免疫診斷基礎(chǔ) - 抗體
抗體,也叫免疫球蛋白 (Ig),是一種能特異性結(jié)合抗原的糖蛋白,而抗原是在易感染動(dòng)物體內(nèi)引發(fā)抗體產(chǎn)生的物質(zhì)。
在體內(nèi),抗體是由于外 源性分子的侵襲而產(chǎn)生的。抗體以一個(gè)或者多個(gè) Y 字形單體存在, 每個(gè) Y 字形單體由 4 條多肽鏈組成,包含兩條相同的重鏈和兩條相同的輕鏈。
輕鏈和重鏈?zhǔn)歉鶕?jù)它們的分子量大小來(lái)命名的。Y 字形結(jié)構(gòu)的頂端是可變區(qū),為抗原結(jié)合部位。
任何一個(gè)抗體的輕鏈都可以分為κ或λ型(基于小分子多肽結(jié)構(gòu)上的差異),每一個(gè)抗體的重鏈則決定了它的類或型。
抗體與免疫球蛋白
抗體（antibody，Ab）：是由抗原進(jìn)入機(jī)體刺激B細(xì)胞分化增殖為漿細(xì)胞而合成并分泌的一類能與相應(yīng)抗原發(fā)生特異性結(jié)合并產(chǎn)生免疫效應(yīng)的含有糖基的球蛋白。抗體分布于體液（血液、淋巴液、組織液及粘膜的外分泌液）中，主要存在于血清內(nèi)。
1964年世界衛(wèi)生組織召開(kāi)會(huì)議，將具有抗體活性及化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體相似的球蛋白統(tǒng)稱為免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）。免疫球蛋白除分布于體液中之外，還可存在于B細(xì)胞膜上。現(xiàn)代免疫學(xué)認(rèn)為，抗體與免疫球蛋白是等同的概念；只是抗體側(cè)重于其生物學(xué)活性的描述，而免疫球蛋白側(cè)重強(qiáng)調(diào)其化學(xué)結(jié)構(gòu)。
抗體的分類
1、免疫球蛋白可分為兩種類型：（1） 分泌性免疫球蛋白：存在于血清、體液以及分泌液中，具有抗體的各種功能。（2） 膜型免疫球蛋白：位于B淋巴細(xì)胞的表面，即膜表面免疫球蛋白（mIg），是B淋巴細(xì)胞的抗原識(shí)別受體（BCR）。2、根據(jù)所對(duì)應(yīng)的抗原分：
3、根據(jù)有無(wú)抗原刺激分：
4、根據(jù)與抗原反應(yīng)的性質(zhì)分：
5、根據(jù)抗原性分：
免疫球蛋白的理化性質(zhì)
免疫球蛋白是多鏈糖蛋白，具有蛋白質(zhì)的通性，對(duì)物理及化學(xué)因素敏感，不耐熱，在60～70℃時(shí)即被破壞，能被多種蛋白水解酶裂解破壞，可在乙醇、中性鹽類中沉淀。因此，通常用50%飽和硫酸銨或硫酸鈉從免疫血清中提取抗體。
抗體的結(jié)構(gòu)
一、單體
Porter等對(duì)血清IgG抗體的研究證明：Ig分子的基本結(jié)構(gòu)是由四肽鏈組成的。即：由二條相同的分子量較小的肽鏈(輕鏈)和二條相同的分子量較大的肽鏈(重鏈)組成。
輕鏈與重鏈?zhǔn)怯啥蜴I連接形成一個(gè)四肽鏈分子稱為Ig分子的單體；單體是構(gòu)成所有免疫球蛋白分子的基本結(jié)構(gòu)；所有抗體的單體都是四條肽鏈的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，即：兩條糖基化重鏈(H)和兩條非糖基化輕鏈(L)；每條重鏈和輕鏈分為氨基端(N端)和羧基端(C端)。
二、輕鏈和重鏈1、輕鏈（light chain，L鏈）由214個(gè)氨基酸殘基組成，通常不含碳水化合物，分子量為24kD，有兩個(gè)由鏈內(nèi)二硫鍵組成的環(huán)肽，L鏈可分為：Kappa（κ）與 lambda（λ）2個(gè)亞型。2、重鏈（heavy chain，H鏈）由450-550個(gè)氨基酸殘基組成，分子量55-75kD，含糖數(shù)量不同，4-5個(gè)鏈內(nèi)二硫鍵，可分為5類，μ、γ、α、δ、ε鏈，不同的H鏈與L鏈（κ或λ）組成完整的Ig分子。分別稱為：IgM，IgG，IgA，IgD和IgE。
三、可變區(qū)和恒定區(qū)
通過(guò)對(duì)H鏈或L鏈的氨基酸序列比較分析，發(fā)現(xiàn)：
其N-末端序列變化很大，稱此區(qū)為可變區(qū)（V區(qū)）；
C-末端氨基酸則相對(duì)穩(wěn)定，變化很小，稱此區(qū)為恒定區(qū)（C區(qū)）。
1、可變區(qū)（Variable region，V區(qū)）
L鏈N端1/2處（VL）108-111個(gè)氨基酸殘基，H鏈N端1/5-1/4處（VH）118個(gè)氨基酸殘基，V區(qū)有一個(gè)肽環(huán)65-75個(gè)氨基酸殘基。
可變區(qū)可分為高變區(qū)（hypervariable region，HVR）和骨架區(qū)（f
高變區(qū)為抗體與抗原的結(jié)合位置，稱為決定簇互補(bǔ)區(qū)（complementarity-determining region，CDR），VL和VH的HVR1，HVR2，HVR3又分別稱為CDR1，CDR2，CDR3，其中CDR3具有高的高變程度，H鏈在與抗原結(jié)合中起重要的作用。
2、恒定區(qū)（co
L鏈C端1/2處，105個(gè)氨基酸殘基，H鏈C端3/4-4/5處，331-431個(gè)氨基酸殘基。在同一種屬動(dòng)物中是比較恒定的，是制備第二抗體進(jìn)行標(biāo)記的重要基礎(chǔ)。
四、功能區(qū)
鏈內(nèi)二硫鍵折疊成球形區(qū)稱為功能區(qū)（domain）約由110個(gè)氨基酸組成。氨基酸的順序具有高度的同源性。
1、L鏈功能區(qū)：2個(gè)，（VL，CL各一個(gè)）
2、H鏈功能區(qū)：IgG，IgA，IgD，4個(gè)（V區(qū)1個(gè)，C區(qū)3個(gè)），IgM，IgE，5個(gè)（V區(qū)1個(gè)，C區(qū)4個(gè)）
3、功能區(qū)的β片層結(jié)構(gòu):抗體的L鏈和H鏈中V區(qū)或C區(qū)每個(gè)功能區(qū)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是反向平行的β片層結(jié)構(gòu)。
4、功能區(qū)的作用：
（1）VL和VH是抗原結(jié)合的部位。
（2）CL和CH1上具有同種異型的遺傳標(biāo)記。
（3）IgG的CH2和IgM的CH3具有補(bǔ)體C1q結(jié)合位點(diǎn)；IgG借助CH2部分可通過(guò)胎盤
（4）CH3或CH4具有結(jié)合單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、粒細(xì)胞、B細(xì)胞、NK細(xì)胞Fc段受體的功能，不同的抗體可與不同的細(xì)胞結(jié)合，產(chǎn)生不同的免疫效應(yīng)。
5、鉸鏈區(qū)
（1）鉸鏈區(qū)不是一個(gè)的功能區(qū)，位于CH1與CH2之間；包括H鏈間二硫鍵，該區(qū)富含脯氨酸，不形成α-螺旋。
（2）當(dāng)Ab與Ag結(jié)合時(shí)，鉸鏈區(qū)發(fā)生扭曲，使Ab的2個(gè)抗原結(jié)合點(diǎn)好地與2個(gè)抗原決定簇互補(bǔ)。
（3）由于CH2和CH3構(gòu)型變化,顯示出活化補(bǔ)體、結(jié)合組織細(xì)胞等生物學(xué)活性。
（4）含有木瓜蛋白酶、胃蛋白酶的水解位點(diǎn)。
五、酶解片段
1．木瓜蛋白酶的水解片段1959年 Porter用木瓜蛋白酶（papain）水解兔IgG分子，將IgG從絞鏈區(qū)二硫鍵的近N端側(cè)切斷，從而將免疫球蛋白裂解為三個(gè)片段，即2個(gè)相同的Fab段和1個(gè)Fc段。每一個(gè)Fab段即抗原結(jié)合片段（fragment antigen binding，F(xiàn)ab），含有一條完整的L鏈和H鏈近N 端側(cè)的1/2。每個(gè)Fab段結(jié)合抗原是單價(jià)的，即只能結(jié)合一個(gè)抗原決定簇。因此不能連結(jié)成較大的抗原抗體復(fù)合物，不出現(xiàn)凝集或沉淀現(xiàn)象。Fab中的約1/2 H鏈部分稱為Fd段，約含225個(gè)氨基酸殘基，包括VH、CH1和部分絞鏈區(qū)。Fc段在低溫或低離子強(qiáng)度下可形成結(jié)晶，故稱為可結(jié)晶片段（fragment crystallizable，F(xiàn)c），F(xiàn)c段含有兩條H鏈羧基端（C端）的一半，包含CH2和CH3兩個(gè)功能區(qū)，它無(wú)抗體活性。Ig在異種間免疫所具有的抗原性主要存在于Fc段，同時(shí)Fc段還具有活化補(bǔ)體、親細(xì)胞、通過(guò)胎盤和介導(dǎo)與細(xì)菌蛋白結(jié)合等生物學(xué)活性。
2、胃蛋白酶水解片段
1960年Nisonoff等早用胃蛋白酶水解兔IgG分子，可將IgG從絞鏈區(qū)重鏈間二硫鍵近C端切斷，將其裂解為大小不等的兩個(gè)片段。大片段為1個(gè)Fab雙體，以F(ab')2表示。F(ab')2由一對(duì)L鏈和一對(duì)略大于Fd的H鏈（稱為Fd'）組成。Fd'約含有235個(gè)氨基酸殘基，包括VH、CH1和絞鏈區(qū)。F(ab')2結(jié)合抗原為雙價(jià)，可結(jié)合兩個(gè)抗原決定簇，其結(jié)合抗原的親合力要大于單價(jià)的Fab，與抗原結(jié)合后可出現(xiàn)凝集或沉淀現(xiàn)象。由于F(ab')2保持了結(jié)合相應(yīng)抗原的生物學(xué)活性，又減少或避免了Fc段抗原性可能引起的副作用，因而在生物制品中有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。雖然F(ab')2在與抗原結(jié)合特性方面同完整的Ig分子一樣，但由于缺乏Ig中的Fc部分，故不具備固定補(bǔ)體及與細(xì)胞膜表面Fc受體結(jié)合的功能。小片段Fc可被胃蛋白酶繼續(xù)水解為小分子多肽，以Fc'表示，不再具有任何生物學(xué)活性。
六、J鏈和分泌成分
1、J鏈（joining chain）（1）存在于二聚體IgA和五聚體IgM中；化學(xué)本質(zhì)為酸性糖蛋白，分子量約15ku，含有8個(gè)半胱氨酸殘基。（2）以二硫鍵連接到μ鏈或α鏈的羧基端的半胱氨酸，對(duì)抗體二聚體、五聚體的組成及在體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)具有一定的作用。
2、分泌成分（secretory component，SC）
（1）是二聚體IgA上的一個(gè)輔助成分；（2）由上皮細(xì)胞合成，化學(xué)本質(zhì)為糖蛋白，分子量約為75ku；（3）以共價(jià)形式結(jié)合到IgA分子，并一起被分泌到粘膜表面，又稱分泌片（secretory piece, SP）；（4）可抵抗外分泌液中的蛋白水解酶對(duì)二聚體IgA的降解。
