一、抗原與抗體
在免疫學發展的早期,人們應用細菌或其外毒素給動物注射,經一定時期後用體外實驗證明在其血清中存在一種能特異中和外毒素的稱之為抗毒素的組分,或能使細菌發生特異性凝集的組分稱之為凝集素。其後將血清中這種具有特異性反應的抗毒素組分或凝集素稱為抗體,而將能刺激機體產生抗體的物質即細菌或其外毒素稱為抗原,由此建立了抗原和抗體的概念。
後來人們認識到抗原不僅刺激機體產生抗體,也可刺激或抑製機體產生細胞免疫,而此時在細胞免疫中不一定能檢測到抗體。於是出現了較全麵和確切的抗原定義:抗原,是指能夠刺激機體產生特異性免疫應答,並能與免疫應答產物抗體和致敏淋巴細胞結合,發生免疫效應的物質。
致敏淋巴細胞指經抗原初次刺激而發生克隆擴增的特異性T細胞和B細胞(T細胞和B細胞是來源於淋巴細胞係列,在免疫應答過程起核心作用的白細胞)。T細胞是參與細胞免疫的淋巴細胞,受到抗原刺激後,轉化為致敏淋巴細胞,並表現出特異性免疫應答,免疫應答隻能通過致敏淋巴細胞傳遞,故稱細胞免疫。免疫過程通過感應、反應、效應三個階段,在反應階段致敏淋巴細胞再次與抗原接觸時,便釋放出多種淋巴因子(轉移因子、移動抑製因子、激活因子、皮膚反應因子、淋巴毒、幹擾素),與巨噬細胞、殺傷性T細胞協同發揮免疫功能。B淋巴細胞經抗原激活後可分化為漿細胞,產生與其所表達B細胞受體具有相同特異性的抗體,介導體液免疫。
抗原的基本能力是免疫原性和反應原性。免疫原性是指能夠刺激機體形成特異抗體或致敏淋巴細胞的能力。反應原性是指能與由它刺激所產生的抗體或致敏淋巴細胞發生特異性反應的能力。同時具備免疫原性和反應原性的物質稱為完全抗原,如細菌菌體、異種動物血清等。很多小的有機分子隻具有反應原性而沒有免疫原性的物質稱為半抗原,如青黴素、磺胺等。半抗原沒有免疫原性,不會引起免疫反應。但如果和蛋白質大分子結合以後,就獲得了免疫原性而變成完全抗原,刺激B細胞產生抗體或T細胞應答。
抗原的基本性質具有異物性、大分子性和特異性。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。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,相對分子質量越大,抗原性越強,絕大多數蛋白質都是很好的抗原。特異性是指一種抗原隻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麵的特定化學基團所決定的,這些化學基團稱為抗原決定簇。
決定抗原性的特殊化學基團大多存在於抗原物質的表麵,有些存在於抗原物質的內部,需經酶或其他方式處理後才暴露出來。一個天然抗原物質可有多種和多個決定簇。抗原分子越大,決定簇的數目越多。決定簇可進一步細分為兩類:①抗原決定簇。作用在B細胞上,並可與對應抗體的Fab段結合。②免疫原性決定簇。最後作用在T細胞上,與細胞免疫有關。抗原物質的這兩種決定簇的部位決定著體液免疫和細胞免疫的特異性。
細菌的每一種結構都具有抗原特異性,如有鞭毛的細菌具有鞭毛抗原。細菌的外毒素也是抗原,具有很強的抗原性。細菌外毒素的毒性在酸、甲醛或溫和熱處理時可能會喪失毒性,但保留其抗原性,成為類毒素。細菌的莢膜也是一種抗原,具有很強的菌型特異性。
抗體是由B細胞對抗原應答產生的能與該相應抗原特異性結合的具有免疫功能的糖蛋白。存在於脊椎動物的血清、組織液和黏膜表麵。按照抗體的分子大小、結構、電荷、氨基酸組成、含糖量及功能不同的差別,它們被分成IgM、IgG、IgD、IgA、IgE等5類。
抗體分子都具有相同的基本結構,即每一個分子都由4條鏈組成,其中兩條相同的短鏈稱為輕鏈,另兩條相同的長鏈稱為重鏈,各鏈內和各鏈之間以二硫鍵(—S—S—)相結合,形成一個“Y”型的四鏈分子。在“Y”型的四鏈分子中,輕鏈和重鏈都有一段恒定部分,每一類免疫球蛋白恒定部分的氨基酸組成都是相同的,恒定部分的氨基酸序列是確定免疫球蛋白類型的一個標準。
另外輕鏈和重鏈都有一段變化的部分,它們位於“Y”兩臂的開口端,這一部分的氨基酸序列各不相同,正是這些變異部分體現了各抗體的特異性,使得多種多樣的抗體具有與特定抗原互補結合的部位。另外,在免疫球蛋白分子上還結合了少量的糖類基團。
二、單克隆抗體與多克隆抗體
抗體主要由機體的B淋巴細胞合成,每個B淋巴細胞有合成一種抗體的遺傳基因。當機體受抗原刺激時,抗原分子上的許多決定簇分別激活各個具有不同基因的B細胞。被激活的B細胞分裂增殖形成該細胞的子代,即克隆。如果選出一個合成一種抗體的細胞進行培養,就可得到由單細胞經分裂增殖而形成細胞群,即單克隆。單克隆細胞所合成的抗體即為單克隆抗體。由多種抗原決定簇刺激機體,相應地就產生各種各樣的單克隆抗體,這些單克隆抗體混雜在一起就是多克隆抗體,機體內所產生的抗體就是多克隆抗體。