第十四章 免疫血清学技术
岳 华
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第一节 概述
凝聚性反应 (包括凝集试验和沉淀试验 )
标记抗体技术 (包括荧光抗体、酶标抗体、
放射性标记抗体、发光标记抗体技术等 )。
有补体参与的反应 (补体结合试验、免疫粘
附血凝试验等 )。
中和反应 (病毒中和试验、毒素中和试验 )等。
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免疫复合物散射反应 (激光散射免疫技术 )
电免疫反应 (免疫传感器技术 )
免疫转印 (Western Blotting)等新技术。
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第二节 凝聚性试验
抗原与相应抗体结合形成复合物, 在有电解
质存在下, 复合物相互凝聚形成肉眼可见的凝聚
小块或沉淀物, 根据是否产生凝聚现象来判定相
应抗体或抗原, 称为凝聚性试验 。 是最简单的一
类血清学试验 。 根据参与反应的抗原性质不同,
分为由颗粒性抗原参与的凝集试验和由可溶性抗
原参与的沉淀试验二大类 。
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一、凝 集 试 验
细菌、红细胞等颗粒性抗原,或吸附在胶乳、
白陶土、离子交换树脂和红细胞的抗原,与相立
抗体结合,在有适当电解质存在下,经过一定时
间,形成肉眼可见的凝集团块,称为凝集试验
( agglutination test)。
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参与凝集试验的抗体主要为 IgG,lgM,又称
为凝集素 。 凝集试验可用于检测抗原或抗体,
最突出的优点是操作简便, 深受基层工作欢迎 。
凝集试验可根据抗原的性质, 反应的方式
分为直接凝集试验 (简称凝集试验 )和间接凝
集试验 。
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颗粒性抗原与凝集素直接结合并出现凝集
现象的试验称作直接凝集试验( direct
agglutination test)。
(一)直接凝集试验
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操作方法
玻片法
试管法
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1、玻片法
为一种定性试验。
将含有已知抗体的诊断血清 (适当稀释 )与
待检菌悬液各一滴在玻片上混合,数分钟后,如
出现颗粒状或絮状凝集,即为阳性反应。此法简
便快速,适用于新分得细菌的鉴定或分型。 如沙
门氏菌的鉴定、血型的鉴定等多采用此法。
也可用已知的诊断抗原悬液,检测待检血清
中是否存在相应抗体,如布氏杆菌的玻板凝集反
应和鸡白痢全血平板凝集试验。
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2、试管法
为一种定量试验,用已知抗原以检测待测血清中是
否存在相应抗体和测定该抗体的含量,以协助临
床诊断或供流行病学调查。
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将待检血清用生理盐水作倍比稀释,然后加
入等量抗原,置 37℃ 水浴数小时观察。视不同
凝集程度记录为十十十十 (100%凝集 )、十十
十 (75%凝集 )、十十 (50%凝集 )、十( 25%
凝集 )和 - (不凝集 )。以其“十十”以上的血
清最大稀释度为该血清的凝集价 (或称滴度 )。
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(二)间接凝集试验
将可溶性抗原 (或抗体 )先吸附于一种与免
疫无关的, 一定大小的不溶性颗粒 (统称为载
体颗粒 )的表面, 然后与相应抗体 (或抗原 )作
用, 在有电解质存在的适宜条件下, 所出现的
特异性凝集反应称为间接凝集反应 。
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间接凝集反应由于载体颗粒增大了可溶性
抗原的反应面积, 因此当颗粒上的抗原与微量
抗体结合后, 就足以出现肉眼可见的凝集反应 。
间接凝集反应的优点是敏感性高, 它一般要比
直接凝集反应敏感 2~ 8倍 。 但特异性较差 。
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常用的载体有红细胞 (“O” 型人红细胞,
羊红细胞 ),聚苯乙烯胶乳颗粒, 其次为白陶土,
离子交换树脂, 火棉胶等 。
抗原多为可溶性蛋白质如细菌, 立克次体及
病毒的可溶性抗原, 或原虫, 吸虫, 丝虫的浸
出液, 或动物的可溶性物质, 或激素及各种组
织器官浸出液, 域植物性蛋白质如花粉浸出液
等 ;某些细菌的可溶性多糖也可吸附于载体上 。
当载体吸附了可溶性抗原后即称为致敏颗粒 。
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亦称被动血凝试验 (PHA),是将可溶性抗
原致敏于红细胞表面,用以检测相应抗体,
在与相应抗体反应时出现肉眼可见凝集。
1、间接血凝试验 (IHAT)
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2、反向间接血凝试验:
如将抗体致敏于红细胞表面,用以检测检样中
相应抗原,致敏红细胞在与相应抗原反应时发
生凝集,称为反向间接血凝试验 (reverse
passive heamagglutination assay,RPHA)。
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3、协同凝集试验 (co-agglutination
test,COAG)
葡萄球菌 A蛋白 (Staphylococal Protein
A,SPA)是金黄色葡萄球菌的特异性表面抗原,
能与多种哺乳动物 lgG分子的 Fc片结合。 SPA与
lgG结合后,后者的 Fab片暴露于外,并保持其
抗体活性,当此 SPA-特异性抗体与相应的抗原
结合时,就可产生凝集反应。本法广泛应用于
多种细菌和某些病毒的快速诊断。
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(三)、间接凝集抑制试验
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二、沉 淀 试 验
可溶性抗原 (如细菌的外毒素、内毒素、菌体裂解
液,病毒的可溶性抗原、血清、组织浸出液等 )
与相应抗体结合,在适量电解质存在下,形成肉
眼可见的白色沉淀,称为沉淀试验
(precipitation test)。
参与沉淀试验的抗原 称沉淀原,抗体称为沉淀素。
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(一)环状沉淀试验
是最简单、最古老的一种沉淀试验,目前仍有
应用。
在小口径试管内先加入已知抗血清,然后小心
沿管壁加入待检抗原于血清表面,使之成为分界
清晰的两层。数分钟后,两层液面交界处出现白
色环状沉淀,即为阳性反应。本法主要用于抗原
的定性试验,如诊断炭疽的 Ascoli试验、链球菌
血清型鉴定、血迹鉴定和沉淀素的效价滴定等。
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(二)琼脂免疫扩散试验
琼脂是一种含有硫酸基的多糖体,高温时能溶
于水,冷却后凝固,形成凝胶。琼脂凝胶呈多孔
结构,孔内充满水分,l%琼脂凝胶的孔径约为
85nm,因此可允许各种抗原抗体在琼脂凝胶中自由
扩散。抗原抗体在琼脂凝胶中扩散,当二者在比
例适当处相遇,即发生沉淀反应,形成肉眼可见
的沉淀带,此种反应称为琼脂免疫扩散,又简称
琼脂扩散和免疫扩散。
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琼脂免疫扩散试验
有多种类型,如:
单向单扩散
单向双扩散
双向单扩散
双向双扩散
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1,双向双扩散 (double diffusion in
two dimension) 简称双扩散 。
此法系用 1%琼脂浇成厚 2~ 3mm的凝胶板, 在其
上按一定图形打圆孔或长方形槽, 于相邻孔 (槽 )
内滴加抗原和抗体, 在饱和湿度下, 扩散 24h或
数日, 观察沉淀带 。
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抗原抗体在琼脂凝
胶内相向扩散, 在两孔
之间比例最合适的位置
上出现沉淀带, 如抗原
抗体的浓度基本平衡时,
此沉淀带的位置主要决
定于二者的扩散系数 。
但如抗原过多, 则沉淀
带向抗体孔增厚或偏移,
反之亦然 。
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双抗散主要用于抗原的比较和鉴定,两个
相邻的抗原孔 (槽 )与其相对的抗体孔之间,
各自形成自己的沉淀带。沉淀带的基本形式
有以下三种。
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二相邻孔为同一抗原时,两条沉淀带
完全融合
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二者在分子结构上有部分相同抗原决定
簇,则两条沉淀带不完全融合并出现一
个叉角。
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两种完全不同的抗原,则形成两条交叉
的沉淀带
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不同分子的抗原抗体系统可各自形成两
条或更多的沉淀带
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双扩散也可用于抗体的检测, 测抗体时,
加待检血清的相邻孔应加入标准阳性血清作为
对照, 以资比较 。
抗体效价,测定抗体时可倍比稀释血清,
以出现沉淀带的血清最大稀释度为抗体效价。
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2,单向扩散
又称辐射扩散 试验在玻璃板或平皿上进行,
用 1.6%~ 2.0%琼脂加一定浓度的等量抗血清浇
成凝胶板, 厚度为 2~ 3mm,在其上打直径为
2mm的小孔, 孔内滴加抗原液 。 抗原在孔内向
四周辐射扩散, 与凝胶中的抗体接触形成白色
沉淀环 。 此白色沉淀环随扩散时间而增大, 直
至平衡为止 。 沉淀环面积与抗原浓度呈正比,
因此可用已知浓度的抗原制成标准曲线, 即可
用以测定抗原的量 。
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此法在兽医临床已用于传染病的诊断, 如
鸡马立克病的诊断, 可将鸡马立克高病毒免血
清浇成血清琼脂平板, 拔取病鸡新换的羽毛数
根, 将毛根剪下, 插于此血清平板上, 阳性者
毛囊中病毒抗原向四周扩散, 形成白色沉淀环 。
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(三)免疫电泳技术
免疫电泳技术由琼脂双扩散与琼脂电泳技术结合
而成。免疫电泳技术包括:
免疫电泳、
对流免疫电泳、
火箭免疫电泳 等技术。
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1、免疫电泳
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( 1)基本原理
带电的胶体颗粒在电场的作用下, 定向移动的
现象称为电泳 。 蛋白质分子为一种两性电解质 。
在一定的 pH下, 其所带的正负电荷相等, 叫做等
电点 。 等电点时蛋白质在电场中不移动 。 当电泳
所用缓冲液的 pH小于蛋白质的等电点时, 蛋白质
的氨基电离带正电荷向负极泳动, 当 pH大于等电
点时, 蛋白质的羧基电离带负电荷向正极泳动 。
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一般电泳所用缓冲液的 pH偏于蛋白质等电
点的碱侧,故蛋白质带负电荷,在电场作用下
向 正极泳动 。
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( 2)影响因素
泳动的速度和距离与蛋白质所带负电荷量, 电
场强度, 介质的性质, 粘度及温度, 以及缓冲液
的种类, pH,离子强度, 电渗等因素有关 。 如蛋
白质所带的电荷量多, 电场强度大, 介质的粒度
小, 吸附性小, 缓冲液的离子强度较低, pH偏离
蛋白质等电点较远, 琼脂的电渗作用较小, 则泳
动速度快, 反之则慢 。
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( 3)电渗流
由于电泳时所用支持物, 一些极性集团也带
有负电荷, 但固相部分不能移动, 而与琼脂相接
触的液体相则带正电荷, 可向负极移动, 造成电
渗流 。 此时蛋白质分子电泳的表面速度, 实际上
是其本身向正极移动的电泳速度与电渗作用之差
值 。
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( 4)流程
一混合物中各组分在电泳后, 便可依其电
泳力与电渗力的不同, 而形成不同的区带, 使
各组分分布于支持物的不同位置上 。
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再加入相应抗血清免疫扩散
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在最适比例处形成数条沉淀弧线 。 每一条
沉淀弧线, 即代表一对抗原, 抗体反应 。 并由
于抗原 (混合物中各组分 )向四周扩散, 而抗
体则为垂直扩散 ;故沉淀弧线呈弯曲弧型 。
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2、对流免疫电泳
在加有抗原, 抗体的琼脂凝胶中, 通电电
泳时, 出现抗原, 抗体向相反方向泳动的现象,
称为对流免疫电泳 。
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( 1)基本原理
抗原, 抗体由于等电点不同, 在 pH偏碱性
的环境中, 所带负电荷也有差异 。 抗原所带
负电荷多, 在电泳时向正极泳动, 而抗体则
接近其等电点, 所带负电荷少, 又加琼脂的
电渗作用, 故电泳时, 抗体向负极移动 。 如
二者相对应时, 即可在相遇的最适比例处形
成一条白色沉淀线 。
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( 2)流程
制板 打孔 加样(于负极端孔
中加入抗原,正极端孔中加入抗血清 )
电泳( 1小时)
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( 3)火箭电泳
在电场作用下,抗原在含定量抗体的离子琼脂
中泳动后,如二者比例合适时,可在短时间内出
现锥形的沉淀峰,形似火箭状,故又称为火箭电
泳。此沉淀峰的高度与抗原的浓度成正比,与抗
体的浓度成反比。单向琼脂免疫电泳技术常用于
检测标本中的免疫球蛋白含量。
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烟草花叶病毒火箭电泳图
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第三节 补体参与的试验
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第四节 中和试验
根据抗体能否中和病毒的感染性而建立的免
疫学试验称为中和试验。中和试验极为特异和敏
感,主要用于病毒感染的血清学诊断、病毒分离
株的鉴定、不同病毒株的抗原关系研究、疫苗免
疫原性的评价、免疫血清的质量评价和测定动物
血清抗体的检测等。
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抗血清 +病毒(毒素) 接种宿主
(共同孵育 ) 动物
禽胚
细胞
中和指数 保护效果
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根据测定方法的不同, 中和试验主要分两种 。
1,终点法中和试验,测定能使动物或细胞死亡
数目减少至 50%(半数保护率, PD50)血清稀释
度 。
2,空斑减少法中和试验,测定使病毒在细胞上
形成的空斑数目减少至 50%时血清稀释度 。
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毒素和抗毒素亦可进行中和试验, 其方法与病毒
中和试验基本相同 。
一, 终点法中和试验 本法是滴定使病毒感染力
减少至 50%的血清中和效价或中和指数 。 有固
定病毒稀释血清及固定血清稀释病毒两种滴定
方法 。
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将已知的病毒量固定, 血清作倍比稀释,
常用于测定抗血清的中和效价 。
(一)固定病毒稀释血清法
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病毒的毒价滴定
1、最小致死量 (MLD),毒力或毒价单位过去
多用最小致死量 (MLD),即病毒接种实验动
物后在一定时间内全部致死的最小病毒剂量。
此法比较简单,但由于剂量递增与死亡率递
增的关系不是一条直线,而是呈 S形曲线,在
愈接近 100%死亡时,对剂量的递增愈不敏感。
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2、半数致死量( LD50 ),当死亡率愈接近 50%
时,剂量与死亡率呈直线关系,故现基本上采
用半数致死量 (LD50)表示毒价单位。
而且 LD50的计算应用了统计学方法,减少
了个体差异的影响,因此比较正确。
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3、半数感染量 (ID50),以感染发病作为指标的,
可用半数感染量 (ID50);
4、半数反应量 (RD50),以体温反应作指标者,
可用半数反应量 (RD50)。
5、鸡胚半数致死量 (ELD50),
6、鸡胚半数感染量 (EID50);
7、组织培养半数感染量 (TCID50):
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空斑减数试验系应用空斑技术, 以使空斑数减
少 50%的血清量作为中和滴度 。
8、空斑减数试验 (Plague reduction test)
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正常细胞
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接种病毒 8小时后的细胞
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接种病毒 24小时后的细胞
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试验时, 将已知空斑单位 (PFU)的病毒稀释
成每一接种剂量含 100PFU,加等量递进稀释的
血清, 37℃ lh。 每一稀释度接种至少 3个已形成
单层细胞的培养瓶 (孔 ),置 37℃ lh,使病毒吸
附, 然后加入在 44℃ 水浴预温的营养琼脂 (在
0.5%水解乳蛋白或 Eag1es液中, 加 2%犊牛血清,
1.5%琼脂及 0.1%中性红 3.3ml)凝固后放无灯光
照射的 37℃ 温箱 。 同时用稀释的病毒加等量
Hanks液同样处理作为病毒对照 。 数天后分别计
算空斑数, 用 Reed和 Muench,Karber或内插法
计算血清的中和滴度 。
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附:血凝与血凝抑制试验
( HA试验)
病毒 +RBC———— RBC凝集
( HI试验)
病毒 +抗体 —— 复合物 +RBC—— 凝集抑制
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HA试验
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HAI试验
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