抗原

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抗原(antigen),縮寫以Ag表示,凡誘發免疫反應的物質皆可稱為抗原。 外來分子可經過B細胞上免疫球蛋白的辨識或經抗原呈現細胞的處理並與MHC結合成複合物再活化T細胞,引發連續的免疫反應。

免疫性及抗原性[编辑]

  • 誘發免疫反應的物質皆可稱為抗原(antigen):

抗原可分為2種:具有免疫性或抗原性。 免疫性:能誘導體液性與細胞性媒介免疫反應發生之抗原(免疫原)。

免疫原(抗原)[编辑]

  • 影響免疫原免疫性強弱。

致病原通常為蛋白質或多醣類,以蛋白質為最強的免疫原,其次為多醣類。 脂質與核酸並不能成為免疫原,除非與蛋白質結合才能活化免疫反應。 就蛋白質而言,經過特定的抗原呈現細胞處理後,形成小分子的肽(peptide)片段,再與細胞表面之主要組織相容性複合物(MHC)結合,才能被辨識而活化免疫反應。

抗原和半抗原[编辑]

激發體內免疫反應的分子都叫做抗原。

  • 半抗原 (hapten)是 一種小分子,只有在跟大分子結合後才能激發免疫反應,產生對應此半抗原的抗體,單獨存在卻無法作用。

半抗原多是小分子,本身無法引發抗體反應。 它多半不是蛋白質,進入體內後不會刺激抗體產生,與具抗原性的大分子化合物或蛋白質結合後,便可刺激抗體產生,並與完全抗原所產生之抗體起反應。

免疫性的特徵[编辑]

  1. 外來性 (Foreignness): 產生免疫作用的分子必須為非自體生物系統的物質。免疫系統辨識非自體分子的能力,主要與宿主免疫系統對自體分子的耐受性有關。抗原所引發的免疫作用嚴重程度與其外來性有絕對關係,生物物種間的血緣差異越大,其間的抗原差異即越大,引發的免疫反應也就越激烈。
  2. 分子大小: 分子量越大的物質免疫性越強,活性免疫原的分子量約為10 萬道爾頓 (100 KDa)。分子量在5~10 KDa 屬於較差的免疫原,是少數分子量小於1 KDa 的分子被發現仍具有免疫原的特性。
  3. 化學結構與異質性 (Heterogeneity):分子大小和外來性並不能構成免疫性的完全條件,須加上其他條件才能激發免疫反應的產生。單一氨基酸類分子合成的同質聚合物,構成的聚合物分子大小,缺乏免疫性。由不同的氨基酸或醣類所構成的異質分子聚合物比單一分子組成的同質聚合物具有較好的免疫性。
  4. 脂質抗原:聚合物中異質分子種類越多,則越不需要大分子來刺激免疫性。蛋白質中複雜的四級立體結構,對免疫性則具有更大的影響力。
  5. 抗原處理與呈現的感受性:脂質抗原可分為2種:半抗原(hapten),以及由CD1英语CD1所呈現之抗原。脂質通常為半抗原,能與適當的蛋白質結合產生免疫性,刺激B細胞的免疫反應而產生抗體。脂質或醣脂類和一些磷脂類也可以結合到類似MHC 的分子上,被T 細胞接受器 (TCR)辨識。類似MHC 的分子為脂質呈現分子( lipid - presenting molecule ) ,屬於CD1 族群(結構上和MHC 很相近)。經由CD1的呈現,這些脂質便能被TCR 辨識。脂質的辨識作用在某些對抗病原體的免疫反應上十分重要。T細胞能辨識結核分枝桿菌痲瘋分枝桿菌細胞壁的脂質,進行細胞媒介免疫反應,防止受病原菌感染。

抗原處理與呈現的感受性[编辑]

大分子較容易被吞噬和處理,不可溶的巨大分子通常比可溶性的小分子較具有免疫性。 無法被分解或被MHC 呈現的大分子,則歸類為劣質免疫原。

抗原呈現細胞內的分解酵素僅能對L-胺基酸作用,由D-胺基酸構成的聚合物並無法被處理分解,而這些聚合物即劣質免疫原。
D-氨基酸通常存在於抗生素和細菌細胞壁中,在動植物中也有發現。

免疫性生化特性[编辑]

  • 免疫性的影響因子外,一些生化系統的特性也會控制免疫反應,特性包括:
接受者基因型
免疫原施予的劑量與途徑
佐劑(adjuvant)

就是疫苗內的一種成分,它可以加強疫苗內抗原所引發的免疫反應,達到比較好的效果。 利用佐劑的添加,可以降低疫苗內抗原的需要量。 佐劑本身可以有反应原性,沒有免疫原性。 應用時可與抗原同時或預先註射於機體。 佐劑之功能: 1.延長抗原持續性 2.加強共同刺激訊號 3.增加局部發炎反應 4.刺激非專一性淋巴球增生的功能 佐劑的副作用: 佐劑常混有微量的其他物質,這些物質進入有機體後也可引起抗體的產生,影響抗體的特異性。注射完全佐劑可引起局部炎症反應,使局部組織壞死。 用佐劑的目的是為了提高抗原對有機體的免疫原性,從而提高抗體的效價。 顆粒性抗原(細菌、細胞 )具有較強的免疫原性,不使用佐劑即可取得較好的免疫效果。 可溶性大分子量的蛋白質免疫原、人工抗原,初次免疫時必須使用佐劑才能取得較好的免疫效果。

基因型:

個體的基因型會影響個體免疫反應的類型和強度。

結果顯示MHC基因產物主要具有2種功能:

處理抗原並呈現給T 細胞的功能。 在個體對免疫原所產生的免疫反應中扮演重要的角色。 免疫原之劑量與途徑

劑量
  • 過高或過低之免疫原均無法引起有效之免疫反應。
  • 第一次注射免疫原時並不會產生免疫反應。
  • 在連續注射一段時間之後,會刺激抗原專一性的T細胞或B細胞的單株抗體增生。

B細胞抗原決定位[编辑]

B 細胞抗原決定位的作用能力,取決於表現在B 細胞表面的抗體及其抗原結合位(互補決定區 )。 抗原-抗體的結合是以非共價鍵結的方式結合。 在非常短的距離才具效用。 當形成鍵結時,抗體的結合點與抗原決定位必須形成互補的形狀來讓兩者的作用區相互接近。

抗原與抗體之結合模式[编辑]

大區域的蛋白質抗原是與抗體上的抗原結合位進行嵌合。

抗原決定位的形狀取決於蛋白質三級立體結構。

小型的肽(peptide)則會折疊成緊密不佔空間的結構,能納入抗原結合位的溝槽內。 原始蛋白質 (native protein) 產生體液性免疫反應。 原始蛋白質和變性蛋白質能誘導再次細胞媒介免疫反應。 變性的蛋白質抗原能誘發T細胞媒介的免疫反應主要原因為:

T 細胞並非辨識可溶性原始抗原,而是辨識以MHC 分子處理呈現的抗原,即使抗原變性,破壞蛋白質結構並不影響T 細胞的抗原決定位。
  • B細胞抗原決定位的結構

蛋白質表面的凸出部位最可能被辨認為抗原決定位。 由親水性胺基酸所組成。 隱藏在蛋白質內側的胺基酸序列通常是厭水性胺基酸,除非是蛋白質變性,否則這些內側胺基酸是無法作為抗原決定位的功能。 當抗原變性時(denature),改變抗原決定位的結構型態,因而導致抗體無法結合至變性蛋白質。

  • T細胞抗原決定位

原始蛋白質和變性蛋白質均能誘導再次細胞媒介免疫反應。

T 細胞並非辨識可溶性原始抗原,辨識以MHC 分子處理呈現的抗原。