第四节抗原的分类及其医学意义

第四节　抗原的分类及其医学意义 (Classification and Medical Significance of Antigen)

抗原种类繁多，分类方法不一，采用的分类依据不同，同一种抗原所归的种类也不同。常用的分类方法是根据抗原的来源与机体的亲缘关系以及免疫应答过程中是否依赖T细胞进行分类。

一、根据抗原的来源与机体的亲缘关系分类

1.异种抗原

来自另一物种的抗原性物质称为异种抗原(xenoantigen)，各种动物免疫血清，各种微生物及其代谢产物对人来说是异种抗原。

(1)病原微生物病原微生物如细菌、病毒、立克次体和螺旋体等均为良好的抗原，它们虽然结构简单，但其化学组成相当复杂，含有多种性质不同的蛋白质以及与蛋白质结合的多糖和类脂，因此是由多种不同抗原成分组成的复合体。以细菌为例，其抗原成分包括：①表面抗原，如肺炎球菌的荚膜抗原和伤寒杆菌的Vi抗原；②菌体抗原，如肠道杆菌的O抗原；③鞭毛抗原，如伤寒杆菌的H抗原等。这些抗原可作为微生物鉴定、分型的依据，在研究与致病作用的关系及疫苗制备上也有重要意义。在病原微生物的多种成分中只有一小部分能使机体产生保护性免疫，即那些既有致病作用又有良好抗原性的成分才能使机体产生抗感染免疫力。

(2)细菌外毒素和类毒素某些细菌在生长代谢过程中，能分泌一些毒性物质释放到菌体外，称为外毒素。外毒素的毒性极强，对组织细胞具有高度选择性，可引起各自不同的特殊病变和临床表现。如破伤风外毒素和白喉外毒素。外毒素为蛋白质，有很强的抗原性，能刺激机体产生相应的抗体即抗毒素。

外毒素经0.3%～0.4%甲醛溶液处理后，丧失毒性作用而保留原有免疫原性，成为类毒素。类毒素用于人工自动免疫，刺激机体产生相应抗体，可预防由外毒素引起的疾病。常用的类毒素有白喉类毒素和破伤风类毒素等。

(3)动物免疫血清临床上治疗由外毒素引起的疾病通常使用抗毒素抗体，简称抗毒素。抗毒素是用类毒素免疫动物(一般是马)制备的，这种动物免疫血清(含抗毒素)对人体具有双重性：一方面可提供特异性抗毒素抗体，与体内相应的外毒素结合，具有防治疾病的作用；另一方面可刺激机体产生抗体，可能引发超敏反应疾病。因此，使用动物免疫血清之前，必须进行皮肤过敏试验。

2.同种异型抗原

来自同一种属但基因型不同的其他个体的抗原性物质称为同种异型抗原(alloantigen)，人类重要的同种异型抗原包括ABO血型抗原、Rh血型抗原和人类白细胞抗原(human leukocyte antigen，HLA)系统。

(1)ABO血型系统根据人类红细胞膜表面所含A、B抗原种类的不同，可将人类血型分为A、B、O(H)和AB四种类型。A型和B型血红细胞膜上分别有A抗原和B抗原；AB型血红细胞膜上有A和B两种抗原；而在O型血红细胞膜上既无A抗原又无B抗原，但含有A、B抗原的前体——H物质。每个人的血清中不应含有与其本人血型相对应的天然血型抗体。A型人血清中含有抗B抗体，B型人血清中含有抗A抗体，AB型人血清中既无抗A抗体又无抗B抗体，而O型人血清中具有抗A和抗B两种抗体。ABO血型的天然抗体主要属IgM，不能通过胎盘，其产生可能和机体与大肠杆菌O₈₆或肺炎球菌14型接触有关。

ABO(H)抗原物质不仅存在于人红细胞膜上，也广泛分布于其他组织细胞表面。此外，在唾液、精液、胃液、尿液、乳汁和胆汁等体液中也可检出。

(2)Rh血型系统研究发现用恒河猴红细胞免疫家兔后获得的免疫血清可与多数人的红细胞发生凝集，表明在人类红细胞和恒河猴红细胞表面具有某些相同的抗原成分，称为Rh抗原。人类红细胞表面有Rh抗原者称为Rh阳性，缺乏Rh抗原者为Rh阴性。正常情况下，人类血清中不存在Rh血型的天然抗体，只有在免疫情况下，如通过输血使Rh阳性红细胞进入Rh阴性者体内或Rh阴性妇女由于孕期胎盘损伤或分娩时胎盘剥离导致胎儿Rh阳性红细胞进入母体时，方可刺激机体产生Rh抗体，这种针对Rh抗原产生的免疫血型抗体为IgG类抗体，当母体再次妊娠Rh阳性胎儿时，该种免疫血型抗体即可通过胎盘与胎儿体内红细胞表面Rh抗原特异性结合，从而激活补体系统使红细胞溶解破坏，引起胎儿流产或发生新生儿溶血症。

(3)HLA抗原系统人类主要组织相容性抗原系统因首先在外周血白细胞表面发现，故称人类白细胞抗原(HLA)系统。HLA抗原是最复杂的同种异型抗原，根据结构可分为两种类型，即HLAⅠ类抗原和HLAⅡ类抗原。HLA抗原系统主要参与提呈抗原、引起同种移植排斥反应、免疫应答的遗传控制等。

3.自身抗原

能引起自身免疫应答的自身组织成分称为自身抗原(autoantigen)。

通常情况下，机体对绝大多数自身成分不产生免疫应答，即形成天然免疫耐受。在某些因素作用下，体内有些自身成分获得免疫原性，可刺激机体产生免疫应答，此种免疫应答在生理限度内对机体有益，可协助清除体内损伤衰老的自身组织、细胞或其分解产物，具有维持自身稳定的作用。当此种免疫应答超越生理限度时，可引发自身免疫性疾病。在某些理化、生物因素作用下自身成分发生改变而成为新抗原；或者由于手术、外伤、感染使某些隐蔽的从未与自身免疫系统接触过的成分，如果释放进入血液或淋巴，激活自身淋巴细胞引起自身免疫应答。

(1)隐蔽的自身抗原正常情况下与血流和免疫细胞相对隔绝的自身组织成分称为隐蔽的自身抗原，主要包括眼晶状体蛋白、眼葡萄膜色素蛋白、甲状腺球蛋白、精子和神经髓鞘磷脂碱性蛋白等。这些自身抗原所处解剖位置特殊，在胚胎期未曾与自身淋巴细胞接触，机体未能对其建立免疫耐受。因此，如果由于外伤、感染或手术不慎等使这些物质进入血流，可引起自身免疫应答，重者发生自身免疫性疾病。如甲状腺球蛋白抗原释放，可引起甲状腺炎(即桥本甲状腺炎)；眼晶状体蛋白释放，可引起晶状体过敏性眼内炎；眼葡萄膜色素蛋白释放，可引起交感性眼炎；精子抗原释放可引起男性免疫性不育；神经髓鞘磷脂碱性蛋白释放，则引起脱髓鞘脑脊髓炎和外周神经炎等。

(2)改变(修饰)的自身抗原在某些理化和生物因素如电离辐射、化学药物和微生物感染等作用下，使自身组织细胞结构发生改变或暴露出新的抗原决定基时，这些改变的自身抗原可刺激机体产生免疫应答，能引起自身免疫性疾病。如服用甲基多巴类药物后，可使红细胞表面化学结构发生改变出现新的抗原决定基，从而引起自身免疫性贫血。

4.异嗜性抗原

异嗜性抗原(heterophilicantigen)是一类与种属特异性无关的，存在于人、动物、植物和微生物之间的共同抗原。Forssman首先发现，用豚鼠肝、脾、肾上腺等脏器细胞悬液免疫家兔后获得的抗血清(抗体)，除能与豚鼠相应脏器抗原发生反应外，还能与绵羊红细胞发生交叉凝集反应，并将这种存在于豚鼠脏器和绵羊红细胞上的交叉反应性抗原称为Forssman抗原。后来发现，该类抗原也广泛存在于其他不同种属动物和微生物之间，因此统称其为异嗜性抗原。在医学实践中具有重要意义的异嗜性抗原如下：

(1)可用于临床协助诊断的异嗜性抗原引起斑疹伤寒的立克次体与变形杆菌OX19、OX2有共同抗原成分，临床可采用相应变形杆菌为抗原，与斑疹伤寒病人血清做凝集试验即外斐氏试验，进行辅助诊断；引起支原体肺炎的肺炎支原体与MG株链球菌有共同抗原成分，可用MG株链球菌代替肺炎支原体进行临床血清学诊断；传染性单核细胞增多症病原体(EB病毒)与绵羊红细胞之间有共同抗原，临床可根据绵羊红细胞能否与患者血清发生凝集反应进行诊断。

(2)与临床某些免疫性疾病发生有关的异嗜性抗原乙型溶血性链球菌的某些抗原与人肾小球基底膜、心瓣膜和心肌组织有共同抗原。因此，在链球菌感染后，有可能发生肾小球肾炎、心肌炎或风湿病等；大肠杆菌O₁₄型的脂多糖与人结肠黏膜之间存在共同抗原，有可能导致溃疡性结肠炎的发生。

(3)与ABO天然血型抗体产生有关的异嗜性抗原大肠杆菌O₈₆型含人血型B物质，肺炎球菌14型含人血型A物质。

二、根据抗原刺激机体产生抗体是否需要依赖T细胞分类

1.胸腺依赖性抗原(thymus dependent antigen，TD-Ag)

TD-Ag指需在抗原提呈细胞参与及T细胞辅助下，才能刺激B细胞产生抗体的抗原性物质。天然抗原大多为TD抗原，如病原微生物及其代谢产物、血细胞和血清蛋白等。这类抗原分子较大，结构复杂，表位种类繁多且分布不规则。引起免疫应答的特点：(1)既能引起体液免疫应答，也能引起细胞免疫应答；(2)产生的抗体以IgG为主，也可产生其他类别的抗体；(3)可产生免疫记忆，能引起再次应答。

2.胸腺非依赖性抗原(thymus independent antigen，TI-Ag)

TI-Ag指直接刺激B细胞产生抗体无需T细胞辅助的抗原性物质。天然TI抗原种类较少，主要有细菌脂多糖、肺炎球菌荚膜多糖和聚合鞭毛素等。该类抗原结构简单，同一表位重复出现，排列密集有序，能与B细胞表面相应抗原受体牢固结合，引起受体交联导致B细胞活化。引起免疫应答的特点：(1)只能引起体液免疫应答；(2)只能刺激B细胞产生IgM类抗体，不能产生其他类别的抗体；(3)无免疫记忆，不能引起再次应答。

表3-2　TI抗原与TD抗原的比较