影响免疫原性的主要因素

三、影响免疫原性的主要因素

作为抗原属性的免疫原性,实质是由抗原及被刺激者的免疫系统共同体现的一种生物学品性,因此抗原的免疫原性往往依赖于抗原自身的结构与生物学特性、免疫系统的识别能力以及抗原与免疫系统的接触方式。

(一)抗原的结构与生物学特性

1.“异物”性 为抗原的主要生物学特性。机体的免疫系统只将胚胎期和未成熟免疫细胞所接触过的成分视为“自我”,而将未接触的成分视为“异物”。一般而言,生物体间亲缘关系越远的成分差异较大,免疫原性也较强;反之,免疫原性较弱。例如,鸭血清蛋白对鸡是弱抗原,而对家兔则是强抗原。

2.分子量 一般认为,一个有效免疫原的分子量大多在10 kDa以上,分子量越大则免疫原性越强。但也有例外,如明胶的分子量高达100 kDa,但其结构成分简单及在体内易降解成低分子物质,故免疫原性弱。

3.复杂性 人工合成多肽的研究表明,单一氨基酸或单糖组成的聚合物尽管分子量可以足够大且有异物性,但免疫原性仍较弱。如果由不同的氨基酸或单糖构成共聚物,往往比同源多聚物显示良好的免疫原性。若在人工合成肽中引入芳香族氨基酸如酪氨酸和苯丙氨酸,可大大增强其免疫原性。例如,以谷氨酸和赖氨酸构建的多肽,分子量至少要30~40 kDa方具有免疫原性;加入酪氨酸,分子量只需10~20 kDa就可显示;若同时加入酪氨酸和苯丙氨酸,分子量低至4 kDa即显示免疫原性。

4.易接近性(accessibility) 指抗原表位是否易被淋巴细胞的抗原受体所接近。图2-3中A、B示,氨基酸残基在侧链的内外位置不同,其免疫原性也不同;与B相比较,C因侧链间距增大更易被BCR接近,其免疫原性也增加。

图示(https://www.daowen.com)

图2-3 氨基酸残基的位置和间距与免疫原性的关系

5.可提呈性 T细胞不识别完整的抗原分子,而是识别被APC加工过的由MHC分子提呈的抗原肽,因而抗原能否被有效地加工和提呈,决定了这一分子的免疫原性。分子量大且可溶性差的物质通常比分子量小且可溶性好的物质免疫原性强,这是因为大的不溶性的分子容易被APC吞噬和加工。但不容易被降解和被MHC提呈的大分子免疫原性也较弱,如参与抗原分子的氨基酸为D型而不是L型,则难被APC酶解,免疫原性降低。

(二)免疫系统的识别能力

遗传因素、年龄、性别与健康状态等均可影响免疫系统的识别能力,如同样的抗原对青壮年动物比幼年、老年动物具有更强的免疫原性。MHC分子对抗原肽的选择性结合则直接决定每个个体的候选抗原资格,如多糖抗原对人和小鼠具有免疫原性,而对豚鼠则无免疫原性。

(三)抗原与免疫系统的接触方式

抗原与免疫系统的接触方式也是体现免疫原性强弱的要素,包括抗原进入的途径、剂量、次数、间隔时间和免疫佐剂等。抗原剂量必须适当,过高或过低均可导致免疫耐受。在数周内反复注射同一抗原比一次性注射效果好。而同一抗原经不同途径所产生的免疫应答也有所不同,由强到弱依次为:皮内注射→皮下注射→肌内注射→静脉注射→腹腔注射(仅限于动物)。口服抗原易诱导免疫耐受。