第三节 抗体的功能
在体液免疫中,免疫球蛋白是发挥免疫效应的最重要的免疫分子。抗体的功能与其结构密切相关。抗体分子的V区和C区的氨基酸组成及顺序的不同,决定了它们功能上的差异;许多不同的抗体分子在V区和C区结构变化的规律性,又使得抗体的V区和C区在功能上有各自的共性。V区和C区的作用,构成了抗体的生物学功能。

图 抗体的主要生物学功能
抗体可变区(V区)和恒定区(C区)的功能各异:V区主要功能是特异性结合抗原,从而阻断病原体入侵,发挥中和作用;C区则在V区与特异性抗原结合后,通过激活补体及与靶细胞表面Fc受体结合后,发挥调理作用、产生ADCC效应、介导师超敏反应和穿越胎盘等。
一、特异性结合抗原
抗体最重要的功能是与相应抗原特异性结合,从而在体内介导多种生理和病理效应。执行该功能的结构是抗体的V区,其中CDR在识别和结合特异性抗原中起决定性作用。
抗体分子结构不同,因此结合抗原表位的数目也不相同。Ab结合抗原表位的个数称为抗原结合价。单体Ab可结合2个抗原表位,为双价;分泌型IgA为4价;五聚体IgM理论上为10价,但由于立体构型的空间位阻,一般只能结合5个抗原表位,故为5价。
B细胞膜表面的IgM和IgD等Ig构成B细胞的抗原识别受体,能特异性识别抗原分子。抗体的V 区可以和抗原的表位特异性结合,从而封闭抗原的作用位点,在体内发挥中和毒素、阻断病原入侵等免疫防御功能,还可以引起C区变构,从而产生其他的生物学活性。在体外可发生各种抗原抗体结合反应,有利于抗原或抗体的检测和功能的判断。
二、激活补体
抗体与相应抗原特异性结合后,可使抗体发生变构,而使其CH2和CH3结构域内的补体结合位点暴露,补体成分与之结合,从而通过经典途径激活补体系统,产生溶菌及溶细胞等多种补体的效应功能。其中IgM、IgG1和IgG3激活补体的能力较强,IgG2较弱。IgA、IgE和IgG4本身难于激活补体,但形成聚合物后可通过旁路途径激活补一系统。
三、结合Fc受体
抗体可通过其Fc段与细胞膜表面具有相应Fc受体(FcR)的细胞结合,产生不同的生物学作用。IgG、IgA和IgE的Fc受体分别称为FcγR、FcαR和FcεR。
1.调理作用(opsonization) 细菌特异性的IgG抗体(特别是IgG1和IgG3)以其Fab段与相应细菌的抗原表位结合,以其Fc段与巨噬细菌或中性粒细胞表面的FcγR结合,通过IgG的“桥联”作用,促进吞噬细胞对细菌的吞噬。
2.抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用(antibody-dependentcell-mediated cytotoxicity,ADCC) IgG抗体的Fab段结合病毒感染的细胞或肿瘤细胞表面的抗原表位,其Fc段与自然杀伤细胞表面的FcR结合,自然杀伤细胞释放出穿孔素、颗粒酶直接杀伤靶细胞。抗体与靶细胞上的抗原结合是特异性的,而表达FcR细胞的杀伤作用是非特异性的。
3.介导I型超敏反应 IgE为亲细胞抗体,其Fc段可与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的高亲和力IgEFc受体(FcεRI)结合,并使其致敏。若相同变应原再次进入机体与已致敏靶细胞表面特异性IgE结合,即可促使这些细胞合成和释放生物活性物质,引起I型超敏反应。
四、穿过胎盘和黏膜
在人类,IgG是唯一能通过胎盘的免疫球蛋白。母体的IgG可经胎盘母体一侧的滋养层细胞表达并输送蛋白,称为新生Fc段受体(neonatal FcR,FcRn)。IgG可选择性与FcRn结合,从而转移到滋养层细胞内,并主动进入胎儿血液循环中。IgG穿过胎盘的作用是一种重要的自然被动免疫机制,对于新生儿抗感染具有重要意义。另外,分泌型IgA可被转运到呼吸道和消化道黏膜表面,是黏膜局部免疫的最主要因素。