抗体

医学免疫学抗体导图，抗体（Ab）：是免疫系统在抗原的刺激下，由B细胞或记忆B细胞增值分化成的浆细胞所产生的、可与相应抗原发生特异性结合的免疫球蛋白（Ig）。

抗体

• 定义
  • 抗体（Ab）：是免疫系统在抗原的刺激下，由B细胞或记忆B细胞增值分化成的浆细胞所产生的、可与相应抗原发生特异性结合的免疫球蛋白（Ig）。
  • 免疫球蛋白（Ig）
    • 是指具有抗体活性或化学结构与抗体结构相似的球蛋白。
• 抗体的结构
  • 抗体的基本结构：有两条完全相同的重链和两条完全相同的轻链通过二硫键连接的呈Y形的单体。
    • 重链和轻链
      • 重链
        • 根据H链恒定区抗原性的差异性：μ链、γ链、α链、δ链、ε链
        • 完整的抗体分子：IgM、IgG、IgA、IgD、IgE
      • 轻链
        • L链分型：κ链、λ链
        • 完整的抗体分子：κ型、λ型
    • 可变区和恒定区
      • 可变区（V区）
        • 抗体分子中轻链和重链靠近N端的氨基酸序列变化较大，形成的结构域为可变区。
        • 占重链的1/4，轻链的1/2。
        • 高变区HVR／互补决定区CDR
          • 重链和轻链的V区各有三个区域的氨基酸组成和排列顺序高度可变，称为高变区。
          • 该区域形成与抗原表位互补的空间构象又被称为互补决定去区。
          • 作用：决定抗体的特异性，负责识别及结合抗原，发挥免疫效应。
        • 骨架区（FR）
          • V区中CDR之外区域的氨基酸组成和排列顺序相对变化不大，称为骨架区。
          • 作用：稳定CDR区的空间构型，以利于抗体CDR与抗原决定簇间的精细、特异性结合。
      • 恒定区（C区）
        • 靠近C端的氨基酸序列相对恒定的区域称为恒定区
        • 占重链的3/4和轻链的1/2。
        • 结构域
          • IgG、IgA、IgD有CH1、CH2、CH3三个结构域
          • IgM、IgE有CH1、CH2、CH3、CH4四个结构域
    • 铰链区
      • 位于CH1与CH2间，含有丰富的脯氨酸，因此与伸展弯曲能改变Y形两个臂之间的距离，有利于两臂同时结合两个相同的抗原表位。
      • 特点
        • 重链有，轻链无
        • IgM和IgE无铰链区
        • 对蛋白酶敏感，易水解
      • 作用：有利于Ab和Ag结合，有利于Ab变构，暴露补体结合位点。结合抗原前抗体为T子型，结合抗原后变为Y字形。
    • 子主题
  • 抗体的辅助成分（不是所有免疫球蛋白都有）
    • J链
      • 是富含半胱氨酸的酸性糖蛋白，由浆细胞合成
      • 功能：将单体Ab分子连接为二聚体或多聚体
      • IgG、IgD、IgE常为单体，无J链
    • 分泌片（SP）
      • 又称分泌成分，是分泌型IgA分子上的辅助成分，是含糖的肽链，由黏膜上皮细胞合成和分泌
      • 分泌片结合于IgA二聚体上，使其成为分泌型IgA（SIgA）
      • 功能：保护SIgA的铰链区免受蛋白水解酶降解的作用，并介导二聚体从黏膜下通过黏膜上皮细胞转运到黏膜表面。
  • 抗体分子的水解片段
    • 木瓜蛋白酶水解片段
      • 水解位点：铰链区近N端，二硫键的羧基端
      • 将Ab水解为2个完全相同的抗原结合片段（Fab）和一个可结晶片段Fc
      • Fc由一对CH2和CH3结构域组成，无抗原结合活性，无抗原结合活性，是Ab与效应分子或细胞Fc受体相互作用的部位。 Fab由VL、CL和VH、CH1结构域组成，只与单个抗原表位结合（单价）。
      • Fab依然可与抗原结合，但不能发生凝集和沉淀反应；Fc可结合补体亲细胞，可用于制备二抗。
    • 胃蛋白酶水解片段
      • 水解位点：铰链区的近C端
      • 将Ab水解为一个F（ab'）2片段和一些小片段pFc'。
      • F（ab'）2由两个Fab及铰链区组成，可同时结合两个抗原表位 pFc'最终被降解，不发挥生物学作用。
      • 减少不同种群间的免疫抗原反应
  • 免疫球蛋白超家族：在抗体分子中，除了CDR区的氨基酸高度变化外，其余结构域的氨基酸序列相对保守，这些序列折叠成特定的球形结构，被称为免疫球蛋白折叠。免疫球蛋白折叠提示具有这种折叠模式的分子可能是由共同的祖先基因进化而来，被称之为免疫球蛋白超家族。
• 抗体的多样性和免疫原性
  • 同种型
    • 位于C区
    • 同一种属所有个体Ab分子共有的抗原特异性标志，是种属标志
  • 同种异型
    • 位于C区
    • 存在于同种属不同抗体Ab中的抗原表位，称为同种异型，是同一种属不同个体间Ab分子所具有的不同抗原特异性标志，为个体型标志。
    • 同种异型会引起免疫反应，但不会很强
  • 独特型
    • 位于V区
    • 即使是同一种属、同一个体来源的抗体分子，其免疫原性也不尽相同成为独特型。 独特型是每个抗体分子所特有的抗原特异性标志，其表位被称为独特位。
    • 抗体分子每一Fab段约有5～6个独特位。
    • 独特型在，异种，同种异体甚至同一个体内均可刺激产生相应抗体，即独特型抗体。
• 人工制备抗体
  • 多克隆抗体
    • 天然抗原分子中常含多种特异性的抗原表位。以该抗原物质刺激机体免疫系统，体内多个B细胞克隆被激活产生的抗体实际上是针对多种不同抗原表位的抗体的总和，称为多克隆抗体。
    • 获得多克隆抗体的途径：主要有动物免疫血清，恢复期患者血清或免疫接种人群。
    • 优点：作用全面，具有中和抗原、免疫调理、介导补体依赖的细胞毒作用（CDC）、ADCC等重要作用，来源广泛，制备容易
    • 缺点：特异性不高、易发生交叉反应，不易大量制备，从而应用受限
  • 单克隆抗体
    • 将可产生特异性抗体的B细胞与无抗原特异性但永生化的骨髓瘤细胞融合，获得可产生单克隆抗体的B淋巴细胞杂交瘤细胞和单克隆抗体技术。一个杂交瘤细胞由一个B细胞与一个骨髓瘤细胞融合而成。
    • 优点：结构单一，纯度高，特异性强易于制备。
    • 缺点：经费高，环境需求高，步骤多
  • 基因工程抗体
    • 通过基因工程技术制备的抗体或抗体片段称为基因工程抗体。
    • 原理：B细胞获得编码抗体的基因，或以多聚酶反应扩增技术扩增基因片段，经体外DNA重组后转化为受体细胞，使其表达特定抗体。
    • 优点：既保留了mAb均一性、特异性强的优点，又能克服其为鼠源性的弊端，是拓展mAb在人体内使用的重要思路。
    • 举例：人-鼠嵌合抗体，人源化抗体，双特异性抗体，小分子抗体及人抗体等。
• 各类抗体的特性与功能
  • IgG
    • 免疫中晚期出现，出生3个月后开始合成，是血清和胞外液中含量最高的Ig，是再次免疫应答产生的主要抗体（骨髓），是机体抗感染的“主力军”
    • 半寿期最长，有四个亚类，IgG1、IgG2、IgG3、IgG4
    • IgG1、IgG3、IgG4可穿过胎盘屏，在新生儿抗感染免疫中起重要作用 IgG1、IgG2.和IgG3的CH2能通过经典途径活化补体，并可与巨噬细胞，NK细胞表面Fc受体结合，发挥调理作用，ADCC作用
    • 可介导Ⅱ、Ⅲ型超敏反应
  • IgM
    • 分为血清型和膜型
    • 单体IgM以膜结合型（mIgM）表达于B细胞表面，构成B细胞抗原受体（BCR）。 只表达mIgM是未成熟B细胞的标志。
    • 分泌型IgM是五聚体，是分子量最大的Ig，称为巨球蛋白。
    • 五聚体IgM含10个Fab段，具有很强的抗原结合能力，含5个Fc段…比IgG更易激活补体。
    • IgM是个体发育过程中最早合成和分泌的抗体，在胚胎发育晚期的就可以产生IgM 脐带血某些病毒特异性IgM水平升高提示胎儿有宫内感染（如风疹病毒或巨细胞病毒等感染）。
    • IgM是初次免疫应答中最早出现的抗体，是机体特异性抗感染的“先头部队” 血清中检出病原体特异性IgM，提示新近发生感染，可用于感染的早期诊断
  • IgA
    • 有血清型和分泌型两型
    • 血清型为为单体，主要存在于血清中，于IgG结构相似，有抗感染作用，但含量少，以IgG为主。
    • 分泌型IgA（SIgA）为二聚体，由J链连接，含SP，黏膜上皮细胞分泌至外分泌液中。 SIgA合成和分泌的部位在肠道、呼吸道、乳腺、唾液腺和泪腺，因此主要存在于胃肠道和支气管分泌液、初乳、唾液和泪液中。 SIgA是外分泌液中的主要抗体类别，参与黏膜局部免疫，在局部抗感染中发挥重要作用，是机体抗干扰的“边防军”。 SIgA在黏膜表面也有中和毒素的作用。
    • 婴儿从母亲初乳中获得SIgA，是重要的自然被动免疫。
  • IgD
    • 分为血清型和膜型
    • 血清型IgD的生物学功能尚不清楚
    • 膜型IgD（mIgD）是B细胞分化发育成熟的标志，未成熟B细胞仅表达mIgM，成熟B细胞可同时表达mIgM和mIgD；B细胞活化后其表面的mIgD逐渐消失。
  • IgE
    • 是人血清中含量最少的Ig
    • 介导Ⅰ型超敏反应 是一类亲细胞抗体，其CH2、CH3结构域可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上的高亲和力FcεR Ⅰ结合，当结合再次进入机体的抗原后可引起 I型超敏反应
    • IgE可能与机体抗寄生虫免疫有关，寄生虫感染时，IgE含量会增加。
    • 机体都含IgE，但并非每个人都有超敏反应，正常情况下IgE含量低，易敏体质的人IgE含量高。
• 抗体的功能
  • 抗体V区的功能
    • 识别并特异性结合抗原，其中CDR在识别和结合特异性抗原中起决定性作用
    • 在体内可结合病原微生物及其产物，具有中和毒素，阻断病原入侵等免疫防御功能（但抗体本身并不能清除病原微生物）
    • 中和病毒
  • 抗体C区的功能
    • 激活补体
      • 抗体与相应抗原结合后可因构型改变而使其CH2和CH3结构域的补体结合位点暴露，从而通过经典途径激活补体系统
      • IgM、IgG1、和IgG3激活补体的能力较强，Ig2较弱。
      • IgA、IgE、和IgG4本身难以激活补体，但形成聚合物后可通过旁路途径激活补体系统
    • 结合Fc受体
      • IgG、IgA、IgE的Fc受体分别称为FcγR、FcαR、FcεR。
      • 调理作用：细菌特异性的IgG（特别是IgG1和IgG3）以其Fab段与相应细菌的抗原表位结合，以其Fc段与巨噬细胞或中性粒细胞表面的FcγR结合，通过IgG的“桥联”作用，促进吞噬细胞对细菌的吞噬
      • 抗体依赖的细胞细胞介导的细胞毒作用（ADCC）：抗体的Fab段结合病毒感染的细胞或肿瘤细胞表面的抗原表位，其Fc段与杀伤细胞（NK细胞、巨噬细胞）等表面的FcR结合，介导杀伤细胞直接杀伤靶细胞。 NK细胞是介导ADCC的主要细胞。 参与的抗体为IgG
      • 介导Ⅰ型超敏反应：IgE为亲细胞抗体，可通过Fc段与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的高亲和力IgE Fc受体（FcεR Ⅰ）结合并使其致敏。若相同变应原再次进入机体与致敏靶细胞表面特异性IgE结合，即可促使这些细胞合成和释放生物活性物质，引起Ⅰ型超敏反应。
    • 穿过胎盘和黏膜
      • IgG是唯一能通过胎盘的免疫球蛋白。IgG穿过胎盘的作用是一种重要的自然被动免疫机制。
      • 分泌型IgA可被转运到呼吸道和消化道黏膜表面，在黏膜局部免疫中发挥重要作用。

抗体

• 定义
  • 抗体（Ab）：是免疫系统在抗原的刺激下，由B细胞或记忆B细胞增值分化成的浆细胞所产生的、可与相应抗原发生特异性结合的免疫球蛋白（Ig）。
  • 免疫球蛋白（Ig）
    • 是指具有抗体活性或化学结构与抗体结构相似的球蛋白。
• 抗体的结构
  • 抗体的基本结构：有两条完全相同的重链和两条完全相同的轻链通过二硫键连接的呈Y形的单体。
    • 重链和轻链
      • 重链
        • 根据H链恒定区抗原性的差异性：μ链、γ链、α链、δ链、ε链
        • 完整的抗体分子：IgM、IgG、IgA、IgD、IgE
      • 轻链
        • L链分型：κ链、λ链
        • 完整的抗体分子：κ型、λ型
    • 可变区和恒定区
      • 可变区（V区）
        • 抗体分子中轻链和重链靠近N端的氨基酸序列变化较大，形成的结构域为可变区。
        • 占重链的1/4，轻链的1/2。
        • 高变区HVR／互补决定区CDR
          • 重链和轻链的V区各有三个区域的氨基酸组成和排列顺序高度可变，称为高变区。
          • 该区域形成与抗原表位互补的空间构象又被称为互补决定去区。
          • 作用：决定抗体的特异性，负责识别及结合抗原，发挥免疫效应。
        • 骨架区（FR）
          • V区中CDR之外区域的氨基酸组成和排列顺序相对变化不大，称为骨架区。
          • 作用：稳定CDR区的空间构型，以利于抗体CDR与抗原决定簇间的精细、特异性结合。
      • 恒定区（C区）
        • 靠近C端的氨基酸序列相对恒定的区域称为恒定区
        • 占重链的3/4和轻链的1/2。
        • 结构域
          • IgG、IgA、IgD有CH1、CH2、CH3三个结构域
          • IgM、IgE有CH1、CH2、CH3、CH4四个结构域
    • 铰链区
      • 位于CH1与CH2间，含有丰富的脯氨酸，因此与伸展弯曲能改变Y形两个臂之间的距离，有利于两臂同时结合两个相同的抗原表位。
      • 特点
        • 重链有，轻链无
        • IgM和IgE无铰链区
        • 对蛋白酶敏感，易水解
      • 作用：有利于Ab和Ag结合，有利于Ab变构，暴露补体结合位点。结合抗原前抗体为T子型，结合抗原后变为Y字形。
    • 子主题
  • 抗体的辅助成分（不是所有免疫球蛋白都有）
    • J链
      • 是富含半胱氨酸的酸性糖蛋白，由浆细胞合成
      • 功能：将单体Ab分子连接为二聚体或多聚体
      • IgG、IgD、IgE常为单体，无J链
    • 分泌片（SP）
      • 又称分泌成分，是分泌型IgA分子上的辅助成分，是含糖的肽链，由黏膜上皮细胞合成和分泌
      • 分泌片结合于IgA二聚体上，使其成为分泌型IgA（SIgA）
      • 功能：保护SIgA的铰链区免受蛋白水解酶降解的作用，并介导二聚体从黏膜下通过黏膜上皮细胞转运到黏膜表面。
  • 抗体分子的水解片段
    • 木瓜蛋白酶水解片段
      • 水解位点：铰链区近N端，二硫键的羧基端
      • 将Ab水解为2个完全相同的抗原结合片段（Fab）和一个可结晶片段Fc
      • Fc由一对CH2和CH3结构域组成，无抗原结合活性，无抗原结合活性，是Ab与效应分子或细胞Fc受体相互作用的部位。 Fab由VL、CL和VH、CH1结构域组成，只与单个抗原表位结合（单价）。
      • Fab依然可与抗原结合，但不能发生凝集和沉淀反应；Fc可结合补体亲细胞，可用于制备二抗。
    • 胃蛋白酶水解片段
      • 水解位点：铰链区的近C端
      • 将Ab水解为一个F（ab'）2片段和一些小片段pFc'。
      • F（ab'）2由两个Fab及铰链区组成，可同时结合两个抗原表位 pFc'最终被降解，不发挥生物学作用。
      • 减少不同种群间的免疫抗原反应
  • 免疫球蛋白超家族：在抗体分子中，除了CDR区的氨基酸高度变化外，其余结构域的氨基酸序列相对保守，这些序列折叠成特定的球形结构，被称为免疫球蛋白折叠。免疫球蛋白折叠提示具有这种折叠模式的分子可能是由共同的祖先基因进化而来，被称之为免疫球蛋白超家族。
• 抗体的多样性和免疫原性
  • 同种型
    • 位于C区
    • 同一种属所有个体Ab分子共有的抗原特异性标志，是种属标志
  • 同种异型
    • 位于C区
    • 存在于同种属不同抗体Ab中的抗原表位，称为同种异型，是同一种属不同个体间Ab分子所具有的不同抗原特异性标志，为个体型标志。
    • 同种异型会引起免疫反应，但不会很强
  • 独特型
    • 位于V区
    • 即使是同一种属、同一个体来源的抗体分子，其免疫原性也不尽相同成为独特型。 独特型是每个抗体分子所特有的抗原特异性标志，其表位被称为独特位。
    • 抗体分子每一Fab段约有5～6个独特位。
    • 独特型在，异种，同种异体甚至同一个体内均可刺激产生相应抗体，即独特型抗体。
• 人工制备抗体
  • 多克隆抗体
    • 天然抗原分子中常含多种特异性的抗原表位。以该抗原物质刺激机体免疫系统，体内多个B细胞克隆被激活产生的抗体实际上是针对多种不同抗原表位的抗体的总和，称为多克隆抗体。
    • 获得多克隆抗体的途径：主要有动物免疫血清，恢复期患者血清或免疫接种人群。
    • 优点：作用全面，具有中和抗原、免疫调理、介导补体依赖的细胞毒作用（CDC）、ADCC等重要作用，来源广泛，制备容易
    • 缺点：特异性不高、易发生交叉反应，不易大量制备，从而应用受限
  • 单克隆抗体
    • 将可产生特异性抗体的B细胞与无抗原特异性但永生化的骨髓瘤细胞融合，获得可产生单克隆抗体的B淋巴细胞杂交瘤细胞和单克隆抗体技术。一个杂交瘤细胞由一个B细胞与一个骨髓瘤细胞融合而成。
    • 优点：结构单一，纯度高，特异性强易于制备。
    • 缺点：经费高，环境需求高，步骤多
  • 基因工程抗体
    • 通过基因工程技术制备的抗体或抗体片段称为基因工程抗体。
    • 原理：B细胞获得编码抗体的基因，或以多聚酶反应扩增技术扩增基因片段，经体外DNA重组后转化为受体细胞，使其表达特定抗体。
    • 优点：既保留了mAb均一性、特异性强的优点，又能克服其为鼠源性的弊端，是拓展mAb在人体内使用的重要思路。
    • 举例：人-鼠嵌合抗体，人源化抗体，双特异性抗体，小分子抗体及人抗体等。
• 各类抗体的特性与功能
  • IgG
    • 免疫中晚期出现，出生3个月后开始合成，是血清和胞外液中含量最高的Ig，是再次免疫应答产生的主要抗体（骨髓），是机体抗感染的“主力军”
    • 半寿期最长，有四个亚类，IgG1、IgG2、IgG3、IgG4
    • IgG1、IgG3、IgG4可穿过胎盘屏，在新生儿抗感染免疫中起重要作用 IgG1、IgG2.和IgG3的CH2能通过经典途径活化补体，并可与巨噬细胞，NK细胞表面Fc受体结合，发挥调理作用，ADCC作用
    • 可介导Ⅱ、Ⅲ型超敏反应
  • IgM
    • 分为血清型和膜型
    • 单体IgM以膜结合型（mIgM）表达于B细胞表面，构成B细胞抗原受体（BCR）。 只表达mIgM是未成熟B细胞的标志。
    • 分泌型IgM是五聚体，是分子量最大的Ig，称为巨球蛋白。
    • 五聚体IgM含10个Fab段，具有很强的抗原结合能力，含5个Fc段…比IgG更易激活补体。
    • IgM是个体发育过程中最早合成和分泌的抗体，在胚胎发育晚期的就可以产生IgM 脐带血某些病毒特异性IgM水平升高提示胎儿有宫内感染（如风疹病毒或巨细胞病毒等感染）。
    • IgM是初次免疫应答中最早出现的抗体，是机体特异性抗感染的“先头部队” 血清中检出病原体特异性IgM，提示新近发生感染，可用于感染的早期诊断
  • IgA
    • 有血清型和分泌型两型
    • 血清型为为单体，主要存在于血清中，于IgG结构相似，有抗感染作用，但含量少，以IgG为主。
    • 分泌型IgA（SIgA）为二聚体，由J链连接，含SP，黏膜上皮细胞分泌至外分泌液中。 SIgA合成和分泌的部位在肠道、呼吸道、乳腺、唾液腺和泪腺，因此主要存在于胃肠道和支气管分泌液、初乳、唾液和泪液中。 SIgA是外分泌液中的主要抗体类别，参与黏膜局部免疫，在局部抗感染中发挥重要作用，是机体抗干扰的“边防军”。 SIgA在黏膜表面也有中和毒素的作用。
    • 婴儿从母亲初乳中获得SIgA，是重要的自然被动免疫。
  • IgD
    • 分为血清型和膜型
    • 血清型IgD的生物学功能尚不清楚
    • 膜型IgD（mIgD）是B细胞分化发育成熟的标志，未成熟B细胞仅表达mIgM，成熟B细胞可同时表达mIgM和mIgD；B细胞活化后其表面的mIgD逐渐消失。
  • IgE
    • 是人血清中含量最少的Ig
    • 介导Ⅰ型超敏反应 是一类亲细胞抗体，其CH2、CH3结构域可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上的高亲和力FcεR Ⅰ结合，当结合再次进入机体的抗原后可引起 I型超敏反应
    • IgE可能与机体抗寄生虫免疫有关，寄生虫感染时，IgE含量会增加。
    • 机体都含IgE，但并非每个人都有超敏反应，正常情况下IgE含量低，易敏体质的人IgE含量高。
• 抗体的功能
  • 抗体V区的功能
    • 识别并特异性结合抗原，其中CDR在识别和结合特异性抗原中起决定性作用
    • 在体内可结合病原微生物及其产物，具有中和毒素，阻断病原入侵等免疫防御功能（但抗体本身并不能清除病原微生物）
    • 中和病毒
  • 抗体C区的功能
    • 激活补体
      • 抗体与相应抗原结合后可因构型改变而使其CH2和CH3结构域的补体结合位点暴露，从而通过经典途径激活补体系统
      • IgM、IgG1、和IgG3激活补体的能力较强，Ig2较弱。
      • IgA、IgE、和IgG4本身难以激活补体，但形成聚合物后可通过旁路途径激活补体系统
    • 结合Fc受体
      • IgG、IgA、IgE的Fc受体分别称为FcγR、FcαR、FcεR。
      • 调理作用：细菌特异性的IgG（特别是IgG1和IgG3）以其Fab段与相应细菌的抗原表位结合，以其Fc段与巨噬细胞或中性粒细胞表面的FcγR结合，通过IgG的“桥联”作用，促进吞噬细胞对细菌的吞噬
      • 抗体依赖的细胞细胞介导的细胞毒作用（ADCC）：抗体的Fab段结合病毒感染的细胞或肿瘤细胞表面的抗原表位，其Fc段与杀伤细胞（NK细胞、巨噬细胞）等表面的FcR结合，介导杀伤细胞直接杀伤靶细胞。 NK细胞是介导ADCC的主要细胞。 参与的抗体为IgG
      • 介导Ⅰ型超敏反应：IgE为亲细胞抗体，可通过Fc段与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的高亲和力IgE Fc受体（FcεR Ⅰ）结合并使其致敏。若相同变应原再次进入机体与致敏靶细胞表面特异性IgE结合，即可促使这些细胞合成和释放生物活性物质，引起Ⅰ型超敏反应。
    • 穿过胎盘和黏膜
      • IgG是唯一能通过胎盘的免疫球蛋白。IgG穿过胎盘的作用是一种重要的自然被动免疫机制。
      • 分泌型IgA可被转运到呼吸道和消化道黏膜表面，在黏膜局部免疫中发挥重要作用。