抗体必备基础知识：结构与功能

抗体，一方面是免疫诊断试剂研发的原料，另一方面是免疫诊断试剂检测的对象。曾经以为从学生时代开始就接触抗体，应该对抗体了解的十分透彻，但最近在工作中发现，其实抗体并不是那么简单。所以，翻出免疫学教材，对抗体做一番回顾和学习。

抗体分为分泌性免疫球蛋白（血清、体液及分泌液）和膜免疫球蛋白（mIg，BCR），IVD行业主要检验样本为血、尿、脊髓液等，主要为分泌性免疫球蛋白。

抗体的“类”和“型”：抗体的类和型是不一样的，不通用，重链决定“类”，轻链决定“型”

类：决定Ig不同类的抗原性差异存在于重链的恒定区（CH）。根据CH抗原性的差异，即氨基酸组成、排列、空间构型、二硫键数目的不同，将H链分为μ、γ、α、δ、ε链五类，与L链组成完整的Ig分子。亚类主要取决于铰链区氨基酸组成和二硫键数目的差异。

型：决定Ig型的抗原性差异决定于L链的恒定区（CL）的氨基酸组成、排列和空间构型的不同，分为κ和λ两型。亚型，按λ轻链恒定区个别氨基酸的差异又可分为λ1、2、3、4四个亚型。

抗体的抗原性：同种型、同种异型和独特型

同种型：用Ig免疫异种动物将诱导产生针对该Ig的同种型抗体。同一种属内所有健康个体所共有的抗原性标志，主要集中在Ig的恒定区。间接法检测IgG使用的抗-γ链抗体和捕获法使用的抗-μ链抗体、以及各种二抗的应用，都是基于抗体的同种型抗原性。

同种异型：用Ig免疫同一种属不同个体的动物通常会诱导产生针对该Ig的抗体，即同种异型抗体。同种异型的产生是由于不同个体间Ig分子恒定区少数几个氨基酸的不同引起的，可以稳定遗传。

独特型：Ig V区上的抗原特异性，可在异种、同种异体以及自身体内诱导产生相应的抗体，称为抗独特型抗体。在Ig形成的过程中会产生各种各样的V区基因组合，在抗体亲和力成熟过程中也会使可变区发生种种变化，成为Ig独特的抗原特异性标志。

抗体的结构请看下图

抗体的Y字形结构

各类免疫球蛋白的特性：

IgA：人类每天合成IgA的量大约为66mg/Kg体重，比其他所有Ig总和还多，但其半衰期只有6天，所以血液中IgA的含量少于IgG，仅占血液Ig的10%左右，但在粘膜表面和分泌液中IgA是主要的免疫球蛋白。人类IgA单体分子量为160kDa，含IgA1和IgA2两种亚类，其中IgA2还有IgA2m（1）和IgA2m（2）两个同种异型。IgA1和IgA2重链仅仅相差22个氨基酸，它们结构上的主要差别是IgA2在铰链区缺少富含O糖基化位点的13个氨基酸。

IgA可以是单体形式，也可在J链的帮助下形成二聚体、三聚体和四聚体。分泌型IgA都是多聚体。血液和粘膜组织的IgA不同。血液中的IgA以单体为主，IgA1与IgA2的比例为10:1，由在淋巴结活化并分化后进入骨髓的浆细胞合成。肠黏膜组织产生的IgA大多数为含J链的二聚体，由黏膜固有层的浆细胞合成，每天可以产生5g左右，其中IgA1与IgA2的比例为2:3.所生成的IgA大部分被pIgR运送至黏膜表面，还有一部分经门静脉入血，进入肝脏后被肝细胞表达的pIgR运至胆管，再运送至小肠。IgA可以起中和抗体的作用。

IgD：人血清IgD含量为3~40μg/mL，半衰期约2.8天。IgD是分子量为184kDa的糖蛋白，糖基占其分子量的9%，IgD只有单体形式，重链由一个可变区和三个恒定区结构域构成，由于存在一个较长的铰链区，所以易受酶降解。

IgD是B细胞发育分化成熟的标志，许多B细胞都共表达膜IgD和膜IgM，当B细胞转变为记忆细胞后，膜IgD的表达量下降直至消失。

IgE：主要由呼吸道和肠道上皮下的浆细胞分泌，在血液中IgE的含量很低，正常人血液中IgE含量约50ng/mL，血液中IgE的半衰期只有两天，过敏患者IgE的水平可以升高数倍。体内大部分IgE与组织细胞结合，细胞结合的IgE的半衰期可以延长至数个星期。

IgE的分子量为190kDa，仅有单体形式，其重链由4个恒定区。IgE的糖基化程度很高，糖基占其分子量的13%，由7个潜在的糖基化位点。在病理条件下，一些人会对抗原产生异常的高反应性，导致I型超敏反应的发生。

IgG：IgG在体内分布广泛，是血液和组织液的主要免疫球蛋白。人血液IgG1含量9mg/mL、IgG2含量3mg/mL、IgG3含量1mg/mL、IgG4含量0.5mg/mL。IgG1、2、4分子量为146kDa，半衰期约3周；IgG3分子量为165kDa，半衰期仅一周。

IgG主要在B细胞经过亲和力成熟的再次免疫应答中产生，一般来讲IgG对抗原的亲和力要比IgM高很多，是再次免疫应答的主要抗体。

小鼠IgG分为IgG1、IgG2a、IgG2b和IgG3四类。

IgM：IgM单体分子量为180kDa，含糖量为10%-12%。IgM每条重链含有4个恒定区，由于缺少铰链区，IgM分子柔韧性较差。IgM单体主要以膜蛋白的形式与IgD一起在初始B细胞上表达。

血液中IgM浓度为1.5mg/mL，大多是分子量为970kDa的五聚体，此外还有少量四聚体和六聚体。五聚体的IgM通过J链以及单体与单体之间的二硫键连接而成。

机体中的IgM主要有两个来源，一个是在B-2细胞对外来抗原的初次免疫应答中产生。虽然IgM在再次感染中也生成，但不是主要的免疫球蛋白。IgM的另一个来源是B-1细胞在病毒、细菌的诱导下经多克隆活化而产生的，它们针对的经常是病原体表面的糖成分。

机体初次免疫应答时最初产生的抗体总是IgM，此时由于B细胞的体细胞突变尚未发生，形成的IgM的亲和力较低。不过IgM是五聚体，有10个抗原结合位置（实际为五价）具有较高的亲合力。