什么是抗體？

一、什么是抗體？

抗體（antibody, Ab）是由效應(yīng)B細胞（效應(yīng)淋巴B細胞）分泌，機體用于抵御外來物質(zhì)，如病毒，細菌等抗原，結(jié)構(gòu)呈“Y"字型的球狀蛋白質(zhì)，僅僅存在于脊椎動物的血液和B淋巴細胞膜表面。凡是能夠跟抗體結(jié)合的物質(zhì)，均被稱作抗原，因此對于抗抗體（能夠結(jié)合抗體的抗體）來說，抗體本身也是一種抗原物質(zhì)。

圖1 抗體-抗原結(jié)合示意圖：antibody，抗體；pathogen，病原體；antigen，抗原

二、抗體的結(jié)構(gòu)

2.1普通抗體重鏈和輕鏈的結(jié)構(gòu)

重鏈結(jié)構(gòu)：普通的免疫球蛋白具有2條重鏈（H鏈），對應(yīng)的免疫球蛋白名稱分別為IgM、IgG、IgA、IgD和IgE，分子量約為50kD,有μ、δ、γ、ε和α五種重鏈亞型，

輕鏈結(jié)構(gòu)：普通免疫球蛋白具有2條輕鏈（L鏈），分子質(zhì)量約25kDa，有κ鏈和λ鏈兩種亞型，這兩種輕鏈決定了Ig的亞型類別（IgG1，IgG2，IgG3，IgG4）。一個天然的Ig分子兩條輕鏈總是相同的，但在同一個體內(nèi)可存在分別帶有κ或λ鏈的抗體分子。不同種屬生物體內(nèi)兩型輕鏈的比例不同，正常人血清免疫球蛋白κ鏈：λ鏈約為2：1，而在小鼠的比例為20：1。

2.2抗體Fab段和Fc段

IgG經(jīng)木瓜蛋白酶酶切后裂解為2個*相同的Fab段和1個Fc段,每個Fab段都為單價,可與抗原結(jié)合但不會再發(fā)生凝集反應(yīng)；經(jīng)胃蛋白酶酶切后裂解為1個完整F(ab)2片段和碎片化的Fc片段,F(ab’)2片段為雙價,可同時結(jié)合兩個抗原表位。Fab段為抗原結(jié)合片段（fragment of antigen binding，F(xiàn)ab），相當于抗體分子的兩個臂，由一個完整的輕鏈和重鏈的VH和CH1結(jié)構(gòu)域組成。Fc段為可結(jié)晶段（fragment crystallizable，F(xiàn)c）相當于Ig的CH2和CH3結(jié)構(gòu)域，是Ig與效應(yīng)分子或者細胞相互作用的部位。Fab段包含完整的可變區(qū)，以及恒定區(qū)的CH1區(qū)域。Fc段僅指Ig恒定區(qū)CH2和CH3的區(qū)域，相當于Y字結(jié)構(gòu)下面那一部分。

圖2 抗體的Fab段和Fc段

2.3重鏈抗體的結(jié)構(gòu)

駱駝類和軟骨魚類中天然缺失輕鏈的抗體又被稱為重鏈抗體，存在于亞洲的西亞駱駝（Camelus bactrianus）、非洲的單峰駝（C.dromedarius）和南美的大羊駝（Lama glama）、原駝（L.guanicoe）、羊駝（Vicugna pacos）和小羊駝（V.vicugna）等駱駝科中。1995年又在護士鯊（Ginglymostoma cirratum）、斑紋須鯊（Oretolobus maculatus）、銀鮫等軟骨魚中發(fā)現(xiàn)了無輕鏈或其他蛋白分子伴隨的類似于重鏈抗體的抗原受體（new or nurse shark antigen receptor，NAR）。由于NAR分子與Ig亞型在跨膜和分泌方式等幾個功能特征方面近似，因此也被稱為免疫球蛋白新抗原受體（Ig new antigen receptor，IgNAR）。如圖2所示。重鏈抗體具有廣泛應(yīng)用價值的是單域重鏈抗體（single domain antibody，sdAb）部分。單域重鏈抗體是指僅由重鏈抗體可變區(qū)（Variable region）組成的基因工程抗體，又稱為VHH抗體（variable domain of heavy chain of heavy-chain antibody，VHH antibody）或納米抗體（Nanobody，Nb），分子量為12-15 kD。

圖3 普通IgG抗體，重鏈抗體和納米抗體比較示意圖。

3.普通抗體的分類

按照不同的分類方式，抗體可以分成許多類型，目前常用的分類方式將普通抗體按理化性質(zhì)和生物學(xué)功能分為 IgG、IgM、IgA、IgE、IgD 五類。

圖4 普通抗體的分類

IgG

       IgG是人體內(nèi)最主要的抗體類型，也是目前在功能和結(jié)構(gòu)上，被最為廣泛了解的類型。IgG的輕鏈存在兩種形式：kappa (k) 和lambda (λ). 在人體內(nèi)，kappa (k)的存在要遠遠多于ambda (λ)。重鏈也可以分為不同的亞型：γ1, γ2, γ3, 和 γ4, 對應(yīng)的是IgG的亞亞型，IgG1, IgG2, IgG3, 和IgG4 。在小鼠體內(nèi)這三種亞型為：IgG1, IgG2a, IgG2b, and IgG3。IgG的亞亞型之間的氨基酸序列非常相似，最大的差異存在于hinge結(jié)構(gòu)，主要是hinge結(jié)構(gòu)的長度，IgG3的hinge是Fc的二倍的長度，在結(jié)構(gòu)上使Fab片段遠離Fc片段，IgG2/IgG4的hinge結(jié)構(gòu)較短，在結(jié)構(gòu)上使Fab片段遠離Fc片段靠的較近。

通常情況下，一個抗體的兩條重鏈和輕鏈是相同的兩條鏈，但是IgG4在某些情況下可以和其它的IgG4交換重鏈，產(chǎn)生雜合抗體；雜合抗體的Fc是相似的，但是Fab不相同，因此嚴格說抗體的兩條輕鏈和重鏈并不一定*相同。

IgM

IgM在體內(nèi)有兩種存在形式，在血清中分布的IgM的為分泌型的五聚體，可以高效的觸發(fā)補體系統(tǒng)；另外，IgM還在B細胞膜以膜結(jié)合型的單體形式存在，是B細胞表面用來識別抗原的主要受體；IgM和IgG結(jié)構(gòu)上最大區(qū)別是，IgM的重鏈有5個Ig結(jié)構(gòu)域，是有一個額外的Ig結(jié)構(gòu)域（CH2）代替了IgG的hinge結(jié)構(gòu)。

IgA

在人體內(nèi)，IgA存在三種可溶的形式，其中單體和小量的二聚體形式存在在血清中，可以通過Fc結(jié)構(gòu)域觸發(fā)補體系統(tǒng)。第三種類型為分泌型的IgA，由二聚體IgA和分泌片構(gòu)成（secretory component，SC）起到保護粘膜系統(tǒng)表面的作用，是粘膜免疫的重要構(gòu)成成員。IgA有兩種亞亞型：IgA1和IgA2，IgA2較 IgA1的hinge結(jié)構(gòu)長，且比較耐受細菌分泌的蛋白酶；另外，IgA是人體中產(chǎn)生數(shù)量最多的抗體，一天大約會產(chǎn)生40mg/kg的分泌型IgA,而對應(yīng)的IgG的產(chǎn)量為30mg/kg。

IgE

IgE是單體的分泌型抗體，在血清中的濃度非常的低。IgE能夠和mast細胞的Fc受體結(jié)合，可以介導(dǎo)人體的過敏反應(yīng)，跟許多過敏性疾病的發(fā)生相關(guān)。

IgD

IgD和IgM類似，為B細胞表面的結(jié)合型抗體，跟B細胞的激活和發(fā)育相關(guān)。

4.抗體的功能有哪些？

(1)特異性結(jié)合抗原：抗體本身不能直接溶解或殺傷帶有特異抗原的靶細胞，通常需要補體或吞噬細胞等共同發(fā)揮效應(yīng)以清除病原微生物或?qū)е虏±頁p傷。然而，抗體可通過與病毒或毒素的特異性結(jié)合，直接發(fā)揮中和病毒的作用。

(2)激活補體：IgM、IgG1、IgG2和IgG3可通過經(jīng)典途徑激活補體，凝聚的IgA、IgG4和IgE可通過替代途徑激活補體。

(3)結(jié)合細胞：不同類別的免疫球蛋白，可結(jié)合不同種的細胞，參與免疫應(yīng)答。

(4)可通過胎盤及粘膜：免疫球蛋白G(IgG)能通過胎盤進入胎兒血流中，使胎兒形成自然被動免疫。免疫球蛋白A(IgA)可通過消化道及呼吸道粘膜，是粘膜局部抗感染免疫的主要因素。