一、 概述：
體外診斷試劑中免疫診斷試劑的市場(chǎng)份額占據(jù)三分之一，包括免疫比濁、酶聯(lián)免疫法、化學(xué)發(fā)光免疫分析、膠體金免疫層析、熒光免疫分析、放射性核素免疫分析等均基于抗原與抗體的免疫反應(yīng)機(jī)理而衍生得來(lái)，本章節(jié)主要是介紹免疫反應(yīng)中重要的兩個(gè)物質(zhì)：抗原、抗體的分子結(jié)構(gòu)及其反應(yīng)機(jī)理。幫助大家建立和掌握免疫分析方法的基本概念。
二、 抗原屬性及其分類：
2.1 抗原：是指能在機(jī)體中引起特異性免疫應(yīng)答的物質(zhì)。抗原進(jìn)入機(jī)體后，可刺激機(jī)體B淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化成漿細(xì)胞，由其產(chǎn)生抗體和引起細(xì)胞免疫。在免疫測(cè)定中，抗原是指能與抗體結(jié)合的物質(zhì)。能在機(jī)體中引起抗體產(chǎn)生的抗原多為分子量大于5kd的蛋白質(zhì)，例如乙型肝炎病毒表面抗原（HBsAg）、甲胎蛋白（AFP）等。抗原的反應(yīng)性取決于抗原決定簇（antigenic determinant），或稱為表位（epitope）。一個(gè)抗原分子可帶有不同的決定簇，同一抗原決定簇可以有1個(gè)位點(diǎn)以上的分布。
2.2 抗原的的屬性：抗原具有免疫原性和免疫反應(yīng)性。免疫原性是指引起免疫應(yīng)答的性能。它可以用特異性抗體的形成和（或）特異免疫效應(yīng)淋巴細(xì)胞的產(chǎn)生來(lái)衡量。它反映了動(dòng)物機(jī)體的反應(yīng)性能，如乙型肝炎疫苗接種后可以誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生保護(hù)性抗體，卡介苗可以讓淋巴細(xì)胞產(chǎn)生記憶，再次接觸結(jié)核桿菌后激發(fā)淋巴細(xì)胞的免疫反應(yīng)。免疫反應(yīng)性是指能與免疫應(yīng)答產(chǎn)物（抗體或致敏淋巴細(xì)胞）在體內(nèi)外相互作用起反應(yīng)的性能。免疫反應(yīng)性又稱為抗原特異性或抗原專一性。
因此，抗原也可以定義為是一類能夠刺激機(jī)體的免疫系統(tǒng)，誘導(dǎo)發(fā)生免疫應(yīng)答，產(chǎn)生體液免疫的抗體和（或）細(xì)胞免疫的淋巴細(xì)胞，并在體內(nèi)外與之反應(yīng)的物質(zhì)。
2.3 半抗原及其載體效應(yīng)：
小分子化合物在與大分子蛋白質(zhì)結(jié)合后能引起機(jī)體產(chǎn)生特異性抗體的，稱為半抗原（hapten），例如某些激素、藥物、多肽、寡核苷酸等。因此，半抗原具備了免疫反應(yīng)性，但不具備免疫原性。要想讓半抗原具備免疫原性，必須與載體蛋白進(jìn)行偶聯(lián)，而且載體蛋白本身必須是具備免疫原性。
2.4 抗原分類：
2.4.1 根據(jù)抗原顆粒大小及可溶性分：
顆粒抗原：細(xì)菌、支原體、衣原體、病毒、紅細(xì)胞等，它們相對(duì)顆粒較大，當(dāng)與抗體結(jié)合時(shí)，可出現(xiàn)凝集現(xiàn)象，即凝集反應(yīng)。
可溶性抗原：蛋白質(zhì)、多糖、結(jié)合蛋白（糖蛋白、脂蛋白、核蛋白），顆粒較大。在水溶液中形成膠體溶液，與相應(yīng)抗體結(jié)合后形成可見(jiàn)沉淀。
2.4.2 根據(jù)抗原來(lái)源及其制備方法分：
天然抗原：指自然界存在的蛋白質(zhì)、多糖和結(jié)合蛋白，通過(guò)富集、培養(yǎng)、提取、純化等必要的過(guò)程制備成所需的抗原。
基因工程抗原：過(guò)DNA重組技術(shù)，在體外培養(yǎng)并表達(dá)出需要的目的抗原。
合成抗原：利用多肽合成技術(shù)，人工合成的多肽類抗原，分子量較小，一般來(lái)說(shuō)從幾十個(gè)氨基酸到上百個(gè)氨基酸序列大小。
上述有關(guān)于不同抗原的制備的方法，有興趣的讀者可以參考專業(yè)文獻(xiàn)。針對(duì)抗原作為診斷試劑原料，在質(zhì)量控制方面還需要進(jìn)行深入研究。
2.4.3 從抗原性能來(lái)分：
完全抗原：具有免疫原性和免疫反應(yīng)性
半抗原：具有免疫反應(yīng)性，只有與載體蛋白偶聯(lián)形成完全抗原才具備免疫原性，產(chǎn)生的抗體包括抗半抗原抗體和抗載體蛋白抗體
三、抗體屬性及其分類：
3.1 抗體結(jié)構(gòu)：是能與抗原特異性結(jié)合的免疫球蛋白(Ig)。Ig分五類，即IgG、IgA、IgM、IgD和IgE。與免疫測(cè)定有關(guān)的Ig主要為IgG和IgM。Ig由兩個(gè)輕鏈（L）和兩個(gè)重鏈（H）的單體組成，是唯一能通過(guò)胎盤(pán)的抗體。Ig的輕鏈?zhǔn)窍嗤模笑剩╧appa）和λ（Lambda）兩種型別。五類Ig的重鏈結(jié)構(gòu)不同，這決定了它們的抗原性也不同。IgG和IgM的重鏈分別稱為γ（gamma）鏈和μ（mu）鏈。IgG的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖：
3.2 Ig的五種類別：
IgG：IgG分子量約為150kd，經(jīng)還原型SDS-PAGE電泳，可得約50kd和25kd大小的兩條片段。可被木瓜蛋白酶分解為三個(gè)區(qū)段，其中兩個(gè)相同的區(qū)段稱抗原結(jié)合片段（Fab）。每個(gè)Fab都保存結(jié)合抗原的能力，但只有一個(gè)抗原結(jié)合位點(diǎn)，是單價(jià)的，與抗原結(jié)合后不出現(xiàn)凝集或沉淀。另一區(qū)段稱Fc段，無(wú)抗體活性，但具有IgG特有的抗原性。IgG的另一個(gè)特性是能夠與金黃色葡萄球菌中提取的A蛋白（SPA）反應(yīng)，其中結(jié)合位點(diǎn)也是FC段。
IgG可被胃蛋白酶分解為兩個(gè)片段，一個(gè)Fab雙體，稱F（ab'）2，能和兩個(gè)相同的抗原結(jié)合；另一片段類似Fc，隨后被分解成小分子多肽，無(wú)生物活性。
這里至少提供3點(diǎn)信息：與抗原結(jié)合是2個(gè)Fab片段呈二價(jià)、FC段的免疫原性，使得二抗（抗IgG的抗體）的獲得就不難理解。IgG抗體純化工藝中的SPA親和柱的運(yùn)用，得到了解釋。
IgM：IgM是由五個(gè)單體組成的五聚體，含10個(gè)重鏈和10個(gè)輕鏈，具有10個(gè)抗原結(jié)合價(jià)，由于空間位置的影響（空間位阻），只表現(xiàn)為五個(gè)抗原結(jié)合價(jià)。IgM分子量約為900kd，經(jīng)還原型SDS-PAGE電泳，可得約50kd和25kd大小的兩條片段。IgM不能通過(guò)血管壁，幾乎全在血液中，也不能通過(guò)胎盤(pán)。這里有意思的，人類ABO血型的天然抗體是IgM，這就可以解釋為何胎兒與母親血型不同也不會(huì)造成溶血癥。當(dāng)然，母親的IgG抗體可以通過(guò)胎盤(pán)而對(duì)胎兒進(jìn)行保護(hù)。
機(jī)體被微生物感染后，先產(chǎn)生IgM抗體，然后產(chǎn)生IgG抗體。因此，IgM常規(guī)用于急性期感染的指標(biāo)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，IgM抗體量逐漸減少而消失，而IgG抗體可長(zhǎng)期存在，在疾病痊愈后可持續(xù)數(shù)年之久。
IgA：IgA在血清中的含量較少，約占血清Ig總量的15%左右。在全身的分泌液中，如淚液、唾液、初乳、奶液以及呼吸道、胃腸道、生殖道、泌尿道等體液中都含有大量的二聚體IgA，在這些易感染的部位產(chǎn)生有效的免疫保護(hù)作用。
這就不難理解市場(chǎng)上的唾液、尿液檢測(cè)的免疫診斷試劑，如檢測(cè)唾液或尿液中的HIV抗體試劑盒。
IgA能有效的凝集細(xì)菌和中和毒素。母乳喂養(yǎng)的嬰兒比人工喂養(yǎng)的更少出現(xiàn)腹瀉性感染，這是由于母乳中存在大量的IgA抗體對(duì)腸道細(xì)菌的預(yù)防功能。
IgE：由鼻咽、支氣管、扁桃體、胃腸黏膜固有層的漿細(xì)胞產(chǎn)生，介導(dǎo)I型變態(tài)反應(yīng)的抗體。I型變態(tài)反應(yīng)是已經(jīng)獲得免疫的機(jī)體，再次接收同樣的抗原或過(guò)敏原刺激所產(chǎn)生的反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)迅速、強(qiáng)烈、消退快但嚴(yán)重的在數(shù)秒至幾分鐘內(nèi)引起呼吸困難、休克甚至死亡。因此，篩查過(guò)敏原避免再次接觸和抗過(guò)敏藥物治療是預(yù)防此類過(guò)敏反應(yīng)的有效手段。
IgD：有關(guān)于IgD的研究較少，目前生理功能不夠明確。
3.3 抗體的產(chǎn)生：
機(jī)體受抗原刺激后，B淋巴細(xì)胞分化成漿細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)的抗體。抗體產(chǎn)生的途徑、以及再次接觸免疫原后抗體的應(yīng)答，可以用下面兩個(gè)圖解釋：
根據(jù)抗體產(chǎn)生的特點(diǎn)，IgM可以作為急性感染期的指標(biāo)，IgG視為既往感染或恢復(fù)期的標(biāo)志物。另一方面，可以根據(jù)前后兩份血清樣本中IgG滴度的升高（如1：4甚至更高）來(lái)判定現(xiàn)癥感染。
每一系B細(xì)胞只產(chǎn)生針對(duì)某一抗原決定簇的抗體。如將多種抗原或含有多個(gè)抗原決定簇的抗原注入機(jī)體，則將由多系的B細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)的多種抗體（多克隆抗體），這些抗體均存在于免疫血清中。免疫測(cè)定中所用的多克隆抗體一般用抗原免疫兔、羊或馬制得。
產(chǎn)生抗體的B細(xì)胞可在體外與繁殖力強(qiáng)的腫瘤細(xì)胞融合成雜交瘤細(xì)胞。將單個(gè)雜交瘤細(xì)胞分離，在體內(nèi)或體外培養(yǎng)而分泌的單克隆抗體（monoclonal antibody，McAb或Mab）。單克隆抗體僅針對(duì)一種抗原決定簇，具有很高的特異性。單克隆抗體通常用抗原免疫小鼠制備。將免疫的脾細(xì)胞（含產(chǎn)生抗體的B細(xì)胞）與小鼠腫瘤細(xì)胞融合，分離雜交瘤細(xì)胞，接種于小鼠腹腔，產(chǎn)生的腹水中含有濃度很高的單克隆抗體。
上述有關(guān)于多克隆抗體制備、單克隆抗體制備的方法，有興趣的讀者可以參考專業(yè)文獻(xiàn)。針對(duì)抗體作為診斷試劑原料，在質(zhì)量控制方面也需要進(jìn)一步研究。
四、有關(guān)術(shù)語(yǔ)解釋：
潛伏期：是指病原體侵入機(jī)體到最初出現(xiàn)癥狀和體征之間的這段時(shí)期。各種疾病的潛伏期長(zhǎng)短不一，短者數(shù)小時(shí)，長(zhǎng)者可達(dá)數(shù)月或數(shù)年。一般認(rèn)為潛伏期長(zhǎng)短與感染病毒的種類或者型別、病毒的致病性、病毒的數(shù)量、感染途徑、被感染機(jī)體的免疫力以及其他非生理因素等有關(guān)。比如艾滋病病毒，經(jīng)輸血感染的劑量一般較大，所以潛伏期相對(duì)較短，而性接觸感染艾滋病病毒的劑量較小，因此潛伏期相對(duì)較長(zhǎng)。HBV感染后的潛伏期一般為20天至6個(gè)月，平均70－80天；HCV感染后臨床表現(xiàn)一般較輕，常為亞臨床型，但輸血后感染的潛伏期一般為20天到6個(gè)月，平均8周；HIV感染后1到2個(gè)月內(nèi)可能出現(xiàn)急性的癥狀和體征，隨后進(jìn)入較長(zhǎng)期的無(wú)癥狀期，持續(xù)6－15年，平均8－10年，大量輸血的可縮短至1－5年。梅毒的潛伏期一般為2－4周。
窗口期：指的是受病原體感染后出現(xiàn)在血液中直到可以檢出足夠多的相應(yīng)病毒標(biāo)志物（抗原或抗體）前的時(shí)期。在這段時(shí)間內(nèi)，血清中無(wú)相應(yīng)的抗原抗體標(biāo)志物。各種病原體的窗口期是不一樣的，一般所稱的窗口期指的是檢測(cè)到病原體抗體的時(shí)間，但抗原以及核酸檢測(cè)同樣存在窗口期，但時(shí)間大大縮短。HBV、HCV、HIV抗體的窗口期的時(shí)間分別為56、70和22天，P24抗原的窗口期平均為15天，而應(yīng)用核酸技術(shù)，可分別將HBV、HCV、HIV的窗口期縮短為41、12、11天。隨著檢測(cè)的病原體標(biāo)志物的不同，檢測(cè)技術(shù)的提高，試劑的更新?lián)Q代，靈敏度的提高，可大大縮短窗口期時(shí)間。
免疫損傷：對(duì)自身組織、細(xì)胞或蛋白質(zhì)產(chǎn)生的免疫應(yīng)答狀態(tài)，稱為自身免疫。由自身免疫造成的對(duì)自身組織的損傷和臨床癥狀的稱為自身免疫疾病（AID）。如常見(jiàn)的系統(tǒng)性紅斑狼瘡、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎。目前針對(duì)自身免疫性疾病的診斷也是非常大的一塊市場(chǎng)。
免疫耐受：對(duì)外來(lái)異物（抗原）不產(chǎn)生免疫應(yīng)答的現(xiàn)象，稱為免疫耐受。比如某些人對(duì)乙型肝炎疫苗耐受，不產(chǎn)生HBsAb保護(hù)性抗體。
參考文獻(xiàn)：《分子免疫學(xué)基礎(chǔ)》，王重慶編著，北京大學(xué)出版社。
