一、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

二、抗体的结构

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），对应的免疫球蛋白名称分别为IgM、IgG、IgA、IgD和IgE，分子量约为50kD,有μ、δ、γ、ε和α五种重链亚型，

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*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2 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3 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4 普通抗体的分类

IgG

       IgG是人体内最主要的抗体类型，也是目前在功能和结构上，被最为广泛了解的类型。IgG的轻链存在两种形式：kappa (k) 和lambda (λ). 在人体内，kappa (k)的存在要远远多于ambda (λ)。重链也可以分为不同的亚型：γ1, γ2, γ3, 和 γ4, 对应的是IgG的亚亚型，IgG1, IgG2, IgG3, 和IgG4 。在小鼠体内这三种亚型为：IgG1, IgG2a, IgG2b, and IgG3。IgG的亚亚型之间的氨基酸序列非常相似，最大的差异存在于hinge结构，主要是hinge结构的长度，IgG3的hinge是Fc的二倍的长度，在结构上使Fab片段远离Fc片段，IgG2/IgG4的hinge结构较短，在结构上使Fab片段远离Fc片段靠的较近。

通常情况下，一个抗体的两条重链和轻链是相同的两条链，但是IgG4在某些情况下可以和其它的IgG4交换重链，产生杂合抗体；杂合抗体的Fc是相似的，但是Fab不相同，因此严格说抗体的两条轻链和重链并不一定*相同。

IgM

IgM在体内有两种存在形式，在血清中分布的IgM的为分泌型的五聚体，可以高效的触发补体系统；另外，IgM还在B细胞膜以膜结合型的单体形式存在，是B细胞表面用来识别抗原的主要受体；IgM和IgG结构上最大区别是，IgM的重链有5个Ig结构域，是有一个额外的Ig结构域（CH2）代替了IgG的hinge结构。

IgA

在人体内，IgA存在三种可溶的形式，其中单体和小量的二聚体形式存在在血清中，可以通过Fc结构域触发补体系统。第三种类型为分泌型的IgA，由二聚体IgA和分泌片构成（secretory component，SC）起到保护粘膜系统表面的作用，是粘膜免疫的重要构成成员。IgA有两种亚亚型：IgA1和IgA2，IgA2较 IgA1的hinge结构长，且比较耐受细菌分泌的蛋白酶；另外，IgA是人体中产生数量最多的抗体，一天大约会产生40mg/kg的分泌型IgA,而对应的IgG的产量为30mg/kg。

IgE

IgE是单体的分泌型抗体，在血清中的浓度非常的低。IgE能够和mast细胞的Fc受体结合，可以介导人体的过敏反应，跟许多过敏性疾病的发生相关。

IgD

IgD和IgM类似，为B细胞表面的结合型抗体，跟B细胞的激活和发育相关。

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。