항원, 항원의 종류 및 분류

1} 항원
항원이란 어떤 물질이 이종동물의 피하나 혈관을 통해 체내에 들어왔을 때 체내에서 이종 물질에 대응하는 특이항체를 생성할 수 있는 성질이 있고 또 자기가 생성시킨 그 특이항체와 생체나 체외에서 반응을 할 수 있는 이종 단백이라고 정의할 수 있으며, 전자를 항원성 혹은 면역원성, 후자를 반응성이라고 한다. 먼저 항원성은 두 가지로 분류할 수 있는데, 이종 생체에서 항체를 생성하게 하는 성질을 생체 내 항원성, 생체에서 얻은 항체와 체외에서 특이하게 반응하는 성질을 시험관내 항원성이라고 할 수 있다. 그리고, 어떤 물질이 항원으로서 작용을 가진 경우 항원성이 있다고 하며, 강한 경우에는 항원성이 높다 혹은 강하다고 한다. 또 항원은 자기가 생성한 항체에만 특이하게 반응하는 성질이 있는데 이것을 항원의 특이성이라고 하며 항원의 화학구조 중 그 특이성을 결정짓고 있는 부분을 항원의 결정 군이라고 한다. 이런 항원의 결정 군은 아미노산 기의 조성이나 입체구조 등에 의해서 그 특이성이 결정되며 항원의 종류에 따라서 그 수도 다르다. 즉 한 가지 종류의 결정군 을 가진 보통 부착제와 같은 단순한 항원은 단일항원이라고 하지만 세균과 같이 항원 구조가 복잡한 물질은 많은 종류의 결정군 을 갖고 있다. 단독으로 생체 내에서 면역응답을 일으킬 수 있는 물질은 일반적으로 고분자 물질이며 단독으로 면역응답을 일으킬 수 없는 물질은 부착제(hapten)라고 부르고 있다. 부착제 면역응답을 일으키기 위해서는 담체 분자와 결합해야 할 필요가 있는데 이때 이용되는 담체 분자는 일반적으로 알부민이나 혈청단백으로서, 이런 물질과 결합하면 항원특이성의 결정기. 즉, 항원결정기로서 작용한다. 항원은 어떤 동물에서는 이물질로 작용하여 항원성을 발휘하지만 어떤 동물에서는 항원성을 발휘하지 않는 경우도 있다. 예를 들면 난백 알부민은 토끼에 대해서는 우수한 항원이지만 닭에서는 항체를 생성하지 못한다. 그러므로 좋은 항원이란 동물의 종류에 따라서 다르다.
2} 항원의 종류
항원의 종류에는 단백질 항원, 다당류 항원, 지질 항원의 세 가지가 있다. 먼저 단백질 항원에는 혈청단백, 세균독소, 효소나 호르몬 등의 순수한 단백질과 핵산 단백, 지질 단백, 당단백 등의 복합단백질이 있다.
둘째 다당류 항원은 항원결정기에 관계하는 단당류의 종류가 적기 때문에 가까운 혈연관계가 아닌 생물 사이에서도 공통항원이 존재하고 있다. 그리고 여러 가지 세균의 협막 성분이나 사람의 혈액형을 결정하는 혈액형 물질(A, B, O 혈액형)은 
대부분 다당류로 되어있다. 셋째 지질 항원, 일반적으로 지방질 그 자체만으로는 면역원성을 발휘할 수 없고 부착제(hapten)로서 작용을 갖는데, 매독의 진단에서 사용되는 항원인 cardiolipin은 소의 심근에서 추출한 지방질이며 그람 음성균의 세포벽을 구성하고 있는 당지질은 endotoxin 작용과 항원성의 양쪽을 갖고 있는데 이때 지방질 부분이 항원결정기로 될 수 있다.
3} 항원의 분류
① 이종항원
a.완전항원-이종 생체에 들어가 생체 세포를 자극하여 특이항체를 생성할 수 있는 능력이 있고, 생성된 그 항체와 체외에서 반응할 수 있는 능력이 있는 물질. 즉 항원성과 반응성을 모두 가진 물질로서 일반적으로 이종 단백을 말한다.
완전항원은 생체 내에서 항원성을 발휘하기 위해서 다음과 같은 조건을 갖추어야 한다. 그러나 다음 조건을 모두 갖추고 있는 것이라도 항원이 될 수 없는 것도 있다.
첫 번째 조건은 주입된 동물에 없는 성분. 즉, 반드시 이종 물질이어야 한다. 세균이 생체 내에 들어가면 그 세균에 대한 항체가 생산된다. Rh 음성인 사람에게 Rh 양성의 혈액을 수혈하면 항 Rh 항체가 생산되는데 이것은
외부에서 들어온 Rh 인자는 Rh 음성의 혈청 중에는 존재하지 않으므로 항체를 생성한다. 두 번째 조건은 분자량이 적어도 1만 내지 1만 5천 이상으로 상당히 큰 고분자 물질이어야 한다. 단백은 분자량이 작아짐에 따라 항원성이 점점 없어지게 된다. 세 번째 조건은 항원성이 없어지지 않는 현재 그대로 항체 생산 세포에 도달할 수 있도록 비장 관계로 직접 접종되어야 한다. 완전 항원으로서 작용을 갖는 이종 단백을 경구적으로 투여하면 소화효소의 작용을 받아 소화 분해 되어 아미노산으로 흡수되기 때문에 항체를 생산하지 못한다. 그러나 경피, 피하, 근육, 혈관 내에 투여하면 소화효소의 작용을 받지 않으므로 항체를 생산한다. 티푸스균이 경구적으로 들어가서 항체를 생산하는 경우가 있는데 이때는 장관 내 혹은 장관조직 중에 증식하여 소화관 점막을 경유해서 생체에 들어간 경우에는 항체를 생산한다. 장관의 발달이 충분하지 않은 신생아에게서는 우유가 장관을 통해서 생체 내에 들어가 항체를 생산시키는 일이 있다. 이처럼 항원이 항체를 만들기 위해서는 상피를 통해서 항원성이 없어지지 않는 현재 상태로 생체 내에 들어가야만 한다. 네 번째 조건은 충분한 양이 있어야 한다. 즉, 항체를 만들기 위해서는 일정량 이상의 항원이 필요하다. 그러나 그 일정량은 동일하지는 않다. 그 이유는 항원의 종류에 따라 항원성의 강도가 다르고 또 일정량의 항원을 주입해도 동물의 종에 따라 항체가 잘 생산되는 동물과 잘 생산되지 않는 동물이 있다. 또 동일한 종류의 동물이라도 그 개체에 따라 다르다. 즉 다섯 마리의 토끼에 일정량의 항원을 주입해도 생산된 항체량은 다를 경우가 있다.
b.불완전 항원-항원으로서 단독으로는 항체를 생성할 수 있는 능력이 없지만, 단백과 적당히 결합해 주입하면 항체를 생성할 수 있고, 생성된 항체와 특이하게 반응하거나 비슷한 구조를 가진 부착제(hapten)와 결합할 수 있는 물질을 말한다.
즉, 항원성은 없고 반응성만 있는 것으로서 미생물체의 지방이나 동물체의 지방 등으로 단백질과 적당히 결합하면 항원성을 발휘하는 지방질과 저분자 물질이 있다. 페니실린 등과 같은 저분자 물질은 단단 백인 알부민, 글로불린 등을 결합해 주면 항체를 생성하지만 어떤 경우는 생체 내에 있는 단백과 결합해서
항체를 생성하는 경우도 있다. 정제하지 않은 세균 그 자체에는 단백이 포함되어 있으므로 항원성을 발휘하여 정제한 세균 다당체와 반응하는 항체를 생성하지만 정제한 세균 다당체는 부착제(hapten)이므로 단백과 적당히 결합해 주어야 항체를 생성한다.
② 이호성 항원
쥐, 개, 고양이, 말, 물고기, 닭 등의 장기 추출물을 토끼에 주사해서 얻은 항체가 면양의 혈구를 용혈시키는 작용이 있음을 발견하고 이처럼 생물의 종이나 장기 등의 특이성과는 관계없이 어떤 공통항원이 자연계에 분포되어 있을 때 이런 비특이적인 항원을 종합해서 이호성 항원이라 한다.
③ 동종항원
사람의 적혈구에는 A와 B라는 두 종류의 동종 적혈구 응집원이 있고 서로 다른 개체에는 이에 대응하는 a(anti-A)와 B(anti-B)라는 응집소가 있어 이들의 조합에 의해 혈액형을 4종류로 구분했다.
Rh 양성의 혈액을 Rh 음성의 사람에게 주입하면 Rh 음성의 사람에는 Rh 항체가 생산된다. 이 경우 같은 사람(동종)끼리이지만 Rh 양성의 사람이 가진 Rh 인자가 Rh 음성의 사람에게는 존재하고 있지 않으므로 외부에서 들어온 Rh 인자에 대해서 항체를 생산한다. 이것을 동종항원이라 한다.