抗原抗體反應(yīng)

第十三章抗原抗體反應(yīng)岳華抗原抗體反應(yīng)第1頁(yè) 抗原與對(duì)應(yīng)抗體特異性結(jié)合反應(yīng)稱為抗原抗體反應(yīng)(antigen-antibodyreaction)?？乖贵w反應(yīng)既可在體內(nèi)作為體液免疫應(yīng)答效應(yīng)機(jī)制自然發(fā)生，也可在體外作為免疫學(xué)試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)。在體內(nèi)，可表現(xiàn)為溶菌、殺菌、促進(jìn)吞噬或中和毒素等作用，有時(shí)亦可引發(fā)免疫病理?yè)p傷，在體外，依對(duì)應(yīng)抗原物理性狀(顆粒狀或可溶性)以及反應(yīng)條件(電解質(zhì)、補(bǔ)體等)不一樣，可出現(xiàn)凝集、沉淀、細(xì)胞溶解和補(bǔ)體結(jié)合等反應(yīng)?？乖贵w反應(yīng)第2頁(yè)抗原抗體反應(yīng)第3頁(yè)概述 本章敘述抗原抗體反應(yīng)，主要是指抗原和抗體在體外結(jié)合所表現(xiàn)反應(yīng)。因?yàn)榭贵w主要存在于血清中，而且臨床上多用血清做試驗(yàn)，所以體外試驗(yàn)中抗原抗體反應(yīng)曾稱作血清學(xué)反應(yīng)（serologicalreaction)。不過(guò)伴隨免疫學(xué)發(fā)展，血清學(xué)含義已不能概括當(dāng)前研究?jī)?nèi)容，現(xiàn)在多以抗原抗體反應(yīng)代替血清學(xué)反應(yīng)一詞。

抗原抗體反應(yīng)第4頁(yè)第一節(jié)抗原抗體反應(yīng)原理

抗原抗體結(jié)合反應(yīng)是抗原決定簇和抗體分子超變區(qū)之間相互作用，是一個(gè)分子表面特異可逆弱結(jié)協(xié)力。這些弱結(jié)協(xié)力只能在極短距離內(nèi)才能發(fā)生效應(yīng)。所以抗原抗體結(jié)合反應(yīng)最主要先決條件是抗原與抗體間特定部位空間結(jié)構(gòu)必須相互吻合，含有互補(bǔ)性;其次，抗原決定簇與抗體超變區(qū)必須緊密接觸，才能有足夠結(jié)協(xié)力，使抗原抗體分子結(jié)合在一起。抗原抗體反應(yīng)第5頁(yè)一、抗原抗體結(jié)協(xié)力 抗原和抗體結(jié)合即使是互補(bǔ)性特異性結(jié)合，但并不形成牢靠共價(jià)鍵，只是通過(guò)非共價(jià)鍵結(jié)合，結(jié)合方式類似蛋白質(zhì)和細(xì)胞受體或酶與底物之間結(jié)合?？乖c抗體這種弱結(jié)協(xié)力包括以下幾個(gè)分子間作用力?？乖贵w反應(yīng)第6頁(yè)l.靜電引力 抗原和抗體分子帶有相反電荷氨基和羧基基團(tuán)之間相互引力，稱為靜電引力，又稱庫(kù)倫引力。比如，抗體分子上帶電荷堿性氨基酸游離氨基(--NH3+和酸性氨基酸游離羧基(—COO--可與抗原分子上帶相反電荷對(duì)應(yīng)基團(tuán)相互吸引。這種引力大小與兩個(gè)相互作用基團(tuán)間距離平方成反比。

抗原抗體反應(yīng)第7頁(yè)2.范德華引力 抗原和抗體相互靠近時(shí)，因?yàn)榉肿訕O化作用而出現(xiàn)引力，稱范德華引力。結(jié)協(xié)力大小與兩個(gè)相互作用基團(tuán)極化程度乘積成正比、與它們之間距離7次方成反比，鍵能約為4.2---12·5kJ/mol。這種引力能量小于靜電引力。抗原抗體反應(yīng)第8頁(yè)3.氫鍵結(jié)協(xié)力 供氫體上氫原子與受氫體原子間引力。在抗原抗體反應(yīng)中，羧基、氨基和羥基是主要供氫體，而羧基氧、羧基碳和肽鍵氧等原子是主要受氫體，能大小取決于方向即氫鍵含有高度方向性，所以范德華力更含有特異性。氫鍵結(jié)協(xié)力與供氫體和受氫體之間距離6次方成反比，鍵能約20·9kJ/mol?？乖贵w反應(yīng)第9頁(yè)4.疏水作用力 兩個(gè)疏水基團(tuán)在水溶液中相互接觸時(shí)，因?yàn)閷?duì)水分子排斥而趨向聚集力稱為疏水作用力，或稱為疏水鍵。當(dāng)抗原抗體反應(yīng)時(shí)，抗原決定簇與抗體上結(jié)合點(diǎn)靠近，相互間正、負(fù)極性消失，由靜電作用形成親水層馬上失去，從而促進(jìn)抗原與抗體相互吸引而結(jié)合。疏水作用力在抗原抗體反應(yīng)中結(jié)合是很主要。提供作用力最大，約占總結(jié)協(xié)力50%?？乖贵w反應(yīng)第10頁(yè)抗原抗體反應(yīng)第11頁(yè)二、抗原抗體親和性 抗原與抗體結(jié)合受各種原因影響，為了較妥當(dāng)?shù)乇硎究乖c抗體結(jié)協(xié)力大小，在免疫化學(xué)中，普通用親和性與親和力兩個(gè)術(shù)語(yǔ)表示。親和性是指抗體分子上一個(gè)抗原結(jié)合點(diǎn)與對(duì)應(yīng)抗原決定簇之間相適性而存在著引力，這是抗原與抗體之間固有結(jié)協(xié)力。親和力是指反應(yīng)系統(tǒng)中復(fù)雜抗原與對(duì)應(yīng)抗體之間結(jié)合能力。

抗原抗體反應(yīng)第12頁(yè) 親和力與親和性相關(guān)，也與抗體結(jié)合價(jià)和抗原有效決定簇?cái)?shù)目相關(guān)。比如，IgG為兩價(jià)，其親和力為單價(jià)l03倍;而IgM為5～10價(jià);其親和力為單價(jià)107倍。親和力越大，抗原抗體結(jié)合越牢靠。而在單克隆抗體反應(yīng)系統(tǒng)中，只有一些決定簇起作用，所以，單克隆抗體與對(duì)應(yīng)抗原親和力相對(duì)較弱?？乖贵w反應(yīng)第13頁(yè) 抗體與抗原結(jié)合是可逆反應(yīng)，在平衡對(duì)其親和常數(shù)K=抗原抗體復(fù)合物濃度游離抗原濃度×游離抗體濃度 K代表抗體結(jié)合抗原親和力。K值大抗體與抗原牢靠結(jié)合，不易解離，稱該抗體有高親和力?？乖贵w反應(yīng)第14頁(yè)三、親水膠體轉(zhuǎn)化為疏水膠體 抗體和大多數(shù)抗原同屬蛋白質(zhì)。在通常血清學(xué)反應(yīng)條件下均帶有負(fù)電荷，使極化水分子在其周?chē)纬伤瘜?，成為親水膠體，所以蛋白質(zhì)不會(huì)自行凝集出現(xiàn)沉淀。當(dāng)抗原與抗體結(jié)合后，表面電荷降低，水化層變薄;而且因?yàn)榭乖贵w復(fù)合物形成后，與水接觸表面積降低，由親水膠體轉(zhuǎn)化為疏水膠體。此時(shí)在電解質(zhì)(如NaCl，作用下，使各疏水膠體之間深入靠攏、沉淀，形成可見(jiàn)抗原抗體復(fù)合物?？乖贵w反應(yīng)第15頁(yè)第二節(jié)抗原抗體反應(yīng)特點(diǎn)

一、特異性 特異性(speecificity)是指任何一個(gè)抗原分子，只能與由它刺激所產(chǎn)生抗體結(jié)合而起反應(yīng)專一性能。特異性是抗原抗體反應(yīng)最主要特征之一，是由抗原決定簇和抗體分子超變區(qū)之間空間結(jié)構(gòu)互補(bǔ)性決定?？贵w分子N端可變區(qū)形成大小約為3nm×1.5nm×0.7nm槽溝，其中超變區(qū)氨基酸殘基變異性使槽形狀千變?nèi)f化，只有與其空間結(jié)構(gòu)互補(bǔ)抗原決定簇才能如楔狀嵌入，其關(guān)系如鎖和鑰匙，所以，抗原抗體結(jié)合反應(yīng)含有高度特異性。

抗原抗體反應(yīng)第16頁(yè)抗原抗體反應(yīng)第17頁(yè) 這種高度反應(yīng)特異性是一切抗原抗體反應(yīng)主體，所以在傳染病診療、防治等醫(yī)學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域都已得到了廣泛應(yīng)用。 多數(shù)天然抗原物質(zhì)組成十分復(fù)雜，如微生物抗原，常含有多個(gè)不一樣抗原決定簇。假如兩種不一樣抗原物質(zhì)含有部分相同或類似結(jié)構(gòu)抗原決定簇，則可與彼此對(duì)應(yīng)抗血清出現(xiàn)交叉反應(yīng)抗原抗體反應(yīng)第18頁(yè)二、比例性 百分比性是指抗原與抗體發(fā)生可見(jiàn)反應(yīng)需遵照一定量比關(guān)系，只有當(dāng)二者濃度百分比適當(dāng)初，才出現(xiàn)可見(jiàn)反應(yīng)。以沉淀反應(yīng)為例，在加入固定量抗體一排試管中再依次加入一定體積遞增濃度抗原進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，發(fā)覺(jué)伴隨抗原濃度增加，沉淀很快大量出現(xiàn)，但超出一定范圍之后，沉淀速度和沉淀量隨抗原濃度增加反而快速降低，甚至到最終不出現(xiàn)沉淀。沉淀反應(yīng)速度反應(yīng)了參加反應(yīng)抗原和抗體濃度適合程度，適合程度高反應(yīng)快，反之則慢。通常把最快速出現(xiàn)沉淀時(shí)抗原抗體濃度比或量比稱為抗原抗體反應(yīng)最適比?？乖贵w反應(yīng)第19頁(yè)抗原抗體反應(yīng)第20頁(yè) 試驗(yàn)證實(shí)，在同一抗原抗體反應(yīng)系統(tǒng)中，不論抗原和抗體濃度怎樣改變，其沉淀反應(yīng)最適比一直恒定不變(如表抗原與抗體濃度最適比一直是1:4)。最適比亦稱為抗原抗體反應(yīng)等價(jià)點(diǎn)?？乖贵w反應(yīng)第21頁(yè) 在最適比反應(yīng)條件下，抗原抗體幾乎全部結(jié)合形成沉淀物，上清液中基本無(wú)游離抗原和抗體。當(dāng)抗原和抗體濃度比超出此范圍時(shí)，沉淀速度和沉淀最都會(huì)快速降低，甚至不出現(xiàn)沉淀?？乖c抗體分子百分比適當(dāng)范圍稱為抗原抗體反應(yīng)等價(jià)帶;因抗原抗體百分比不適當(dāng)而不出現(xiàn)可見(jiàn)反應(yīng)，稱抑制帶。其中抗體過(guò)量時(shí)，稱為前帶；抗原過(guò)量時(shí)，稱為后帶?？乖贵w反應(yīng)第22頁(yè)抗原抗體反應(yīng)第23頁(yè)抗原抗體反應(yīng)第24頁(yè) 抗原抗體反應(yīng)百分比性機(jī)制，可用網(wǎng)格學(xué)說(shuō)加以說(shuō)明。因?yàn)樘烊豢乖蠖嗍嵌鄡r(jià)，抗體最少為兩價(jià)，當(dāng)抗原與抗體在等價(jià)帶結(jié)合時(shí)，相互交叉連接成含有立體結(jié)構(gòu)網(wǎng)格狀復(fù)合體，形成肉眼可見(jiàn)沉淀物。當(dāng)抗原或抗體過(guò)剩時(shí)，因?yàn)檫^(guò)剩方結(jié)合價(jià)得不到飽和，只能形成小網(wǎng)格復(fù)合物，并存在有較多游離抗原或抗體。該學(xué)說(shuō)已得到電子顯微鏡觀察有力支持。不過(guò)，當(dāng)抗原或抗體為單價(jià)，不論抗原與抗體量比關(guān)系是否適當(dāng)，均不能出現(xiàn)可見(jiàn)反應(yīng)現(xiàn)象。抗原抗體反應(yīng)第25頁(yè)抗原抗體反應(yīng)第26頁(yè)三、可逆性 可逆是指抗原與抗體結(jié)合成復(fù)合物后，在一定條件下可解離為游離抗原與抗體特征。因?yàn)榭乖贵w反應(yīng)是分子表面非共價(jià)鍵結(jié)合，所形成復(fù)合物并不牢靠，在一定條件下(如低pH、高濃度鹽等)能夠解離。慣用于解離抗原抗體復(fù)合物物質(zhì)有3mol/L硫氰化鉀，7mol/L尿素，pH2·4、0·lmol/L甘氨酸等。解離后抗原或抗體分子，仍保持原來(lái)理化特征及生物學(xué)性狀?？乖贵w反應(yīng)第27頁(yè)四、敏感性 抗原抗體反應(yīng)含有高度敏感性，不但能夠定性，而且能夠定量。其敏感度大大超出當(dāng)前全部化學(xué)方法。其敏感度因反應(yīng)種類不一樣而異。抗原抗體反應(yīng)第28頁(yè)□抗原抗體反應(yīng)第29頁(yè)五、抗原抗體反應(yīng)二階段性 第一階段為抗原抗體特異性結(jié)合階段，反應(yīng)速度快，幾秒鐘或幾分鐘即可完成，但不出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)反應(yīng)。第二階段為可見(jiàn)階段，表現(xiàn)為凝集、沉淀、補(bǔ)體結(jié)合等反應(yīng)，本階段有兩個(gè)特點(diǎn)，一是反應(yīng)進(jìn)行慢，需要幾分鐘、幾十分鐘或更長(zhǎng)。其二是受電解質(zhì)、溫度、酸堿度等各種原因影響?？乖贵w反應(yīng)第30頁(yè)第三節(jié)抗原抗體反應(yīng)影響原因

影響抗原抗體反應(yīng)原因較多，主要有兩方面:首先是受到抗原、抗體本身原因影響;另首先是受到電解質(zhì)、酸堿度、溫度及時(shí)間等試驗(yàn)環(huán)境原因影響?？乖贵w反應(yīng)第31頁(yè)一、應(yīng)物本身原因

1、抗原

抗原理化性狀、抗原決定簇?cái)?shù)目和種類均可影響血清學(xué)反應(yīng)結(jié)果

比如，可溶性抗原與對(duì)應(yīng)抗體反應(yīng)出現(xiàn)沉淀，而顆粒性抗原與對(duì)應(yīng)抗體反應(yīng)則出現(xiàn)凝集;單價(jià)抗原與抗體結(jié)合不出現(xiàn)可見(jiàn)反應(yīng);粗糙型細(xì)菌在生理鹽水中易出現(xiàn)自凝；紅細(xì)胞與IgG類抗體結(jié)合不出現(xiàn)直接凝集等?？乖贵w反應(yīng)第32頁(yè)抗體是血清學(xué)反應(yīng)中關(guān)鍵原因，對(duì)反應(yīng)影響表現(xiàn)在以下三個(gè)方面:(1)起源:來(lái)自不一樣動(dòng)物免疫血清，其反應(yīng)性有差異。家兔等大多數(shù)動(dòng)物免疫血清含有較寬等價(jià)帶，通常在抗原過(guò)量時(shí)才易出現(xiàn)可溶性免疫復(fù)合物;馬等大動(dòng)物和人免疫血清等價(jià)帶較窄，少許抗原或抗體過(guò)剩，均可形成可溶性免疫復(fù)合物;家禽免疫血清不能結(jié)合哺乳動(dòng)物補(bǔ)體，而且在高鹽濃度（80g/LNaCl溶液中沉淀現(xiàn)象顯著。單克隆抗體普通不適合用于沉淀反應(yīng)或凝集反應(yīng)。

2、抗體抗原抗體反應(yīng)第33頁(yè)(2)特異性與親和力: 特異性和親和力是影響血清學(xué)反應(yīng)兩個(gè)關(guān)鍵原因，它們共同影響試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確程度。免疫動(dòng)物早期取得抗血清特異性很好，但親和力低;后期取得抗血清普通親和力較高，但長(zhǎng)久免疫易使免疫血清中抗體類型和反應(yīng)性變得更為復(fù)雜。所以，用于診療試劑必須盡可能選取特異性高、親和力強(qiáng)抗體，才能確保和提升試驗(yàn)結(jié)果可靠性?？乖贵w反應(yīng)第34頁(yè)（3）濃度:

抗體濃度往往是與抗原相對(duì)而言。適當(dāng)濃度才出現(xiàn)顯著反應(yīng)現(xiàn)象。所以許多試驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行抗體預(yù)滴定，找出最適反應(yīng)濃度?？乖贵w反應(yīng)第35頁(yè)二、環(huán)境條件l.電解質(zhì)抗原抗體結(jié)合后由親水性變?yōu)槭杷?，此時(shí)易受電解質(zhì)影響，如有適當(dāng)濃度電解質(zhì)存在，就會(huì)使抗原抗體失去一部分電荷而相互凝集或沉淀，出現(xiàn)可見(jiàn)反應(yīng);若無(wú)電解質(zhì)存在，則不出現(xiàn)可見(jiàn)反應(yīng)。通常在血清學(xué)試驗(yàn)中，以8·5g/LNaCl溶液作為抗原抗體稀釋液及反應(yīng)液，其中Na+和Cl-可分別中和膠體顆粒上電荷，使膠體顆粒電勢(shì)下降，形成可見(jiàn)沉淀物或凝集物。但假如電解質(zhì)濃度過(guò)高，則會(huì)出現(xiàn)非特異性蛋白質(zhì)沉淀，即鹽析。補(bǔ)體參加溶細(xì)胞反應(yīng)，除需要等滲NaCl溶液外，還需適雖Mg2+和Ca2+離子參加?？乖贵w反應(yīng)第36頁(yè)抗原抗體反應(yīng)第37頁(yè)2.酸堿度

適當(dāng)pH是抗原抗體反應(yīng)必要條件之一。血清學(xué)試驗(yàn)普通以pH6--9為宜，超出此范圍可影響抗原和抗體理化性質(zhì)，造成假陽(yáng)性或假陰性結(jié)果。當(dāng)pH為3左右時(shí)，靠近細(xì)菌抗原等電點(diǎn)，可出現(xiàn)非特異性酸凝集，造成假象?？乖贵w反應(yīng)第38頁(yè)抗原抗體反應(yīng)第39頁(yè)

3.溫度

抗原抗體反應(yīng)普通在15一40℃范圍內(nèi)均可進(jìn)行，最適溫度為37℃。在此范圍內(nèi)溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)速度加緊，增加抗原抗體接觸機(jī)會(huì)，反應(yīng)速度越快，但亦輕易引發(fā)復(fù)合物解離;溫度越低，反應(yīng)速度遲緩，但抗原抗體結(jié)合牢靠，易于觀察。一些特殊抗原抗體反應(yīng)需要特定溫度，如冷凝集素在4℃時(shí)與紅細(xì)胞結(jié)合，20℃以上反而解離?？乖贵w反應(yīng)第40頁(yè)抗原抗體反應(yīng)第41頁(yè)4、作用時(shí)間 抗原抗體反應(yīng)應(yīng)有足夠時(shí)間，不一樣反應(yīng)時(shí)間不一樣?？乖贵w反應(yīng)第42頁(yè) 另外，抗原抗體反應(yīng)在液相中反應(yīng)時(shí)，適當(dāng)振蕩與攪拌，也可促進(jìn)抗原抗體分子接觸，加速反應(yīng)?？乖贵w反應(yīng)第43頁(yè)第四節(jié)抗原抗體反應(yīng)類型 當(dāng)代免疫學(xué)技術(shù)發(fā)展很快，在經(jīng)典血清學(xué)試驗(yàn)方法基礎(chǔ)上，新免疫學(xué)測(cè)定方法日益增多，使方法敏感性、特異性和穩(wěn)定性都有不一樣程度提升，檢測(cè)目標(biāo)物也越