病原生物与免疫学(第4版)(全国高等学历继续教育“十三五”(临床专科)规划教材)
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第二节 抗体的生物学功能

抗体的功能与其结构密切相关,抗体分子V 区是与相应抗原特异性结合的部位,不同类型的抗体分子可因C 区氨基酸组成和排列顺序的不同,从而介导不同的生物学功能。 V 区和C 区的功能,共同构成了抗体的多种生物学功能(图3-5)。
图3-5 抗体的主要生物学功能
抗体V 区和C 区功能不同;V 区主要是特异性结合抗原,阻断病原入侵,发挥中和作用;C 区通过激活补体及与靶细胞表面的Fc 受体结合,发挥调理作用、ADCC、介导I 型超敏反应和穿越胎盘等
一、特异性结合抗原
特异性识别并结合抗原是抗体分子的主要功能,执行该功能的结构是抗体分子的V 区。 抗体结合抗原的特异性取决于其V 区的CDR 与相应抗原表位的空间构象互补。 抗体结合抗原表位的个数称为抗体的抗原结合价,简称抗原结合价,单体抗体分子为二价;分泌型IgA 为四价;五聚体IgM 理论上为十价,但由于立体结构的空间位阻,实际上一般为五价。
抗体特异性识别、结合抗原,可产生中和毒素、抑制病原体生长或阻断病原体入侵的作用(见图3-5)。如在细菌感染的情况下,体内会产生针对细菌外毒素的中和抗体即抗毒素,该抗体能够中和细菌的外毒素,保护宿主细胞免受侵害。 黏膜分泌液中的SIgA 能够抑制细菌对黏膜上皮细胞的黏附,阻止细菌的入侵,具有重要的抗感染防御功能。 在病毒感染后,体内产生的中和抗体能与病毒表面的相应抗原表位结合,从而阻断病毒对宿主细胞的吸附,封锁病毒感染宿主细胞的途径。 在体外,抗体也能与相应抗原特异性结合,以此为基础建立了各种抗原抗体检测方法。
抗体V 区与抗原结合后,需要在C 区的配合下,才能最终清除抗原。
二、激活补体
IgG1~3 和IgM 与相应抗原结合后,导致构象改变,从而使其CH2/CH3 功能区内的补体结合位点暴露,通过经典途径激活补体系统(见图3-5)。 IgG4 和IgA 本身难以激活补体,但形成聚合物后可通过旁路途径激活补体系统。 补体活化可导致溶菌效应或被感染的靶细胞的裂解,以及由补体裂解产物介导的调理吞噬作用等。
三、与细胞表面Fc 受体结合
IgG、IgA 和IgE 可通过Fc 段与表面具有相应受体的细胞结合,产生不同的生物学效应。
1.调理作用
调理作用(opsonization)是指抗体(主要是IgG、IgA)的Fc 段与中性粒细胞、巨噬细胞表面的FcR 结合后,促进吞噬细胞对细菌等颗粒性抗原的吞噬,此即抗体介导的调理作用(见图3-5)。 吞噬细胞通过调理作用,在机体的抗感染、抗肿瘤免疫过程中发挥重要作用。
2.抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用
抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用(antibody-dependent cellmediated cytotoxicity,ADCC)是指具有杀伤活性并表达Fc 受体的细胞(NK 细胞、巨噬细胞、中性粒细胞)通过识别抗体的Fc 段,直接杀伤被抗体包被的靶细胞。 例如,IgG 通过V 区与肿瘤细胞或病毒感染的靶细胞表面抗原表位特异性结合后,可通过Fc 段与NK 细胞表面的FcγR 结合,NK 细胞活化并释放穿孔素、颗粒酶等细胞毒物质或表达FasL,使靶细胞溶解破坏或凋亡(见图3-5)。
3.介导Ⅰ型超敏反应
IgE 抗体在不结合抗原的情况下,其Fc 段可与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的IgE FcεRI 结合,使它们处于致敏状态。 若相同变应原再次进入机体与致敏细胞表面特异性IgE 结合,可使肥大细胞和嗜碱性粒细胞合成和释放生物活性介质,引起Ⅰ型超敏反应,导致机体生理功能紊乱。IgG 和IgM 抗体介导Ⅱ型和Ⅲ型超敏反应。 另外,IgE 抗体具有抗寄生虫免疫作用。
四、通过胎盘与黏膜
人类IgG 是唯一能通过胎盘的抗体。 母体内IgG 可借助Fc 段与胎盘母体一侧的滋养层细胞表面表达的一种特异性IgG 输送蛋白,即Fc 受体(neonatal FcR, FcRn)结合,从而转移到滋养层细胞内,并主动进入胎儿血循环,为胎儿和新生儿提供保护性抗体。 因此,IgG 穿过胎盘是一种重要的天然被动免疫机制,对于新生儿抗感染具有重要的意义。 分泌型IgA 可在分泌片介导下穿越呼吸道、消化道等部位的黏膜上皮细胞,到达黏膜表面,发挥黏膜局部抗感染作用(见图3-5)。