抗体结构

定义

抗体（又称免疫球蛋白，Immunoglobulin, Ig）是由B淋巴细胞分化而成的浆细胞分泌的一类Y形蛋白质，能够特异性识别并结合抗原（如病原体、毒素），介导中和、调理吞噬或补体激活等免疫反应。抗体是适应性免疫系统的核心效应分子，广泛分布于血液、淋巴液及黏膜表面。

结构与分类

1. 基本结构

四链结构：由两条相同的重链（Heavy Chain, H）和两条相同的轻链（Light Chain, L）通过二硫键连接形成Y形结构。

可变区（V区）：位于Y形结构的顶端（Fab段），含互补决定区（CDR），负责抗原特异性识别。

恒定区（C区）：决定抗体功能特性（如Fc段结合补体或免疫细胞受体）。

抗原结合位点：每个抗体分子有两个相同的抗原结合位点，通过空间构象匹配实现高特异性结合。

2. 抗体分类

根据重链恒定区类型，哺乳动物抗体分为五类：

IgG：血液中含量最高（75-80%），可穿过胎盘，介导长期免疫保护。

IgM：初次免疫应答中最早产生，以五聚体形式高效激活补体。

IgA：存在于黏膜分泌物（如唾液、乳汁），形成二聚体阻止病原体黏附。

IgE：介导过敏反应和抗寄生虫免疫，通过结合肥大细胞触发组胺释放。

IgD：主要作为B细胞表面受体，参与免疫激活信号传递。

功能机制

中和作用：结合病毒表面蛋白或毒素，阻止其入侵宿主细胞（如抗SARS-CoV-2抗体阻断病毒刺突蛋白与ACE2受体结合）。

调理作用：抗体Fc段与吞噬细胞表面Fc受体结合，促进病原体吞噬（如IgG增强巨噬细胞对细菌的清除）。

补体激活：IgM或IgG结合抗原后通过经典途径激活补体系统，形成膜攻击复合物（MAC）溶解病原体。

抗体依赖性细胞毒性（ADCC）：NK细胞通过Fcγ受体识别抗体包被的靶细胞（如癌细胞），释放穿孔素和颗粒酶杀伤靶细胞。

生物领域应用

1. 疾病诊断

ELISA检测：利用抗体-抗原特异性结合检测病原体（如HIV抗体筛查）或生物标志物（如妊娠试纸检测hCG）。

免疫组化（IHC）：通过抗体标记组织切片中的特定蛋白（如HER2在乳腺癌中的过表达），辅助病理诊断。

2. 疾病治疗

单克隆抗体药物：

抗肿瘤：曲妥珠单抗（Herceptin®）靶向HER2阳性乳腺癌；PD-1/PD-L1抗体（如Keytruda®）解除免疫抑制。

抗感染：中和抗体鸡尾酒疗法（如Regen-COV®）治疗COVID-19。

自身免疫病：阿达木单抗（Humira®）抑制TNF-α缓解类风湿关节炎。

抗体偶联药物（ADC）：将抗体与化疗药物结合（如Enhertu®），精准递送毒素至癌细胞。

3. 科研工具

Western Blot：利用抗体检测特定蛋白表达水平。

流式细胞术：荧光标记抗体分析细胞表面标志物（如CD4+ T细胞计数）。

4. 农业与生物技术

植物抗病：转基因作物表达病原体特异性抗体（如抗病毒scFv抗体）。

食品安全：抗体检测食品中的毒素（如黄曲霉毒素）或过敏原（如花生蛋白）。

挑战与前沿

抗体工程优化

开发双特异性抗体（如同时靶向CD3和肿瘤抗原），增强免疫细胞招募能力。

纳米抗体（源自骆驼类动物）因体积小、稳定性高，适用于穿透血脑屏障治疗神经疾病。

人工智能设计

利用深度学习预测抗体-抗原结合界面（如AlphaFold优化抗体亲和力）。

耐药性问题

病原体突变导致抗体逃逸（如HIV广谱中和抗体研发）。