一、什么是抗體？

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

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

二、抗體的結構

2.1普通抗體重鏈和輕鏈的結構

重鏈結構：普通的免疫球蛋白具有2條重鏈（H鏈），對應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，

輕鏈結構：普通免疫球蛋白具有2條輕鏈（L鏈），分子質量約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，但在同一個體內可存在分別帶有κ或λ鏈的抗體分子。不同種屬生物體內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,可與抗原結合但不會再發生凝集反應；經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,可同時結合兩個抗原表位。Fab段為抗原結合片段（fragment of antigen binding，Fab），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結構域組成。Fc段為可結晶段（fragment crystallizable，Fc）相當于Ig的CH2和CH3結構域，是Ig與效應分子或者細胞相互作用的部位。Fab段包含完整的可變區，以及恒定區的CH1區域。Fc段僅指Ig恒定區CH2和CH3的區域，相當于Y字結構下面那一部分。

圖2 抗體的Fab段和Fc段

2.3重鏈抗體的結構

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）、銀鮫等軟骨魚中發現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（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和生物學功能分為 IgG、IgM、IgA、IgE、IgD 五類。

圖4 普通抗體的分類

IgG

       IgG是人體內最主要的抗體類型，也是目前在功能和結構上，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，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, 對應的是IgG的亞亞型，IgG1, IgG2, IgG3, 和IgG4 。在小鼠體內這三種亞型為：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結構，主要是hinge結構的長度，IgG3的hinge是Fc的二倍的長度，在結構上使Fab片段遠離Fc片段，IgG2/IgG4的hinge結構較短，在結構上使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，可以高效的觸發補體系統；另外，IgM還在B細胞膜以膜結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結構上最大區別是，IgM的重鏈有5個Ig結構域，是有一個額外的Ig結構域（CH2）代替了IgG的hinge結構。

IgA

在人體內，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結構域觸發補體系統。第三種類型為分泌型的IgA，由二聚體IgA和分泌片構成（secretory component，SC）起到保護粘膜系統表面的作用，是粘膜免疫的重要構成成員。IgA有兩種亞亞型：IgA1和IgA2，IgA2較 IgA1的hinge結構長，且比較耐受細菌分泌的蛋白酶；另外，IgA是人體中產生數量最多的抗體，一天大約會產生40mg/kg的分泌型IgA,而對應的IgG的產量為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受體結合，可以介導人體的過敏反應，跟許多過敏性疾病的發生相關。

IgD

IgD和IgM類似，為B細胞表面的結合型抗體，跟B細胞的激活和發育相關。

4.抗體的功能有哪些？

(1)特異性結合抗原：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揮效應以清除病原微生物或導致病理損傷。然而，抗體可通過與病毒或毒素的特異性結合，直接發揮中和病毒的作用。

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

(3)結合細胞：不同類別的免疫球蛋白，可結合不同種的細胞，參與免疫應答。

(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。