2.2 抗體的分子結(jié)構(gòu)與功能

根據(jù)克隆選擇學(xué)說，每一種抗體均來源于一種特定的B細(xì)胞克隆，它具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和抗原特異性。

要研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，首先要純化蛋白質(zhì)，而血清抗體為多克隆抗體，用于研究抗體的結(jié)構(gòu)很困難。兩項(xiàng)關(guān)鍵的突破性研究對(duì)抗體結(jié)構(gòu)的闡明非常重要。第一項(xiàng)是在1847年，Bence Jones在多發(fā)性骨髓瘤疾病（一種產(chǎn)生抗體的漿細(xì)胞單克隆惡性增殖性腫瘤）患者的尿液中成功地檢查出一種蛋白，稱為Bence Jones蛋白，它本質(zhì)是抗體的片段（輕鏈）。癌變的B細(xì)胞克隆的大量增殖，必然導(dǎo)致大量瘤蛋白的產(chǎn)生，這些瘤蛋白可以是完整的抗體分子，也可能是抗體分子的某一片段（如輕鏈）。作為完整抗體分子的瘤蛋白，可譽(yù)之為“天然單克隆抗體”。可以從許多多發(fā)性骨髓瘤患者的尿中分離出許多不同的“天然單克隆抗體”，用于分析、比較其氨基酸序列，研究抗體的分子結(jié)構(gòu)。由于它含量高而純，為研究單一特異性抗體提供了很好的來源。1959年R.R.Porter從骨髓瘤研究中分離純化出這種瘤蛋白，并闡明了作為一種抗體形式的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)。

第二項(xiàng)突破性研究是1975年德國學(xué)者George K?hler和英國學(xué)者Cesar Milstein合作研究，將經(jīng)綿羊紅細(xì)胞免疫后的小鼠脾細(xì)胞與小鼠骨髓瘤細(xì)胞融合，建立了能持續(xù)分泌抗綿羊紅細(xì)胞抗體的雜交瘤細(xì)胞，這種雜交瘤細(xì)胞能長(zhǎng)時(shí)間存活并分泌單克隆抗體，從而創(chuàng)立了具有劃時(shí)代意義的雜交瘤技術(shù)。同源性抗體和抗體產(chǎn)生細(xì)胞可用于抗體分子氨基酸序列的測(cè)定、分子克隆以及抗體的基因分析，也有一些研究曾以X射線晶體衍射分析法測(cè)定幾種抗體分子和一些抗原-抗體復(fù)合物的三維結(jié)構(gòu)。

2.2.1 抗體分子的基本結(jié)構(gòu)

對(duì)抗體分子結(jié)構(gòu)的分析發(fā)現(xiàn)，Ig分子的基本結(jié)構(gòu)是由四條多肽鏈組成的。即由兩條相同的相對(duì)分子質(zhì)量較小的肽鏈（稱為輕鏈，light chain, L鏈，相對(duì)分子質(zhì)量約為24000）和兩條相同的相對(duì)分子質(zhì)量較大的肽鏈（稱為重鏈，heavy chain, H鏈，相對(duì)分子質(zhì)量約為55000或者70000）組成（圖2.4）。輕鏈與重鏈由二硫鍵連接形成一個(gè)稱為Ig分子的四肽鏈分子單體，它是構(gòu)成免疫球蛋白分子的基本結(jié)構(gòu)。Ig單體中四條肽鏈兩端游離的氨基或羧基的方向是一致的，分別命名為氨基端（N端）和羧基端（C端）。

每條輕鏈內(nèi)部、每條重鏈內(nèi)部、每條輕鏈與一條重鏈之間以及兩條重鏈之間都存在二硫鍵；重鏈和輕鏈之間還存在非共價(jià)鍵作用，主要是疏水性作用。輕鏈和重鏈都含有一系列重復(fù)的、同源性的單元，每一單元大約有110個(gè)氨基酸殘基，它們獨(dú)立折疊成球狀，稱為球蛋白功能區(qū)（domain）。所有的Ig都含有兩層帶有3～5股反平行的多肽鏈的β折疊。

輕鏈大約由214個(gè)氨基酸殘基組成，通常不含碳水化合物。每條輕鏈含有兩個(gè)由鏈內(nèi)二硫鍵所組成的環(huán)肽。輕鏈共有兩型：kappa（κ）與lambda（λ），同一個(gè)天然Ig分子上輕鏈的類型總是相同的。

重鏈大小約為輕鏈的2倍，含450～550個(gè)氨基酸殘基。每條重鏈含有4～5個(gè)鏈內(nèi)二硫鍵所組成的肽環(huán)。不同的重鏈由于氨基酸組成的排列順序、二硫鍵的數(shù)目和位置等的不同，其抗原性也不相同，根據(jù)重鏈抗原性的差異可將其分為五類：μ鏈、γ鏈、α鏈、δ鏈和ε鏈，不同重鏈與輕鏈（κ或λ鏈）組成完整Ig的分子分別稱為IgM, IgG, IgA, IgD和IgE。γ, α和δ鏈上含有4個(gè)肽環(huán)，μ和ε鏈含有5個(gè)肽環(huán)（圖2.5，圖2.6）。

抗體分子因大小、帶電量、溶解度及其與抗原的作用不同，可分為許多不同的16類和亞類。免疫球蛋白本身有免疫原性，每個(gè)免疫球蛋白分子上帶有多種抗原決定簇。免疫球蛋白作為免疫原可以在異種動(dòng)物、同種異體動(dòng)物或自身體內(nèi)引起免疫應(yīng)答，產(chǎn)生相應(yīng)的抗體。這些抗免疫球蛋白抗體可用血清學(xué)方法進(jìn)行檢測(cè)，稱為免疫球蛋白的血清型。

1．同種型（isotype）

是指同一種屬所有正常個(gè)體免疫球蛋白分子共同具有的抗原特異性標(biāo)志。同種型抗原決定簇主要存在于免疫球蛋白恒定區(qū)內(nèi)。用血清學(xué)方法檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，人類有五類不同的重鏈：α, δ, γ, μ和ε。根據(jù)重鏈C區(qū)的不同，人類抗體分子可分為IgA, IgD, IgE, IgG和IgM五種類型（表2.1）。每一類都具有相同的同種型（isotype），根據(jù)CH氨基酸組成和H鏈間二硫鍵數(shù)目的差異將IgA和IgG又分成幾個(gè)亞類或亞型，分別稱為IgA1和IgA2; IgG1, IgG2, IgG3和IgG4。用希臘字母命名相應(yīng)型的抗體重鏈：IgA1含有α1重鏈；IgA2, α2; IgD, δ; IgE, ε; IgG1, γ1;IgG2, γ2; IgG3, γ3; IgG4, γ4; IgM, μ（表2.2）。對(duì)鼠抗體的研究發(fā)現(xiàn)，鼠與人一樣具有相同的型，但I(xiàn)gG被分成IgG1, IgG2a, IgG2b和IgG3幾個(gè)亞類。所有同型和同亞型的抗體分子共有一段確定的氨基酸序列，這就是標(biāo)記后的二抗有通用性的原理。但不同型或亞型的抗體間有所不同。

根據(jù)CL上同種型抗原決定簇的不同，將輕鏈分為κ和λ兩種型。人的λ型有四個(gè)亞型：λ1, λ2, λ3和λ4。κ鏈只有一型，但κ型有三個(gè)同種異型：κm（1）, κm（2）和κm（3）。在組成抗體分子時(shí)，兩條輕鏈?zhǔn)峭偷模淮嬖谝粭l是κ型、另一條是λ型的情況。正常人血清中的κ∶λ約為2∶1，而在小鼠的抗體分子中κ型約占97%，差異較大。目前尚不了解κ型和λ型之間的功能差異。

2．同種異型（allotype）

是指同一種屬不同個(gè)體所產(chǎn)生的同一類型的免疫球蛋白，由于重鏈或輕鏈恒定區(qū)內(nèi)一個(gè)或數(shù)個(gè)氨基酸不同，而表現(xiàn)的抗原性差異。同種異型抗原決定簇與人類ABO血型類似，為人類某些個(gè)體所共有，但絕不會(huì)為所有人所共有。γ, α, κ鏈的同種異型標(biāo)志分別稱為Gm, Am, Km因子。

3．獨(dú)特型（idiotype, Id）

是指不同B細(xì)胞克隆所產(chǎn)生的免疫球蛋白分子V區(qū)所具有的抗原特異性標(biāo)18志。獨(dú)特型抗原決定簇由免疫球蛋白超變區(qū)特有的氨基酸序列和構(gòu)型所決定（表2.3）。

（1）免疫網(wǎng)絡(luò)學(xué)說（immune network theory）的提出

1974年丹麥的Niels K.Jerne根據(jù)現(xiàn)代免疫學(xué)對(duì)抗體分子獨(dú)特型的認(rèn)識(shí)，提出了著名的“免疫網(wǎng)絡(luò)學(xué)說”。認(rèn)為抗體分子或淋巴細(xì)胞的抗原受體上都存在著獨(dú)特型，它們可被機(jī)體內(nèi)另一些淋巴細(xì)胞識(shí)別后誘發(fā)抗獨(dú)特型（anti-idiotype, aId）抗體。以獨(dú)特型和抗獨(dú)特型抗體的相互識(shí)別為基礎(chǔ)，免疫系統(tǒng)內(nèi)構(gòu)成“網(wǎng)絡(luò)”聯(lián)系，在免疫調(diào)節(jié)中起重要作用。由于Niels K.Jerne對(duì)免疫學(xué)理論研究的貢獻(xiàn)，與在單克隆抗體研究方面有突出貢獻(xiàn)的德國的Georges J.F.K?hler和英國的César Milstein分享了1984年的諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。所以免疫球蛋白的超變區(qū)、抗原結(jié)合部位和獨(dú)特型抗原決定簇的物質(zhì)基礎(chǔ)是超變區(qū)特有的氨基酸序列和構(gòu)型。

免疫網(wǎng)絡(luò)學(xué)說認(rèn)為在抗原刺激發(fā)生之前，機(jī)體處于一種相對(duì)的免疫穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)抗原進(jìn)入機(jī)體后打破了這種平衡，導(dǎo)致了特異性抗體分子的產(chǎn)生，當(dāng)達(dá)到一定量時(shí)將引起抗Ig分子獨(dú)特型的免疫應(yīng)答，即抗抗體的產(chǎn)生。因此抗體分子在識(shí)別抗原的同時(shí)，也能被其他抗體分子所識(shí)別。這一點(diǎn)無論對(duì)血液中的抗體分子或是存在于淋巴細(xì)胞表面作為抗原受體的Ig分子都是一樣的。在同一動(dòng)物體內(nèi)一組抗體分子可被另一組淋巴細(xì)胞表面抗獨(dú)特型抗體分子所識(shí)別，而一組淋巴細(xì)胞表面抗原受體分子亦可被另一組淋巴細(xì)胞表面抗獨(dú)特型抗體分子所識(shí)別。這樣在體內(nèi)相應(yīng)形成了淋巴細(xì)胞與抗體分子所組成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)學(xué)說認(rèn)為，這種抗抗體的產(chǎn)生在免疫應(yīng)答的調(diào)節(jié)中起著重要作用，使受抗原刺激增殖的克隆受到抑制，而不至于無休止地進(jìn)行增殖，借以維持免疫應(yīng)答的穩(wěn)定平衡。

（2）獨(dú)特型網(wǎng)絡(luò)的細(xì)胞

獨(dú)特型決定簇存在于Ig的V區(qū)，也可存在于各類T細(xì)胞及B細(xì)胞的抗原識(shí)別受體的V區(qū)。因此在體內(nèi)形成由獨(dú)特型和抗獨(dú)特型組成的免疫網(wǎng)絡(luò)。

就淋巴細(xì)胞來說，構(gòu)成這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的淋巴細(xì)胞有四種類型。當(dāng)抗原進(jìn)入機(jī)體經(jīng)過抗原提呈細(xì)胞的加工處理后，可與相應(yīng)的抗原反應(yīng)細(xì)胞相結(jié)合，激活抗原反應(yīng)細(xì)胞增殖、分化并產(chǎn)生抗體分子。這種抗原反應(yīng)細(xì)胞可與另外三種淋巴細(xì)胞構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。一組是獨(dú)特型反應(yīng)細(xì)胞，即抗獨(dú)特型淋巴細(xì)胞組，能識(shí)別抗原受體的獨(dú)特型，具有抑制抗原反應(yīng)淋巴細(xì)胞的作用。另一組能增強(qiáng)抗原反應(yīng)淋巴細(xì)胞的作用，它的受體帶有與抗原構(gòu)型相同的獨(dú)特型，因此也能被抗原反應(yīng)細(xì)胞所識(shí)別，Jerne稱此組淋巴細(xì)胞為內(nèi)影像組。內(nèi)影像概念是免疫網(wǎng)絡(luò)理論的重要組成部分。第三組淋巴細(xì)胞為非特異平行組，其抗原識(shí)別受體與抗原反應(yīng)細(xì)胞不同，但獨(dú)特型卻與之相同，本組細(xì)胞可促進(jìn)獨(dú)特型細(xì)胞的活性，可加強(qiáng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的抑制作用。同樣這三組淋巴細(xì)胞也各自通過其獨(dú)特型的聯(lián)系和其他淋巴細(xì)胞也形成網(wǎng)絡(luò)，如此不斷擴(kuò)展。所以機(jī)體對(duì)某一特定抗原應(yīng)答不只表現(xiàn)為抗原反應(yīng)細(xì)胞的應(yīng)答，而是通過獨(dú)特型連接起來的一個(gè)龐大的免疫網(wǎng)絡(luò)整體反應(yīng)，它們通過連續(xù)不斷的識(shí)別過程，產(chǎn)生促進(jìn)或抑制作用，以維持機(jī)體免疫應(yīng)答的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)（圖2.7）。

（3）獨(dú)特型網(wǎng)絡(luò)理論的應(yīng)用意義

獨(dú)特型理論為人工調(diào)控免疫應(yīng)答提供了新的思路，特別是處于超敏狀態(tài)下如過敏癥、自身免疫病和器官移植時(shí)，已有利用抗Id抗體的抑制作用進(jìn)行實(shí)驗(yàn)治療成功的報(bào)道。例如用B大鼠的移植抗原注射A大鼠，自A品系大鼠獲得抗體，用此抗體對(duì)A大鼠進(jìn)行免疫產(chǎn)生抗Id抗體就可抑制由T細(xì)胞介導(dǎo)的對(duì)B移植抗原的排斥反應(yīng)。這可能是因?yàn)榭笽d反應(yīng)滅活了引起排斥反應(yīng)的淋巴細(xì)胞，也就是抗Id封閉了B細(xì)胞受體上的Id。另外一種完全不同的方法是應(yīng)用抗原內(nèi)影像的抗Id刺激抗原特異T抑制細(xì)胞活化，能阻斷對(duì)同一抗原上對(duì)其他抗原決定簇起反應(yīng)的B細(xì)胞活化，這也就是抗原本身的橋梁作用。某些情況下也可應(yīng)用抗原內(nèi)影像即抗Id代替抗原刺激產(chǎn)生抗體。這種情況用于抗原數(shù)量少，難以獲得時(shí)，如某些寄生蟲抗原、某些癌相關(guān)的胚胎抗原、用化學(xué)合成方法得到的抗原或用基因克隆法得到的重組抗原難以折疊成天然分子構(gòu)型的蛋白質(zhì)抗原，可選擇有抗原表位構(gòu)型的抗Id代替抗原進(jìn)行免疫以克服抗原不足的困難。

2.2.2 可變區(qū)和恒定區(qū)

1．可變區(qū)（variable region, V區(qū)）

位于L鏈靠近N端的1/2（約含108～111個(gè)氨基酸殘基）和H鏈靠近N端的1/5或1/4（約含118個(gè)氨基酸殘基）區(qū)域。每個(gè)V區(qū)中均有一個(gè)由鏈內(nèi)二硫鍵連接形成的肽環(huán)，每個(gè)肽環(huán)約含67～75個(gè)氨基酸殘基。V區(qū)氨基酸的組成和排列決定抗體的抗原結(jié)合特異性。由于V區(qū)中氨基酸的種類和排列順序千變?nèi)f化，故可形成許多種具有不同結(jié)合抗原特異性的抗體。

L鏈和H鏈的V區(qū)分別稱為VL和VH。在VL和VH中某些局部區(qū)域的氨基酸組成和排列順序具有更高的變化程度，這些區(qū)域稱為超變區(qū)（hypervariable region, HVR）。在V區(qū)中非HVR部位的氨基酸組成和排列相對(duì)比較保守，稱為骨架區(qū)（framework region）。VL中的超變區(qū)有三個(gè)，通常分別位于第24～34,50～56,89～97位氨基酸殘基（圖2.8）。VL和VH的這三個(gè)HVR分別稱為HVR1, HVR2和HVR3。經(jīng)X射線晶體衍射的研究分析證明，超變區(qū)確實(shí)為抗體與抗原結(jié)合的位置，因而稱為互補(bǔ)決定區(qū)（complementarity-determining region, CDR）。VL和VH的HVR1, HVR2和HVR3又可分別稱為CDR1, CDR2和CDR3，一般的CDR3具有更高的超變程度。超變區(qū)也是Ig分子獨(dú)特型決定簇（idiotypic determinants）主要存在的部位。在大多數(shù)情況下H鏈在與抗原結(jié)合中起更重要的作用。

2．恒定區(qū)（constant region, C區(qū)）

位于L鏈靠近C端的1/2（約含105個(gè)氨基酸殘基）和H鏈靠近C端的3/4或4/5（約從119位氨基酸至C末端）區(qū)域。H鏈每個(gè)功能區(qū)約含110多個(gè)氨基酸殘基，含有一個(gè)由二硫鍵連接的50～60個(gè)氨基酸殘基組成的肽環(huán)。這個(gè)區(qū)域氨基酸的組成和排列在同一種屬動(dòng)物Ig同型L鏈和同一類H鏈中都比較恒定，如人抗白喉外毒素的抗毒素IgG與人抗破傷風(fēng)外毒素的抗毒素IgG，它們的V區(qū)不相同，只能與相應(yīng)的抗原發(fā)生特異性結(jié)合，但其C區(qū)的結(jié)構(gòu)是相同的，即具有相同的抗原性，應(yīng)用馬抗人IgG第二抗體（或稱抗抗體）均能與這兩種抗不同外毒素的抗體（IgG）發(fā)生結(jié)合反應(yīng)。這是制備第二抗體，應(yīng)用熒光素、酶、同位素等標(biāo)記抗體的重要基礎(chǔ)。

2.2.3 抗體的其他成分

1）連接鏈（Joining chain, J鏈）:J鏈?zhǔn)窃贗gA和IgM中發(fā)現(xiàn)的相對(duì)分子質(zhì)量為15000的多肽，是由合成IgA或者IgM的漿細(xì)胞產(chǎn)生的一種酸性糖蛋白，由124個(gè)氨基酸組成，含有8個(gè)半胱氨酸殘基。在二聚體IgA和五聚體IgM分子中均含有一分子J鏈。J鏈通過二硫鍵連接到μ鏈或α鏈的羧基端的半胱氨酸。J鏈可能在IgA二聚體或IgM五聚體組成、體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)以及維持免疫球蛋白多聚體的穩(wěn)定中具有一定的作用（圖2.9）。

2）分泌片（secretory component）：是由粘膜上皮細(xì)胞合成的一種糖蛋白，是上皮細(xì)胞膜上的多聚免疫球蛋白受體的胞外區(qū)肽鏈部分，也可看做是二聚體IgA分子J鏈?zhǔn)荏w，可保護(hù)分泌型IgA免受蛋白酶的水解破壞（圖2.10）。

2.2.4 抗體分子的功能區(qū)

抗體的基本結(jié)構(gòu)都是由兩條相同的重鏈（大約55000或者70000）和兩條相同的輕鏈（大約24000）通過共價(jià)鍵連接形成的對(duì)稱結(jié)構(gòu)。抗體的重鏈由氨基末端的一個(gè)可變區(qū)和羧基末端的三或四個(gè)恒定區(qū)構(gòu)成。抗體的輕鏈由氨基末端的一個(gè)V區(qū)和羧基末端的一個(gè)C區(qū)構(gòu)成。在抗體每一區(qū)域內(nèi)都各有一個(gè)鏈內(nèi)二硫鍵，并以此維系折疊成一個(gè)個(gè)彼此類似的、致密的球形結(jié)構(gòu)，它是抗體的基本結(jié)構(gòu)單位，行使自己獨(dú)特的免疫學(xué)功能，稱其為“功能區(qū)”或“結(jié)構(gòu)域”。每一個(gè)功能區(qū)大約有110個(gè)氨基酸殘基。V區(qū)的氨基酸組成和排列順序隨抗體特異性不同而有所變化，一條重鏈的V區(qū)（VH）與一條輕鏈的V區(qū)（VL）形成一個(gè)抗原結(jié)合位點(diǎn)，所以一個(gè)抗體單體分子含有兩個(gè)抗原結(jié)合位點(diǎn)。不同抗體之間序列的差異分別在重鏈和輕鏈V區(qū)的三個(gè)分開的位置，稱為超變區(qū)。抗體分子的抗原結(jié)合部位由VL和VH的超變區(qū)圍成，在結(jié)構(gòu)上與抗原結(jié)構(gòu)互補(bǔ)，超變區(qū)又稱為互補(bǔ)決定區(qū)（CDR）。從氨基端到羧基端分別是CDR1, CDR2和CDR3，其中CDR3是最可變的，它產(chǎn)生序列多樣性的遺傳機(jī)制比CDR1和CDR2更多（圖2.11）。V區(qū)折疊成Ig的一個(gè)功能區(qū)，是由CDRs附近的框架區(qū)序列所確定。抗體輕鏈的三個(gè)超變區(qū)CDR1, CDR2和CDR3的氨基酸殘基位置分別是：24～34,50～56和89～97（圖2.8）。重鏈也有三個(gè)超變區(qū)CDR1, CDR2和CDR3，其氨基酸殘基的位置是：31～35,50～65和95～102。C區(qū)的氨基酸組成和序列及含糖量方面都無大的變化，相對(duì)穩(wěn)定。抗體的重、輕鏈C區(qū)分別稱為CH和CL。輕鏈只有一個(gè)C區(qū)，而IgG, IgA和IgD的重鏈有三個(gè)C區(qū)：CH1, CH2和CH3; IgM和IgE有四個(gè)恒定區(qū)：CH1, CH2, CH3和CH4。抗體重鏈的C區(qū)與免疫系統(tǒng)的其他效應(yīng)分子或細(xì)胞作用，調(diào)節(jié)抗體的生物學(xué)功能，并且通過其羧基末端結(jié)合到漿細(xì)胞或B細(xì)胞表面。抗體的C區(qū)不參與抗原識(shí)別。抗體分子可以看成是一個(gè)雙功能蛋白質(zhì)，結(jié)合抗原部位在抗體分子的N端的V區(qū)，執(zhí)行生物學(xué)功能的部位在另一端，即C區(qū)。由于抗體分子的C區(qū)的結(jié)構(gòu)差異，在發(fā)揮生物學(xué)功能方面，亦各有所長(zhǎng)，如IgG和IgM可結(jié)合補(bǔ)體，使補(bǔ)體酶系被激活，產(chǎn)生溶菌、溶細(xì)胞效應(yīng)。又如IgG類可以通過胎盤進(jìn)入胎兒體內(nèi)，對(duì)胎兒起免疫保護(hù)作用，而其他抗體無此功能。對(duì)抗體功能區(qū)的作用總結(jié)如下：

1）VL和VH是與抗原結(jié)合的部位，其中HVR（CDR）是V區(qū)中與抗原決定簇（或表位）互補(bǔ)結(jié)合的部位。VH和VL通過非共價(jià)相互作用，組成一個(gè)FV區(qū)。單位Ig分子具有2個(gè)抗原結(jié)合位點(diǎn)（antigen-binding site），二聚體分泌型IgA具有4個(gè)抗原結(jié)合位點(diǎn)，五聚體IgM可有10個(gè)抗原結(jié)合位點(diǎn)。理論上10價(jià)，但由于空間位阻作用，達(dá)不到10價(jià)。

2）CL和CH上具有部分同種異型的遺傳標(biāo)記。

3）CH2:IgG CH具有補(bǔ)體Clq結(jié)合點(diǎn)，能激活補(bǔ)體的經(jīng)典激活途徑。母體IgG借助CH2部分可通過胎盤主動(dòng)傳遞到胎兒體內(nèi)。

4）CH3:IgG CH3具有結(jié)合單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、粒細(xì)胞、B細(xì)胞和NK細(xì)胞Fc段受體的功能。IgM CH3（或CH3與部分CH4）具有補(bǔ)體結(jié)合位點(diǎn)。IgE的Cε2和Cε3功能區(qū)與結(jié)合肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞FcεRⅠ有關(guān)。

在抗體重鏈分子結(jié)構(gòu)的研究中，發(fā)現(xiàn)在IgG, IgA的CH1與CH2之間，IgM, IgE的CH2與CH3之間有十幾個(gè)氨基酸組成的靈活區(qū)域，稱為鉸鏈區(qū)（hinge region）。此區(qū)域富含脯氨酸及其他親水性氨基酸殘基，有柔曲性，可以自由運(yùn)動(dòng)，能使抗體分子與不同距離的抗原決定簇結(jié)合，有利于抗體分子上兩個(gè)抗原結(jié)合部位同時(shí)發(fā)揮作用，從而大大提高抗原抗體分子間的親和力；有利于暴露抗體分子上的補(bǔ)體24結(jié)合位點(diǎn)而激活補(bǔ)體，鉸鏈區(qū)的親水性使其暴露于液相，易于與各種專一性不同的蛋白酶接近，成為蛋白酶的酶切位點(diǎn)。重鏈之間的二硫鍵恰好位于鉸鏈區(qū)。

2.2.5 抗體分子的酶切片段

1．木瓜蛋白酶（papain）酶切片段

木瓜蛋白酶能夠?qū)gG分子從鉸鏈區(qū)二硫鍵的N端切斷，得到三個(gè)片段。其中兩個(gè)片段完全相同，具有抗原結(jié)合能力，稱為Fab段（antigen-binding fragment）。另一個(gè)片段不能結(jié)合抗原，但能與細(xì)胞表面的抗體受體結(jié)合，在低溫和低離子強(qiáng)度下容易形成結(jié)晶，稱為Fc段（crystalisable fragment）。

2．胃蛋白酶（pepsin）酶切片段

胃蛋白酶能夠?qū)gG分子從鉸鏈區(qū)二硫鍵的C端切斷，得到一個(gè)大分子片段和若干小分子多肽碎片。其中大分子片段為Fab雙體，具有雙價(jià)抗體活性，能與兩個(gè)相應(yīng)的抗原決定簇結(jié)合，稱為F（ab′）2段。小分子多肽碎片無生物活性，稱為pFc′段（圖2.12）。馬血清抗毒素經(jīng)胃蛋白酶處理后可去除大部分Fc段，降低Ig的免疫原性，給人注射減少過敏反應(yīng)。

2.2.6 抗體的生物學(xué)功能

1．特異性結(jié)合相應(yīng)抗原

抗體的超變區(qū)與抗原決定簇的立體結(jié)構(gòu)必須吻合才能結(jié)合，抗體與抗原的結(jié)合具有高度的特異性（圖2.13或彩圖2）。抗體分子特異性結(jié)合抗原后，在體內(nèi)可

???

2．激活補(bǔ)體

當(dāng)IgG1, IgG2, IgG3和IgM類抗體分子特異性結(jié)合相應(yīng)抗原后，其構(gòu)型發(fā)生變化，暴露補(bǔ)體結(jié)合點(diǎn)，IgG的CH2或IgM的CH3結(jié)合補(bǔ)體Clq經(jīng)傳統(tǒng)途徑激活補(bǔ)體系統(tǒng)。對(duì)IgG而言，至少需要有兩個(gè)以上密切相鄰的IgG分子與相應(yīng)抗原結(jié)合后方可激活補(bǔ)體。IgG4和IgA等其他Ig分子的凝聚物可經(jīng)替代途徑激活補(bǔ)體。人類天然的抗A和抗B血型抗體為IgM，血型不符合輸血，由抗原抗體反應(yīng)激活補(bǔ)體發(fā)生溶血，引起的輸血反應(yīng)發(fā)生快而且嚴(yán)重。

3．結(jié)合Fc受體

Ig經(jīng)V區(qū)與相應(yīng)抗原結(jié)合后，能通過其Fc段與多種細(xì)胞表面的Fc受體結(jié)合，激發(fā)不同的效應(yīng)功能。

（1）調(diào)理促吞噬作用

IgG分子與細(xì)菌等顆粒性抗原結(jié)合后，可通過Fc段與單核吞噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞表面的相應(yīng)受體（FcγR）結(jié)合，而促進(jìn)其吞噬功能稱為調(diào)理作用（opsonization）。補(bǔ)體與抗體同時(shí)發(fā)揮調(diào)理吞噬作用，稱為聯(lián)合調(diào)理作用。中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞具有高親和力或低親和力的FcγRⅠ（CD64）和FcγRⅡ（CD32）, IgG尤其是人IgG1和IgG3亞類對(duì)于調(diào)理吞噬起主要作用。嗜酸性粒細(xì)胞具有親和力FcγRⅡ, IgE與相應(yīng)抗原結(jié)合后可促進(jìn)嗜酸性粒細(xì)胞的吞噬作用。抗體的調(diào)理機(jī)制一般認(rèn)為是：①抗體在抗原顆粒和吞噬細(xì)胞之間“搭橋”，從而加強(qiáng)了吞噬細(xì)胞的吞噬作用；②抗體與相應(yīng)顆粒性抗原結(jié)合后，改變抗原表面電荷，降低吞噬細(xì)胞與抗原之間的靜電斥力；③抗體可中和某些細(xì)菌表面的抗吞噬物質(zhì)如肺炎雙球菌的莢膜，使吞噬細(xì)胞易于吞噬；④吞噬細(xì)胞FcR結(jié)合抗原-抗體復(fù)合物，吞噬細(xì)胞可被活化。

（2）介導(dǎo)過敏反應(yīng)

IgE的Fc段與肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞表面的相應(yīng)受體（FcεR）結(jié)合后，可使這些細(xì)胞致敏，并在變應(yīng)原作用下，使這些細(xì)胞脫顆粒釋放生物活性物質(zhì)，如組織胺、緩激肽等，引起局部毛細(xì)血管擴(kuò)張、通透性增加，激發(fā)Ⅰ型超敏反應(yīng)。

（3）抗體依賴性細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用（antibody-dependent cellular cytotoxicity, ADCC效應(yīng)）

IgG與相應(yīng)的靶細(xì)胞如病毒感染的細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞等結(jié)合后，通過其Fc段與NK細(xì)胞上相應(yīng)受體（FcγR）結(jié)合，可發(fā)揮ADCC效應(yīng)（圖2.15）。單核吞噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞表面具有IgG Fc受體，也可對(duì)上述結(jié)合IgG的靶細(xì)胞產(chǎn)生ADCC效應(yīng)。

4．穿過胎盤

在五類Ig中，IgG是唯一能從母體通過胎盤轉(zhuǎn)移到胎兒體內(nèi)的Ig，胎兒通過此種方式獲得的免疫稱為天然被動(dòng)免疫。研究表明，母體內(nèi)IgG可能是通過與胎盤滋養(yǎng)層細(xì)胞表面相應(yīng)受體（FcγR）結(jié)合后轉(zhuǎn)運(yùn)到胎兒體內(nèi)的。

5．免疫調(diào)節(jié)

抗體對(duì)免疫應(yīng)答具有正、負(fù)兩方面的調(diào)節(jié)作用。還可通過獨(dú)特型與抗獨(dú)特型網(wǎng)絡(luò)參與機(jī)體的免疫調(diào)節(jié)（參見2.2.1小節(jié)）。