临床检验一万个为什么:免疫学检验分册
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第二节 凝 集 反 应

120.为什么会出现凝集反应
答:在适当的电解质存在下,细菌和红细胞等颗粒性抗原或表面包被可溶性抗原(或抗体)的颗粒性载体与相应抗体(或抗原)发生特异性结合,由于抗体的交联作用导致颗粒性抗原或载体间的空间距离减少,因此会出现肉眼可见的凝集现象,称为凝集反应。参与凝集反应的抗原称为凝集原,参与凝集反应的抗体称为凝集素。凝集反应分为两个阶段:一是抗原抗体的特异性结合阶段;二是出现可见的颗粒凝集阶段。
121.为什么基于凝集反应的实验方法有多种
答:由于抗原或抗体本身的物理特性不同,凝集反应可分为直接凝集反应和间接凝集反应两大类。细菌、红细胞等颗粒性抗原,在适当的电解质参与下可直接与相应抗体结合出现凝集,称为直接凝集反应。直接凝集反应根据其操作方法不同又可分为玻片法和试管法。间接凝集反应是指将可溶性抗原(或抗体)先吸附于适当大小的颗粒性载体表面,然后与相应抗体(或抗原)作用,在适当的电解质参与下出现特异性凝集现象。根据致敏载体用的是抗原或抗体、所用颗粒载体及凝集反应的方式不同,间接凝集反应又分为正向间接凝集反应、反向间接凝集反应、间接凝集抑制反应、协同凝集反应、间接血凝反应、胶乳凝集反应和明胶凝集反应等。
122.为什么可以通过凝集反应检测颗粒性抗原
答:由于细菌、螺旋体和红细胞等颗粒性抗原,在适当的电解质参与下能直接与相应抗体结合形成肉眼可见的凝集现象,因此可通过直接凝集反应对其进行检测和鉴定。按操作方法的不同可分为玻片法和试管法两类。玻片法凝集反应主要用于抗原的定性分析,方法简便快速,短时间便能观察结果,常用已知抗体检测未知抗原,应用于菌种鉴定、分型及人红细胞ABO血型鉴定等;试管法凝集反应通常是半定量试验,临床常用已知抗原检测待检血清中有无相应抗体及其相对含量,即定量抗原悬液与一系列梯度倍比稀释的待检血清混合,保温静止后,根据每管内颗粒凝集的程度,以判断待检血清中有无相应抗体及其效价。试管法常用来辅助诊断某些临床疾病或调查研究流行病病原体,如辅助诊断伤寒、副伤寒的肥达试验和辅助诊断斑疹伤寒的外斐试验等;在输血时也常用于受体和供体间的红细胞和血清的交叉配血试验。
123.为什么凝集反应也可检测可溶性抗体或非颗粒性抗原
答:由于某些可溶性抗体或非颗粒性抗原可通过人工方法吸附或耦联于适当大小的颗粒载体表面形成致敏颗粒,再与相应抗原或抗体作用,在适宜的电解质存在的条件下,可出现肉眼可见的凝集现象,因此也可借助凝集反应对这些抗体或抗原进行检测。此即间接凝集反应。常用的载体颗粒有动物(如羊、家兔、鸡)或人红细胞、细菌和多种惰性颗粒如聚苯乙烯胶乳、明胶颗粒、活性炭等。根据应用的载体种类不同,分别称为间接血凝反应、协同凝集反应、胶乳凝集反应、明胶凝集反应等。
124.为什么直接凝集反应试管法检测的待检血清需稀释
答:颗粒性抗原与相应抗体直接结合,在一定条件下,出现肉眼可见的凝集现象。试管法是用定量抗原悬液与一系列倍比稀释的待检患者血清混合,保温静置。根据每管内颗粒抗原凝集的程度,以判断待检血清中有无相应抗体及其效价,是一种半定量试验。在进行试管凝集试验时,由于抗原抗体在适当比例时才能出现肉眼可见的反应,为避免抗体浓度过高导致的前带现象造成假阴性结果,需对抗体进行倍比稀释。此外,为判断待检抗体效价,常以出现凝集反应的血清最高稀释度定为该待检血清的凝集效价,也称凝集滴度。
125.为什么直接凝集反应可以用于菌种的鉴定和分型
答:由于细菌性颗粒抗原能与相应抗体直接结合,并在一定条件下出现肉眼可见的凝集现象,因此,借助某些细菌特异性的抗原成分如菌体抗原、荚膜抗原、鞭毛抗原等与其相应抗体结合的直接凝集反应,可以对细菌进行菌种鉴定和分型。在进行鉴定和分型分析时,多采用玻片法,即用一滴已知抗体的诊断血清和一滴待检菌液在玻片上混匀,短时间内由肉眼观察凝集结果。常规鉴定菌种,要用生理盐水作对照,对照应不发生凝集;在诊断血清中,如细菌抗原凝集成小块、周围液体澄清为阳性反应,说明抗原抗体相对应,如与对照结果相同,则为阴性。此外,特别是在鉴定沙门氏菌或志贺菌时,一般原则是先用多价诊断血清检测,若为阳性,再用单价因子诊断血清进行分群或定型。
126.为什么间接凝集反应适用于抗体和可溶性抗原的检测
答:借助人工方法可将抗体或可溶性抗原预先吸附于适当大小的颗粒性载体表面形成致敏载体颗粒,然后再与相应抗原或抗体作用,在适宜的电解质存在的条件下,出现特异性凝集现象,此即间接凝集反应或被动凝集反应。因此,非颗粒性抗体和可溶性抗原可以利用间接凝集反应进行检测。根据致敏载体用的抗原或抗体、载体性质以及凝集反应的方式,间接凝集反应可分为正向间接凝集反应、反向间接凝集反应、间接凝集抑制反应、协同凝集反应、间接血凝反应、胶乳凝集反应和明胶凝集反应。在临床检测中最常用的检测方法为间接血凝反应和胶乳凝集反应。间接血凝反应是以红细胞为载体,将抗原或抗体包被于红细胞表面,成为致敏载体,然后与相应的抗体或抗原结合,在适宜的电解质条件下,经一定时间呈现出可见的红细胞凝集现象。胶乳凝集反应,是抗原或抗体与胶乳结合(致敏)后,与待测标本中的抗体或抗原发生凝集反应。此类试验反应快速、操作简便、灵敏度高于沉淀反应。
127.为什么间接血凝反应所用的红细胞要醛化处理
答:间接血凝反应是以红细胞为载体,经抗原或抗体致敏后,再用以检测未知抗体或抗原。多种动物的红细胞均可作为间接血凝反应的载体,最常用的为绵羊、家兔及鸡红细胞和人O型红细胞。新鲜的红细胞能吸附多糖类抗原,但吸附蛋白类抗原或抗体的能力较差。致敏的新鲜红细胞保存时间短,且易变脆、溶血和污染,只能使用2~3天。为此一般在致敏前先将红细胞醛化,可长期保存而不溶血。常用的醛类有甲醛、戊二醛、丙酮醛等。红细胞经醛化后体积略有增大,两面突起呈圆盘状。醛化红细胞具有较强的吸附蛋白质抗原或抗体的能力,血凝反应的效果基本上与新鲜红细胞相似。其优点可归纳为:①性质稳定,不影响红细胞表面的吸附能力;②重复性好,易标准化;③可较长期保存,醛化后4℃保存,有效期可至1年,如冻干保存,有效期则更长。
128.为什么间接血凝反应的灵敏度受抗原或抗体浓度影响
答:间接血凝反应是将可溶性抗原(或抗体)吸附于人的O型红细胞或绵羊、家兔的红细胞制成的致敏红细胞,与相应的抗体(或抗原)作用,在有合适的电解质存在下,经一定时间可出现肉眼可见的红细胞凝集现象。在间接血凝反应中致敏用的抗原或抗体浓度要合适,过高或过低均可影响灵敏度。抗原或抗体在中等浓度范围时,间接血凝反应的灵敏度随其浓度增加而上升;抗原或抗体达到一定浓度后,反应灵敏度反而随其浓度的增加而下降;当抗原或抗体超过一定浓度时,会引起红细胞自凝。因此,对每种致敏用的抗原或抗体事先应摸索其最适致敏量。
129.为什么协同凝集反应受血清中抗体效价的影响
答:金黄色葡萄球菌的细胞壁中含有一种特殊蛋白质―葡萄球菌A蛋白(staphylococcal protein A,SPA),它能与人及多种哺乳动物(如猪、兔、豚鼠等)血清中的IgG类抗体的Fc端结合,使金黄色葡萄球菌成为致敏载体颗粒。IgG的Fc端与SPA结合后,两个Fab端暴露在葡萄球菌菌体表面,仍保持其正常的抗体活性和特异性,当与相应的细菌、病毒或可溶性抗原反应时,可借助特异性抗体Fab端与相应抗原互相连接而出现凝集现象。故协同凝集反应的特异性取决于致敏抗血清的特异性,凝集反应的强弱取决于抗血清的效价高低,应选用特异性强和效价高的免疫血清制备SPA诊断菌液。SPA与各种属IgG的亲和力有所不同,国内常用诊断血清系用兔抗血清。为排除非特异性凝集所造成的假阳性,每次实验时要用生理盐水、正常家兔血清处理的SPA菌体、单独SPA菌体以及经同一免疫血清处理的Wood 46株(SPA阴性株)作对照。协同凝集反应常用于流脑、伤寒、菌痢及布鲁氏菌病的早期诊断。
130.为什么可利用凝集反应监测病情
答:以间接凝集反应检测肺炎支原体抗体为例:用表面吸附了肺炎支原体抗原的明胶颗粒制成致敏明胶颗粒,再与人血清中存在的肺炎支原体抗体发生凝集反应。其凝集反应的强弱以血清中的抗体效价来体现。人体在感染了肺炎支原体后,首先出现IgM类抗体,IgM类抗体一般在初发感染后第7天即可检测到,于第10~30天IgM类抗体浓度即可达到高峰,之后逐渐降低直至检测不到。IgG类抗体于感染后20天左右出现,感染一个月左右达高峰,在体内可维持1.5~2年。肺炎支原体既往感染的判断为双份血清抗体效价均明显增高,但恢复期较急性期血清抗体效价升高大于4倍。肺炎支原体携带者的判断为双份血清抗体效价均阴性,但DNA检测阳性。所以血清肺炎支原体抗体滴度与肺炎支原体感染者病情的严重程度呈正相关,可以用作临床辅助诊断、病情监测和流行病学追踪。因此,凝集反应的强弱可以用于病情的监测。
131.为什么凝集反应中IgM类抗体的作用比IgG类抗体强
答:凝集反应可分为抗原抗体的特异结合阶段和出现可见的颗粒凝集阶段。通常,细菌和红细胞等颗粒性抗原在悬液中带弱负电荷,周围有一与之牢固结合的正离子层,其外又排列一松散的负离子层,构成一个双离子层,在松散层内外界之间的电位差形成Z电位(zeta potential)。溶液中离子越浓,强度越大,松散层越厚,Z电位也就越大,从而使颗粒处于相互排斥的状态。当抗体与相应抗原颗粒特异性结合时,抗体的桥联作用克服了抗原颗粒表面的Z电位,使颗粒相互靠拢,得以凝集。但当抗体分子太小,不足以克服相当厚度的离子云层时,则不能使颗粒聚集。因此在凝集反应中,IgM类抗体的作用比IgG类抗体要大数百倍。IgG类抗体常出现不完全反应即不可见的抗原抗体反应,这类抗体可与抗原牢固结合,但因其分子较小,不能起到桥联作用而不能形成可见的凝集现象,又称不完全抗体。一般在试验中为促使凝集现象出现,可采取以下措施:增添蛋白质或电解质,降低溶液中离子强度以缩短颗粒分子间的距离;添加右旋糖酐或葡聚糖等来增加反应液的黏滞度;用胰酶或神经氨酸酶处理,改变细胞表面化学结构;以离心法克服颗粒间的排斥力等。
132.为什么右旋糖酐或葡聚糖可以促进凝集
答:在凝集反应中由于细菌或红细胞等颗粒性抗原常带有负电荷,在悬液中能相互排斥,某些抗体分子的桥联作用尚不足以使包被有抗原的颗粒发生凝聚,出现不完全凝集,即在此时虽有抗原与抗体的结合,但并不出现肉眼可见的凝集现象。因此在凝集反应中,为了促使凝集现象的出现,可加入右旋糖酐或葡聚糖。因为右旋糖酐或葡聚糖性质相对稳定、不具有强抗原性,可以增加溶液的黏滞度;另外,右旋糖酐或葡聚糖还可以改变凝集反应中稀释液的相对离子强度,以降低颗粒间负电荷电势,使颗粒间的距离缩短,增加交联及凝聚的机会。
133.为什么金黄色葡萄球菌可以作为颗粒载体
答:协同凝集反应所用载体既非天然红细胞,也非人工合成的胶乳颗粒,而是极易大量繁殖的金黄色葡萄球菌,利用菌体蛋白成分葡萄球菌A蛋白(SPA)与特异性抗体IgG Fc段结合,成为致敏载体,当与相应的抗原接触时,作为指示系统的葡萄球菌,通过吸附在表面的特异性抗体Fab段与受检抗原相连接而呈现凝集现象。因肉眼所见系指示系统的凝集,故名协同凝集反应。95%以上金黄色葡萄球菌菌株含有SPA,每个菌体细胞上约有8万个SPA分子,每个SPA分子可结合两个IgG分子。不同菌株间的SPA含量有明显差异,一般选用国际标准菌株,新鲜菌体与IgG结合不稳定,通常用甲醛和80℃加热处理,后者主要是破坏自溶酶,处理后放置4℃可较长时期保留与IgG结合的能力。SPA菌体致敏方法十分简便,通常用10%菌体悬液加定量抗血清,经孵育后,充分洗去未结合的IgG,重悬成1%浓度即成。检测时多用玻片法,将致敏SPA试剂滴于玻片上,加少量受检物混匀,如系阳性,一般在几秒钟内即呈现块状凝集,1~2分钟内即可判断结果。
134.为什么抗人球蛋白试验能检测不完全抗体
答:机体受抗原刺激后,除可产生完全抗体外,在某些患者,如先天性溶血性贫血也可产生不完全抗体,后者虽能与抗原结合,但不出现肉眼可见的反应现象。把含有不完全抗体的血清球蛋白注射到异种动物体内,使其产生抗人球蛋白抗体,将该抗人球蛋白抗体加入到颗粒性抗原与相应的不完全抗体复合物中,就能出现肉眼可见的凝集现象,称为抗人球蛋白试验,又称Coombs试验。最常见的是用以检测抗红细胞不完全抗体的抗人球蛋白凝集试验。Coombs试验可分为直接Coombs试验与间接Coombs试验。直接Coombs试验是指直接检测体内不完全抗体或补体致敏的红细胞,适用于新生儿溶血病、自身免疫性溶血性贫血、血型不合溶血性输血反应的诊断与某些药物致敏红细胞的研究等。间接Coombs试验是指检测血清中不完全抗体或补体,即在体外将人血清致敏红细胞后,再与抗人球蛋白试剂起反应,适用于检测与鉴定血清中同种抗体、交叉配血试验、检测用其他方法不能鉴定的红细胞抗原以及特殊研究,如抗人球蛋白消耗试验、混合凝集反应、白细胞与血小板抗体试验等。Coombs试验是诊断免疫溶血性贫血的主要方法,可用于血液病的监测、分析结合于红细胞上的不完全抗体的免疫球蛋白亚类。此外,该试验还适用于检测血清补体、IgA等免疫球蛋白。人补体成分在人体内被红细胞抗原抗体复合物激活后结合在红细胞表面,在体外将抗补体的多克隆抗体或抗C3b、抗C3d等特异性抗体与补体致敏红细胞反应,产生的凝集反应也可称为Coombs试验。
135.为什么Coombs试验会出现假阴性或假阳性结果
答:影响Coombs试验结果的因素有很多,导致假阴性的原因有:试验细胞、抗人球蛋白血清试剂与待测血清保存不当丧失活性;由于某些稀有抗体只有在具有活性的补体参与下才能检测出,有些抗凝剂能整合补体,使其失去活性;试验过程中孵育温度和时间不当,不能最大程度致敏红细胞以及离心不足或强力震荡或漏加抗人球蛋白血清试剂;血清量与2%~5%红细胞悬液量比例不当;红细胞未充分洗涤,残留的血清球蛋白中和抗人球蛋白血清试剂;洗涤红细胞后未立即加入抗人球蛋白血清试剂,导致抗体从红细胞上脱落等。导致假阳性结果的原因有:红细胞洗涤之前可能已出现凝集;使用了未清洗干净的玻璃器皿或离心过度;使用制备不当的抗人球蛋白血清试剂,可能有微量抗人种反应性,能直接凝集红细胞;待测血清中含有冷自身抗体致敏自身红细胞;冷藏或保存时间过久的红细胞可导致抗C3假阳性;败血症患者的血样或受细菌污染的储藏样本等。

(罗清琼 胡洁)