抗体图鉴：分类、功能及医学应用详解

抗体，又称免疫球蛋白，是机体发生免疫反应时产生的糖蛋白，能与诱发该反应的抗原发生高度特异性结合。

抗体结构

一个抗体分子由两条重链（每条分子量约50千道尔顿）和两条轻链（每条分子量约25千道尔顿）组成，各条肽链通过二硫键相互连接，形成特征性的Y型结构，整体分子量约150千道尔顿。每个抗体分子都具有结构不同的可变区和恒定区。

可变区决定了抗体的抗原结合特异性，该区域包含两个抗原结合片段结构域，每个结构域均可结合一种特定的抗原表位（即抗原中被抗体识别的部分）。因此，一个抗体分子可同时结合同一抗原上的两个相同表位。

抗体的恒定区包含可结晶片段区域，该区域能与白细胞、巨噬细胞、自然杀伤细胞等免疫细胞表面表达的可结晶片段受体相互作用，而这类相互作用是激活免疫系统多种效应功能的关键。每个抗体分子的抗原结合片段与可结晶片段区域之间，均由两个铰链区连接。

配图：抗体结构示意图，标注抗原结合位点、可变区、恒定区、轻链、重链等核心结构

抗体的类型及其作用

抗体主要有五种亚型，每种亚型的结构和功能均存在显著差异，分别为免疫球蛋白G、免疫球蛋白M、免疫球蛋白A、免疫球蛋白E和免疫球蛋白D。

配图：五种主要抗体亚型示意图，展示各亚型独特的结构形态与功能特征

IgG——免疫防御与被动免疫

免疫球蛋白G是人体血清中含量最丰富的免疫球蛋白，占血液中总免疫球蛋白的70%~75%。其铰链区的大小、柔韧性，以及二硫键的数量和位置存在结构差异，由此形成四种不同的亚类，即免疫球蛋白G1、G2、G3和G4，每一种亚类都具有独特的效应功能。

蛋白质抗原通常会诱导机体产生免疫球蛋白G1和G3，而多糖抗原引发的免疫应答则主要与免疫球蛋白G2和G4相关。免疫球蛋白G的高丰度使其成为体液免疫系统的核心成分，体液免疫正是依靠细胞外液中的抗体中和病原体发挥作用。

免疫球蛋白G为小分子单体结构，扩散能力强，是细胞外液中含量最高的免疫球蛋白。它能与吞噬细胞及其他溶细胞效应细胞表面的可结晶片段受体结合，进而启动抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用。这是一种细胞介导的免疫机制，吞噬细胞、自然杀伤细胞等效应细胞可通过该机制裂解被抗体包裹的靶细胞。

免疫球蛋白G还能通过启动调理作用促进吞噬过程：病原体（如细菌）会被抗体包裹，从而更容易被吞噬细胞识别并吞噬。

免疫球蛋白G在被动免疫和主动免疫中均发挥关键作用，也是唯一能通过胎盘的免疫球蛋白，可为发育中的胎儿及新生儿出生后前几个月提供被动免疫保护。研究表明，热处理的初乳能提高新生犊牛血清中的免疫球蛋白G浓度，从而增强其被动免疫能力，但该方法也可能存在相关副作用。

与之相对，主动免疫可通过疫苗接种诱导产生。例如，曾感染新型冠状病毒的人群接种一剂新冠信使核糖核酸疫苗后，体内可产生大量靶向新冠病毒刺突蛋白受体结合域的免疫球蛋白G，并产生替代中和作用。

IgM——早期免疫应答与补体激活

免疫球蛋白M是分子量最大的抗体亚型，也是机体接触抗原或微生物后，初次免疫应答中最先分泌的抗体，能为机体提供即时免疫保护、调控免疫功能并维持免疫耐受。

免疫球蛋白M约占血清总免疫球蛋白的5%，其主要存在形式为五聚体，由五个相同的亚基通过二硫键与J链连接而成；此外，黏膜相关淋巴组织及其他腺体组织中的浆细胞可合成分泌型免疫球蛋白M，B细胞表面则会表达单体形式的免疫球蛋白M，参与抗原识别和B细胞活化。

由于分子量大且为多聚体结构，免疫球蛋白M主要存在于血管内，对单个抗原表位的结合亲和力低于免疫球蛋白G。但五聚体形式的免疫球蛋白M拥有10个抗原结合位点，总结合力（亲合力）较强，这使其成为经典补体途径的高效激活剂，同时也是凝集反应的强效诱导剂。

免疫球蛋白M常被用作诊断急性或近期感染的指标，但在新型冠状病毒感染中，研究者发现了非常规的免疫球蛋白M特异性应答现象。

IgA——黏膜保护与新生儿防御

免疫球蛋白A约占血清总免疫球蛋白的10%~15%，同时广泛存在于鼻腔黏液、唾液、母乳、肠液等多种分泌物中。它分为免疫球蛋白A1和A2两个亚类，二者的主要差异体现在铰链区的结构上。

免疫球蛋白A是黏膜免疫的核心分子，为呼吸道、胃肠道等黏膜表面抵御病原体入侵提供第一道防线。IgA缺乏症患者的感染易感性显著升高，这一现象也印证了其在维持黏膜免疫中的重要性。研究表明，免疫球蛋白A能有效清除轮状病毒等胃肠道病毒病原体，并预防再次感染；此外，选择性免疫球蛋白A缺乏还是哮喘患者反复发生肺部感染的重要危险因素。

IgE——过敏反应与抗寄生虫防御

免疫球蛋白E是血清中含量最低的免疫球蛋白，健康人体内其浓度约为免疫球蛋白G的万分之一。但在I型超敏反应中，其水平会显著升高，支气管肺曲霉病等过敏性疾病、血吸虫病等寄生虫感染均会出现这一特征。

病原体入侵时，通过高亲和力受体结合在肥大细胞表面的免疫球蛋白E会因与抗原结合发生交联，进而触发肥大细胞脱颗粒，释放炎症介质并招募嗜酸性粒细胞至感染部位。随后，嗜酸性粒细胞会通过类似抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用的机制杀伤病原体。

IgD——B细胞与T细胞调控

免疫球蛋白D的主要功能是作为B细胞表面的B细胞抗原受体，参与B细胞的多种生理过程，包括B细胞成熟、外周免疫耐受维持、活化，甚至可能参与B细胞的沉默调控。

目前，免疫球蛋白D发挥功能的具体机制及完整作用范围仍在研究中，但现有证据表明，它参与调节B细胞的选择过程、维持B细胞稳态，进而影响体液免疫应答。近期研究还发现，免疫球蛋白D信号通路或可成为治疗自身免疫性疾病、血液系统疾病等T细胞相关疾病的新型治疗靶点。

配图：抗体结合病毒颗粒三维示意图，展示免疫系统中和病原体、预防感染的免疫应答过程

骆驼科动物抗体

骆驼科动物重链抗体（常被称为纳米抗体）是一类特殊的抗体，其结构中仅包含重链，缺少传统抗体必备的轻链。这一独特结构于1989年在分析骆驼血清中的总免疫球蛋白G及分离后的免疫球蛋白G时首次被发现。

骆驼科动物抗体的抗原结合位点仅由一个可变结构域构成，这种单域结构使其具备多种优势，成为极具潜力的治疗候选分子：分子量更小，更易穿透组织；溶解度和热稳定性高，提升了分子稳定性且更易生产；对靶抗原的亲和力和特异性强；免疫原性低，能降低机体发生不良免疫反应的风险。

研究证实，骆驼科动物抗体在诊断体系中具有更高的灵敏度和特异性，可用于检测癌细胞、退行性疾病生物标志物、病毒抗原、细菌毒素及杀虫剂等。

抗体在疾病研究与治疗中的应用

抗体已成为研究和治疗多种疾病的重要且发展迅速的药物类别，适用于癌症、自身免疫性疾病、感染性疾病、血液系统恶性肿瘤等多种病症。事实上，治疗性抗体是目前临床获批生物药物中增长最快的类别，在肿瘤学、自身免疫病等多个疾病领域均展现出显著疗效，未来发展潜力巨大。抗体工程、抗体药物偶联物及计算机辅助设计技术的不断创新，正进一步提升抗体的疗效，并拓展其治疗应用范围。

抗体在诊断中的应用

基于抗体的检测方法，如侧流免疫分析和酶联免疫吸附试验，是临床诊断中的重要工具。研究表明，这两种方法检测新型冠状病毒刺突蛋白和核衣壳蛋白对应的免疫球蛋白G和M时，结果具有一致性，因此在分子检测手段有限的场景中，可用于新型冠状病毒的检测。

此外，基于免疫球蛋白G和M联合检测的酶联免疫吸附试验对新型冠状病毒的诊断准确率最高，其灵敏度显著高于单独检测任一抗体亚型。但在其他检测场景中，抗体亚型的选择会影响检测方法的性能。

抗体的治疗应用

基于抗体的治疗药物如今能够靶向以往无法成药的靶点，这不仅让人们对生物过程有了更深入的理解，也推动了多种疾病潜在治疗方案的研发。其中，治疗性抗体靶向细胞内肿瘤抗原的研究方向极具前景，有望实现肿瘤治疗的临床转化。抗体工程技术的多项进展相互融合，持续推动着新型、高效抗体治疗药物的研发。

资料来源

1.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3670108/

2.www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/immunoglobulin-g

3.www.sciencedirect.com/.../immunoglobulin-m

4.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1782559/

5.www.sciencedirect.com/.../immunoglobulin-e

6.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1782314/

7.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5701970/

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