抗原是能被抗体或免疫系统中的抗原受体特异性识别的物质。抗原是适应性免疫的分子靶标;适应性免疫能够区分具体的分子结构,而非仅仅识别外来物质的大致类别。抗原可来源于微生物、环境中的物质或机体自身的组织。识别并不一定引发免疫应答:能够诱导免疫应答的物质,更准确地称为免疫原。(ncbi.nlm.nih.gov)
抗原性与免疫原性
抗原性是指被抗体或淋巴细胞受体特异性识别的能力;免疫原性是指诱导适应性免疫应答的能力。虽然“抗原”和“免疫原”有时会混用,但两者的区别解释了为什么某个分子能够与抗体结合,却不能独立刺激抗体产生。因此,抗原识别与免疫激活是两个不同的生物学事件。(ncbi.nlm.nih.gov)
半抗原体现了这一区别。半抗原是能够被抗体识别的小分子,但通常需要与较大的载体结合,才能引发抗体应答;这种载体一般是蛋白质。半抗原与载体结合形成的结构可以发挥免疫原的作用。针对这一结合结构产生的抗体,随后可能与游离的半抗原结合,尽管游离半抗原本身并未启动这些抗体的产生。(ncbi.nlm.nih.gov)
识别的结果还取决于生物学背景。对于初始T细胞,抗原识别通常必须伴有适当的T细胞共刺激信号。缺乏足够的附加信号时,识别反而可能导致细胞功能失活或被清除。因此,具有抗原性并不意味着物质有害、来自外部,或必然引发炎症反应。(ncbi.nlm.nih.gov)
分子结构与表位
许多重要抗原是蛋白质或复杂的碳水化合物,包括细菌表面的多糖。抗体的识别对象并不限于蛋白质:抗体也能识别小分子化合物及其他分子结构。抗原可以处于可溶状态,也可以是微生物表面的一部分,或与宿主细胞相关联。(cdc.gov)
被抗体或抗原受体识别的特定区域称为表位,也称抗原决定簇。一个较大的抗原可以含有多个表位,使不同抗体能够识别同一分子的不同部位。抗体上与表位相对应的结合表面称为互补位。因此,识别取决于特定结合位点与特定分子区域之间的相互作用,而不是将抗原视为不可分割的整体。(ncbi.nlm.nih.gov)
蛋白质表位可以是线性表位,由一段连续的氨基酸序列构成;也可以是构象表位,由蛋白质折叠使其在空间上聚集的氨基酸残基构成。因此,改变蛋白质的三维结构可能改变抗体对它的识别。特异性也不意味着绝对的排他性:不同抗原上结构相似的表位可能导致交叉反应,即同一种抗体能够识别不止一种靶标。(ncbi.nlm.nih.gov)
B细胞与T细胞的抗原识别
B细胞通过膜结合型免疫球蛋白识别抗原,这些免疫球蛋白充当B细胞受体。这些受体和分泌型抗体都能与完整抗原上可接近的结构结合。相比之下,大多数常规T细胞识别的是与主要组织相容性复合体分子(简称MHC分子)共同展示的、来源于抗原的肽片段。它们的靶标是肽–MHC复合物,而非单纯的游离抗原分子。(ncbi.nlm.nih.gov)
这种识别方式需要抗原加工与呈递。蛋白质被分解为肽,其中一部分肽与MHC分子结合,形成的复合物随后出现在细胞表面。MHC I类分子通常将来源于细胞内蛋白质的肽呈递给CD8 T细胞。MHC II类分子通常将来源于细胞从外部摄取的物质的肽呈递给CD4 T细胞。这些途径使免疫细胞能够检查不同来源的蛋白质。(immunology.org)
包括树突状细胞在内的专职抗原呈递细胞参与启动T细胞应答。细胞内与细胞外来源的划分并非绝对:交叉呈递可使细胞外抗原进入MHC I类呈递途径,而细胞内物质也能进入MHC II类呈递途径。因此,不同的加工途径可能暴露同一原始抗原中的不同表位。(immunology.org)
自身抗原与免疫耐受
抗原不一定是外来的。自身抗原来源于宿主自身的组织,而非自身抗原则来源于其他地方。MHC分子经常呈递来源于自身的肽。识别是否引发免疫应答,部分取决于免疫耐受;免疫耐受通常会限制机体针对自身成分的应答。(cancer.gov)
免疫耐受机制包括清除或灭活自身反应性淋巴细胞、改变B细胞受体,以及由调节性T细胞实施抑制。这些调控机制失效,可能使自身免疫得以发生。然而,自身抗原的存在本身并不是疾病的证据:正常组织中含有许多潜在的免疫靶标,却并不会因此遭受免疫攻击。(ncbi.nlm.nih.gov)
癌症中的细胞也可能携带可被识别的抗原。有些肿瘤相关抗原在正常细胞中不存在,或含量较低。这类靶标是癌症免疫治疗的研究对象,其中包括旨在刺激机体针对携带抗原的肿瘤细胞产生应答的癌症治疗性疫苗。(cancer.gov)
疫苗接种与实验室检测
疫苗以旨在诱导保护性免疫和免疫记忆的形式,提供抗原或产生抗原的手段。不同疫苗使用的抗原材料各不相同。亚单位疫苗含有选定的微生物组分;类毒素疫苗使用经灭活的细菌毒素。结合疫苗将多糖抗原与蛋白质连接起来,使其能够引发比单独使用多糖更持久的应答。(cdc.gov)
抗原也可作为实验室检测的靶标和细胞标志物。在传染病检测中,抗原检测用于检出病毒蛋白等病原体成分。抗体检测则检测宿主的免疫应答,而分子检测检测的是遗传物质。这些方法测量的是不同的生物学实体:检出某种抗原,并不等同于检出针对该抗原的抗体。(cancer.gov)