第一节 概述
1888年P．P．Emile Roux和A．E．J．Yersin在研究白喉发病机理时，发现白喉杆菌能产生外毒素，1890年EmilA．Von Behring等人将白喉外毒素注射给动物，发现在该动物血清中存在一种能中和白喉外毒素的物质，他们称之为抗毒素。19世纪末和20世纪初，许多科学家先后发现了免疫血清在体内和试管中可以凝集细菌和溶解细菌，并进而发展到对病原微生物的鉴定和传染病的诊断。把血清中与细菌或毒素起反应的物质统称为抗体，引起抗体产生的刺激物质，如细菌、病毒、毒素等称为抗原（antigen，Ag）。随着免疫学研究的逐步深入，如前所述，抗原分子进入体内，刺激免疫细胞、免疫基因、免疫分子等，出现一系列复杂的生物学过程，称之为免疫应答。免疫应答又分为对机体有利的免疫应答，如抗感染免疫；和对机体不利的免疫应答，如超敏反应。因此，现代免疫学认为：凡能刺激机体免疫系统产生抗体或致敏淋巴细胞，并能与其相应抗体或致敏淋巴细胞在体内或体外发生特异性反应的物质，统称为抗原。
根据抗原的概念，抗原有两种性能：①免疫原性，即抗原刺激机体免疫系统产生免疫应答的过程。该过程包括：抗原进入机体后，刺激淋巴细胞活化、增殖、分化，产生抗体或致敏的效应淋巴细胞。②免疫反应性，即抗原与相应抗体或致敏的效应T细胞发生特异性反应的性能，又称反应原性。同时具有这两种性能的物质称为完全抗原，一般说的抗原即完全抗原，如细菌、病毒、异种动物血清和大多数蛋白质等。只具有免疫反应性，而单独使用不能刺激机体产生免疫应答的物质（即不具有免疫原性），为不完全抗原或半抗原（hapten）。如大多数的多糖、某些小分子的药物（如青霉素）和一些简单的有机分子（分子量小于4kD），它们本身无免疫原性，不能刺激机体产生抗体或效应T细胞，但能与已产生的抗体发生特异性反应。当半抗原与载体蛋白（或具有免疫原性的载体）结合后可成为完全抗原，进入机体后可刺激免疫系统产生免疫应答。
在不同情况下常把抗原称为不同名称，如引起凝集反应的抗原称为凝集原；引起沉淀反应的称为沉淀原，引起超敏反应的抗原称为过敏原（又称变应原，即引起变态反应的抗原）；引起免疫耐受的抗原又称耐受原。
第二节 抗原的免疫原性
一、抗原的理化特性
（一）大分子物质
并非所有的异物都具有免疫原性，凡具有免疫原性的物质，必须具有一定的化学组成和结构，其分子量都较大，一般在10kD以上。小于10kD者，其免疫原性较弱，低于4kD者，一般不具有免疫原性。其原因一般认为：分子量越大，其表面的抗原决定簇越多，化学结构也较稳定。再者，大分子物质不易被破坏而排除，存留在体内的时间长，有利于与免疫细胞接触，从而刺激机体的免疫系统产生免疫应答。
（二）分子结构的复杂性
仅分子量大，若是结构简单的聚合物，不一定具有免疫原性，还要求有一定复杂的化学结构和化学组成。在蛋白质分子中，凡含有大量芳香族氨基酸，尤其是含有酪氨酸的蛋白质，其免疫原性更强，如蛋白质分子中含有2％的酪氨酸，即具有良好的免疫原性。而以非芳香族氨基酸为主的蛋白质，其免疫原性弱。蛋白质和多糖抗原，凡结构复杂的，免疫原性强，反之则较弱。其复杂性是由氨基酸和单糖的类型及数量等决定的，如聚合体蛋白质分子较简单可溶性蛋白质分子的免疫原性强，结构复杂的多糖，如细菌的细胞壁、荚膜及红细胞血型抗原等，均具有较强的免疫原性，核酸、脂质无免疫原性，但与蛋白质结合形成核蛋白、脂蛋白则具有免疫原性。在自身免疫病中，天然核蛋白可诱导免疫应答，产生抗DNA或抗RNA抗体。
免疫原性的强弱也与抗原物质的物理性状有关，球形蛋白质分子的免疫原性比纤维形蛋白质分子强；聚合状态的蛋白质较其单体的免疫原性强；颗粒性抗原较可溶性抗原的免疫原性强，这是由于溶解蛋白易被蛋白酶降解的原因。因此，许多免疫原性较低的蛋白质，一经聚合或吸附在大的颗粒表面，就可以增强其免疫原性。
此外，具有免疫原性的物质进入机体后能否诱导免疫系统产生免疫应答，受动物种属的遗传属性和动物个体的生理状态的影响；还受抗原的剂量、免疫的途径、免疫间隔的时间等多种因素的影响。
二、异物性
凡是化学结构与宿主成分不同的外来物质，或者在胚胎期机体的淋巴细胞从未接触过的物质，均属异物性物质。异物非专指异体物质，除外来分子外，还可是自身物质的分子结构发生改变（如病毒感染的细胞、肝癌细胞等）和胚胎期与淋巴细胞隔绝的自身组织物质（如精于、眼晶状体蛋白等），均属异物。正常情况下，T和B淋巴细胞发育成熟的标志是细胞表面表达特异性抗原受体。在胚胎期，这种带有特异性抗原受体的淋巴细胞首先接触的是机体自身的细胞和蛋白质，淋巴细胞一旦与之结合，该细胞克隆就被抑制，不能继续分化发育，有的干脆被杀死称克隆排除。于是通过这种负筛选的方法，把不能与自身细胞、蛋白应答的淋巴细胞克隆筛选出来，形成只对外来（即非己）抗原物质产生应答的免疫功能。即只有“非己”的、同种异体或异种的抗原物质才能诱导宿主的正免疫应答，这是由于免疫系统在个体发育过程中，对“自己”抗原产生耐受，不能识别，而对“非己”抗原能够识别所致。因此，根据抗原来源与宿主的关系，异物性抗原有：
1．异种物质通常认为，与宿主的生物学亲缘关系越远的物质，其分子结构差异越大，免疫原性也越强。如微生物抗原对人来说是强抗原，马血清对人是强抗原，对驴则是弱抗原，说明种系关系越近的物质，其免疫原性也越弱。如鸭血清蛋白对鸡呈弱免疫原性，而对兔则表现为强免疫原性。
2．同种异体物质同种不同个体之间的不同基因型物质，其组织细胞成分不同，分子结构也不相同，相互具有免疫原性。如人类不同个体不同血型的红细胞表面的抗原；除同卵双生子外，不同个体间组织相容性抗原等。
3．自身组织正常情况下，自身组织对机体无免疫原性，但若自身组织的结构发生改变，或胚胎期淋巴细胞从未接触过的正常自身组织，出生后淋巴细胞一旦与之接触，也视为“非己”，而具有免疫原性。如机体受感染、电离辐射、外伤或药物等各种因素的影响下，使自身物质的组织成分发生改变，对机体自身产生免疫原性，诱导机体的免疫应答称此物质为改变的自身抗原。终生与免疫系统隔绝的成分，如眼球内的晶体蛋白、甲状腺球蛋白、精子等一旦释放入血，会被免疫系统视为“非己”物质，成为自身抗原，称为隐蔽的自身抗原。自身抗原刺激免疫系统发生免疫应答，可导致自身免疫病。
第三节 抗原的特异性
一、决定抗原特异性的物质基础——抗原决定簇
抗原抗体反应最重要的特点是具有高度的特异性，而抗原的特异性又是以它本身的分子结构为基础的。实验表明，抗原与抗体的特异性结合与抗原分子表面的特殊结构的化学基团有关，称这种能与抗体特异性结合的，抗原分子表面的特殊结构的化学基团，为抗原决定簇。抗原决定簇与相应的淋巴细胞表面的抗原受体（SmIg或TCR）结合，诱导机体产生免疫应答；抗原决定簇与相应的抗体特异性结合发生免疫反应。因此，抗原决定簇是免疫应答和免疫反应具有特异性的物质基础，即抗原决定簇决定了抗原的特异性。抗原决定簇的化学基团（对位上的酸基不同）性质不同，其抗原特异性就会有差别。抗原决定簇的空间构型（羧基的邻位、间位和对位）也影响抗原的特异性。由此可以证明，天然蛋白质的抗原决定簇，由于其氨基酸的数目、组成、排列顺序、空间构型的差异，从而引起了抗原特异性的不同。
2．抗原决定簇的类型
（1）从结构上分
a.顺序决定簇：线性AD，连续性AD
b.构象决定簇：拓扑性AD，非连续性AD
（2）从诱发免疫应答上分
a.功能性AD：分子表面，易被识别
b.隐蔽性AD：分子内部
（3）从被免疫细胞识别上分
a.B细胞决定簇：分子表面，以构象AD为主
b.T细胞决定簇：分子内部，以顺序AD为主
3．Ag结合价是指能与Ab结合的Ag的AD。
二、抗原——抗体反应的特异性
1．半抗原和载体效应
半抗原（hapten）指只具有免疫反应性，而单独使用不能刺激机体产生免疫应答的物质（即不具有免疫原性）。
载体效应：初次与再次免疫时，只有使半抗原结合在同一种载体上，才能产生抗半抗原的再次免疫应答，这种现象称为载体效应。
研究抗原抗体特异性常用方法是将半抗原X与作为载体的某一动物（例如马）的血清蛋白结合，免疫另一种动物（例如兔），然后检测所得抗血清。由于这种结合抗原的抗血清含有两类抗体，一是针对半抗原的，另一是针对载体的，所以直接用原来的结合抗原与抗血清反应，不能反映半抗原的特异性。为了排除载体的影响，可先将半抗原与另一载体即第三种动物的蛋白（例如卵白蛋白）结合后再与该抗血清进行反应，如出现肉眼可见反应，即证明是由结合在载体上的半抗原与抗血清中和半抗原相应的抗体发生特异性结合所致。
2．交叉反应的真相
复杂抗原具有多个抗原决定簇，不同抗原之间存在相同或相似的抗原决定簇。
第四节 抗原的分类
抗原的种类很多，因研究工作或理论探讨的需要，根据抗原某方面的特性，采用不同的分类方法加以归类。
一、根据抗原颗粒大小和溶解性分类
（一）颗粒性抗原包括细菌、支原体、立克次氏体、衣原体、病毒、红细胞等，它们相对颗粒较大，与相应抗体特异性结合后可出现凝集反应（如红细胞凝集）。
（二）可溶性抗原包括蛋白质、多糖、脂多糖、结合蛋白（糖蛋白、脂蛋白、核蛋白等）。它们作为大分子颗粒，在水溶液中溶解形成亲水胶体。它们与相应抗体特异性结合后形成抗原抗体复合物，在一定条件下出现可见的沉淀反应。可溶性抗原是抗原研究的主体，它们存在于一切生物的细胞膜内外或体液中，从分子水平看，可溶性抗原存在于颗粒性抗原的细胞膜上，是颗粒性抗原诱导机体产生免疫应答的分子基础。
二、根据抗原性能分类
（一）完全抗原既具有免疫原性又具有反应原性的物质均属完全抗原。完全抗原进入机体能诱导机体产生抗体或效应T细胞，并能在体内外与相应的抗体或效应T细胞结合发生反应。例如，大多数蛋白质、组织细胞、细菌外毒素、抗毒素、异种动物血清、各种疫苗等均是完全抗原。
（二）不完全抗原又称半抗原只具有免疫反应性而无免疫原性的物质称为半抗原（hapten）。如多糖、类脂、核酸、某些药物等。半抗原因其分子量较小，不具免疫原性，但与大分子蛋白质载体结合后即成为完全抗原，具有免疫原性。
三、根据抗原的来源分类
（一）外源性抗原指来自机体以外的物质。根据其制备的方法又分为：
1．天然抗原是指自然界存在的蛋白质、多糖和结合蛋白。这类抗原相对分子量大、结构复杂，研究其免疫原性和反应原性的特异性有较大困难，是疫苗、类毒素等研制的基础，也是抗原诱导机体免疫应答的免疫学基本理论研究的重要内容。
2．人工抗原用化学合成法或基因重组法，制备含有已知化学结构的决定簇的抗原，称之人工抗原。
（二）内源性抗原指个体组织成分在一定条件下构成的抗原。这些抗原包括隐蔽的自身抗原和改变的自身抗原。
四、根据抗原与宿主的亲缘关系分类
（一）异种抗原来自异种动植物和微生物的抗原性物质称为异种抗原。如各种病原微生物及其外毒素、异种动物血清（如破伤风抗毒素）、异种蛋白、花粉等，它们对人而言，种属关系远，为强抗原。
（二）同种异型抗原在同种动物不同个体间，存在的各种组织成分的抗原性差异，称为同种异型抗原。这种抗原受遗传支配，它可在遗传性不同的个体间引起免疫应答。如血型不同（A．B．Rh因子等）引起的输血反应；组织相容性抗原不同，引起异体器官移植的排斥反应。
（三）自身抗原能引起免疫应答的自身组织成分称为自身抗原。
（四）异嗜性抗原不同种属动物组织间的共同抗原，称为异嗜性抗原或称共同抗原。
五、根据免疫应答分类
（一）胸腺依赖性抗原（TD抗原或TD—Ag）绝大多数抗原需要T细胞（TH）辅助才能激活B细胞分化为浆细胞产生抗体，称这类抗原为胸腺依赖性抗原。这类抗原还可诱导细胞免疫应答。TD抗原大多数由蛋白质组成，分子量大，结构复杂，表面的抗原决定簇种类多，但缺乏同一决定簇分布均匀的多次重复出现。TD抗原既具有表面的半抗原决定簇（B细胞决定簇），又具有载体决定簇（T细胞决定簇）。TD抗原可刺激淋巴细胞产生记忆性T细胞和记忆性B细胞，即出现再次免疫应答（又称回忆反应）现象，产生的抗体多为IgG类。
（二）非胸腺依赖性抗原（TI抗原或TI—Ag）这类抗原不需TH细胞辅助，直接激活B细胞分化成浆细胞产生抗体。这类抗原多数为大分子多聚体，在抗原分子上有大量重复出现的同一抗原决定簇，降解缓慢，能与B细胞表面的多个抗原受体（SmIg）结合形成交联，从而直接激活B细胞，产生IgM类抗体，无IgG的转换，不需TH辅助，不产生免疫记忆。如细菌脂多糖、荚膜多糖、聚合鞭毛蛋白等属TI-Ag。
（三）超抗原是一类由细菌外毒素和逆转录病毒蛋白构成的抗原性物质。一般的多肽抗原，正常时最多仅能激活1万个细胞中的一个T细胞，而超抗原能同时激活大量的T细胞，可使5个T细胞中的1个激活，因此称这种能与多数T细胞结合并使之活化的抗原为超抗原，以表示其作用强大。
超抗原与普通抗原的不同是：
1．超抗原不需抗原递呈细胞加工处理。
2．超抗原可直接与抗原递呈细胞的MHC—Ⅱ类分子结合，结合部位不在抗原的结合槽沟中，而是在MHC—Ⅱ类分子的非多态区外侧，故无MHC限制性。
3．超抗原除与MHC—Ⅱ类分子结合外，还能与TCRVβ链结合，且与TCR的D和J区无关，与TCR的α链无关。超抗原与TD抗原一样，主要与CD4+的T细胞（TH）结合。超抗原—MHCⅡ类分子复合物与TCR结合后，导致T细胞活化增殖，同时也使B细胞、单核细胞等活化。