抗原抗体反应

抗原抗体反应 第一节 抗原抗体反应的原理 抗原与抗体能够特异性结合是基于抗原决定簇(位)与抗体超变区的 沟槽分子表面的结构互性与亲合性而结合的。 一、抗原抗体的结合力 抗原抗体间结合为非共价键结合，有四种分子间引力参与。 (1)静电引力:是抗原抗体分子带有相反电荷的氨基和羧基基团之间相 互吸引的力。又称为库伦引力。这种引力的大小与两电荷间的距离的平方 成反比。两个电荷距离越近，静电引力越强。 (2)范登华引力:是抗原与抗体两个大分子外层轨道上电子之间相互作 用时，因两者电子云中的偶极摆动而产生吸引力。能促使抗原抗体相互结 合，这种引力的能量小于静电引力。 (3)氢键结合力:是抗体上亲水基团与相应抗原彼此接近时，相互间可 形成氢键，使抗原抗体相互结合。氢键结合力较范登华引力强。 (4)疏水作用力:是抗原表位与抗体超变区靠近时，相互间正、负极性 消失，亲水层也立即失去，排斥了两者之间的水分子，使抗原抗体进一步 相互吸引，促进其结合。疏水作用力是这些力中最强的，对维系抗原抗体 结合作用最大。 二、抗原抗体的亲合性和亲合力 亲合性是指抗体分子上一个抗原结合点与对应的抗原表位之间相互适 应而存在的引力，它是抗原抗体之间固有的结合力，可用平衡常数K 来表 示:K=K1/K2，K 值越大，亲合性越高;亲合性越高，与抗原结合越牢。 抗体的亲合力是指抗体结合部位与抗原表位之间结合的强度， 与抗体结合价直接相关，即所谓多价优势，如IgG 为两价，亲合力为单价 IgM 为5,10 价，亲合力为单价的107倍。由于抗原抗体的结合 的103倍， 反应是可逆的，若抗体的亲合力高，与抗原分子结合牢固，不易解离;反 之即容易解离。 三、亲水胶体转化为疏水胶体 大多数抗原为蛋白质，抗体是球蛋白，它们溶解在水中皆为胶 体溶液，不会发生自然沉淀。这种亲水胶体的形成机制是因蛋白质含有大 量的氨基和羧基残基，在溶液中这些残基带有电荷，由于静电作用，在蛋 白质分子周围出现了带相反电荷的电子云并形成了水化层，由于电荷的相 斥，就避免了蛋白质分子间靠拢、凝集和沉淀。当抗原抗体结合后，使水 化层表面电荷减少或消失，水化层变薄，电子云也消失，蛋白质由亲水胶 体转化为疏水胶体。再加入电解质，如NaCl，则进一步使疏水胶体物相互 靠拢，形成可见的抗原抗体复合物。 第二节 抗原抗体反应的特点 一、特异性 抗原抗体的特异性是指抗原分子上的抗原决定簇和抗体分子超变区结 合的特异性，由两者之间查问结构互补决定的。抗体分子VH 区和VL 区上 各自具有的三个高变区共同组成抗原结合部位，该部位形成一个与抗原决 定簇互补的槽沟，决定了抗体的特异性。因此，在抗原抗体反应的免疫学 实验中，可以用已知的抗原或抗体来检测相应的抗体或抗原。但较大分子 的蛋白质常含有多种抗原表位。如果两种不同的抗原分子上有相同的抗原 表位，或抗原、抗体间构型部分相同，皆可出现交叉反应。 二、比例性 比例性是指抗原抗体特异性结合时，生成结合物的量与反应物浓度的 关系，只有当二者浓度比例适当时，才出现可见的反应。因此在进行抗原 抗体试验时，抗原抗体反应比例最合适的范围，称为抗原抗体反应的等价 带。当抗体过量时，称为前带，抗原过量时，称为后带。 三、可逆性 抗原与抗体结合形成复合物后，在一定条件下，有可以解离为游离的 抗原与抗体，这种特性称为抗原抗体反应的可逆性(renersibility)。抗原 抗体的结合是分子表面的非共价键结合，形成的复合物是不牢固的，在一 定条件下可以解离，因此抗原抗体反应形成复合物的过程是一个动态平衡。 抗原抗体复合物解离取决于两方面的因素:一是抗体对应抗原的亲合 力;二是环境因素对复合物的影响。高亲合力抗体的抗原结合点与抗原表 位的空间构型上非常适合，两者结合牢固，不容易解离;反之，低亲合力 抗体与抗原形成的复合物较易解离。环境因素中pH过高或过低均可破坏离 子间静电引力，降低抗原抗体的结合力，促使其解离。免疫技术中的亲合 层析法，常用改变pH 和离子强度促使抗原抗体复合物解离，从而纯化抗原 或抗体。 四、反应阶段性 抗原抗体反应可分为两个阶段。第一阶段为抗原与抗体发生特异性结 合的阶段，此阶段反应快，仅须数秒至数分钟，但不出现可见反应;第二 为可见反应阶段，这一阶段抗原抗体复合物在环境因素(如电解质、pH、温 度、补体)的影响下，进一步交联和聚集，表现凝集、沉淀、溶解、补体结 合介导的生物现象等肉眼可见的反应。此阶段反应慢，往往需要数分钟至 数小时。 实际上这两个阶段难以严格区分，所需时间亦受多种因素和反应条件的影 响，如反应开始时抗原抗体浓度较高，且两者比例恰当，则很快能形成可 见反应。 第三节 影响抗原抗体反应的因素 影响抗原抗体反应的因素很多，主要有两个方面:一是抗原抗体本身 的因素;另一方面是反应环境因素。 一、反应物自身因素 抗原抗体反应中，抗原和抗体是反应的主体，所以它们的特性直接影 响其结合情况。 (一)抗原 抗原的理化性状、表面抗原决定簇的种类和数目等均可影响抗原抗体 反应的结果。 (二)抗体 抗体对抗原抗体反应的影响主要有以下三个方面: (1)来源:不同动物来源的免疫血清，其反应性存在差异。如家兔等大 多数动物的免疫血清，由于具有较宽的等价带，与相应抗原结合易出现可 见的抗原抗体复合物。马、人的免疫血清等价带窄，抗原不足或过剩，均 易形成可溶性复合物。而单克隆抗体一般不用于沉淀或凝集反应。 (2)浓度:抗体的浓度是相对于抗原而言的，二者浓度合适时才易出现 可见的反应结果，所以在试验前应先进行预试验，滴定抗原抗体最佳反应 浓度。 (3)特异性与亲合力:特异性与亲合力是影响抗原抗体反应的关键因 素，它们共同影响试验结果的准确度。试验试剂应尽可能选择高特异性、 高亲合力的抗体，以保证试验的可靠性。 二、环境条件 (一)电解质 抗原与抗体发生结合后，由亲水胶体变为疏水胶体的过程中须有电解 质参与才能进一步使抗原抗体复合物表面失去电荷，水化层破坏，复合物 相互靠拢聚集，形成大块的凝集或沉淀。若无电解质参加，则不出现可见 反应。为了促使沉淀物或凝集物的形成，常用O.85,氯化钠或各种缓冲液 作抗原及抗体的稀释液及反应液。但电解质的浓度不宜过高，否则会出现 盐析现象。 (二)酸碱度 蛋白质具有两性电离性质，因此每种蛋白质都有固定的等电点。抗原抗体 反应必须在合适的pH环境中进行，pH过高或过低都将影响抗原与抗体的理 化性质。抗原抗体反应一般在pH为6,9进行。 (三)温度 抗原抗体反应必须在合适的温度中进行，一般以15,40?为宜，最适 反应温度为37?。某些特殊的抗原抗体反应，对温度有 一些特殊的要求，例如冷凝集素在4?左右与红细胞结合最好，20?以上反 而解离。 此外，适当振荡和搅拌也能促进抗原抗体分子的接触，加速反应，其 作用与反应物粒子大小成正比。 第四节 抗原抗体反应的类型 随着免疫学技术的飞速发展，在原有经典免疫学实验的基础上， 新的免疫学测定方法不断出现，使免疫学实验技术更特异、更敏感和更稳 定。目前根据抗原和抗体性质的不同和反应条件的差别，抗原抗体反应出 现的现象和结果不同，以及反应时参与的其他条件不同，可将抗原抗体反 应分为五种类型:?颗粒性抗原与相应抗体结合所产生的凝集反应 (agglutination);?可溶性抗原与相应抗体结合所产生的沉淀反应 (precipitation);?抗原抗体结合后激活补体所致的细胞溶解反应 (cytolysis)，细菌抗原表现为溶菌反应，红细胞抗原表现为溶血反应;? 细菌外毒素或病毒与相应抗体结合所致的中和反应;?免疫标记的抗原抗 体反应等