单元二 决定抗原免疫原性的因素
免疫原性是判断一种物质能否作为抗原,以及诱导特异性免疫应答能力强弱的首要因素。某物质是否具有免疫原性,取决于物质本身的理化性质、机体对其刺激的反应及免疫方式。
一、物质的理化性质
1.相对分子质量大小 作为一种具有免疫原性的物质相对分子质量一般在10kD以上。一般而言,相对分子质量越大,免疫原性就越强。因大分子物质不易被迅速降解或清除,在体内停留时间较长,可刺激淋巴细胞活化、增殖产生效应物质。
2.化学组成与结构 抗原物质必须有一定的化学组成和稳定结构。通常抗原的结构越复杂其免疫原性就越强。如天然蛋白质结构均较复杂,无论是单纯的蛋白质还是糖蛋白、核蛋白或脂蛋白,都是良好的抗原。尤其是含有大量芳香族氨基酸(酪氨酸)的蛋白质,因其含结构较稳定的苯环氨基酸,在体内不易被酶破坏降解,能较长时间停留,往往具有更强的免疫原性。如胰岛素序列中含芳香族氨基酸,结构较稳定,虽相对分子质量仅为5.7 kD,却仍有免疫原性。而明胶相对分子质量虽达100kD,但结构简单,由直链氨基酸组成,缺乏苯环氨基酸,易被酶降解成小分子很快清除,不能充分刺激淋巴细胞产生效应物质,故免疫原性很弱。
3.物理性状 分子的性状也影响着抗原的免疫原性。一般情况下,聚合状态的蛋白质、颗粒性抗原的免疫原性较单体蛋白质或可溶性抗原的免疫原性强,因此,常将许多免疫原性较弱的物质吸附在某些大颗粒表面或载体蛋白上,以增强其免疫原性。
二、物质的异物性
“异物”是指凡化学结构与宿主成分不同或在胚胎期从未与宿主淋巴细胞接触过的物质。异物性是指该物质与宿主组织成分间差异的程度,它是决定抗原免疫原性的首要条件。
正常情况下,机体的免疫系统有精确识别“自己”和“非己”物质的能力。一般来说,种族亲缘关系相距越远,组织结构间的差异越大,免疫原性也就越强。例如马血清与人血清的化学结构不同,对人来说有异物性,免疫原性也就越强。又如鸭血清蛋白对于鸡免疫原性弱,而对于家兔则免原性较强。
根据亲缘关系,具有异物性的物质包括以下三类。
1.异种物质 无种系关系的两种物质间,存在着免疫原性。如对人体而言,各种病原微生物与其代谢产物、寄生虫、异种动物蛋白质、植物蛋白等均属异种物质,具有异物性。
2.同种异体物质 该物质有种系关系,但不同个体间存在差异,如人类红细胞血型抗原和组织相容性抗原。
3.自身物质 自身组织成分通常对机体没有免疫原性,但在外伤、感染、电离辐射或药物等作用下,使自身组织结构发生改变,或从未与淋巴细胞接触过的隐蔽成分(如精子、眼内容物等)得以释放入血液,可被机体免疫系统视为“非己”物质(抗原)而引起免疫应答,导致自身免疫性疾病。
三、其他因素
1.宿主反应性 由于个体遗传因素的差异,因此,对同一种抗原的免疫应答能力也不同。例如,纯化多糖对人和小鼠具有免疫原性,而对豚鼠则无。同一物种不同品系接受同一抗原刺激时,有些品系能产生抗体,有些品系则不能,这表明机体对某种物质的应答能力受其遗传基因(见主要组织相容性复合体)的控制。此外,年龄、性别和健康状态也会影响机体对抗原的应答能力。一般青壮年者比幼年和老年者的免疫功能强。
2.抗原免疫方式 抗原进入机体的途径、剂量、次数、间隔时间以及是否使用免疫佐剂,也可影响免疫应答的发生。
(1)免疫途径:可影响免疫应答的强度,由强到弱依次为皮内注射>皮下注射>肌内注射>腹腔注射>静脉注射。经口服用则易被消化、降解失去免疫原性。
(2)免疫剂量:每种抗原均有其最适剂量。通常特大剂量或特小剂量都可使动物产生免疫耐受,而中剂量则可诱导抗体产生。大部分抗原需要多次免疫才能产生明显的免疫效果,所以,免疫次数和间隔时间也是影响免疫产生的因素之一。
(3)免疫佐剂:属非特异性免疫增强剂,与抗原同时或预先注入机体后,可增强该抗原的免疫原性或改变免疫应答类型。常用于预防接种及制备免疫血清,也用于抗肿瘤与抗感染的辅助治疗(详见任务六)。
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