抗體的類型與功能：從結(jié)構(gòu)到應(yīng)用

  什么是抗體？抗體是在體液免疫過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用的蛋白質(zhì)，當(dāng)病原細(xì)菌或病毒侵入人體時(shí)，它們會(huì)作為異物進(jìn)行攻擊或消除。它們的生產(chǎn)和釋放來自B細(xì)胞，它們是參與免疫系統(tǒng)的淋巴細(xì)胞，也稱為免疫球蛋白。當(dāng)提到抗體會(huì)想到“抗原”術(shù)語，那么，究竟什么是抗原？什么是抗體？本身深入淺出為您介紹抗體結(jié)構(gòu)、功能、類型和抗體在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。

  1、抗體結(jié)構(gòu)

  2、抗體功能

  3、抗體的類型

  4、抗體在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

  1、抗體結(jié)構(gòu)

  抗體由四種多肽組成蛋白質(zhì)，具有兩條相同的輕鏈和兩條相同的重鏈。這四條鏈共同形成一個(gè)Y型結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使抗體分子能夠發(fā)揮其雙重功能：抗原結(jié)合和生物活性介導(dǎo)。如圖1所示：

  圖1為抗體結(jié)構(gòu)（圖片來源維基百科）

  每種功能由抗體的不同部分執(zhí)行：抗原結(jié)合片段（Fab片段）和片段可結(jié)晶區(qū)（Fc區(qū)）。

  Fab片段是抗體上與抗原結(jié)合的區(qū)域。它由重鏈和輕鏈各一個(gè)恒定結(jié)構(gòu)域和一個(gè)可變結(jié)構(gòu)域組成。這些結(jié)構(gòu)域在單體的氨基末端形成互補(bǔ)位（抗原結(jié)合位點(diǎn)）。

  Fc區(qū)是抗體的尾部區(qū)域，可與稱為Fc受體的細(xì)胞表面受體和補(bǔ)體系統(tǒng)的一些蛋白質(zhì)相互作用。這種特性允許抗體激活免疫系統(tǒng)。免疫球蛋白G的Fc區(qū)具有高度保守的N-糖基化位點(diǎn)。

  2、抗體功能

  術(shù)語“抗原”源自抗體生成，指能夠引發(fā)免疫反應(yīng)（例如，產(chǎn)生特定抗體分子）的任何物質(zhì)。根據(jù)定義，抗原（Ag）能夠與其存在時(shí)形成的特異性抗體結(jié)合?？乖ǔ＞哂懈叻肿恿?，并且通常是蛋白質(zhì)或多糖。多肽、脂質(zhì)、核酸和許多其他材料也可以充當(dāng)抗原。

  抗原結(jié)合：抗體通過其可變區(qū)與抗原上的特定區(qū)域（抗原決定簇）結(jié)合，形成抗原-抗體復(fù)合物。這種特異性結(jié)合就像一把鑰匙對(duì)應(yīng)一把鎖，確?？贵w能夠精確地識(shí)別并結(jié)合特定的抗原。

  抗體結(jié)合抗原后，會(huì)觸發(fā)一系列的效應(yīng)功能，旨在消除或中和抗原。這些效應(yīng)功能包括：

  激活補(bǔ)體系統(tǒng)：補(bǔ)體系統(tǒng)是一組在血液中循環(huán)的蛋白質(zhì)，它們可以被抗原-抗體復(fù)合物激活，從而導(dǎo)致一系列的免疫反應(yīng)，包括炎癥反應(yīng)、吞噬作用和細(xì)胞裂解等。

  促進(jìn)吞噬作用：抗體可以作為吞噬細(xì)胞（如巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞）的“標(biāo)簽”，幫助它們識(shí)別和吞噬抗原。

  抗體依賴性細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性(ADCC)：抗體可以與自然殺傷細(xì)胞(NK細(xì)胞)結(jié)合，引導(dǎo)它們殺死被抗體標(biāo)記的靶細(xì)胞。

  中和毒素和病毒：抗體可以結(jié)合毒素和病毒，阻止它們與細(xì)胞結(jié)合或進(jìn)入細(xì)胞，從而中和它們的毒性。

  抗體對(duì)抗原的高度特異性結(jié)合是許多有用的實(shí)驗(yàn)技術(shù)的基礎(chǔ)，例如免疫印跡（WB）、免疫組織化學(xué)（IHC）、流式細(xì)胞術(shù)（FC）、酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA）、免疫沉淀（IP）等。這些技術(shù)在科學(xué)研究、疾病診斷和其他行業(yè)中被廣泛應(yīng)用。

  3、抗體的類型

  血清中有五類免疫球蛋白抗體分子：IgG、IgM、IgA、IgE和IgD。它們通過所含重鏈的類型來區(qū)分。

圖2 免疫球蛋白的五種類型

  免疫球蛋白G(IgG)抗體是由4條肽鏈組成的分子量約為150kDa的大球蛋白。它含有兩條約50kDa的相同γ(gamma)重鏈和兩條約25kDa的相同輕鏈，因此是四聚體四級(jí)結(jié)構(gòu)。

  IgG抗體的結(jié)構(gòu)和功能

  IgG可提供長期保護(hù)，因?yàn)樵谟|發(fā)其產(chǎn)生的抗原出現(xiàn)后，它仍能持續(xù)數(shù)月甚至數(shù)年。IgG可防御細(xì)菌、病毒，中和細(xì)菌毒素，觸發(fā)補(bǔ)體蛋白系統(tǒng)并結(jié)合抗原以增強(qiáng)吞噬作用的有效性。

  IgM抗體的結(jié)構(gòu)和功能

  免疫球蛋白M(IgM)抗體由5或6個(gè)單元構(gòu)成（即大部分為五聚體，但也有六聚體），每個(gè)單元由兩條重鏈（μ鏈）和兩條輕鏈組成，通過二硫鍵和硫鍵結(jié)合在一起。-稱為J鏈。

  IgM參與紅細(xì)胞表面的ABO血型抗原。IgM通過吞噬作用增強(qiáng)細(xì)胞的攝取。

  IgA抗體的結(jié)構(gòu)和功能

  免疫球蛋白A(IgA)抗體由重鏈(H)和輕鏈(L)組成。每條H鏈均由恒定區(qū)（Cα1、Cα2、Cα3）、鉸鏈區(qū)和可變(V)區(qū)組成。輕鏈由CL和Vκ或Vλ元件組成。

  IgA的主要功能是在微生物侵入組織之前與微生物上的抗原結(jié)合。它聚集抗原并將其保留在分泌物中，因此當(dāng)分泌物被排出時(shí)，抗原也被排出。IgA也是腸、鼻和肺等粘膜表面的第一道防御。

  IgE抗體的結(jié)構(gòu)和功能

  免疫球蛋白E(IgE)抗體僅在哺乳動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)。IgE由漿細(xì)胞合成。IgE單體由兩條重鏈（ε鏈）和兩條輕鏈組成，ε鏈包含4個(gè)Ig樣恒定結(jié)構(gòu)域（Cε1-Cε4）。

  IgE與參與免疫反應(yīng)的肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞結(jié)合。一些科學(xué)家認(rèn)為IgE的作用是阻止寄生蟲。

  IgD抗體的結(jié)構(gòu)和功能

  免疫球蛋白D(IgD)抗體在未成熟B淋巴細(xì)胞的質(zhì)膜中表達(dá)。IgD也以分泌形式產(chǎn)生，在血清中存在少量。IgD在誘導(dǎo)抗體產(chǎn)生中發(fā)揮作用。

  抗體在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

  抗體具有高特異性和敏感性的試劑，使其成為許多研究應(yīng)用中非常有用的工具。抗體在不同領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用中是不可或缺的，包括：

  抗體在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用——抗體用于醫(yī)學(xué)診斷、免疫缺陷和某些類型癌癥的治療以及產(chǎn)前治療，特別是為了最大限度地降低新生兒溶血病的風(fēng)險(xiǎn)。

  抗體在生物醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用——抗體卓越的敏感性和特異性使其在生物醫(yī)學(xué)研究應(yīng)用中非常有價(jià)值?？贵w是蛋白質(zhì)印跡、酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定(ELISA)、免疫沉淀測(cè)定、免疫組織化學(xué)和免疫細(xì)胞化學(xué)的關(guān)鍵組成部分。

  抗體的體內(nèi)應(yīng)用——在免疫學(xué)研究中，抗體在體內(nèi)用于中和細(xì)胞表面受體，以促進(jìn)與可溶性因子的結(jié)合。它們還可在體內(nèi)用于減少特定細(xì)胞以進(jìn)行功能分析。

  抗體在流式細(xì)胞術(shù)中的應(yīng)用——在流式細(xì)胞術(shù)中，抗體廣泛用于細(xì)胞內(nèi)分析。