1.3 半抗原和载体效应

半抗原（haptens）是指不含蛋白质成分的有机小分子，它们能和抗体起反应，即有免疫反应性，但它们单独存在的情况下不能诱发机体产生免疫应答，即无免疫原性，如药物（青霉素）、寡糖、核苷酸、某些肽类及有机化合物等。

抗原抗体反应最重要的特点是具有高度的特异性。抗原特异性是以它本身分子的结构为基础的，即由抗原决定簇的结构特性所决定的。Landersteiner（1917）通过人工合成抗原的方法来研究抗原特异性。分别用—COOH、—SO3H或—AsO3H2与苯胺连接起来，生成对氨基苯甲酸、对氨基苯磺酸或对氨基苯砷酸。再经过偶氮化与牛血清白蛋白结合成三种新的人工抗原。在这三种新的人工抗原中，用的是同一种牛血清白蛋白，差别在于与苯胺连接的化学基团分别为—COOH、—SO3H或—AsO3H2。用这三种新的人工抗原分别免疫动物，获得三种不同的抗体。用这些抗体检测以不同化学基团连接的三种抗原时，只有相对应的抗原抗体才发生反应（表1.3）。这一经典实验证明抗原的特异性取决于大分子上所结合的化学基团——抗原决定簇。在实验中，对氨基苯甲酸、对氨基苯磺酸或对氨基苯砷酸为有机小分子，本身没有免疫原性，但有免疫反应性，作为半抗原与牛血清白蛋白偶联，可形成一个结合抗原（conJugated antigen）或完全抗原（complete antigen）。偶联的蛋白质称为载体蛋白（carrier protein）或载体。半抗原作为完全抗原上的一个新的抗原决定簇，用完全抗原免疫动物后产生抗载体蛋白的抗体和抗半抗原的抗体。载体分子必须具有免疫原性，与半抗原偶联后才能诱导机体产生对半抗原的免疫应答。

表1.3 不同酸基取代基团对半抗原-抗体反应特异性的影响

作为抗原决定簇的化学基团的空间构型也对抗原特异性有一定的影响。例如氨基苯磺酸的邻位、间位和对位三种异构体分别与同一种载体蛋白结合，免疫动物所获得的抗体各自具有高度的特异性（图1.3）。抗原决定簇的化学组成、排列及空间结构决定着抗原的特异性。

图1.3 化学基团（—SO3）的不同取代位置影响半抗原-抗体反应的特异性

结合抗原的半抗原特异性依赖于半抗原决定簇，而载体蛋白大分子却决定了对半抗原免疫应答的性质和量。用同一半抗原结合相同和不同的载体蛋白，免疫动物后，产生对半抗原免疫应答的效应是不同的。

二硝基苯甲酸（DNP）作为半抗原，与鸡卵清白蛋白（OVA）或牛血清白蛋白（BSA）偶联后免疫小鼠，可得到针对DNP的抗体。如果用OVA首先免疫小鼠，再用OVA-DNP进行第二次免疫，可得到更强的DNP特异性体液免疫应答。如果用BSA首先免疫小鼠，再用OVA-DNP进行第二次免疫，则不能引起对DNP的特异性体液免疫应答（图1.4）。

图1.4 半抗原与载体效应

机体内存在两类免疫活性细胞，分别识别载体决定簇和半抗原决定簇，而且免疫活性细胞只有识别了载体决定簇，才能进一步诱导抗体的产生及对半抗原的识别。这种现象称为载体效应（carrier effect）。载体蛋白不仅仅是增加半抗原的相对分子质量，也不是单纯地起运载半抗原的作用，它必须存在免疫原性，存在载体决定簇（图1.5）。

有些有机化合物药物（半抗原）进入机体后，可与体内蛋白质结合，形成完全抗原，产生免疫原性，以致诱导机体出现超敏反应。如青霉素的过敏反应是由于进入体内的青霉素转变成青霉素酸，与体内蛋白质结合，就形成了诱导机体超敏反应的过敏原（allergen）。所以对从来没有接触过青霉素的人第一次用青霉素可能不发生过敏反应，而第二次或以后再用青霉素则有可能发生过敏反应，因此，要求每次用青霉素之前都要做皮肤试验。

图1.5 结合在蛋白质载体上的半抗原与载体上的抗原决定簇起同样的作用，刺激机体产生相应的抗体