什么是抗体？

1.什么是抗体？

抗体（antibody, Ab）是由效应B细胞（效应淋巴B细胞）分泌，机体用于抵御外来物质，如病毒，细菌等抗原，结构呈「Y」字型的球状蛋白质，仅仅存在于脊椎动物的血液和B淋巴细胞膜表面。凡是能够跟抗体结合的物质，均被称作抗原，因此对于抗抗体（能够结合抗体的抗体）来说，抗体本身也是一种抗原物质。

图1
抗体-抗原结合示意图：antibody，抗体；pathogen，病原体；antigen，抗原

目前发现的抗体，又称为免疫球蛋白，其结构都呈现「Y」字型。普通的免疫球蛋白具有4条多肽链的对称结构，2条重链（H链）和2条轻链（L链），链间由二硫键和非共价键联结形成一个由4条多肽链构成的单体分子。轻链有κ和λ两种，重链有μ、δ、γ、ε和α五种。非普通免疫球蛋白指的是驼类抗体和软骨鱼类抗体，这两类抗体均没有轻链，各由2条重链组成，因此又被称作「重链抗体」（heavy-chain antibody）。相比于驼类抗体，软骨鱼抗体，如鲨鱼的抗体多了3对重链结构域（Hc结构域），如图2 所示。

图2
普通抗体IgG与重链抗体：普通抗体重链由8个结构域组成，轻链由2个结构域组成，共同配对组成一个「Y」字型结构；驼类抗体由6个重链结构域组成；鲨鱼抗体由若12个重链结构域组成。

目前抗体药物研究中，骆驼类抗体是研究热点之一，如羊驼抗体。主要原因是骆驼抗体缺少轻链，由4个HC和2个VH组成，其中VH区域又被称为纳米抗体或单域抗体（single domain antibody, sdAb），分子量只有12-15kD，且独立的骆驼VH区域具有完整的抗原结合能力，同时具有极其稳定的物化性质，比如在60℃能保持活性，抵抗极端的pH环境，具有潜在的抗体药物效应。基于噬菌体抗体展示文库技术，卡梅德生物能够重组表达高活性和高特异性的骆驼类单克隆抗体，如羊驼单克隆抗体制备。

2.抗体结构

2.1普通抗体重链和轻链的结构

重链结构：普通的免疫球蛋白具有2条重链（H链），分子量约为50kD,有μ、δ、γ、ε和α五种重链亚型，对应的免疫球蛋白名称分别为IgM、IgG、IgA、IgD和IgE。

轻链结构：普通免疫球蛋白具有2条轻链（L链），分子质量约25kDa，有κ链和λ链两种亚型，这两种轻链决定了Ig的亚型类别（IgG1，IgG2，IgG3，IgG4）。一个天然的Ig分子两条轻链总是相同的，但在同一个体内可存在分别带有κ或λ链的抗体分子。不同种属生物体内两型轻链的比例不同，正常人血清免疫球蛋白κ链：λ链约为2：1，而在小鼠的比例为20：1。

2.2抗体Fab段和Fc段

IgG经木瓜蛋白酶酶切后裂解为2个完全相同的Fab段和1个Fc段,每个Fab段都为单价,可与抗原结合但不会再发生凝集反应；经胃蛋白酶酶切后裂解为1个完整F(ab)2片段和碎片化的Fc片段,F(ab』)2片段为双价,可同时结合两个抗原表位。Fab段为抗原结合片段（fragment of antigen binding，Fab），相当于抗体分子的两个臂，由一个完整的轻链和重链的VH和CH1结构域组成。Fc段为可结晶段（fragment crystallizable，Fc）相当于Ig的CH2和CH3结构域，是Ig与效应分子或者细胞相互作用的部位。Fab段包含完整的可变区，以及恒定区的CH1区域。Fc段仅指Ig恒定区CH2和CH3的区域，相当于Y字结构下面那一部分。

图3 抗体的Fab段和Fc段

2.3重链抗体的结构

骆驼类和软骨鱼类中天然缺失轻链的抗体又被称为重链抗体，存在于亚洲的西亚骆驼（Camelus bactrianus）、非洲的单峰驼（C.dromedarius）和南美的大羊驼（Lama glama）、原驼（L.guanicoe）、羊驼（Vicugna pacos）和小羊驼（V.vicugna）等骆驼科中。1995年又在护士鲨（Ginglymostoma cirratum）、斑纹须鲨（Oretolobus maculatus）、银鲛等软骨鱼中发现了无轻链或其他蛋白分子伴随的类似于重链抗体的抗原受体（new or nurse shark antigen receptor，NAR）。由于NAR分子与Ig亚型在跨膜和分泌方式等几个功能特征方面近似，因此也被称为免疫球蛋白新抗原受体（Ig new antigen receptor，IgNAR）。如图2所示。重链抗体具有广泛应用价值的是单域重链抗体（single domain
antibody，sdAb）部分。单域重链抗体是指仅由重链抗体可变区（Variable region）组成的基因工程抗体，又称为VHH抗体（variable domain of heavy chain of heavy-chain antibody，VHH antibody）或纳米抗体（Nanobody，Nb），分子量为12-15 kD。

图4 普通IgG抗体，重链抗体和纳米抗体比较示意图。

3.普通抗体的分类

按照不同的分类方式，抗体可以分成许多类型，目前常用的分类方式将普通抗体按理化性质和生物学功能分为 IgG、IgM、IgA、IgE、IgD 五类。

图5
普通抗体的分类

--IgG是血清中一种主要的Ig，含量占总Ig的65—75%左右。广泛分布于组织液中，血管内、外间隙中分布量大体相当。是机体抗感染的一种重要物质。

--IgM是成熟胎儿合成的第一类Ig，也是在感染或免疫后最早产生的Ig，5类Ig中IgM最强，故其细胞毒活性和细胞溶解活性也最强。天然的血型抗体是IgM，有些自身抗体如抗磷脂抗体、RF等也属于IgM。胎儿脐血中IgM抗体升高，是胎儿遭受感染的标志。

--IgA在血清和组织液中的含量相对较少，血清型IgA含量占总Ig的15—25%，但在外分泌液如初乳、唾液、眼泪、肠道分泌液和支气管分泌液中含量较高。由于IgA主要存在于外分泌液中，故在第一线抗感染防御中起重要作用。

--IgE为单体结构，是正常人血清中含量最少的Ig。IgE在血清和组织液中含量极微，其主要生物学功能是与组织肥大细胞、嗜碱粒细胞表面的特异受体结合。IgE不能激活补体。IgE含量在正常人群波动较大，在特异性过敏反应和寄生虫早期感染患者血清中可升高。当变态反应原与结合在受体上的IgE反应时，可引起肥大细胞、嗜碱粒细胞脱颗粒，释放出组织胺、5—羟色胺等生物活性物质。

--IgD在正常人血清中IgD浓度很低，几乎检测不到。IgD主要存在于人B淋巴细胞表面作为抗原的细胞受体，在血清中IgD含量极微且与膜结合的IgD有不同结构。B细胞上IgD的可变区与该细胞将分泌的IgG、IgA、IgM的可变区相同，当抗原与IgD受体结合时，刺激B细胞繁殖、分化、并分泌对抗原特异的其他类抗体。

4.抗体的功能有哪些？

(1)特异性结合抗原：抗体本身不能直接溶解或杀伤带有特异抗原的靶细胞，通常需要补体或吞噬细胞等共同发挥效应以清除病原微生物或导致病理损伤。然而，抗体可通过与病毒或毒素的特异性结合，直接发挥中和病毒的作用。

(2)激活补体：IgM、IgG1、IgG2和IgG3可通过经典途径激活补体，凝聚的IgA、IgG4和IgE可通过替代途径激活补体。

(3)结合细胞：不同类别的免疫球蛋白，可结合不同种的细胞，参与免疫应答。

(4)可通过胎盘及粘膜：免疫球蛋白G(IgG)能通过胎盘进入胎儿血流中，使胎儿形成自然被动免疫。免疫球蛋白A(IgA)可通过消化道及呼吸道粘膜，是粘膜局部抗感染免疫的主要因素。