎的发病机制有关。

有些异嗜性抗原的存在可以协助疾病的诊断，例如引起非典型性肺炎的支原体与链球菌MG株之间有共同抗原存在；引起斑疹伤寒的立克次体与某些变形杆菌之间的异嗜性抗原；EB病毒所致的传染性单核细胞增多症患者血清中出现能凝集绵羊红细胞的异嗜性抗体等，这些疾病均可用异嗜性抗原所致的交叉凝集反应来协助诊断。�

四、同种异型抗原�

在同一种属的不同个体间，由于遗传基因不同而存在的不同抗原称为同种异型抗原。例如人类的红细胞、白细胞、免疫球蛋白、血小板等组织上均有同种异型抗原存在。�

(一)红细胞抗原(血型抗原)�

血型抗原存在于红细胞表面，迄今为止发现的红细胞抗原系统在40个以上，其中以ABO血型系统最为重要，其次是Rh血型系统(详见生理学)。

(二)白细胞抗原�

人类白细胞抗原(human leukocyte antigen,HLA)存在于白细胞、血小板和一切有核细胞表面，尤以淋巴细胞密度最高。此类抗原参与免疫应答、免疫调节，且与移植排斥反应及某些疾病的发生相关(详见第五章)。�

五、自身抗原�

能引起自身免疫应答的自身成分称为自身抗原。正常情况下，机体对自身成分不产生免疫应答，即免疫耐受。但在病理情况下，机体对自身抗原可产生强免疫应答，可导致自身免疫病(详见第十三章)。�

六、肿瘤抗原�

肿瘤抗原是细胞在癌变过程中出现的具有抗原性的一些大分子物质的总称，肿瘤抗原分为肿瘤特异性抗原(tumor specific antigen,TSA)和肿瘤相关抗原(tumor associated antigen,TAA)两类。TSA是某一种肿瘤细胞所特有的抗原，在实验动物肿瘤中已经证实。人类肿瘤中是否有TSA的存在，尚有争议，近年来应用单克隆抗体技术已在黑色素瘤、结肠癌、乳腺癌等肿瘤细胞表面检测到肿瘤特异性抗原。TAA是非肿瘤细胞特有的，在正常细胞上也可存在的抗原，但在细胞癌变时，其含量明显增加，胚胎抗原是其中的典型代表(详见第十七章)。

七、超抗原�

一般的多肽抗原称为常规抗原(conventional antigen)，只被极少数具有抗原特异性受体的T细胞克隆识别并激活。近年发现某些抗原物质，只需极低浓度(1～10 ng/ml)即可激活大量T细胞克隆，产生极强的免疫应答效应，这类抗原称为超抗原(superantigen s�Ag详见附录3)。它对T细胞的激活机制与方式有别于常规抗原与有丝分裂原(mitogens)。�近年来还报道了一类应激抗原，能分别广泛刺激T、B细胞增殖，称为T细胞超抗原和B细胞超抗原。如热休克蛋白(heat shock protein，HSP)能强烈刺激γδT细胞(详见第六章)的增殖并增强其杀伤肿瘤细胞的活性；金黄色葡萄球菌蛋白A (staphylococcus protein A，SPA)、人类免疫缺陷病毒(human immunoseficiency virus，HIV)表面糖蛋白gp120等，能激活某些亚型的B细胞增殖。应激抗原在机体的抗肿瘤免疫及自身免疫病的发病机制中有一定意义。�

八、其他�

除上述抗原外，还有某些蛋白类食物，花粉，激素与药物等抗原或半抗原成分，可作为变应原引起超敏反应(详见第十一章)。此外，在淋巴细胞活性及功能检测中常使用有丝分裂原(mitogen)。由于T、B二类淋巴细胞表面均表达有丝分裂原的受体(M受体)，在体外实验中可利用有丝分裂原刺激静止的淋巴细胞转化为淋巴母细胞，刺激多克隆的淋巴细胞活化，临床上常用此种方法进行淋巴细胞活性检测。有丝分裂原多为细菌产物或植物蛋白，常用的有丝分裂原有植物血凝素(phytohemagglutinin，PHA)，刀豆蛋白A(concanavalin，ConA)、细菌脂多糖和聚合鞭毛素等。�

第五节 免疫佐剂�

免疫佐剂(immunoadjuvant)是同抗原一起或预先注射到机体，能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。又称为佐剂(adjuvant)。�

一、佐剂的种类�

佐剂尚无统一的分类方法，一般可分为以下几类。�

1.无机佐剂 如氢氧化铝、明矾、磷酸铝等。�

2.有机佐剂 如微生物及其代谢产物。主要有分枝杆菌(结核杆菌、卡介苗、耻垢杆菌)、短小棒状杆菌、百日咳杆菌、革兰阴性菌的内毒素(脂多糖)等。�

3.合成佐剂 人工合成的双链多聚核苷酸，如多聚肌苷酸：胞苷酸(poly I:c)、多聚腺苷酸：尿苷酸(poly A:U)等。�

4.油剂 如弗氏佐剂是目前在动物实验中最常用的佐剂，可分为弗氏不完全佐剂(incomplete Freund's adjuvant,IFA)和弗氏完全佐剂(complete Freund's adjuvant,CFA)二种，前者是将抗原和油剂(石蜡或花生油)混合，再加入乳化剂(羊毛脂或吐温80)，使成为油包水乳剂，即为IFA。在IFA中加入分枝杆菌(杀死的结核杆菌或卡介苗)就成为CFA，CFA作用较强，但易在注射局部形成肉芽肿和持久性溃疡，因而不适于人体使用。�

近来，人工合成一种卡介苗细胞壁中的有效佐剂成分——胞壁酰二肽(muramyl dipeptid,MDP)，分子量小于0.5 kD，并含有D�异谷氨酰胺，对生物学降解作用有抵抗力，易溶于水可口服，无副作用。由于MDP可增强机体的免疫机能，故可提高疫苗接种的效果。

3.合成佐剂：人工合成的双链多聚核苷酸，如多聚肌苷酸：胞苷酸(poly I:c)、多聚腺苷酸：尿苷酸(poly A:U)等。

4.油剂：如弗氏佐剂是目前在动物实验中最常用的佐剂，可分为弗氏不完全佐剂(incomplete Freund's adjuvant,IFA)和弗氏完全佐剂(complete Freund's adjuvant,CFA)二种，前者是将抗原和油剂(石蜡或花生油)混合，再加入乳化剂(羊毛脂或吐温80)，使成为油包水乳剂，即为IFA。在IFA中加入分枝杆菌(杀死的结核杆菌或卡介苗)就成为CFA，CFA作用较强，但易在注射局部形成肉芽肿和持久性溃疡，因而不适于人体使用。

近来，人工合成一种卡介苗细胞壁中的有效佐剂成分——胞壁酰二肽(muramyl dipeptid,MDP)，分子量小于0.5 kD，并含有D-异谷氨酰胺，对生物学降解作用有抵抗力，易溶于水可口服，无副作用。由于MDP可增强机体的免疫机能，故可提高疫苗接种的效果。

二、佐剂的作用机理

佐剂的作用：①与抗原混合后可改变抗原的物理性状(如油剂等)，有利于抗原在体内缓慢地释放，延长存留的时间。②被佐剂吸附的抗原(尤其是可溶性抗原)，易被巨噬细胞吞噬，佐剂还可刺激巨噬细胞的吞噬作用及对抗原的处理。③可促进淋巴细胞的增殖、分化从而增强机体的免疫应答。

由于佐剂的综合效应是增强机体的免疫机能，故应用范围很广，例如免疫动物时加用佐剂可获得高效价的抗体；预防接种时加用佐剂可增强疫苗的效果；临床上可作为免疫增强剂用于肿瘤或慢性感染患者的辅助治疗等。

本章中英文名词对照(按出现先后为序)

antigen，Ag 抗原

immunogenicity 免疫原性

immunoreactivity 免疫反应性

complete antigen 完全抗原

immunogen 免疫原

carrier 载体

hapten 半抗原

incomplete antigin 不完全抗原

immune tolerance 免疫耐受

hypersensitivity 超敏反应

tolerogen 耐受原

allergen 变应原

conformation 构象

accessibility 易接近性

specificity 特异性

antigenic determinant 抗原决定簇

conformational determinants 构象决定簇

sequential determinant 顺序决定簇

epitope 表位

antigenic valence 抗原结合价

conjugated antigen 结合抗原

azoprotein 偶氮蛋白

antigen presenting cell，APC 抗原递呈细胞

common antigen 共同抗原

xenoantigen 异种抗原

alloantigen 同种异体抗原

autoantigen 自身抗原

thymus dependent antigen，TD�Ag 胸腺依赖性抗原

thymus independent antigen，TI�Ag 胸腺非信赖性抗原

natural antigen 天然抗原

artificial antigen 人工抗原

syntnetic antigen 合成抗原

exotoxin 外毒素

antitoxin 抗毒素

toxoid 类毒素

heterophile antigen 异嗜性抗原

human leukocyte antigen，HLA 人类白细胞抗原

tumor specific antigen，TSA 肿瘤特异性抗原

tumor associted antigen，TAA 肿瘤相关抗原

conventional antigen 常规抗原

superantigen，sAg 超抗原

mitogens 有丝分裂原

heat shock protein，HSP 热休克蛋白

staphylococcus protein A，SPA 金黄色葡萄球菌蛋白A

human immunoseficiency virus，HIV 人类免疫缺陷病毒

phytohemagglutinin ，PHA 植物血凝素

concanavalin，ConA 刀豆蛋白A

好好研究下抗原的理论吧。

immunoadjuvant 免疫佐剂

incomplete Freund's asjuvant，IFA 弗氏不完全佐剂

complete Freund's asjuvant，CFA 弗氏完全佐剂