蛇毒的免疫化学

蛇毒免疫学的研究始于1894年Calmette研制出抗眼镜蛇毒液，但直到1950年代进展甚微，直到1960年代初Moror-Perlmu和Sawai才开始用蛇毒进行人工自身免疫研究。预防毒蛇咬伤。同时，Muelling提出了蛇咬伤的免疫学诊断，Trethewie、Green-Wood、Suthorland和Theakston等开始了蛇咬伤的免疫学诊断研究。随后，各种现代高灵敏度、超微量免疫学检测方法如RIA、ELISA等也被用于蛇咬伤的免疫诊断、回顾性诊断、中毒剂量检测、蛇毒抗原结构分析和蛇毒抗体分析等。滴度测定。目前，国内外各种单价、二价、多价抗蛇毒血清和蛇毒单克隆抗体相继问世。蛇毒抗原的特点、蛇毒及其成分对人体免疫系统（包括补体系统）的影响及对机体组织细胞的影响，病理性免疫损伤机制的研究也越来越深入，深度。总之，随着现代免疫学的发展，具有高特异性和敏感性的免疫学方法正被广泛应用于蛇咬伤的免疫治疗、诊断和预防，以及蛇毒、蛇毒抗体和蛇咬伤病理学的研究。

蛇毒含有多种有毒和无毒的蛋白质复合物，具有不同的药理和生化特性。这种复合物是一种抗原性物质，能刺激机体免疫系统引起免疫反应，产生相应的蛇毒抗体等免疫反应。这种物质，称为毒液抗原的免疫原性或抗原性，在体内外也能与相应的免疫反应产物特异性结合，称为毒液抗原的反应原性。蛇毒抗原又称蛇毒免疫原。既具有免疫原性又具有反应原性的抗原称为完全抗原，仅具有反应原性的抗原称为半抗原。蛇毒是一种完整的抗原，还含有半抗原成分。

(1) 与抗原性有关的理化性质

蛇毒是一种类似于蛋清的粘稠胶体物质，含有多种蛋白质、多肽、核苷等物质。分子量因品种而异，一般为600046000。蛋白质（或酶）和多肽的分子中含有苯环结构、酪氨酸、苯丙氨酸和谷氨酸，因此化学结构比较稳定。蛇毒蛋白的分子结构一般比较稳定，其抗原性和毒性在干燥条件下可保持数年。如果在冷冻干燥真空中保存十几年甚至几十年，其毒性和抗原性不会发生明显变化。蛇毒蛋白和多肽可因重金属盐类、醇类、酚类等沉淀而变性，加热可破坏抗原性，失去部分毒性，也可经紫外线和X射线灭活。强氧化剂和还原剂、酸和碱可以使它们变性甚至完全破坏。蛇毒分子也可以通过硝化、唑化、碘化、氧化等方式部分或完全解毒，但不改变某些药理活性或成为变性蛇毒。

这在医学临床应用中具有重要意义。将蛇毒与免疫佐剂或高分子颗粒载体如高岭土、天然乳胶、甲基纤维素等结合使用，可提高其免疫原性。用甲醛等处理，可失去毒性，但仍保留抗原性，成为类毒素。

(2) 蛇毒的免疫原性

从蛇毒的理化性质可以看出，蛇毒蛋白的分子量一般在10000左右。进入体内后，分子较大的成分不易被酶降解或排出体外。它们可以在体内停留一段时间，可以刺激人体的免疫系统产生免疫反应。因此，蛇毒具有免疫原性（抗原性）。但它是一种低分子量的可溶性物质，因此其免疫原性不强，远弱于大分子血清白蛋白、球蛋白、细菌外毒素等抗原。特别是蛇毒中的一些小分子蛋白质、多肽和核苷成分，其免疫原性很弱，甚至没有。某些纯化的蛇毒成分如神经毒素或细胞毒素单独不能产生抗体；有些蛇毒，即使是粗毒和完全毒液，也不能有效刺激机体的免疫细胞产生明显的抗体。 Dumarey用黑颈眼镜蛇的原毒素或脱毒毒素单独免疫动物均未获得a毒素抗体，用7毒素免疫家兔也不产生Y毒素抗体。

蛇毒是一种化合物，也是一种复合抗原，含有完整的抗原和半抗原。就其成分而言，各成分的抗原性并不完全相同。有的免疫原性更强（如毒素或酶类分子量较大的蛋白质成分），有的则较弱（如小分子的毒性）。蛋白质和酶），有些不具有免疫原性（例如多肽、核苷，它们是半抗原）。每种蛇毒及其成分的抗原性主要取决于其分子量和化学结构。一般来说，只有分子量大于10000的才有抗原性，分子量大的比分子量小的抗原性强。例如，白皮菜神经毒素含有18种约194（192-195）个氨基酸残基，分子量为22000，分子具有苯环结构，因此抗原性比分子链上的白皮菜神经毒素强。重量只有8000。来自黄色和绿色烙铁头的出血毒素

它的分子量为60000，比分子量6000左右的眼镜蛇毒的心脏毒素强很多，后者的抗原性很弱。同样，不同种类的蛇毒及其成分的免疫原性当然也不同。即使是同一种蛇毒，由于产地不同，化学成分和结构也不同，其抗原性也会有细微差别。

可溶性蛇毒虽然抗原性不强，但通过聚集或吸附在某些大分子免疫载体或佐剂表面可增强其免疫原性（蛇毒半抗原与蛋白载体结合后具有完整的抗原性），这具有在制备免疫动物抗蛇毒血清方面具有重要意义。例如，巴勒斯坦毒蛇的纯毒液很难使免疫机体产生抗血毒抗体，但当它与甲基纤维素结合时，能刺激机体产生明显的抗出血抗体。将甲烷酸盐、海藻酸钠、弗氏完全佐剂与黑颈眼镜蛇-毒素、福尔马林脱毒类毒素联合免疫家兔，可产生较好的免疫效果。杜马雷等。还观察到重复注射用福尔马林或戊二醛处理过的黑颈眼镜蛇毒素的高聚物不能刺激抗天然-毒素抗体的合成。也就是说，如果抗原决定簇被破坏或被错误处理覆盖，则高度聚集物质的免疫原性不会增加。

(3) 蛇毒抗原的特异性

蛇毒具有能与相应的蛇毒抗体发生反应的特性，称为蛇毒抗原特异性。例如，眼镜蛇毒只能与眼镜蛇毒抗体发生免疫反应，而不能与白花蛇毒、五步蛇毒等发生反应；

蛇毒抗原的特异性是由蛇毒分子表面的一些具有活性的化学基团所决定的。这些控 制特异性的化学基团称为蛇毒抗原决定簇。也就是说某种蛇毒分子表面的抗原决定簇的 种类、性质、数量和空间构型就决定该种蛇毒的抗原特异性。蛇毒蛋白质抗原的特异性由 多肽链末端氨基酸的种类、排列次序和结合方式而定。蛇毒蛋白抗原中的每个决定簇所含 的氨基酸数目约为5个〜7个，其中若有一个氨基酸的种类或排列不同即可构成抗原特 异性的差异。不同科、种的蛇毒蛋白质，因其决定簇的氨基酸种类和排列均不同，因此它们 的科、种抗原特异性也就不同。

决定簇中发生微小的变化也会影响到抗原的特异性，从而产生新的抗体。新的抗体就 失去了与原抗原起反应的能力。例如以碘化处理的蛇毒蛋白质免疫家兔则产生与此相应 的抗体，这种抗体能与完全无关的蛋白质所制成的碘化蛋白质发生沉淀，而与未经碘化的 同种蛇毒蛋白质只发生弱的反应或完全无反应。这说明了“决定簇”在抗原特异性上所起 的重要作用。

需要指出的是，蛇毒的毒性基团和抗原决定簇并非是同一回事，除其功能不同外，也 不是同一种结构。如眼镜蛇的神经毒毒性成分多为分子侧链基团的特殊结构，由其侧链间 互相作用或侧链与水分子间的作用而发挥作用，而决定簇主要是存在于蛇毒蛋白质表面， 也就是一级结构的末端部位氨基酸的排列的特定结构（当然也有包藏在分子结构中需经 降解、改变抗原分子的三级或四级结构后才显露出来）。所以，当蛇毒侧链毒性基团被修饰 (如氧化或还原等)后其毒性降低或消失，但抗原性和其他生物学活性并不一定改变。 Carlsson等用N-氯化琥祐醜亚胺滴定黑唇眼镜蛇膜毒素V" 1，发现 它仅有的2个硫醚基都是暴露型的,如都被氧化后，膜毒素的圆二色谱变化很小，仍具免 疫原性。说明这2个残基不包括在膜毒素的抗原决定簇内。又如Tu观察到I型蛇毒神经 毒素的惟一色氨酸残基被修饰丧失毒性后，仍保留与相应抗体结合的能力。这除说明毒素 的色氨酸残基与N-AchR结合部位同其抗原性无关外，更能说明无毒的变构蛇毒的神经 毒素的医疗应用价值。

除了蛇毒蛋白抗原分子上化学基团为决定簇外，蛇毒的多肽和核苷等半抗原如果同 蛋白质载体结合为完全抗原后，其半抗原即为该抗原的决定簇，决定着此抗原的特异性。

此外，蛇毒蛋白的分子立体构型对于特异性也有重要关系，如果蛇毒蛋白质三级空 间结构由于加热或其他形式的变性而有所改变或破坏分子内部的二硫键时，由于分子立 体构型的改变，如多肽键伸展使原来分子表面的一些决定簇消失，而一些新的决定簇暴 露出来，则抗原性也随之改变，因此变性蛇毒蛋白质产生的抗体与原蛇毒蛋白质不起反 应。

蛇毒抗原分子所含的决定簇的数目，称为抗原结合价，也就是指能与相应抗体分子结 合的抗原决定簇的总数。蛇毒蛋白质抗原的结合价一般为多价(3价以上）。一般来说，蛇 毒蛋白质的分子量愈大，决定簇的数目也愈多。抗原决定簇数目增多，其免疫原性和反应 原性也随之增强。蛇毒中的多肽、核苷等小分子物质的半抗原的结合价一般为1价，只能 与一个抗体分子结合。

毒蛇咬伤后，机体的组织细胞受到蛇毒的作用而破坏或损伤，部分蛇毒成分同细胞或 组织结合改变了它们的表面结构和组成使原有的决定簇消失或发生改变，使分子内部的 决定簇暴露出来成为变性后的“非己异物”——自身抗原，使机体产生了相应的自身抗体， 反过来作用于自身的组织细胞，造成了更加严重的损伤。这可能是五步蛇伤和眼镜蛇伤等 出现严重组织坏死而长期不愈的一个原因。

总之，蛇毒抗原的特异性是蛇毒抗原最重要的性质，它是蛇伤的免疫诊断、治疗和预 防的根据。

(四）蛇毒抗原的反应原性

蛇毒抗原的免疫原性总的来说不强，但是其反应原性较强。蛇毒蛋白质多价抗原和 相应蛇毒抗体在体内外结合能力很强，试管内可出现明显可见的反应，在体内，毒性被 中和。

蛇毒抗原分子内至少有2个以上的结合价才能与抗体分子相互结合交替联结而出现 抗体凝聚的沉淀反应。而蛇毒中的有些半抗原为单价，只能同相应抗体发生1价结合，但 不能出现可见的反应。Dumarey等用经福尔马林处理的黑颈眼镜蛇a-类毒素吸附美粘 土，分别以93知g和5910叫的毒量注射7只和8只兔子，结果它们只产生中和抗体，而不 产生沉淀反应。也就是说产生了毒素的不完全抗体。这说明了蛇毒抗原与不完全抗体只 能结合但不能出现可见反应。