药物变态反应（或称药物过敏性反应）是药物作为变应原，在体内引发特异抗体或致敏淋巴细胞形成，使机体致敏后，当药物变应原再次进入体内与特异抗体相结合，从而引发变态反应。这种反应仅见于少数有易感性的人。它与药物固有的药理学作用所致的其它不良反应如过量反应、副作用、继发反应、药物间相互作用、不耐受及特异质等反应不同，它可发生于常用剂量，也可发生于很小剂量，并可当再用时，即使是很小剂量也可使反应再发。变态反应是由免疫机制致成。皮肤的药物反应（药疹）多由于变态反应所致，但并非都由于变态反应，有些被疑为变态反应但还缺乏证实。
依据免疫学原理，一种物质可引发抗体形成，即有免疫原性；可与相应抗体发生特异性结合，即有反应原性。同时具有免疫原性和反应原性者，叫做全抗原或完全抗原。有些药物本身可作为完全抗原引起变态反应，包括破伤风抗毒素及用来治疗白喉、狂犬病、腊肠中毒、气性坏疽、毒蛇咬伤的异种血清制剂；白喉类毒素，破伤风类毒素及伤寒、百日咳、小儿麻痹、斑疹伤寒、狂犬病疫苗等；促肾上腺皮质激素、垂体后叶素、胰岛素等器官提取物；胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶、纤维蛋白溶解酶等酶类；还有肝素、右旋糖酐、疫苗中的添加剂以及动物器官提取物中的杂质等。
我们通常应用的药物，多属于分子量低于1000的小分子化合物，它们极少或无抗原性。小分子化学物质，其本身虽无抗原性，但当与蛋白质等大分子物质牢固结合后，形成大分子的结合抗原，就有了抗原性。这种小分子化学物质，叫做半抗原。例如二硝基氯苯，其分子量为203，它不能引起抗体形成，即无抗原性或免疫原性。但当它与大分子物质如蛋白质分子结合，形成二硝基氯苯蛋白质结合物时，便能引起抗体产生，即有了免疫原性。小分子简单化学物质二硝基氯苯能与这样的抗体发生特异性反应，说明它有反应原性。这种有反应原性而无免疫原性的简单化学物质，就叫做半抗原或抗原决定基。
与半抗原相结合而使之具有抗原性的大分子物质叫载体分子。半抗原-蛋白质结合物称为结合抗原或复合抗原，它所引发的抗体，不但可与相应的半抗原发生特异性结合，有时也可与载体分子发生特异结合，产生致敏作用。研究发现：除有些药物本身就是半抗原外，许多药物在体内经过肝脏代谢所产生的有化学活性的代谢产物也是半抗原。另外，在用不同比例的半抗原与蛋白质结合的研究中还发现：在所形成的结合抗原上，半抗原分子的密度，可影响免疫应答能力，即药物或其代谢产物，越易与体内载体分子形成不可逆共价结合者，越易引发变态反应。一般而言，大多数药物不易形成上述的不可逆结合，只有化学活性较强的药物代谢产物，才可与体内的载体分子形成这种结合。上述各点的综合，有助于解释为什么药物变态反应只发生于极少数人；反应为什么有时好发生于某些器官（代谢产物易于在此处积聚）；为什么某些药物易于致敏（易于形成有较高化学活性的代谢产物）以及为什么用原药进行皮试常不能测得阳性结果。
药物抗原或结合抗原，在体内可引发抗体形成。具有抗体功能的血清蛋白质称为免疫球蛋白,简称 Ig。在药物变态反应中常被涉及的抗体有IgE、IgG与IgM。抗体的每一个基本结构单位有两个抗体结合价（也叫抗原结合点），以此与抗原结合。抗原结合点由抗体分子的重链和轻链的可变部分组成，此可变部分的不同氨基酸分子的排列顺序不同，决定抗原结合点的特异性。每一抗体皆有其特异性，它只能与相应的抗原特异结合。例如，由马血清引发的抗体只能与马血清蛋白相结合，但不能与其它动物血清蛋白相结合；由青霉素引发的抗体只能与青霉素分子相结合，但不能与磺胺或其它药物的分子相结合。
在药物变态反应中，不同个体对某一抗原所产生的抗体，其种类和数量都可不同。如青霉素变态反应在有的个体表现为过敏性休克，在另外的个体表现为药疹或血液学病变，就是不同个体对同一抗原产生不同抗体的例证。有时同一个体在不同时期，对同一抗原所产生的抗体在种类和数量上也可不同。另外，有的个体对某一抗原可无抗体产生，而产生致敏淋巴细胞。
抗体产生的个体差异有助于解释同一药物在不同个体引发不同变态反应表现，不同药物可引发同一类型的表现，同一个体在不同时期对同一药物可有不同表现等复杂情况。
综合上述过程，对药物的变态反应发生的过程，归纳如下：（1）药物或其代谢产物与体内的载体分子如蛋白质分子等，形成不可逆的共价结合，成为结合抗原。（2）结合抗原在体内引发抗体或致敏淋巴细胞形成，或二者兼而有之。（3）当再次用药（抗原再暴露）时，药物半抗原与相应抗体或致敏淋巴细胞发生特异性结合，导致变态反应发生。在这个过程中有时需有补体参加。
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