抗原、抗体、免疫标记介绍

抗原、抗体、免疫标记介绍免疫测定(immunoassay, IA)是应用免疫学技术测定标本的方法。在临床检验中主要通 过抗原抗体反应检测体液中的抗体或抗原性物质。1.1 抗原 抗原是能在机体中引起特异性免疫应答的物质。抗原进入机体后,可刺激机 体产生抗体和引起细胞免疫。在免疫测定中,抗原是指能与抗体结合的物质。能在机体中引 起抗体产生的抗原多为分子量大于5000 的蛋白质。小分子化合物在与大分子蛋白质结合后 能引起机体产生特异性抗体的，称为半抗原(hapten)。例如某些激素、药物等。抗原的反 应性取决于抗原决定簇(antigenic determinant)，或称为表位(epitope)。一个抗原分子可带 有不同的决定簇。1.2 抗体1.2.1抗体的结构 抗体是能与抗原特异性结合的免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)o Ig分 五类，即IgG、IgA、IgM、IgD和IgEo与免疫测定有关的Ig主要为IgG和IgM。Ig由两个 轻链(L)和两个重链(H)的单体组成。Ig的轻链是相同的，有K (kappa)和入(Lambda) 两种型别。五类Ig的重链结构不同，这决定了它们的抗原性也不同。IgG和IgM的重链分 别称为Y (gamma，链和p (mu)链。IgG的结构见图。IgG可被木瓜蛋白酶分解为三个区段，其中两个相同的区段称抗原结合片段(Fab)。每 个 Fab 都保存结合抗原的能力，但只有一个抗原结合位点，是单价的，与抗原结合后不出现 凝集或沉淀。另一区段称Fc段，无抗体活性，但具有IgG特有的抗原性。IgG可被胃蛋白酶分解为两个片段，一个Fab双体，称F (ab) 2,能和两个相同的抗原结合；另一片 段类似Fc,随后被分解成小分子多肽，无生物活性。IgM是由五个单体组成的五聚体,含10个重链和10个轻链，具有10个抗原结合价，由于空间位置的影响，只表现为五个抗 原结合价。 IgM 分子量约为 900000， IgG 分子量约为 150000。机体被微生物感染后，先产生IgM抗体，然后产生IgG抗体。经过一段时间，IgM抗体量逐渐减少而消失，而IgG 抗体可长期存在，在疾病痊愈后可持续数年之久。IgM抗体一般为保护性抗体，具有免疫性。因此IgM抗体的测定，对某些传染病如甲型肝 炎有较高的临床诊断价值。1.2.2 抗体的产生 机体受抗原刺激后， B 淋巴细胞产生相应的抗体。含有抗体的血清 称为抗血清(antiserum)o每一系B细胞只产生针对某一抗原决定簇的抗体。如将多种抗原 或含有多个抗原决定簇的抗原注入机体，则将由多系的 B 细胞产生相应的多种抗体，这些 抗体均存在于免疫血清中。免疫测定中所用的抗血清一般用抗原免疫兔、羊或马制得。产生 抗体的 B 细胞可在体外与繁殖力强的肿瘤细胞融合成杂交瘤细胞。将单个杂交瘤细胞分离， 在体内或体外培养而分泌的抗体单克隆抗体(monoclonal antibody，McAb或Mab)。单克隆 抗体仅针对一种抗原决定簇，具有很高的特异性。单克隆抗体通常用抗原免疫小鼠制备。将 免疫的脾细胞(含产生抗体的 B 细胞)与小鼠肿瘤细胞融合，分离杂交瘤细胞，接种于小 鼠腹腔，产生的腹水中含有浓度很高的单克隆抗体。1.3 抗原抗体反应1.3.1 可逆性 抗原与抗体结合形成抗原抗体复合物的过程是一种动态平衡，其反应式为： Ag+Abf AgAb。.抗体的亲和力(affinity)是抗原抗体间的固有结合力，可以平衡常数K 表示：K=AgAb / AgAb。AgAb的解离程度与K值有关。高亲和力抗体的抗原结 合点与抗原的决定簇在空间构型上非常适合，两者结合牢固，不易解离。解离后的抗原或抗 体均能保持原有的结构和活性，因此可用亲和层析法来提纯抗原或抗体。在抗血清中，特异 性的 IgG 抗体仅占总 IgG 中的极小部分。用亲和层析法提取的特异性抗体，称为亲和层析 纯抗体，应用于免疫测定中可得到更好的效果。1.3.2 最适比例 在恒定量的抗体中加入递增量的抗原形成抗体复合物(沉淀)的量见图 1-4。曲线的高峰部分是抗原抗体比例最合适的范围，称为等价带( zone of equivalence)。在等价带前后分别为抗体过剩带和抗原过剩带。如果抗原或抗体极度 过剩，则无沉淀物形成，在免疫测定中称为带现象(zone phenomenon)。抗体过量 称为前带( prezone ) ，抗原地过量称为后带( postzone ) 。在用免疫学方法测定抗原 时，应使反应系统中有足够的抗体量，否则测得的量会小于实际含量，甚至出现假 阴性。1.3.3 特异性 抗原抗体的结合实质上只发生在抗原的抗原决定簇与抗体的抗原结合位点 之间。由于两者在化学结构和空间构型上呈互补关系，所以抗原抗体反应具有高度的特异性。 例如乙肝病毒中的表面抗原(HBsAg)、e抗原(HBeAg)和核心抗体(HBcAg),虽来源于 同一病毒，但仅与其相应的抗体结合，而不与另外两种抗体反应。抗原抗体反应的这种特异 性使免疫测定能在一非常复杂的蛋白质化合物(例如血清)中测定某一特定的物质，而不需 先分离待检物。 但是这种特异性也不是绝对的。假使两种化合物有着部分相同的结构， 在抗原抗体反应中可出现交叉反应。例如：绒毛膜促性腺激素(hCG)和黄体生成激素(LH) 均由a和B两个亚单位组成，其结构的不同处在B亚单位，而两者的a亚单位是同类的。用 hCG免疫动物所得的抗血清中含有抗a -hCG和抗B -hCG两种抗体，抗a -hCG抗体将与LH 发生交叉反应。在临床检验中，如用抗hCG抗血清作为妊娠诊断试剂检定尿液中hCG,只 能用于hCG浓度较高的试验，否则妇女生理性排泄入尿液中的微量LH将与之发生交叉反 应。因此在作为早孕诊断(敏感度应达到50mIu/mlhCG)的实际中必须应用只对hCG特异 的抗B -hCG，以避免与其它激素的交叉反应的发生。1.3.4 敏感性 在测定血清中某一物质的含量时，化学比色法的敏感度为 mg/ml 水平，酶 反应测定法的敏感度约为510p g/ml,免疫测定中凝胶扩散法和浊度法的敏感度与酶反应 法相仿。标记的免疫测定的敏感度可提高数千倍，达ng/ml水平。例如，用放射免疫测定法 或酶免疫测定法测定HBsAg，其敏感度可达0.1ng/ml。1.4 免疫测定在临床检验中的应用 由于各种抗原成份，包括小分子的半抗原，均可用 以制备特异性的抗血清或单克隆抗体，利用此抗体作为试剂就可检测标本中相应的抗原，因 此免疫测定的应用范围极广，在临床检验中可用于测定：1) 体液中的各种蛋白质，包括含量极少的蛋白质如甲胎蛋白等。2) 激素，包括小分子量的甾体激素等。3) 抗生素和药物。4) 病原体抗原，HBsAg、HBeAg等。5) 另外，也可利用纯化的抗原检测标本中的抗体，例如抗-HBs等。1.5 标记的免疫测定如上所述，免疫测定是一种很敏感的测定方法，抗原抗体反应后直接测定形成的沉淀或浊度，敏感度可达510“g/m 1,但在临床检验中，某些待测物在标 本中的含量远低于这一水平，因此要寻找增加敏感度的方法。标记的免疫测定是将检测试剂 中的抗原或抗体用可微量测定的物质加以标记，通过测定标记物来提高敏感度。在放射免疫 测定和酶免疫测定中，标记物分别为放射性核素和酶，最后用测定放射性和酶活力来计算待 检物的量，敏感度可比直接测定沉淀物提高数百至数千倍。在标记免疫测定中，一般加入过 量的标记试剂以保证与待测物彻底反应。以标记抗体（Ab检测抗原（Ag）为例，反应 式如下：Ag+人匕f AgAb十人匕。在反应产物中有与Ag结合的Ab和游离和人匕， 如不将两者分离而测定标记物，测得的结果将为两者之和。因此，游离标记物与结合标记物 的分离是标记免疫测定中的重要步骤。可采用多种手段，固相载体是其中之一。如将抗原或 抗体包被在固相载体上，然后再与标记的抗原或抗体直接反应，结合的标记物被固定在载体 上，而游离的标记物留于溶液中。这样可以通过洗涤将游离的Ab除去，结合标记物的测 定可在固相上进行。