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第十二讲：免疫与免疫缺陷
第一节 免疫的分子基础
一、抗原与血型
１、抗原概述
２、几种重要的抗原物质
３、血型抗原
二、抗体与免疫球蛋白
１、抗体与免疫球蛋白的概念
２、免疫球蛋白的结构和性质
三、单克隆抗体
一、抗原与血型
１、抗原概述
抗原（antigen, Ag）是一类能刺激机体的免疫系统使之产生特异性的免疫应答，并能与相应免疫应答产物（即抗体和致敏淋巴细胞）在体内或体外发生特异性结合的物质。抗原具有两个基本性质：免疫原性和免疫反应性。免疫原性（immunogenicity）是指抗原能够刺激特定的免疫细胞，使之活化、增殖、分化，产生免疫效应物质（抗体或致敏的淋巴细胞）的特性，又称为抗原性（antigenicity）;免疫反应性（immunoreactivity）是指抗原可在体内或体外与相应的免疫效应物质发生特异性结合的特性，又称为反应原性（reactogenicity）。凡是具有免疫原性和免疫反应性的物质称为完全抗原（complete
antigen）,如大多数的蛋白质、细菌、病毒等。没有免疫原性只有免疫反应性的物质称为半抗原（hapten）或不完全抗原（incomplete
antigen）如大多数的多糖和某些分子量小的药物，它们必须与蛋白质结合后才获得免疫原性，赋予半抗原以免疫原性的蛋白质称为载体（carrier）.
２、几种重要的抗原物质
（１）病原微生物：细菌、病毒、立克次体及螺旋体都有较强免疫原性，感染这些微生物后，可使机体获得免疫力，因此用病原微生物制成疫苗作预防注射可提高人群免疫力，控制传染病的流行。
（２）细菌的外毒素和类毒素：细菌在生长繁殖过程中向菌体外分泌的有毒物质称为外毒素。其成分主要是蛋白质，毒性很强，抗原性也很强。外毒素经甲醛处理后失去毒性，但仍保留抗原性，成为类毒素，两者均能刺激机体产生抗体。
（３）异种动物的血清：常用的各种抗毒素，是将类毒素给马注射，然后从马血清中提取的。将这种动物来源的抗毒素注入人体，可以供给人体特异性抗毒素以中和被感染者体内相应的外毒素，起着防治疾病的作用。另一方面，对人体而言，它是异种动物蛋白，能刺激人体产生抗马血清蛋白的抗体，当再次接受马血清制成的抗毒素注射时，可能发生过敏性休克，严重者可死亡。
（４）同种异型抗原：同一种属不同个体间有多种抗原不相同称同种异型抗原，这是由于遗传基因的差异形成的。人体主要有两类同种异型抗原：（1）红细胞血型抗原：包括ABO血型及Rh血型抗原等。（2）人类主要组织相容性抗原：是在移植排斥反应中起主要作用的抗原，除一卵双生者外，不同个体组织的组织相容性不全相同。在器官移植时，为防止发生过强的移植排斥反应，应进行正确的组织配型，以选择供体主要组织相容性抗原于受体相近者。
（５）自身抗原：有三种类型：1）隐蔽的自身抗原：如脑组织，眼晶体，甲状腺球蛋白及精子等。这些物质在正常情况下与血流和免疫系统相隔绝，称为隐蔽抗原。当外伤、感染或手术不慎等原因，使隐蔽的自身抗原进入血流成为自身抗原，则可引起自身免疫性疾病。2）修饰的自身抗原：正常情况下自身物质对自身无抗原性，但在病原微生物感染，电离辐射或化学药物等影响下，自身成分的分子结构有时可发生变化而成为自身抗原，引起自身免疫性疾病。3）自身正常物质：若体内淋巴细胞异常，不能识别自己和非己，则对自身正常物质出现免疫应答，也可引起自身免疫病。
（６）异嗜性抗原：有些病原微生物与人体某些组织细胞间有共同抗原，是引起免疫性疾病的原因之一。如溶血性链球菌与心肌和肾小球基底膜具有共同的抗原，因此感染该菌后有时可引起风湿性心脏病和急性肾小球肾炎。
（７）变应原：是引起变态反应（过敏反应）的抗原。
变应原的种类很多，常见的完全抗原有鱼、虾、蛋、乳制品、植物花粉、动物皮毛等。半抗原有某些药物，如青霉素、油漆、塑料等化学物质。它们与体内蛋白结合从而形成完全抗原，可引起变态反应。变应原能否引起变态反应，与机体遗传因素有关，患者多有家族史，为常染色体显性遗传、
（８）肿瘤抗原：肿瘤抗原是细胞在癌变过程中产生的大分子物质，具有免疫原性。
３、血型抗原
到目前为止发现人类红细胞表面存在的血型抗原系统在20个以上，其中ABO血型系统在输血中最为重要，其次为Rh血型系统。
（１）ABO血型系统：人类的ABO血型系统是根据人类红细胞表面所含有的A、B抗原的不同将人类血型分为A、B、AB、和O四型。A型红细胞上有A抗原；B型红细胞上有B抗原；AB型红细胞上有A和B两种抗原；O型红细胞上不含A、B两种抗原，而含H物质。同一个人的血清中不含有与本人血型抗原相对应的抗体。A型血的人血清中含有抗B抗体；B型血的人血清中含有抗A抗体；AB型血的人既无抗A，亦无抗B抗体，O型血的人既有抗A又有抗B
抗体。
血型物质也存在于体液和外分泌液中，以唾液中含量最高，其次为为血清、精液、胃液、羊水、汗液、尿液和眼泪，胆汁和乳汁中也含有少量。根据人类体液和外分泌液中是否含有血型物质，可分为分泌型和非分泌型，汉族中80％的人属于分泌型。ABO血型可通过常规检验来确定，需要输血时，事先必须进行ABO血型的交叉配血，以防止误输血而引起溶血反应。ABO血型还可用于法医学上以处理亲子关系的纠纷和作为判定作案的辅证。
（２）Rh血型：1940年，Landsteiner和Wiener用恒河猴的红细胞免疫家兔，发现所得的免疫血清能与多数人的红细胞发生凝聚，说明在人类的红细胞中有与恒河猴红细胞相同的抗原，称之为Rh抗原。具有Rh抗原的人为Rh阳性，反之为Rh阴性。人类血清中不存在抗Rh抗原的天然抗体。Rh抗原的抗原性不如AB抗原的抗原性强。Rh阴性的妇女怀有Rh阳性胎儿时，由于孕期胎盘损伤或分娩时的胎盘剥离，胎儿Rh阳性的红细胞进入母体，可刺激母体产生抗Rh抗体。胎儿的Rh阳性红细胞与抗Rh抗体相遇，可引起严重的溶血反应。
二、抗体(antibody,
Ab)与免疫球蛋白(immunoglobulin , Ig)
1、抗体与免疫球蛋白的概念：
抗体是指能与相应抗原特异性结合的具有免疫概功能的球蛋白。它是机体免疫系统受抗原物质刺激后，B淋巴细胞活化、增殖和分化为浆细胞，由浆细胞合成和分泌的球蛋白，
免疫球蛋白是指具有抗体活性或化学结构上与抗体相似的球蛋白。抗体是免疫球蛋白，但免疫球蛋白并不都具有抗体活性。例如，多发性骨髓瘤患者血清中的免疫球蛋白通常不具有抗体活性。抗体是生物学功能上的概念，而免疫球蛋白是化学结构上的概念。免疫球蛋白以Ig表示。
在免疫血清的电泳分析中，大部分抗体活性存在于g
球蛋白内，故这类蛋白质过去曾称为g 球蛋白，或丙种球蛋白。免疫球蛋白普遍存在于血液、组织液及外分泌液中。由于抗体是免疫应答中产生的重要效应分子，且主要存在于体液中，故将抗体介导的免疫称为体液免疫（humoral
immunity）。
２、免疫球蛋白的结构和性质：
免疫球蛋白由四条多肽链由二硫键连接起来组成。如图所示，长的一条称为重链（heavy
chain, H链），约有讲450－570个氨基酸残基。短的一条称为轻链（ light chain ,L链），约有214个氨基酸残基。免疫球蛋白还含有少量糖类（主要在重链中），所以免疫球蛋白属糖蛋白类。
按免疫球蛋白重链的结构及抗原特异性不同，可以将重链分为五大类，即g
、a 、m 、d 、e 链，因此免疫球蛋白相应地分为Ig G、IgA、IgM、IgD、IgE 五类。各类免疫球蛋白的轻链都相同，但轻链有两种类型，k
链及l 链。每个免疫球蛋白分子上的两条轻链总是同型的，人类血清中各类免疫球蛋白所含k 链与l 链的比例约为2：1。
三、单克隆抗体
1975年Koehler 和Milstein采用细胞融合技术使小鼠免疫脾细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合，形成杂交瘤细胞，杂交瘤细胞产生的抗体只针对某一特定的抗原决定簇。因为它是一个B细胞克隆产生的，故称为单克隆抗体（monoclonal
antibody）。它不仅在抗体的特异性上是均一的，而且类、亚类、型和亲和力等都是均一的。单克隆抗体技术的问世，大大推动了抗体研究的进展，因此称这一技术是免疫学上的一场革命。
单克隆抗体制备的原理是：骨髓瘤细胞（一种浆细胞的瘤细胞）可大量无限繁殖，但不能产生特异性抗体；而B细胞能产生抗体但不能在体外无限制繁殖。将免疫小鼠的脾细胞（B淋巴细胞）与骨髓瘤细胞融合后产生了杂交瘤细胞，这种融合细胞既具有肿瘤细胞无限繁殖的特性，又具有B细胞能合成分泌特异性抗体的能力。由于单克隆杂交瘤细胞能无限传代，因此能产生大量同质性针对某一某种抗原决定簇的特异性抗体。由于单克隆抗体具有性质纯，效价高，特异性强，无效蛋白含量少，易标准化和大量制备，因此可减少血清学上的交叉反应，提高血清学试验在诊断某些疾病上的特异性和敏感性，又可利用单克隆抗体研究细胞表面标志和受体，因而广泛应用与医学生物学领域。例如：用于检测肿瘤抗原、细胞表面抗原及受体、激素、神经递质以及细胞因子等活性物质。用单克隆抗体与抗癌药物、毒素或放射性物质偶联，可制成生物导弹，用于肿瘤患者的体内定位诊断和治疗。应用抗T细胞、抗IL－2R的单克隆抗体可防治器官移植排斥反应等。
由于人－人杂交瘤技术尚无重大突破，因此目前应用与临床的单克隆抗体均为鼠源性，对人而言，这样的抗体是异源物质，可能引起超敏反应，这严重限制了单克隆抗体的体内应用。随着分子生物学技术的进展，从80年代开始，基因工程抗体技术取得了飞速发展，得到更加广泛的应用。
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