1.3 半抗原和載體效應(yīng)

半抗原（haptens）是指不含蛋白質(zhì)成分的有機小分子，它們能和抗體起反應(yīng)，即有免疫反應(yīng)性，但它們單獨存在的情況下不能誘發(fā)機體產(chǎn)生免疫應(yīng)答，即無免疫原性，如藥物（青霉素）、寡糖、核苷酸、某些肽類及有機化合物等。

抗原抗體反應(yīng)最重要的特點是具有高度的特異性。抗原特異性是以它本身分子的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的，即由抗原決定簇的結(jié)構(gòu)特性所決定的。Landersteiner（1917）通過人工合成抗原的方法來研究抗原特異性。分別用—COOH、—SO3H或—AsO3H2與苯胺連接起來，生成對氨基苯甲酸、對氨基苯磺酸或?qū)Π被缴樗帷Ｔ俳?jīng)過偶氮化與牛血清白蛋白結(jié)合成三種新的人工抗原。在這三種新的人工抗原中，用的是同一種牛血清白蛋白，差別在于與苯胺連接的化學(xué)基團分別為—COOH、—SO3H或—AsO3H2。用這三種新的人工抗原分別免疫動物，獲得三種不同的抗體。用這些抗體檢測以不同化學(xué)基團連接的三種抗原時，只有相對應(yīng)的抗原抗體才發(fā)生反應(yīng)（表1.3）。這一經(jīng)典實驗證明抗原的特異性取決于大分子上所結(jié)合的化學(xué)基團——抗原決定簇。在實驗中，對氨基苯甲酸、對氨基苯磺酸或?qū)Π被缴樗釣橛袡C小分子，本身沒有免疫原性，但有免疫反應(yīng)性，作為半抗原與牛血清白蛋白偶聯(lián)，可形成一個結(jié)合抗原（conJugated antigen）或完全抗原（complete antigen）。偶聯(lián)的蛋白質(zhì)稱為載體蛋白（carrier protein）或載體。半抗原作為完全抗原上的一個新的抗原決定簇，用完全抗原免疫動物后產(chǎn)生抗載體蛋白的抗體和抗半抗原的抗體。載體分子必須具有免疫原性，與半抗原偶聯(lián)后才能誘導(dǎo)機體產(chǎn)生對半抗原的免疫應(yīng)答。

表1.3 不同酸基取代基團對半抗原-抗體反應(yīng)特異性的影響

作為抗原決定簇的化學(xué)基團的空間構(gòu)型也對抗原特異性有一定的影響。例如氨基苯磺酸的鄰位、間位和對位三種異構(gòu)體分別與同一種載體蛋白結(jié)合，免疫動物所獲得的抗體各自具有高度的特異性（圖1.3）。抗原決定簇的化學(xué)組成、排列及空間結(jié)構(gòu)決定著抗原的特異性。

圖1.3 化學(xué)基團（—SO3）的不同取代位置影響半抗原-抗體反應(yīng)的特異性

結(jié)合抗原的半抗原特異性依賴于半抗原決定簇，而載體蛋白大分子卻決定了對半抗原免疫應(yīng)答的性質(zhì)和量。用同一半抗原結(jié)合相同和不同的載體蛋白，免疫動物后，產(chǎn)生對半抗原免疫應(yīng)答的效應(yīng)是不同的。

二硝基苯甲酸（DNP）作為半抗原，與雞卵清白蛋白（OVA）或牛血清白蛋白（BSA）偶聯(lián)后免疫小鼠，可得到針對DNP的抗體。如果用OVA首先免疫小鼠，再用OVA-DNP進行第二次免疫，可得到更強的DNP特異性體液免疫應(yīng)答。如果用BSA首先免疫小鼠，再用OVA-DNP進行第二次免疫，則不能引起對DNP的特異性體液免疫應(yīng)答（圖1.4）。

圖1.4 半抗原與載體效應(yīng)

機體內(nèi)存在兩類免疫活性細胞，分別識別載體決定簇和半抗原決定簇，而且免疫活性細胞只有識別了載體決定簇，才能進一步誘導(dǎo)抗體的產(chǎn)生及對半抗原的識別。這種現(xiàn)象稱為載體效應(yīng)（carrier effect）。載體蛋白不僅僅是增加半抗原的相對分子質(zhì)量，也不是單純地起運載半抗原的作用，它必須存在免疫原性，存在載體決定簇（圖1.5）。

有些有機化合物藥物（半抗原）進入機體后，可與體內(nèi)蛋白質(zhì)結(jié)合，形成完全抗原，產(chǎn)生免疫原性，以致誘導(dǎo)機體出現(xiàn)超敏反應(yīng)。如青霉素的過敏反應(yīng)是由于進入體內(nèi)的青霉素轉(zhuǎn)變成青霉素酸，與體內(nèi)蛋白質(zhì)結(jié)合，就形成了誘導(dǎo)機體超敏反應(yīng)的過敏原（allergen）。所以對從來沒有接觸過青霉素的人第一次用青霉素可能不發(fā)生過敏反應(yīng)，而第二次或以后再用青霉素則有可能發(fā)生過敏反應(yīng)，因此，要求每次用青霉素之前都要做皮膚試驗。

圖1.5 結(jié)合在蛋白質(zhì)載體上的半抗原與載體上的抗原決定簇起同樣的作用，刺激機體產(chǎn)生相應(yīng)的抗體