凝集反应 - 定义、反应和应用

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介绍

凝集反应是一种抗原-抗体反应，其中抗体与颗粒状抗原相互作用，最终导致可见的凝集。这里的抗原在水性环境中不溶解。这里的抗体称为凝集素，抗原称为凝集原。凝集是由于多价抗原和凝集素之间发生交叉连接造成的。

红细胞凝集反应

原理

参与凝集反应的抗原是存在于红细胞、细菌颗粒或附着于某些基质上的抗原表位。参与凝集反应的这些颗粒应具有多个结合位点，以形成交叉连接，从而导致凝集。

为了在凝集反应中形成可见的凝集，抗原和抗体都应处于相等的浓度。如果两种成分中任何一种的浓度不同，则不会形成可见的凝集块。

前带现象

过量的抗体或凝集素会导致凝集反应的抑制，这被称为前带现象。

这个概念也适用于沉淀反应。前带现象可能由于以下原因发生：

• 当抗体浓度较高时，抗体结合位点多于抗原上可用的表位。这导致三价结合，其中未观察到交叉连接。然后凝集反应被抑制。

  这可以通过改变给定浓度抗原的抗体浓度来诊断。这里抗体水平从较高浓度稀释到较低浓度，并加入一定量的抗原。在稀释的抗体浓度中，当我们加入一定量的抗原时，观察到凝集，而在较高浓度时，则未见凝集。

• 前带现象也可能由于多克隆抗体（其中不同类型的抗原结合到不同的表位）而发生。IgG、IgM等可以用作多克隆抗体。在这里，当使用多克隆抗体进行反应时，IgG与抗原结合，但它不能引起凝集。

  这种抗体被称为不完全抗体，它们阻止IgM抗体与抗原结合。这可能是由于两个主要原因造成的。

IgM抗体五聚体分子

• 由于IgG抗体铰链区的灵活性受限，它们不能正确地结合到抗原的表位。

• 抗原内表位的密度或分布可能存在于较深的口袋中，从而抑制凝集反应。

凝集发生在两个阶段

• 致敏阶段 - 抗体结合到抗原的单个表位。

• 晶格形成阶段 - 单个抗体上的两个抗原结合位点结合到两个不同抗原的表位。这导致抗原颗粒的交叉连接，从而形成晶格。

在结合了IgG的红细胞之间形成桥梁

影响凝集反应的因素

一些影响凝集反应的因素包括：

• pH值 - 凝集反应在pH 6.5-7.5左右效果最佳。低于5和高于8的pH值不利于凝集，因为抗体在该pH值下会沉淀。

• 溶液的离子强度 - 大多数凝集反应发生在盐溶液中。然而，一些反应在低离子强度溶液中更有利。血库中通常使用约0.03 mol/L NaCl的甘氨酸钠低离子强度溶液进行凝集试验。

• 温度 - 对于IgG，晶格形成在30O-37O温度之间更有利。对于IgM，则为4O-27O。

一些增强凝集反应的因素包括粘度、酶、搅拌或离心等。

• 粘度 - 右旋糖酐和聚乙二醇等试剂可增加粘度，减少抗体和抗原周围的水分，从而增强它们之间的结合和晶格的形成。

• 酶 - 木瓜蛋白酶、胰蛋白酶和木瓜蛋白酶等酶可降低颗粒上的电荷，并减少水分，从而增强晶格形成和凝集。

• 物理方法 - 离心等方法可增加细胞之间的接触，并增强凝集。

应用

在诊断免疫学中，凝集反应具有广泛的应用。

• 它用于测定血清和其他体液中的抗原和抗体。

最重要的是，凝集反应通常在血库中进行，以确定输血准备中的ABO和Rh血型。

• 血清学试验

• 用于检测抗Rh抗体的Coombs试验。

• 用于诊断伤寒的Widal试验。

• 检测可卡因、海洛因等非法药物。

• 测量血液中治疗药物、激素和血浆蛋白水平。

• 细菌、寄生虫等的鉴定。

• 诊断细菌、病毒等感染性抗原。

凝集反应的类型

根据抗体结合的抗原决定簇或表位是天然存在于靶细胞或颗粒上还是不存在于靶细胞或颗粒上，凝集反应分为两种类型：

主动凝集或直接凝集

这里感兴趣的表位天然存在于测试颗粒上。例如，存在于红细胞上的抗原、存在于细菌和真菌细胞上的抗原决定簇或抗原等。

抗体直接与该抗原结合并导致凝集。

当将细菌悬浮液置于载玻片上并加入含有针对这些细菌的特异性抗体的抗血清时，它会导致凝集，使悬浮液清澈，这表明凝集已发生，测试结果为阳性。

应用

• 这些类型的细菌凝集试验通常用于鉴定临床标本中的细菌分离株。

• 这些也用于输血前的血型鉴定和交叉配血。

• 其他应用包括用于诊断伤寒的Widal试验、用于诊断布鲁氏菌病的布鲁氏菌凝集试验和用于诊断立克次体的Weil-Felix试验。

被动凝集或间接凝集

这里感兴趣的表位不会天然存在于要凝集的细胞或颗粒上。

在这些情况下，表位或可溶性抗原被化学固定到载体颗粒上。载体颗粒的例子包括乳胶、聚苯乙烯、膨润土等。

早期使用红细胞进行被动凝集，但合成载体颗粒具有均匀性、稳定性和一致性的优点，因此现在更受青睐。这种方法被称为反向被动凝集。

这种凝集的优点是，在病原体培养不可行或只有可溶性抗原可用（例如病毒性疾病）的情况下，可以很容易地进行并解释结果。

这里，可溶性抗原被化学固定到乳胶珠上。一旦载体颗粒被抗原包被，就会加入针对这些抗原的特异性抗体。这些抗体与抗原反应，颗粒相互凝集。

我们也可以通过反转过程来检测抗原，即不是用载体包被，而是用抗体包被这些抗原。

应用

这些用于诊断各种细菌和病毒疾病。例如，用于风疹抗体检测的乳胶凝集试验。

结论

当颗粒状抗原（其表面携带抗原分子的细胞）与特异性抗体结合时，会发生交叉连接，导致可见的凝集。这里的凝集肉眼可见。这里的颗粒状抗原是不溶性分子。

与沉淀反应一样，当抗原和抗体的比例相等时，就会发生凝集。直接和间接凝集是两种具有广泛诊断免疫学应用的类型。