免疫原性

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免疫原性(immunogenicity),是指能夠刺激機體形成特異抗體致敏淋巴細胞的能力。即指抗原能刺激特定的免疫細胞,使免疫細胞活化增殖分化,最終產生免疫效應物抗體和致敏淋巴細胞的特性。也指抗原刺激機體後,機體免疫系統能形成抗體或致敏T淋巴細胞特異性免疫反應

抗原的免疫原性

抗原的免疫原性,首先決定於其自身的化學特性,但同一種抗原,對不同種動物或同種動物不同個體間其免疫原性強弱,可表現很大差異,因此一種抗原的免疫原性是由其化學性質和宿主因素決定的。具有免疫原性的物質稱為免疫原(immunogen)。

一、免疫原性的化學基礎

許多天然物質可誘導免疫應答,其中大分子蛋白質多糖具有強免疫原性,小分子多核酸也具有免疫原性。

(一)化學組成

大分子蛋白質,分子量大於10000者,可含有大量不同的抗原決定簇,是最強的免疫原。如異種血清蛋白酶蛋白細菌毒等,是強免疫原蛋白質的例子。

多糖是重要的天然抗原純化多糖或糖蛋白脂蛋白以及糖脂蛋白複合物中的糖分子部分都具有免疫原性。在自然界,許多微生物有富含多糖的莢膜或胞壁,細菌內毒素脂多糖,以及一些血型抗原(A、B、C、H)也是多糖。

核酸分子多無免疫原性,但如與蛋白質結合形成為核蛋白則有免疫原性。在自身免疫病中,可見對天然核蛋白誘導的免疫應答產生的抗DNA或RNA抗體。

此外,多肽激素胰島素雖為小分子量(6000)亦具有免疫原性。來自一種動物的胰島素,如長期用於另一種動物,亦能誘導免疫應答產生抗體。

(二)分子量

凡具有免疫原性的物質,其分子量都較大,一般在1萬以上,小於1萬者呈弱免疫原性,低於4000者一般不具有免疫原性。許多小的免疫性原性分子可激發細胞免疫,而不產生抗體。亦有大分子量物質,如明膠分子量可達10萬,但因其為直鏈胺基酸結構,易在體內降解為低分子物質,所以呈弱免疫原性。可見免疫原性除與分子量有關外,還與其化學結構相關。

(三)化學結構

在蛋白質分子中,凡含有大量芳香族胺基酸,尤其是含有酷氨酸的蛋白質,其免疫原性強;而以非芳香族胺基酸為主的蛋白質,其免疫原性較弱。蛋白質和多糖抗原,凡結構複雜者免疫原性強,反之則較弱。其複雜性是由胺基酸和單糖的類型及數量等決定的。如聚合體蛋白質分子較單體可溶性蛋白質分子的免疫原性強。

二、宿主因素與免疫原性

免疫原性物質進入機體後能否誘導產生免疫應答,除上述化學基礎外,尚受宿主因素的影響,而且是更要的因素。

(一)異種性

免疫功能正常條件下,只有異種或同種異體的免疫原性物質才能誘導宿主的正免疫應答,即只有「非已」抗原才能引起正免疫應答。這是由於免疫系統個體發育過程中,對「自己」抗原產生耐受,不能識別,而對「非已」抗原則能夠識別所致。因此抗原來源與宿主種系關係越遠,其免疫原性也越強,如微生物抗原、異種血清蛋白等物質對人是強免疫原。反之種系關係較近,則免疫原性也弱,如鴨血清蛋白對雞呈弱免疫原性,而對兔則表現為強免疫原性。得但目前證明在正常個體也可誘發生理自身免疫應答,只有超出一定範圍才能直病理性自身免疫應答。

(二)宿主遺傳性

在同種動物不同個體間結感染抵抗力存在明顯差異的事實,已早為人知,但不能解釋其產生的原因,只以個體差異說明之。其後,用已知人工合成抗原給不同近交系動物免疫,每一近交系動物其遺傳背景相同,結果發現有的品系能產生抗體,稱為高應答品系(hkgh responder)。有的品系不能產生抗體,稱為無或低應答品系(nonrespondre)。例如應用人工合成抗原二硝基苯-多聚-左旋-賴氨酸(DNP-poly-L-L)在荷蘭豬品系2(GP strain2)可以引起應答,而對品系13(GP strain13)則不能引起應答。這充分證明個體遺傳性對免疫應答的控制作用。在70年代McDevitt等應用人工合成抗原在近交系小鼠體內發現了控制免疫應答的基因座(immuneresponslocus)定位於H-2複合體的Ⅰ區,稱此基因免疫應答基因-1(immune uesponse,Ⅰr-1)。

(三)免疫佐劑

免疫佐劑的物質有:①微生物及其產物,常用的微生物有分枝桿菌短小棒狀桿菌百日咳桿菌以及處左蘭氏陰性桿菌的提取物脂多糖,自分枝桿菌的提取物質胞壁醯二肽等。②多聚核苷酸,如多聚肌苷酸胞苷酸(poly1:C),多聚腺苷酸(poly1:A:μ)等。③弗氏佐劑(Freundadjuvant),這是目前最常用於動物實驗的佐劑,它是將抗原水溶液與油劑石蠟油植物油)等量混合,再加乳化劑羊毛脂或葉吐溫80)製成油包水抗原乳劑,稱之為不完全弗氏佐劑。如在不完全佐劑中加入分枝桿菌(如死卡苗)則稱為完全弗氏佐劑。④無機物,如明礬及氫化鋁等。

佐劑的作用機制尚不完全清楚:①它可能增加抗原的表面面積,易為巨噬細胞所吞噬;②延長抗原在體內的存留期,增加與免疫細胞接觸的機遇;③誘發抗原注射部位及其局部淋巴結炎症反應,有利於刺激免疫細胞的增殖作用。

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