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青霉素为半抗原，进入机体后与组织蛋白或多肽分子结合成全抗原，刺激机体产生IgE，粘附于皮肤、支气管粘膜等处微血管壁周围的肥大细胞上或血液中的嗜碱性粒细胞表面，使机体对抗原处于致敏状态，当机体再次接触同一抗原时，IgE与之结合，导致这些细胞破裂，释放组织胺等作用于效应器官，使平滑肌收缩、毛细血管扩张，通透性增强，产生过敏反应的临床表现。以Ⅰ型为主，任何剂量、任何剂型、任何途径均可发生，亦有初次用药者发生过敏反应的报道（因其接触过空气中的青霉菌）。