第一节凝集反应
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第十章凝集性试验学习要点:凝集试验的概念、原理、分类,以及常用的凝集试验类型。
沉淀试验的概念、原理、分类,以及常用的沉淀试验类由于所用抗原的性状不同,出现的现象也不同:1、细菌、红细胞或表面带有抗原的乳胶颗粒等不溶性颗粒抗原,当与相应抗体结合,抗原与抗体结合形成凝集团块,即(agglutination)。
2、病毒、蛋白质等可溶性抗原与抗体结合,在两者比例合适时,可形成较大的不溶性免疫复合物,在反应体系中出现不透淀反应(precipitation reaction)。
第一节凝集试验(agglutination test)细菌、红细胞或表面带有抗原的乳胶颗粒等不溶性的颗粒抗原,当与相应抗体结合,在有电解质存在时,抗原与抗体结合形凝集试验。
凝集试验中的抗原称为凝集原(agglutinogen),抗体称为凝集素(agglutinin)一、凝集试验的一般原理通常,细菌和红细胞等颗粒性抗原在悬液中带弱负电荷,周围吸引一层与之牢固结合的正离子,外面又排列一层松散的负子层,使颗粒相互排斥。
当特异抗体与相应抗原颗粒互补结合时,抗体的交联作用克服了抗原颗粒表面的电位,而使颗粒聚集在一起。
二、凝集试验的发生分两阶段1、抗原抗体的特异结合;2、在电解质的参与下,出现可见的凝集颗粒。
三、凝集试验的用途凝集试验方法简便,敏感度高,因而在临床检验中被广泛应用。
1、可用于定性的检测,即根据凝集现象的出现与否判定结果阳性或阴性。
2、也可进行定量检测,即将标本作一系列倍比稀释后进行反应,以出现阳性反应的最高稀释度作为滴度。
四、凝集试验的分类1、直接凝集试验(direct agglutination)细菌、螺旋体和红细胞等颗粒抗原,在适当电解质参与下可直接与相应抗体结合出现凝集。
直接凝集试验分为:玻板凝集试验和试管凝集试验。
(1)玻板凝集试验:为定性试验方法①用已知抗体作为诊断血清、与待检颗粒抗原悬液各加一滴在玻板上,混匀;②数分钟后即可用肉眼观察凝集结果:出现颗粒凝集的为阳性反应此法简便、快速,适用于:细菌分离株的鉴定与分型;红细胞ABO血型的鉴定。
第十八章免疫学检测方法第一节检测抗原抗体的体外方法第二节检测免疫细胞的方法第三节细胞因子的检测第四节分子生物学技术在免疫检测中的应用免疫学检测方法是应用免疫学理论设计的一系列测定抗原、抗体、免疫细胞及其分泌的细胞因子的实验方法。
随着学科间的相互渗透,免疫学涉及的范围不断扩大,新的免疫学检测方法层出不穷。
免疫学方法的应用范围亦在日益扩大,不仅成为多种临床疾病诊断的重要方法,也为众多学科的研究提供了方便。
本章将从抗原、抗体、免疫细胞和细胞因子检测等方面概括介绍试验的基本类型、原理和主要用途,并对分子生物学技术(分子杂交、转基因、多聚酶链反应)在免疫学领域的应用作一简要介绍。
第一节检测抗原抗体的体外方法抗原与相应抗体相遇可发生特异性结合,并在外界条件的影响下呈现某种反应现象,如凝集或沉淀,藉此可用已知抗原(或抗体)检测未知抗体(或抗原)。
试验所采用的抗体常存在于血清中,因此又称之为血清学反应(serological reaction)。
一、抗原抗体反应的特点(一)抗原抗体结合的特异性抗原借助表面的抗原决定簇与抗体分子超变区在空间构型上的互补,发生特异性结合。
同一抗原分子可具有多种不同的抗原决定簇,若两种不同的抗原分子具有一个或多个相同的抗原决定簇,则与抗体反应时可出现交叉反应(cross reaction)。
(二)抗原抗体结合的可逆性抗原抗体结合除以空间构型互补外,主要以氢键、静电引力、范德华力和疏水键等分子表面的非共价方式结合,结合后形成的复合物在一定条件下可发生解离,回复抗原抗体的游离状态。
解离后的抗原和抗体仍保持原有的性质。
抗原抗体复合物解离度在很大程度上取决于特异性抗体超变区与相应抗原决定簇三维空间构型的互补程度,互补程度越高,分子间距越小,作用力越大,两者结合越牢固,不易解离;反之,则容易发生解离。
(三)抗原抗体结合的比例性与结合物的可见性抗原与抗体的结合能否出现肉眼可见的反应,取决于两者的比例。
1.补体(C)系统是具有多种调控机制的蛋白质酶促反应系统,广泛存在于人和脊椎动物血清、组织液和细胞膜表面。
2.补体的组成:补体固有成分、补体受体、补体调节蛋白3.补体来源:肝细胞、巨噬细胞4.补体极不稳定,应保存在-20℃或冷冻干燥保存。
5.补体系统的激活:经典途径、凝集素途径、旁路途径经典途径(1)激活物与激活条件激活物:抗原-抗体免疫复合物(IC)条件:每一个C1q分子必须同时与IC中两个以上Ig分子的补体结合位点结合后才能活化,单个IgM即可激活(2)活化过程:【识别阶段】C1识别IC进而活化的过程【活化阶段】形成C3转化酶和C5转化酶阶段(3)膜攻击阶段:膜攻击复合物(MAC)在细胞膜上形成亲水性通道,能使可溶性小分子、离子和水分子自由通过细胞膜,导致胞内渗透压降低,细胞膨胀而被溶解。
6.补体的生物学作用(1)补体介导的溶细胞作用(2)调理作用(3)清除免疫复合物的作用(4)炎症介质作用(5)免疫调节作用第三节主要组织相容性复合体1.同一种属的不同个体进行组织移植时会发生排斥反应,编码此类抗原的基因群称为组织相容性复合体(MHC)。
2.人类的有关抗原在白细胞发现,称为人类白细胞抗原(HLA),编码这些抗原的基因群称为HLA复合体。
人类MHC分子一般指经典HLA基因编码产物,简称HLA分子(提呈抗原肽)。
3.HLAⅠ结构:肽结合区(信息传递)、Ig样区、跨膜区、胞浆区分布:各种有核细胞、血小板及网织红细胞表面,成熟红细胞和滋养层细胞表面不表达。
抗原肽与Ⅰ类分子的结合有一定的选择性,但并不像抗原抗体那样高度结合,只要多肽2~3个关键的氨基酸能恰当地连接而沟槽内相应位置,多肽即可与之结合。
4.HLAⅡ类分子的分布:主要表达于B细胞、单核/巨噬细胞、树突状细胞等抗原提呈细胞和活化的T细胞表面。
5.MHC分子的免疫学功能(1)参与抗原的加工与提呈(2)参与免疫应答的遗传控制(3)制约免疫细胞间相互作用TCR识别APC上抗原肽的同时还必须识别与抗原肽结合成复合物的自身MHC 分子,此现象为MHC限制性(4)参与T细胞分化成熟(5)参与调控自然杀伤细胞第四节其他免疫因子一、细胞因子细胞因子(CK)是指多种细胞受免疫原、丝裂原等刺激后合成分泌的,通过与细胞表面相应的受体结合而发挥多种生物效应的一类小分子蛋白质,是机体内细胞间信号传递的重要介质。
第二十二章免疫学检测技术的基本原理第一节体外抗原抗体结合反应的特点及影响因素(一)抗原抗体反应特点1.高度特异性抗原与抗体的结合具有高度特异性,这种特异性是由抗原表位与抗体分子中的超变区互补结合所决定的。
空间构型互补程度越高,抗原表位与抗体可变(V)区之间结合力越强,抗原抗体结合的特异性越强,亲和力也越高。
利用这一特点,在体外可以对许多未知的生物学物质进行特异性鉴定。
如利用抗伤寒杆菌的抗体检测伤寒杆菌;也可用已知的抗原(如乙型肝炎病毒)来检测相应的抗体(抗乙型肝炎病毒抗体)。
2.表面化学基团之间的可逆结合抗原抗体结合除了空间构象互补外,主要以氢键、静电引力、范德华力和疏水键等分子表面的化学基团之间的非共价方式结合。
这种非共价键不如共价键结合稳定,易受温度、酸碱度和离子强度的影响而解离,解离后抗原和抗体仍具有原有的特性。
解离度主要取决于两个方面:一是抗体与抗原结合的亲和力(affinity)。
亲和力指抗体分子单一抗原结合部位与一个相应抗原表位之间互补结合的强度。
抗体亲和力越高,解离度越低;反之抗体的亲和力越低,解离度越高。
二是抗原抗体反应的环境因素如温度、酸碱度和离子强度。
因此在体外进行抗原抗体反应时,要求适当的温度、酸碱度和离子强度等条件。
2010-4-137K (亲和常数)=Ag+AbAg Ab3.适宜的抗原抗体浓度和比例抗原抗体结合后能否出现肉眼可见的反应取决于两者适当的浓度和比例。
在反应体系中,如果抗原与抗体的浓度和比例适当则抗原抗体复合物体积大、数量多,出现肉眼可见的反应。
若抗原或抗体过剩,抗原-抗体复合物体积小、数量少,不能出现肉眼可见的反应。
故在具体实验过程中要适当稀释抗原或抗体,以调整两者浓度和比例,使其出现最大复合物,避免假阴性的发生。
2010-4-138抗原过剩抗体过剩抗原抗体比例合适4.抗原抗体反应的两个阶段抗原抗体反应可分为两个阶段:第一个阶段是抗原抗体特异性结合阶段。
抗原分子与抗体分子之间是互补的非共价结合,该反应迅速,可在数秒钟至几分钟内完成,一般不出现肉眼可见的反应。
第一节凝集反应目的和原理颗粒性抗原与相应抗体在适当条件下发生友应,出现肉眼可见的凝集小块,称为直接凝集反应。
在操作方法上有玻片法和试管法两种。
本试验以细菌与其相应抗体反应为例,掌握玻片法和试管法凝集试验的原理,熟悉其方法和临床意义。
一、玻片凝集试验器材和试剂1·标本任一常见细菌的平板或斜面培养物。
2·试剂与细菌对应的诊断血清(可用生理盐水作适当稀释以免发生前带现象)、生理盐水等。
3·器材载玻片、接种环等。
步骤和方法1·于洁净载玻片的一端加生理盐水一滴,另一端加诊断血清一滴。
2·用接种环挑取细菌,分别涂于生理盐水和待检血清中,充分混匀。
3.室温下静置数分钟观察结果。
结果和评价生理盐水对照不发生凝集,为均匀混浊的乳状液。
在诊断血清中,细菌与相应抗体反应会出现肉眼可见的凝集块,为阳性结果。
如与对照相同则为阴性。
本方法为定性试验,敏感性较低。
但操作简便,反应迅速,目前仍然是细菌分型鉴定和ABO血型鉴定的常规实验。
二、试管凝集试验器材与试剂1.标本待检血清。
2·试剂伤寒沙门菌H诊断菌液(7×108/m1)、抗伤寒沙门菌H抗血清(用生理盐水做l:10稀释)、生理盐水。
3·器材恒温水浴箱、试管架、试管、吸管等。
步骤和方法-操作程序和加入成分——见表11.取洁净试管8支,排列于试管架上,依次编号并做好标记。
2·向各试管中均加人生理盐水0.5ml。
3·吸取1:10稀释的抗伤寒沙门菌H抗血清0.5ml,加入第一管中,充分混合,吸出0.5ml 放人第二管,混合后取出0·5ml于第三管中……,如此直至第七管,混匀后吸出0.5ml 弃去。
第八管不加血清,为生理盐水对照。
至此第1~~'7管的血清稀释度为:1:20、1 :40、1:80、1:160、1:320、1:640、1:1280。
这种稀释方法称为连续倍比(2倍)稀释法,是免疫学试验中常用的一种稀释方法。
4·向每管加入诊断菌液0·5ml,此时每管的液体总量为1.0ml,血清稀释度又增加1倍。
5·摇匀置37℃ 2—4h,取出置4℃或室湿过夜后观察结果。
管号 1 2 3 4 5 6 7 8(对照)诊断菌液0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5终稀释度1:20 1:40 1:80 1:160 1:320 1:640 1:1280 —表1 试管凝集操作程序(单位:ml)结果和评价判断凝集试验的结果,要有良好的光源和黑暗的背景,先不振摇,观察管底凝集物和上清的浊度。
然后轻轻摇动试管,注意观察凝集颗粒的松软度、大小、均匀度等性状及液体的混浊程度。
1·盐水对照管应无凝集现象,轻轻摇动试管,细菌分散均匀混浊。
2·伤寒沙门菌O抗原凝集物呈颗粒状沉于管底,轻摇时不易散开;H抗原凝集物呈絮状,疏松而大块地沉于管底,轻摇易离散。
凝集程度通常以“+”表示强弱。
“4+”很强,细菌全部凝集,凝块全沉于管底,液体澄清。
“3+”强,细菌大部分凝集,液体稍混浊。
“2+”中等强度,细菌部分凝集,液体较混浊。
“+”弱,仅少量细菌凝集,液体混浊。
“一”不凝集,液体混浊度与对照管相同。
‘3·只要待测血清管出现“2+”以上的反应现象,就可判为反应阳性;以出现“2+”凝集的最大血清稀释度为待检血清的抗体效价。
、4·本试验是一经典的定量凝集试验,敏感性不高,但操作方法简单,至今仍在使用。
临床意义1.主要用于鉴定细菌的种和型。
2.ABO血型鉴定。
第二节沉淀反应三、凝胶双扩散试验目的和原理将对应的抗原与抗体放在琼脂凝胶板中的相应孔内,可各自向凝胶中自由扩散。
当二者相遇时发生特异性反应,在浓度比例合适处形成可见的白色沉淀线。
根据抗原与抗体的性质、纯度和比例的不同,沉淀线的形状、位置和数量不一。
要求掌握试验原理、方法和结果分析,熟悉其临床意义。
器材和试剂1.试验标本待检血清、人IgG血清。
2.主要试剂羊抗人IgG诊断血清、15g/L盐水琼脂等。
3.主要器材载玻片、吸管、打孔器、湿盒、微量加样器等。
步骤和方法1,浇板用粗孔吸管吸取熔化的1.5%盐水琼脂4.5ml,浇注于普通洁净载玻片上,要均匀、平整、无气泡、布满整个玻片。
2.打孔待琼脂凝固后(室温约需15~20min),用直径3mm的打孔器打孔,使孔间距为4~5mm。
临床常用的孔型为梅花形,中间为抗体孔,四周等距排列6个抗原孔。
3.加样用微量加样器向中央孔加入抗体(人IgG诊断血清),向周围孔加入待测抗原,其中第1~5孔加入阳性对照血清(羊抗人IgG诊断血清按1:2、1:4、1:8、1:16、1:32倍数稀释),第6孔分别加入待检血清。
如用于检测抗体特异性时,中央孔加抗血清,四周孔加入不同的有关抗原;如进行抗体效价滴定时,则在中央孔加入抗原,四周孔加不同稀释度的抗血清。
4.扩散将加好样的琼脂板放人湿盒中(内有5%的石炭酸湿纱布),置室温或37℃1~2d,于24h和48h各观察和记录结果一次。
结果和评价如果凝胶中出现白色沉淀线,说明抗原与抗体相对应。
若抗原与抗体只含单一的对应成分,则形成一条沉淀线;若含多种对应成分,可形成多条沉淀线。
沉淀线的位置因抗原和抗体的分子量、浓度比例、扩散速度等因素的不同而异。
另外,若相邻抗原浓度相等,可出现对称相融的沉淀线;若不等,沉淀线移向低浓度一边。
在梅花孔型中,若相邻两条沉淀线完全融合,说明两孔内抗原完全相同,若相邻沉淀线部分融合,说明两抗原部分相同;若相邻沉淀线发生交叉,说明两抗原完全不同。
阳性结果多在24h以内出现,48h不出现沉淀线可判为阴性结果。
放置过久可使沉淀线消失。
此方法简便易行,结果稳定可靠;但灵敏度低,试验所需时间长,且只能定性,不能定量,仅适用于大量普查项目。
四、对流免疫电泳目的和原理在偏碱性的缓冲环境和适当的直流电场中,大部分抗原带有较多的负电荷,向正极移动;而抗体(尤其是IgG)在同样的环境中带负电荷较少,加上凝胶内较强的电渗作用,故抗体向阴极移动。
在一定时间内(约30~90min),移动的抗原和相应抗体在两孔间相遇并发生反应,在浓度比例适当时形成沉淀线:本实验以测定血清中AFP为例,要求掌握实验原理、操作过程和结果分析;熟悉其临床应用及意义。
器材和试剂1.试验标本阴性血清、人IgG血清。
2.主要试剂羊抗人IgG诊断血清、pH8.6 0.05mol/L巴比妥缓冲液、15g /L琼脂巴比妥溶液。
3.主要器材电泳槽、电泳仪、孔型模板、打孔器、载玻片、吸管、微量加样器、吸球、滤纸和纱布条等。
一步骤和方法1.配制试剂按本书后的附录配制pH8.6 O.05mol/L巴比妥缓冲液和15g/L琼脂巴比妥液并将后者加热熔化。
2.制板用粗孔吸管吸取已熔化好的巴比妥琼脂4.5ml,加到洁净载玻片上浇制成琼脂板。
3.打孔待琼脂凝固后成对打孔,孔径为3mm,孔距为10mm。
4.加样(无需稀释)做好抗原(阴性血清、人IgG血清)和抗体(羊抗人IgG诊断血清)的标记(例如在无关紧要的边缘打一小孔等),按标记分别加入抗原、抗体及阳性对照。
5.电泳将加样完毕的琼脂板置电泳槽的支架上,抗原孔置阴极端,抗体孔置阳极端,电泳槽内加0.05mol/L pH8.6的巴比妥缓冲液,液面至槽高的2/3处,琼脂板两端用滤纸条和纱布条与缓冲液相连。
接通电源,控制电压在10~12v (3v/cm板宽)。
电泳40min后,切断电源,放置半小时后取出琼脂板观察结果。
结果和评价待测孔与抗血清之间出现沉淀线为阳性,否则为阴性。
阳性结果的沉淀线位置与抗原和抗体分子的电荷情况有关,也与抗原和抗体的比例有一定关系。
对流免疫电泳操作简便,观察结果快,敏感度比琼脂双扩散法高8~16倍。
制作琼脂板时必须选择高电渗作用的普通琼脂,还要选择高特异性、高亲和力的抗体,否则结果难以解释。
第三节酶免疫技术五、酶联免疫吸附试验目的和原理酶联免疫吸附试验(ELISA)是一种固相酶免疫测定技术,先将抗体或抗原包被到某种固相载体表面,与待测样品中的抗原或抗体发生反应,再加入酶标抗体与免疫复合物结合,最后加人酶反应底物,根据底物被酶催化产生的颜色及其吸光度(A)值的大小进行定性或定量分析。
该试验的检测类型有双抗体夹心法、间接法、双位点一步法、竞争法和捕获法等。
本试验以间接法为例。
要求掌握ELISA的原理、方法和应用。
一试剂器材1. 试剂(1) 1×包被缓冲液(2) 洗涤缓冲液(3) 抗体稀释液(KGP1241、12410、1250)(4) 底物缓冲液(PH5.0磷酸棗柠檬酸):0.2M Na2HPO4(28.4克/L) 25.7ml0.1M 柠檬酸(19.2克/L)24.3ml 加蒸馏水50ml。
(5) 显色剂(KGP1251、12510)(6) 终止液(KGP1271、12710)二操作步骤(用于检测未知抗体的间接免疫吸附法)1. 包被:用1×包被缓冲液将抗原(人IgG)稀释200倍至蛋白质含量为10μg/ml。
在每个聚苯乙烯板的反应孔中加0.1ml,4℃过夜。
次日,弃去孔内溶液,用1×洗涤缓冲液洗3次,每次3分钟。
2. 加样:加一定稀释的1抗(羊抗人IgG)(1:100 ,1:500,1:1000)0.1ml于上述已包被之反应孔中,置37℃孵育1小时。
然后用1×洗涤缓冲液洗涤。
(同时做空白孔,包被时加水;阴性对照孔,包被时加阴性血清;其余步骤相同)。
3. 加酶标抗体HRP:将2抗(兔抗羊IgG-HRP),于各反应孔中0.1ml。
37℃孵育1小时,用1×洗涤缓冲液洗涤。
4. 加底物液显色:于各反应孔中加入临时配制的TMB底物溶液(显色剂)0.1ml,RT,10分钟。
5. 终止反应:于各反应孔中加入中止液0.05ml。
(此步骤可省略,如显色反应不明显再加中止液)6.结果判定:可于白色背景上,直接用肉眼观察结果:反应孔内颜色越深,阳性程度越强,阴性反应为无色或极浅,依据所呈颜色的深浅,以“+”、“-”号表示。
7.可测OD值:在ELISA检测仪上,于450nm处,以空白对照孔调零后测各孔OD值,若大于规定的阴性对照OD值的2.1倍,即为阳性。
三注意事项1. 正式试验时,应分别以阳性对照与阴性对照控制试验条件,待检样品应作一式二份,以保证实验结果的准确性。
有时本底较高,说明有非特异性反应,可采用羊血清、兔血清或BSA等封闭。
2. 在ELISA中,进行各项实验条件的选择是很重要的,其中包括:(1) 固相载体的选择:许多物质可作为固相载体,如聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙酰胺和纤维素等。
其形式可以是凹孔平板、试管、珠粒等。