免疫反应性的结构基础
抗原与相应抗体或效应细胞结合表现为专一性、特异性。决定抗原特异性的结构基础或化学基团称为表位(epitope),又称抗原决定簇(antigenic determinant,AD),它也是与抗原受体及抗体形成空间互补结构的基本结构单位。
(一)抗原表位
表位的空间构象决定抗原的特异性。例如,将苯胺、对氨苯甲酸、对氨苯磺酸、对氨苯砷酸4种半抗原分别与载体结合为完全抗原,诱导机体产生相应抗体,后者仅能与对应的半抗原结合(表2-1)。同样,氨苯甲酸的3种异构体半抗原也只能与相应的抗体结合(表2-2)。
一个抗原分子可以有多种不同的表位,一种表位决定一种特异性。抗原分子表面能够与抗体结合的表位数量称为抗原结合价(antigenic valence),每一种半抗原可近似地理解为一个表位,完全抗原一般呈多价。
(二)抗原表位的类型
1.根据表位的结构组成 可分为构象表位(conformational epitope)和顺序表位(sequence epitope)。前者指空间构象形成的表位,序列上不连续,又称非线性表位;后者指序列相连续的氨基酸片段构成的表位,又称线性表位(图2-1)。
表2-1 不同酸基对半抗原-抗体反应特异性的影响

表2-2 化学基团(COOH)位置对半抗原-抗体反应特异性的影响


图2-1 抗原分子的T细胞识别表位与B细胞识别表位
2.根据T、B细胞识别的抗原表位有所不同 可分为T细胞识别表位(抗原肽)和B细胞识别表位(表2-3)。
表2-3 T细胞表位和B细胞表位的比较(https://www.daowen.com)

(1)T细胞表位:指存在于抗原分子中,经APC加工、处理成抗原肽-MHC分子复合物,能被TCR识别的短肽序列。
T细胞表位特点:①存在于抗原分子的任何部位。②必须经APC吞噬、加工处理,与MHC分子结合成抗原肽-MHC分子复合物并表达于细胞表面,才能被TCR识别,故TCR识别抗原肽-MHC分子复合物受MHC限制。③由8~17个氨基酸组成的线性表位。
(2)B细胞表位:指存在于抗原分子表面,能直接被BCR(或抗体)特异性识别的特定短肽序列或空间构象。
1)B细胞表位的特点:①存在于抗原分子表面,不需经APC处理,能直接被BCR(或抗体)识别,不受MHC限制。②既可是由5~15个氨基酸残基构成的线性表位,也可是抗原分子中三维空间构象的构象表位。
2)B细胞表位的类型与免疫原性:B细胞表位是天然抗原分子中的特定结构,其免疫原性有以下三种情况。
功能性表位与和非功能性表位:功能性表位存在于天然抗原分子表面,能直接被BCR(或抗体)识别,发挥免疫效应的表位。非功能性表位的表位结构存在于抗原分子内部,不能被BCR(或抗体)识别,不能发挥免疫效应。抗原分子在某些因素作用下发生变性,可使抗原分子内部非功能性表位暴露而成为新的功能性表位,同时还可因抗原分子结构改变,使原有的功能性表位被卷入内部或破坏。因此,抗原分子变性会引起抗原特异性改变。
覆盖型表位与非覆盖型表位:除小分子半抗原外,一个抗原分子不止存在一个表位,可同时存在多个表位。理论上讲,它们均能与相应BCR(或抗体)结合,但其结合后往往会发生彼此干扰现象。把彼此间互不干扰与BCR(或抗体)结合的表位称非覆盖型表位(non-overlapping epitope);如果某一表位与BCR(或抗体)结合后,覆盖或阻挡了其他表位的结合则称覆盖型表位(overlapping epitope)。
原发性表位与继发性表位:抗原分子表面的多种表位,由于存在的部位差异,使其与B细胞的易接近性不同,导致其免疫原性强弱的差异和刺激免疫应答先后次序的差别。原发性表位(primary epitope)是抗原分子中易与BCR接近、免疫原性较强、优先激发免疫应答的表位,故又称优势表位(dominant epitope)。继发性表位(secondary epitope)是指抗原分子中优势表位首先刺激机体免疫应答产生抗体,抗体与原发性表位结合致使抗原分子构象改变,使不易或不能与BCR接近的表位进一步暴露,后续激发免疫应答的表位。把继发性表位后续激发免疫应答的现象称为表位扩展(epitope spreading)(图2-2)。

图2-2 原发表位、继发表位、表位扩展
(三)交叉反应
交叉反应(cross-reaction)是指抗体不仅与其诱生抗原发生特异性结合,也可与某些非诱生抗原发生特异性结合的现象。形成此现象的原因可能有以下几个方面。①共同抗原:不同生物体的某些生物大分子的构成基本雷同,具有相同的抗原结构。②共同表位:不同的生物大分子,其某些片段(肽段)具有相同的排列形式,形成相同的表位。③相似表位:不同的生物大分子,其表面的不同片段所构成的空间构象十分类似,可以与同一种抗体的互补决定区相结合。