抗原抗体反应

第十三章抗原抗体反应岳华抗原抗体反应第1页 抗原与对应抗体特异性结合反应称为抗原抗体反应(antigen-antibodyreaction)。抗原抗体反应既可在体内作为体液免疫应答效应机制自然发生，也可在体外作为免疫学试验结果出现。在体内，可表现为溶菌、杀菌、促进吞噬或中和毒素等作用，有时亦可引发免疫病理损伤，在体外，依对应抗原物理性状(颗粒状或可溶性)以及反应条件(电解质、补体等)不一样，可出现凝集、沉淀、细胞溶解和补体结合等反应。抗原抗体反应第2页抗原抗体反应第3页概述 本章叙述抗原抗体反应，主要是指抗原和抗体在体外结合所表现反应。因为抗体主要存在于血清中，而且临床上多用血清做试验，所以体外试验中抗原抗体反应曾称作血清学反应（serologicalreaction)。不过伴随免疫学发展，血清学含义已不能概括当前研究内容，现在多以抗原抗体反应代替血清学反应一词。

抗原抗体反应第4页第一节抗原抗体反应原理

抗原抗体结合反应是抗原决定簇和抗体分子超变区之间相互作用，是一个分子表面特异可逆弱结协力。这些弱结协力只能在极短距离内才能发生效应。所以抗原抗体结合反应最主要先决条件是抗原与抗体间特定部位空间结构必须相互吻合，含有互补性;其次，抗原决定簇与抗体超变区必须紧密接触，才能有足够结协力，使抗原抗体分子结合在一起。抗原抗体反应第5页一、抗原抗体结协力 抗原和抗体结合即使是互补性特异性结合，但并不形成牢靠共价键，只是通过非共价键结合，结合方式类似蛋白质和细胞受体或酶与底物之间结合。抗原与抗体这种弱结协力包括以下几个分子间作用力。抗原抗体反应第6页l.静电引力 抗原和抗体分子带有相反电荷氨基和羧基基团之间相互引力，称为静电引力，又称库伦引力。比如，抗体分子上带电荷碱性氨基酸游离氨基(--NH3+和酸性氨基酸游离羧基(—COO--可与抗原分子上带相反电荷对应基团相互吸引。这种引力大小与两个相互作用基团间距离平方成反比。

抗原抗体反应第7页2.范德华引力 抗原和抗体相互靠近时，因为分子极化作用而出现引力，称范德华引力。结协力大小与两个相互作用基团极化程度乘积成正比、与它们之间距离7次方成反比，键能约为4.2---12·5kJ/mol。这种引力能量小于静电引力。抗原抗体反应第8页3.氢键结协力 供氢体上氢原子与受氢体原子间引力。在抗原抗体反应中，羧基、氨基和羟基是主要供氢体，而羧基氧、羧基碳和肽键氧等原子是主要受氢体，能大小取决于方向即氢键含有高度方向性，所以范德华力更含有特异性。氢键结协力与供氢体和受氢体之间距离6次方成反比，键能约20·9kJ/mol。抗原抗体反应第9页4.疏水作用力 两个疏水基团在水溶液中相互接触时，因为对水分子排斥而趋向聚集力称为疏水作用力，或称为疏水键。当抗原抗体反应时，抗原决定簇与抗体上结合点靠近，相互间正、负极性消失，由静电作用形成亲水层马上失去，从而促进抗原与抗体相互吸引而结合。疏水作用力在抗原抗体反应中结合是很主要。提供作用力最大，约占总结协力50%。抗原抗体反应第10页抗原抗体反应第11页二、抗原抗体亲和性 抗原与抗体结合受各种原因影响，为了较妥当地表示抗原与抗体结协力大小，在免疫化学中，普通用亲和性与亲和力两个术语表示。亲和性是指抗体分子上一个抗原结合点与对应抗原决定簇之间相适性而存在着引力，这是抗原与抗体之间固有结协力。亲和力是指反应系统中复杂抗原与对应抗体之间结合能力。

抗原抗体反应第12页 亲和力与亲和性相关，也与抗体结合价和抗原有效决定簇数目相关。比如，IgG为两价，其亲和力为单价l03倍;而IgM为5～10价;其亲和力为单价107倍。亲和力越大，抗原抗体结合越牢靠。而在单克隆抗体反应系统中，只有一些决定簇起作用，所以，单克隆抗体与对应抗原亲和力相对较弱。抗原抗体反应第13页 抗体与抗原结合是可逆反应，在平衡对其亲和常数K=抗原抗体复合物浓度游离抗原浓度×游离抗体浓度 K代表抗体结合抗原亲和力。K值大抗体与抗原牢靠结合，不易解离，称该抗体有高亲和力。抗原抗体反应第14页三、亲水胶体转化为疏水胶体 抗体和大多数抗原同属蛋白质。在通常血清学反应条件下均带有负电荷，使极化水分子在其周围形成水化层，成为亲水胶体，所以蛋白质不会自行凝集出现沉淀。当抗原与抗体结合后，表面电荷降低，水化层变薄;而且因为抗原抗体复合物形成后，与水接触表面积降低，由亲水胶体转化为疏水胶体。此时在电解质(如NaCl，作用下，使各疏水胶体之间深入靠拢、沉淀，形成可见抗原抗体复合物。抗原抗体反应第15页第二节抗原抗体反应特点

一、特异性 特异性(speecificity)是指任何一个抗原分子，只能与由它刺激所产生抗体结合而起反应专一性能。特异性是抗原抗体反应最主要特征之一，是由抗原决定簇和抗体分子超变区之间空间结构互补性决定。抗体分子N端可变区形成大小约为3nm×1.5nm×0.7nm槽沟，其中超变区氨基酸残基变异性使槽形状千变万化，只有与其空间结构互补抗原决定簇才能如楔状嵌入，其关系如锁和钥匙，所以，抗原抗体结合反应含有高度特异性。

抗原抗体反应第16页抗原抗体反应第17页 这种高度反应特异性是一切抗原抗体反应主体，所以在传染病诊疗、防治等医学和生物学领域都已得到了广泛应用。 多数天然抗原物质组成十分复杂，如微生物抗原，常含有多个不一样抗原决定簇。假如两种不一样抗原物质含有部分相同或类似结构抗原决定簇，则可与彼此对应抗血清出现交叉反应抗原抗体反应第18页二、比例性 百分比性是指抗原与抗体发生可见反应需遵照一定量比关系，只有当二者浓度百分比适当初，才出现可见反应。以沉淀反应为例，在加入固定量抗体一排试管中再依次加入一定体积递增浓度抗原进行反应时，发觉伴随抗原浓度增加，沉淀很快大量出现，但超出一定范围之后，沉淀速度和沉淀量随抗原浓度增加反而快速降低，甚至到最终不出现沉淀。沉淀反应速度反应了参加反应抗原和抗体浓度适合程度，适合程度高反应快，反之则慢。通常把最快速出现沉淀时抗原抗体浓度比或量比称为抗原抗体反应最适比。抗原抗体反应第19页抗原抗体反应第20页 试验证实，在同一抗原抗体反应系统中，不论抗原和抗体浓度怎样改变，其沉淀反应最适比一直恒定不变(如表抗原与抗体浓度最适比一直是1:4)。最适比亦称为抗原抗体反应等价点。抗原抗体反应第21页 在最适比反应条件下，抗原抗体几乎全部结合形成沉淀物，上清液中基本无游离抗原和抗体。当抗原和抗体浓度比超出此范围时，沉淀速度和沉淀最都会快速降低，甚至不出现沉淀。抗原与抗体分子百分比适当范围称为抗原抗体反应等价带;因抗原抗体百分比不适当而不出现可见反应，称抑制带。其中抗体过量时，称为前带；抗原过量时，称为后带。抗原抗体反应第22页抗原抗体反应第23页抗原抗体反应第24页 抗原抗体反应百分比性机制，可用网格学说加以说明。因为天然抗原大多是多价，抗体最少为两价，当抗原与抗体在等价带结合时，相互交叉连接成含有立体结构网格状复合体，形成肉眼可见沉淀物。当抗原或抗体过剩时，因为过剩方结合价得不到饱和，只能形成小网格复合物，并存在有较多游离抗原或抗体。该学说已得到电子显微镜观察有力支持。不过，当抗原或抗体为单价，不论抗原与抗体量比关系是否适当，均不能出现可见反应现象。抗原抗体反应第25页抗原抗体反应第26页三、可逆性 可逆是指抗原与抗体结合成复合物后，在一定条件下可解离为游离抗原与抗体特征。因为抗原抗体反应是分子表面非共价键结合，所形成复合物并不牢靠，在一定条件下(如低pH、高浓度盐等)能够解离。惯用于解离抗原抗体复合物物质有3mol/L硫氰化钾，7mol/L尿素，pH2·4、0·lmol/L甘氨酸等。解离后抗原或抗体分子，仍保持原来理化特征及生物学性状。抗原抗体反应第27页四、敏感性 抗原抗体反应含有高度敏感性，不但能够定性，而且能够定量。其敏感度大大超出当前全部化学方法。其敏感度因反应种类不一样而异。抗原抗体反应第28页□抗原抗体反应第29页五、抗原抗体反应二阶段性 第一阶段为抗原抗体特异性结合阶段，反应速度快，几秒钟或几分钟即可完成，但不出现肉眼可见反应。第二阶段为可见阶段，表现为凝集、沉淀、补体结合等反应，本阶段有两个特点，一是反应进行慢，需要几分钟、几十分钟或更长。其二是受电解质、温度、酸碱度等各种原因影响。抗原抗体反应第30页第三节抗原抗体反应影响原因

影响抗原抗体反应原因较多，主要有两方面:首先是受到抗原、抗体本身原因影响;另首先是受到电解质、酸碱度、温度及时间等试验环境原因影响。抗原抗体反应第31页一、应物本身原因

1、抗原

抗原理化性状、抗原决定簇数目和种类均可影响血清学反应结果

比如，可溶性抗原与对应抗体反应出现沉淀，而颗粒性抗原与对应抗体反应则出现凝集;单价抗原与抗体结合不出现可见反应;粗糙型细菌在生理盐水中易出现自凝；红细胞与IgG类抗体结合不出现直接凝集等。抗原抗体反应第32页抗体是血清学反应中关键原因，对反应影响表现在以下三个方面:(1)起源:来自不一样动物免疫血清，其反应性有差异。家兔等大多数动物免疫血清含有较宽等价带，通常在抗原过量时才易出现可溶性免疫复合物;马等大动物和人免疫血清等价带较窄，少许抗原或抗体过剩，均可形成可溶性免疫复合物;家禽免疫血清不能结合哺乳动物补体，而且在高盐浓度（80g/LNaCl溶液中沉淀现象显著。单克隆抗体普通不适合用于沉淀反应或凝集反应。

2、抗体抗原抗体反应第33页(2)特异性与亲和力: 特异性和亲和力是影响血清学反应两个关键原因，它们共同影响试验结果准确程度。免疫动物早期取得抗血清特异性很好，但亲和力低;后期取得抗血清普通亲和力较高，但长久免疫易使免疫血清中抗体类型和反应性变得更为复杂。所以，用于诊疗试剂必须尽可能选取特异性高、亲和力强抗体，才能确保和提升试验结果可靠性。抗原抗体反应第34页（3）浓度:

抗体浓度往往是与抗原相对而言。适当浓度才出现显著反应现象。所以许多试验应进行抗体预滴定，找出最适反应浓度。抗原抗体反应第35页二、环境条件l.电解质抗原抗体结合后由亲水性变为疏水性，此时易受电解质影响，如有适当浓度电解质存在，就会使抗原抗体失去一部分电荷而相互凝集或沉淀，出现可见反应;若无电解质存在，则不出现可见反应。通常在血清学试验中，以8·5g/LNaCl溶液作为抗原抗体稀释液及反应液，其中Na+和Cl-可分别中和胶体颗粒上电荷，使胶体颗粒电势下降，形成可见沉淀物或凝集物。但假如电解质浓度过高，则会出现非特异性蛋白质沉淀，即盐析。补体参加溶细胞反应，除需要等渗NaCl溶液外，还需适虽Mg2+和Ca2+离子参加。抗原抗体反应第36页抗原抗体反应第37页2.酸碱度

适当pH是抗原抗体反应必要条件之一。血清学试验普通以pH6--9为宜，超出此范围可影响抗原和抗体理化性质，造成假阳性或假阴性结果。当pH为3左右时，靠近细菌抗原等电点，可出现非特异性酸凝集，造成假象。抗原抗体反应第38页抗原抗体反应第39页

3.温度

抗原抗体反应普通在15一40℃范围内均可进行，最适温度为37℃。在此范围内温度越高，分子运动速度加紧，增加抗原抗体接触机会，反应速度越快，但亦轻易引发复合物解离;温度越低，反应速度迟缓，但抗原抗体结合牢靠，易于观察。一些特殊抗原抗体反应需要特定温度，如冷凝集素在4℃时与红细胞结合，20℃以上反而解离。抗原抗体反应第40页抗原抗体反应第41页4、作用时间 抗原抗体反应应有足够时间，不一样反应时间不一样。抗原抗体反应第42页 另外，抗原抗体反应在液相中反应时，适当振荡与搅拌，也可促进抗原抗体分子接触，加速反应。抗原抗体反应第43页第四节抗原抗体反应类型 当代免疫学技术发展很快，在经典血清学试验方法基础上，新免疫学测定方法日益增多，使方法敏感性、特异性和稳定性都有不一样程度提升，检测目标物也越