抗体介导的效应功能

(一)抗体的Fc受体

抗体通过特异性识别病原体,引发免疫效应功能,最终清除病原体,防御疾病。抗体可变区是抗原结合部位,而重链恒定区是抗体与其他分子、细胞和组织之间相互作用的部位,从而执行抗体的效应功能。抗体的很多效应功能和重链恒定区(Fc)与细胞表面的Fc受体相互作用有关。许多细胞表面表达不同类或亚类免疫球蛋白Fc受体,如中性粒细胞、肥大细胞、巨噬细胞、嗜酸性粒细胞和NK细胞等固有免疫细胞。各类及亚类抗体分子通过与其对应的Fc受体结合,募集到相应的固有免疫细胞,参与体液免疫应答的效应阶段。

至今已发现有多种Fc受体存在。IgG抗体的Fc受体(FcγR)有3类,分别为FcγRⅠ(CD64)、FcγRⅡ(CD32)和FcγRⅢ(CD16),与不同的IgG亚类的亲和力有所不同。其他Fc受体包括IgA的受体FcαR(CD89)、IgA和IgM的受体FcαμR(CD35)、IgE的受体FcεR [分为FcεRⅠ和FcεRⅡ(CD23)],以及最新发现的IgM的受体FcμR。Fc受体通常是信号转导复合物的一部分。在多数情况下,这些受体通过抗原抗体复合物的交联来启动信号转导的级联放大,实现吞噬细胞的胞吞、肥大细胞和嗜酸性粒细胞的脱颗粒以及ADCC(详见“抗体的主要功能”)等。IgG Fc受体在调控血清IgG水平中也起到重要的作用。

(二)抗体的主要功能

1.特异性识别抗原 抗体分子有H2L2或者(H2L2)n的结构:IgG、IgE和IgD是单体,分泌型IgM是五聚体,分泌型IgA则是二聚体。因此,抗体分子结合抗原表位的数目不尽相同。抗体结合抗原表位的个数称为抗原结合价。单体抗体有两个抗原结合部位,因而是2价;分泌型IgA是4价;五聚体IgM因立体构象的空间位阻,实际为5价。抗体的单个抗原结合部位(Fab)与单价抗原(或表位)的结合,称为亲和力(affinity),整个抗体分子与抗原之间的总结合力称为亲合力(avidity)。五聚体IgM,大大提升了IgM整体的抗原结合能力。

当抗体可变区与病原微生物及其产物结合后,能够封闭病原体和毒素的毒力结构,起到中和毒素以及阻止病原微生物侵袭和感染组织的作用。

2.激活补体系统 结合抗原的IgG1～IgG3和IgM抗体,构型发生改变,暴露CH2(IgG)和CH3(IgM)结构域的补体结合位点,激活补体的经典途径。IgG4、IgA和IgE凝聚体也能直接激活补体旁路途径。激活补体系统,最终生成攻膜复合物(membrane attack complex,MAC),介导溶细胞和溶菌效应。

3.结合Fc受体

(1)调理作用(opsonization):调理作用是指在抗感染过程中,抗体促进巨噬细胞和中性粒细胞吞噬外来病原微生物抗原的功能。结合细菌的IgG抗体,以其Fab段结合抗原,Fc段与巨噬细胞和中性粒细胞表面的IgG Fc受体(FcγR)结合,促进吞噬细胞的吞噬作用和氧化性爆发(oxidative burst)等。吞噬细胞Fc受体和抗体结合后有着与抗原抗体相似的靶抗原,使得这些抗原能够与膜上受体结合。FcγR和抗体Fc段的结合交联参与信号传递。补体活化片段C3b等可直接结合于病原微生物表面,抗原-抗体-补体复合物和吞噬细胞表面的FcγR以及补体受体结合,发挥联合促调理作用。

(2)抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用(antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity, ADCC):IgG抗体通过其可变区与肿瘤细胞或病毒感染细胞表面的肿瘤或病毒抗原结合,通过抗体Fc段与表达FcγR的NK细胞和巨噬细胞结合,增强NK细胞和巨噬细胞对肿瘤细胞和病毒感染靶细胞的杀伤作用。

(3)介导Ⅰ型超敏反应:变应原初次进入体内,刺激机体产生IgE抗体。IgE抗体通过其Fc段结合在表达FcεRI的肥大细胞表面,致敏肥大细胞。当变应原再次进入体内时,变应原通过与结合在肥大细胞表面的2个以上相邻IgE结合而交联FcεRI,激活肥大细胞脱颗粒,释放组胺、白三烯等生物活性介质,介导Ⅰ型超敏反应。

(4)穿过胎盘和黏膜:抗体从黏膜下分泌到黏膜表面,需要免疫球蛋白穿越上皮细胞层,这个过程称为转胞吞作用(transcytosis)。位于黏膜上皮细胞表面的多聚免疫球蛋白受体(poly-Ig receptor,p IgR)能够将IgA二聚体转运到呼吸道和肠道黏膜表面,参与黏膜免疫。在孕期,胎盘母体一侧的滋养层细胞表达新生Fc段受体(neonatal FcR,FcRn),从母体将IgG转运至胎儿血液循环。IgG从母体运送至胎儿是一种自然的被动免疫,对于发育中的胎儿获得母体的抗体以抵御外界病原的侵袭以及新生儿抗感染有重要意义。