1、什么是抗原？

抗原（Antigen，Ag）是指能够刺激机体免疫系统产生免疫应答反应的物质。这些物质能够被 T 细胞和 B 细胞表面的抗原受体（TCR 和 BCR）特异性识别和结合，从而激活 T 细胞和 B 细胞，使其增殖和分化，产生免疫应答产物，如致敏淋巴细胞或抗体。这些产物在体内外与抗原发生特异性结合，从而发挥免疫作用。因此，抗原是免疫应答反应中的关键物质，能够诱导机体产生免疫应答反应，并发挥免疫保护作用。

▲ 抗原与免疫系统的相互作用示意

因此，抗原物质具备两个核心特性：免疫原性和免疫反应性。免疫原性是指抗原能够诱导机体产生特异性的免疫应答，并产生抗体和/或致敏淋巴细胞的能力。而免疫反应性是指抗原能够与相应的免疫效应物质（抗体或致敏淋巴细胞）在体内外发生特异性的结合反应的能力。这两个特性共同决定了抗原在免疫应答中的重要地位和作用。

▲ 抗原的两大核心特性：免疫原性与免疫反应性

2、抗原的性质

抗原具有异物性、大分子性和特异性这三个基本性质：

（1）异物性

是指进入机体组织内的抗原物质，必须与该机体组织细胞的成分不相同。

①异种物质

抗原通常是指进入机体内的外来物质，例如细菌、病毒和花粉等。此外，抗原也可以是不同物种间的物质，例如当马的血清进入兔子的体内时，马血清中的许多蛋白质就会成为兔子的抗原物质。

从生物进化的角度来看，异种动物间的血缘关系越远，其抗原性就越强。举例来说，马的血清和各种微生物与人类的血缘关系较远，因此它们的免疫原性强。相对地，马的血清与驴、骡的血缘关系较近，因此其免疫原性相对较弱。

②同种异体物质

同种异体抗原是指同一种属的不同个体之间存在的抗原性差异的物质。这些物质可以成为抗原，如血型抗原、移植抗原等。在人体中，红细胞、白细胞和免疫球蛋白都具有同种异型抗原，这些抗原在同一种属的不同个体之间存在差异。

③自身物质

自身物质通常不具有免疫原性。然而，有些物质如眼晶体蛋白和精子等，在正常情况下与免疫系统是隔离的。但当这些屏障受到破坏时，这些物质可能会进入血流，并与免疫活性细胞接触，从而成为自身抗原异物。

以眼睛水晶体蛋白质、精细胞和甲状腺球蛋白为例，正常情况下，这些物质是固定在机体的特定部位，与产生抗体的细胞相隔离，因此不会引起自体产生抗体。然而，当这些成分因外伤、感染等原因进入血液时，它们就像异物一样能够引发自体产生抗体。这些对自体具有抗原性的物质被称为自身抗原，而所产生的抗体则被称为自身抗体。由于自身抗体与自身抗原发生反应，这可能导致自身免疫疾病，如过敏性眼炎和甲状腺炎等。

此外，机体其他自身组织的蛋白也可能因电离辐射、烧伤、某些化学药品和微生物等理化和生物因素的作用而发生变性。这些变性的蛋白也可以成为自身抗原，并引发自身免疫疾病，如红斑狼疮病、白细胞减少病和慢性肝炎等。

（2）大分子性

构成抗原的物质通常是相对分子质量大于 10000 的大分子物质，这些物质的分子量越大，其抗原性就越强。绝大多数蛋白质都是很好的抗原。

为什么抗原物质都是大分子物质呢？这是因为大分子物质能够在机体内停留更长的时间，有足够的机会与免疫细胞（主要是巨噬细胞、T 淋巴细胞和 B 淋巴细胞）接触，并引发免疫细胞的反应。如果外来物质是小分子物质，它们将很快被机体排出体外，没有机会与免疫细胞接触。例如，大分子蛋白质在经过水解后成为小分子物质，就会失去抗原性。

（3）特异性

抗原的特异性是指一种抗原只能与相应的抗体或效应 T 细胞发生特异性的结合反应。这种特异性是由抗原分子表面的特定化学基团所决定的，这些化学基团被称为抗原决定簇。抗原以抗原决定簇与相应的淋巴细胞抗原受体结合，从而激活淋巴细胞，引发免疫应答。换句话说，淋巴细胞表面的抗原识别受体通过识别抗原决定簇来区分"自身"与"异己"。此外，抗原也是以抗原决定簇与相应的抗体发生特异性的结合反应。因此，抗原决定簇是免疫应答和免疫反应具有特异性的重要物质基础。

3、抗原分类

根据抗原性质可以分为完全抗原和不完全抗原。

完全抗原（complete antigen）：抗原，简称 Ag，是一种既具有免疫原性又具有免疫反应性的物质。例如，许多蛋白质、细菌、病毒以及细菌外毒素等，均属于完全抗原的范畴。

不完全抗原：也称为半抗原（hapten），半抗原是只具有免疫反应性，而不具备免疫原性的物质，因此也被称为不完全抗原。当半抗原与蛋白质载体结合后，它就获得了免疫原性。半抗原又可以分为复合半抗原和简单半抗原。复合半抗原不具备免疫原性，只具有免疫反应性，例如绝大多数多糖（如肺炎球菌的荚膜多糖）和所有的类脂等。简单半抗原既不具备免疫原性，也不具备免疫反应性，但它能够阻止抗体与相应抗原或复合半抗原结合。例如肺炎球菌荚膜多糖的水解产物等。

▲ 半抗原与载体的关系

根据抗原刺激 B 细胞产生抗体是否需要 T 细胞协助，可分为胸腺依赖性抗原（TD-Ag）和胸腺非依赖性抗原（TI-Ag）。

▲ 抗原分类示意

根据抗原的来源，可分为：

• ① 异种抗原（xenoantigens）：病原微生物、类毒素等不同种族之间的抗原；
• ② 同种异型抗原（alloantigens）：存在于同一种族不同个体之间的抗原，如 HLA、ABO 血型抗原、Rh 抗原、MHC 等；
• ③ 自身抗原（autoantigens）：自身成分，分为隐蔽的自身抗原、改变的自身抗原等，如眼晶状体蛋白等；
• ④ 异嗜性抗原（heterophilic antigens）：又称 Forssman 抗原，存在于不同物种间表面无种属特异性的共同抗原，可存在于动物、植物、微生物及人类中，如溶血性链球菌与人心内膜或肾小球基底膜所具有的共同抗原就是异嗜性抗原。

此外，抗原还可分为：

• ① 内源性抗原：指免疫效应细胞的靶细胞自身所产生的抗原；
• ② 外源性抗原：指非 APC 自身所产生的抗原。

以及天然抗原（natural Ag）、人工抗原（artificial Ag）、合成抗原（synthetic Ag）等。

4、处理与递呈

捕获与处理

辅佐细胞可通过多种方法捕获抗原，例如吞噬作用（对同种细胞或细菌等大型颗粒）和胞饮作用（对病毒等微小颗粒或大分子）等。

吞噬和吞饮作用并不具有抗原特异性，其可能的识别机制在于吞噬细胞与被吞噬颗粒之间的表面亲水性差异。除此之外，还存在受体介导的内摄作用，这是辅佐细胞捕获抗原的主要方式，尤其是 B 细胞借助抗原受体（表面免疫球蛋白）与相应的抗原特异性结合，并将抗原内化处理。这些捕获方式与中性粒细胞的吞噬作用相比，具有更弱的吞噬能力。

抗原处理（antigen processing）是指辅佐细胞将天然抗原转变成可被 TH 细胞识别形式的过程；这一过程包括抗原变性、降解和修饰等。例如细菌在吞噬体内被溶菌酶消化降解，将有效的抗原肽段加以整理修饰，并将其与 MHCⅡ 类分子相连接，然后转运到细胞膜上。

可与 MHCⅡ 类分子结合的都是蛋白性抗原；多糖和脂类不易于 MHCⅡ 类分子连接，难以被 TH 细胞识别，因而多不是良好的免疫原；但有时可以诱导抗体性免疫应答。

▲ 抗原的捕获、处理与递呈示意

递呈

抗原递呈（Antigen presentation）是辅佐细胞向辅助性 T 细胞展示抗原和 MHCⅡ 类分子的复合物，并使 TCR 与之结合的过程。这一过程是几乎所有淋巴细胞活化的关键步骤。在抗原递呈之前，经处理后的抗原肽段已经被连接在 MHC 分子顶端的槽中，这个复合物就成为了 TCR 的配体。

目前，TCR 与配体结合的确切模式尚未完全明确。有一种合理的观点是，TCR 中的 α 和 β 链的 V 段与 MHC 分子的 α 螺旋接触，形成 MHC 分子顶端槽的肽段，这样高可变的连接部（V-J 及 V-D-J）就可以与抗原肽段相结合。这种结合模式确保了 TCR 对抗原的特异性识别。

超抗原的递呈方式独特，它不需要经过胞内处理，可以直接与 MHCⅡ 类分子结合。超抗原并不会结合在 MHCⅡ 类分子的顶端槽中，而是结合在其外侧；与 TCR 结合时，它不结合 α 链，只结合 β 链的 V 节段。超抗原对 TCR 和 MHCⅡ 类分子的结合非常牢固，就像一支双向钩子将 T 细胞和辅佐细胞紧密地连接在一起，使得 T 细胞容易被激活。

另外，任何超抗原都只与含有特定 β 链 V 节段的 TCR 结合，这样的 TCR 约占外周 T 细胞总数的 1%～10%。这一数字远大于任何普通抗原所能识别的细胞数。因此，当某些产毒细胞感染时，容易发生急性期素休克综合征，这是由于超抗原刺激的结果。