分子免疫学

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  分子免疫学 (molecular immunology)是免疫学的一个分支学科。它利用现代生物化学技术研究免疫分子的结构和功能。自从E.A.von贝林和北里柴三郎(1890)发现抗毒素并应用于临床治疗、J.博尔代(1895)发现补体并建立补体结合反应以后,就建立了抗原和抗体的概念和血清学的实验方法。这不仅对医学产生了极大的推动作用,而且引导人们进一步去探索抗原、抗体、补体的理化性质以及抗原抗体反应的特异性基础,逐步形成免疫化学的研究范围。

  由于物理、化学,特别是生物化学的发展和实验技术的不断提高,免疫化学得以突飞猛进,并达到分子水平。又由于血清蛋白电泳、凝胶扩散和免疫电泳等技术的推广,已经建立了分离和纯化抗体的方法,发现了抗体的不均一性。20世纪50年代以后,在单克隆免疫球蛋白血症(如骨髓瘤巨球蛋白血症)患者的血液中和本周蛋白阳性者的尿中,发现了均一性骨髓瘤球蛋白,为球蛋白分子结构的研究提供了理想的材料。这些蛋白性质均一、含量多、易于分离和纯化,可以利用近代蛋白质分离技术和免疫化学技术进行研究。近20年来,人们已经从分子水平上了解免疫球蛋白的一级结构、肽链组成、立体构型和各功能区的功能等,并在研究抗体多样性独特型的遗传起源方面取得重大进展。 另外,对抗原的研究也取得很大的成绩,如已能从微生物中提取各种保护性抗原制备化学疫苗。在细胞抗原方面,也已弄清红细胞血型抗原的化学组成;对组织相容性复合体(MHC)产物,特别是对小鼠H-2抗原和人白血细胞抗原 (HLA)的分离纯化和化学分析都取得了显著的进展;对人的肿瘤相关抗原甲胎蛋白(α-FP)癌胚抗原(CEA)的提取和纯化均已成功。由于在分子水平上了解抗原和抗体,对抗原抗体反应的特异性就有了进一步的认识。在这方面起决定性作用的是构型的互补性:对线性抗原来说,抗原决定簇的一级结构比较重要;而对球形抗原来说,抗原决定簇的立体结构比较重要。

  在对补体的研究方面,分子免疫学也有突出的成就,如人们已经能够分离和提取补体系统的各个成分,分析某些补体成分的分子结构和氨基酸序列。对调控免疫应答的其他生物学活性因子 (如淋巴因子胸腺因子转移因子免疫核糖核酸等)的分离和理化性质的研究,也都取得显著的进展。

  尽管免疫学是近年才确立的一门新学科,但其发展历史可追溯到很久以前.在约两千年前古代人们就了解到长

  期接触某种传染病的人对该病有抵抗力,并陆续在实践基础上开始了应用免疫学方法预防传染病的伟大创举,作为成果之一是在1980年从地球上消灭了曾令人类极为恐怖的天花瘟疫.

  人类广泛应用免疫学方法防治的第一种病是天花,据文献追记最早在唐朝我国民间已利用人痘苗来防治;11世纪(宋真宗时)宰相王旦就曾接请人给儿子王素种过人痘. 到16世纪初(明隆庆时),我国医生已广泛用天花的干痂(人痘)作为免疫原,成功预防了天花,但其术仍为医家秘传.清康熙时(1662-1722),医家朱纯嘏公开了种痘术(1713),其后有关技术才广为人知,传播于天下,并很快传入欧洲,启发后人发明了牛痘.

  免疫组织化学又称免疫细胞化学,是指带显色剂标记的特异性抗体在组织细胞原位通过抗原抗体反应组织化学的呈色反应,对相应抗原进行定性、定位、定量测定的一项新技术。它把免疫反应的特异性、组织化学的可见性巧妙地结合起来,借助显微镜(包括荧光显微镜电子显微镜)的显像和放大作用,在细胞、亚细胞水平检测各种抗原物质(如蛋白质多肽、酶、激素病原体以及受体等)。

  免疫组化技术近年来得到迅速发展。50年代还仅限于免疫荧光技术,50年代以后逐渐发展建立起高度敏感,且更为实用的免疫酶技术。

  四肽链结构 所有Ig的基本单位都是四条肽链的对称结构。两条重链(H)和两条轻链(L)。每条重链和轻链分为氨基端和羧基端。 人类Ig根据其重链稳定区的分子结构抗原特异性的不同,分为五类:IgG、IgA、IgM、IgD、IgE,其重链分别为:γ、α、μ、δ、ε

  可变区根据氨基酸排列顺序的不同分为可变区(V)和恒定区(C)。 比较不同抗体V区的氨基酸序列,发现VH和VL各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序特别易变化,这些区域称为高变区。三个高变区共同组成Ig的抗原结合部位,该部位也称为互补性决定区

  恒定区重链轻链的C区分别称为CHCL,不同类Ig的重链CH长度不一,同一种属动物中,同一类别Ig分子C区氨基酸的组成和排列顺序比较恒定。

  铰链区位于CH1与CH2之间,含有丰富的脯氨酸,因此易伸展弯曲,而且易被木瓜蛋白酶胃蛋白酶水解。

  免疫耐受是机体对抗原刺激表现为“免疫不应答”的现象,免疫耐受具有免疫特异性,自身耐受可以避免自身免疫病的发生,后天接触抗原导致的免疫耐受,适宜的抗原刺激,可产生特异性免疫应答,不适宜的抗原量,特殊的Ag表位及Ag表位的变异,均会导致免疫耐受,T细胞活化缺乏第二信号;缺乏生长及分化因子,使T细胞克隆不能扩增,可导致免疫耐受

  1971年Engvall和Perlmann发表了酶联免疫吸附剂测定(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)

  用于IgG定量测定的文章,使得1966年开始用于抗原定位的酶标抗体技术发展成液体标本中微量物质的测定方法。这一方法的基本原理是:①使抗原或抗体结合到某种固相载体表面,并保持其免疫活性。②使抗原或抗体与某种酶连接成酶标抗原或抗体,这种酶标抗原或抗体既保留其免疫活性,又保留酶的活性。 在测定时,把受检标本(测定其中的抗体或抗原)和酶标抗原或抗体按不同的步骤与固相载体表面的抗原或抗体起反应。用洗涤的方法使固相载体上形成的抗原抗体复合物与其他物质分开,最后结合在固相载体上的酶量与标本中受检物质的量成一定的比例。加入酶反应的底物后,底物被酶催化变为有色产物,产物的量与标本中受检物质的量直接相关,故可根据颜色反应的深浅刊物定性或定量分析。由于酶的催化频率很高,故可极大地地放大反应效果,从而使测定方法达到很高的敏感度。