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抗原抗体反应的基本类型

时间:2022-03-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:由于病原体抗原比血清抗体出现的早,故可用于某些传染病,如钩体病、乙型肝炎或原发性肝癌的早期诊断。抗原刺激机体后,除可产生完全抗体外,也可产生不完全抗体,不完全抗体主要是IgG类抗体,与颗粒性抗原结合,不出现凝集反应。数分钟后,在抗原、抗体交界处出现白色沉淀环者为试验阳性。此法可用于检查梅毒的不加热反应素及毒素或抗毒素的含量。

通过对抗原抗体反应结果的观察、分析,可鉴定抗原或抗体;既可用已知抗原检测未知抗体,又可用已知抗体检测未知抗原。由于抗原物理性状的差异或参加反应的其他辅助成分的不同,可出现不同类型的反应,下面主要介绍几种常见的类型。

(一)凝集反应

细菌、细胞等颗粒性抗原与相应抗体结合,在有适量电解质存在的条件下,形成肉眼可见的凝集块,即凝集反应(agglutination reaction)。

1.直接凝集反应 直接凝集反应(direct agglutination reaction)是颗粒性抗原与相应抗体直接结合而出现的凝集现象。常用的方法有玻片法和试管法。

(1)玻片法:常用已知抗体检测未知抗原,此方法简便快捷,为定性试验,可用于菌种鉴定、分型及人红细胞ABO血型鉴定等。

(2)试管法:常用已知抗原检测待测血清中有无相应抗体及抗体的含量,为半定量试验,可辅助临床诊断及分析病情,如诊断伤寒和副伤寒的肥达反应(Widal’s test)。

2.间接凝集反应 将可溶性抗原吸附于与免疫无关的载体颗粒上,形成致敏颗粒,再与相应抗体进行反应,出现肉眼可见的凝集现象,称为间接凝集或被动凝集反应(indirect or passive agglutination reaction)。常用的载体颗粒有人的O型红细胞、绵羊或家兔红细胞、聚苯乙烯胶乳颗粒、活性炭颗粒等,而相应的凝集现象分别称为间接血细胞凝集、间接胶乳凝集和间接炭粒凝集反应等。

如将抗体吸附于载体颗粒上检测未知抗原,则称反向间接凝集反应(reverse indirect agglutination reaction)。由于病原体抗原比血清抗体出现的早,故可用于某些传染病,如钩体病、乙型肝炎或原发性肝癌的早期诊断。

抗球蛋白试验是另一种间接凝集试验,由Coombs于1945年建立,故又称Coombs试验。抗原刺激机体后,除可产生完全抗体外,也可产生不完全抗体,不完全抗体主要是IgG类抗体,与颗粒性抗原结合,不出现凝集反应。用人血清球蛋白免疫动物可制备抗球蛋白抗体。直接Coombs试验用于检测与Rh阳性红细胞结合的抗体,即将抗人球蛋白抗体直接加入待检的红细胞悬液中,出现凝集说明Rh阳性红细胞表面存在不完全抗体。间接Coombs试验用于检测血清中的游离抗体,取O型Rh阳性红细胞与待检血清反应,再加入抗人球蛋白抗体,出现凝集说明待检血清不完全抗体阳性。

3.间接凝集抑制试验 将可溶性抗原与相应抗体预先混合并充分作用后,再加入致敏颗粒,此时因抗体已被可溶性抗原结合,阻断了抗体再与致敏颗粒上抗原的结合,不再出现致敏颗粒的凝集现象,称为间接凝集抑制试验(indirect agglutination inhibition test)。临床常用的免疫妊娠试验(immune pregnancy test)即属此类。用绒毛膜促性腺激素致敏胶乳颗粒,实验时先将已知抗体与妊娠妇女尿混合反应,然后加入致敏颗粒,因妊娠妇女尿中的绒毛膜促性腺激素已与相应抗体结合,加入致敏颗粒后因无相应抗体的存在而不发生凝集反应,即胶乳凝集被孕妇尿中绒毛膜促性腺激素所抑制,表明尿中含有大量激素,为妊娠试验阳性;反之,若胶乳凝集不被抑制,则妊娠试验阴性(图19-1)。

(二)沉淀反应

图19-1 间接胶乳凝集抑制试验(妊娠试验)示意图

血清、细菌浸出液等可溶性抗原与相应抗体结合,在有适量电解质存在的条件下,出现肉眼可见的沉淀物,称为沉淀反应(precipitation reaction)。沉淀反应的种类很多,常用的有环状沉淀反应、絮状沉淀反应、免疫扩散试验及免疫电泳等。

1.环状沉淀反应 环状沉淀反应(ring precipitation reaction)是将已知抗体放入小口径玻璃管内,小心将已适当稀释的抗原溶液叠加于抗体表面,使两种溶液界面清晰。数分钟后,在抗原、抗体交界处出现白色沉淀环者为试验阳性。此法操作简便,常用于血迹鉴定、微生物分型等。

2.絮状沉淀反应 絮状沉淀反应(flocculation precipitation reaction)是指抗原与相应抗体在试管内或凹玻片上结合后,凝聚成絮状沉淀物,即为阳性反应。此法可用于检查梅毒的不加热反应素及毒素或抗毒素的含量。

3.琼脂扩散试验 琼脂扩散试验是在琼脂中进行的一种沉淀反应,又称免疫扩散试验。半固体琼脂凝胶作为网状支架,让可溶性抗原、抗体在网间扩散,适当比例的抗原、抗体相遇可形成白色沉淀线。依抗原、抗体一种成分扩散还是两种成分均扩散又分为单向、双向两种类型,如与电泳技术结合,又可衍生出火箭电泳、对流电泳、免疫电泳等多种方法。

(1)单向琼脂扩散试验与火箭电泳:两者均是将一定浓度的抗体均匀混入加热熔化的琼脂中,倾注于玻片上制成含抗体的琼脂板,打孔后加入待测抗原。其中,单向琼脂扩散试验(single agar diffusion test)的抗原由小孔向四周扩散,与琼脂中抗体相遇形成免疫复合物而沉积下来,形成乳白色的沉淀环,沉淀环直径与抗原浓度相关(图19-2)。而火箭电泳(rocket electrophoresis)是将琼脂板置于电场中,通电后抗原由负极向正极定向扩散,与板中抗体结合形成火箭形的沉淀峰,沉淀峰高度与抗原浓度成正比。故两者均为定量试验,常用于测定体液中各类免疫球蛋白、补体成分的含量。火箭电泳由于受电场力的作用,带负电荷较多的抗原可快速泳动与相应抗体结合而沉积,故需时较短。

(2)双向琼脂扩散与对流免疫电泳:双向琼脂扩散(double agar diffusion)是将抗原抗体同时在琼脂板上扩散,若抗原抗体相应且比例适当,则于两孔间结合形成乳白色沉淀线,由于一对相应的抗原抗体结合只能形成一条沉淀线,因此,可根据沉淀线的数目推断待测抗原中所含的抗原成分,还可根据沉淀线的吻合、相交或相切推断两种抗原是相同、不同或部分相同(图19-3)。

图19-2 单向琼脂扩散示意图

图19-3 双向琼脂扩散示意图

对流免疫电泳(counter immunoelectrophoresis)是在双向琼脂扩散的基础上加电泳,将抗原孔置负极端,抗体孔置正极端。由于抗原所带的负电荷较抗体多,且抗原分子质量小于抗体,在电场中抗原可克服电渗作用而从负极泳向正极;而抗体却克服不了电渗作用,反而从正极泳向负极,这样抗原与抗体形成对流,短时间内即相遇形成沉淀线,故实验所需时间甚短,敏感性亦较双向扩散高。

(3)免疫电泳:免疫电泳(immunoelectrophoresis)是一种对含有多种抗原成分的复合物进行抗原种类分析的方法。先将待测标本于琼脂小孔中进行电泳,使标本中迁移率不同的各种成分分开,再于琼脂板中央挖一横槽,加入已知抗体,让其自由扩散,已分离成区带的各抗原成分与扩散的相应抗体相遇,在两者比例合适处结合形成沉淀弧。可根据沉淀弧的数量、位置、弧形等对待测标本成分及性质进行分析。本法主要用于血清蛋白及抗体成分的分析。

(三)补体结合试验

补体结合试验(complement fixation test,CFT)是在补体参与下,以绵羊红细胞和溶血素为指示系统,来观察有无抗原抗体反应的一种血清学试验。本试验共有5种成分参与,分为两个系统:指示系统和待测系统。试验时先让待测系统与补体作用然后加入指示系统。若待测系统有相应的抗原抗体形成的复合物,则可消耗补体,指示系统因无补体参与而无溶血现象,此即补体结合试验阳性。如待测标本中无抗原或抗体存在,待测系统无免疫复合物形成,当加入指示系统时,绵羊红细胞在溶血素和补体的作用下发生溶血,则补体结合试验阴性(图19-4)。临床常用于检测某些病毒、立克次体和螺旋体患者血清中的抗体,也可用于病毒的分型。

(四)免疫标记技术

免疫标记技术(immunolabelling technique)是用荧光素、放射性核素或酶等标记抗体或抗原,来检测相应的抗原或抗体,是目前应用较广的一种试验方法。免疫标记技术不仅大大提高了抗原抗体结合反应的敏感性,且与光镜或电镜技术相结合,可对待测物质精确定位,从而为基础及临床医学研究提供方便。本方法可用于定性、定量及定位检测。

图19-4 补体结合试验示意图

1.免疫荧光技术 免疫荧光技术(immunofluorescence technique)是用荧光素标记抗体或抗原,检测标本中有无相应抗原或抗体的方法。常用的荧光素有发绿色荧光的异硫氰酸荧光素(FITC)和发红色荧光的藻红蛋白(PE)等。常用的方法有:①直接法。将荧光抗体加到待测的细胞悬液、细胞涂片或组织切片上,抗原抗体反应后,洗去未结合的荧光抗体,于显微镜下观察,有荧光的部位即有相应抗原存在。此法可用于组织细胞中病毒、病原菌的检查。缺点是每查一种抗原,必须制备与其对应的荧光抗体,极不方便。②间接法。先将组织或细胞上的抗原与未标记的相应抗体(一抗)结合,充分洗涤后再加荧光标记的抗球蛋白抗体(二抗),观察结果同直接法。间接法比直接法敏感性高,且标记一种抗体可用于多种抗原、抗体的检测,使用较方便(图19-5)。免疫荧光技术已广泛应用于细菌、螺旋体、病毒性疾病的诊断,还可用于自身免疫性疾病中抗核抗体的检查。

2.放射免疫测定法 放射免疫测定法(radioimmunoassay,RIA)是用放射性核素标记抗原或抗体,与待测的抗体或抗原反应,通过测定抗原抗体结合物的放射活性来判断结果。本方法敏感性高,可进行超微量分析,但需使用特殊的仪器设备,且有一定的放射性危害。

图19-5 免疫荧光直接法与间接法原理示意图

3.免疫酶技术 免疫酶技术(immunoenzymatic technique)是用酶标记抗体或抗抗体进行抗原抗体反应的一种方法。其原理及操作程序基本与免疫荧光技术相似,不同的是用酶代替了荧光素。将酶标抗体与相应抗原结合,加入酶作用的底物及供氢体,可根据有无颜色及颜色的深浅来判断待测标本中抗原的含量。常用的酶为辣根过氧化物酶(HRP),底物为H2O2,供氢体有邻苯二胺(OPD)和四甲基联苯胺(TMB),反应后供氢体生成有色氧化型染料,前者呈橘黄色,后者呈蓝色。由于酶的催化效率高,加上抗原抗体反应的特异性,此法操作既简便又安全,已被临床广泛应用。近年来该技术发展迅速,已建立有酶联免疫吸附试验、酶联免疫电泳转移印迹试验、斑点免疫结合试验等,其中以酶联免疫吸附试验应用最为广泛。

酶联免疫吸附试验(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA):简称酶标法,是一种既可检测抗原又可检测抗体的免疫酶技术,方法简便快速,适用于各基层单位。常用的方法有两种:①双抗体夹心法,是检测抗原最常用的方法。将抗体吸附于固相载体(常为聚苯乙烯板)上,加入待测的抗原溶液,如标本中有相应抗原,则与吸附的抗体结合,洗涤后再加酶标抗体(试验中所用抗体和酶标抗体需识别结合抗原上不同的表位)、酶作用的底物,使其产生显色反应,颜色的深浅代表标本中所含抗原的量。②间接法,是检测抗体最常用的方法。抗原先吸附于固相载体上,加入待测血清,如血清中含有相应抗体,则与载体上抗原结合成复合物,洗去未结合的抗体后,再加入酶标抗球蛋白抗体(抗抗体),洗涤后加入底物显色,用目测或酶标仪测定底物颜色的深浅,推测抗体的含量。常用的ELISA法操作步骤见图19-6。

图19-6 ELISA法图解

4.免疫胶体金技术 用胶体金标记抗体与组织或细胞标本中的抗原反应,借助显微镜观察颜色分布即可定位、定性测定组织或细胞中的抗原。胶体金技术发展较快,如胶体金斑点渗滤试验和胶体金斑点免疫层析试验,尤其是后者检测敏感度高,操作简单,时间短,1~2min即可出现结果,已应用于HCG和乙肝两对半的检测。

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