一文读懂什么是“抗体”

 

来源公众号：日暮熵关

抗体是什么？

抗体是一些可以高效黏附抗原（病原体）的蛋白质小块，是我们身体适应性免疫系统针对特定病原体所生产的最有力的武器之一，虽然它们的杀伤力不大，但它们可以给病原体贴上“死亡标签”，让病原体无处遁形。

抗体的构造是什么样的？

在微观层面，抗体长什么样？以IgG抗体为例，它的形状像一个大写的“Y”，上面的分叉称作抗原结合区（Fab），分叉的前端各有一把“钳子”，可以抓住某一个特定的抗原，下面的竖杆称作恒定区（Fc），竖杆尾部可以和免疫细胞结合。那么，抗体在体内飘来飘去，如果没有抓住病原体其尾部就与免疫细胞结合，抗体岂不是失去作用了？实际上，当抗体没抓住病原体时，它尾部与免疫细胞结合的部分是隐身的，只有抗体抓住病原体时尾部才会变形，露出与免疫细胞结合的部分。

可以看出，抗体可以作为连接病原体和免疫细胞的桥梁，即通过抗体，免疫细胞能够毫不费力地识别或捕获病原体。想象一下徒手抓黄鳝，黄鳝很容易滑脱，倘若黄鳝的身上沾满了干燥的泥巴，抓起来就毫不费力。抗体就像干燥的泥巴，黏附在病原体表面，这样免疫细胞捕获病原体也是手到拈来。

抗体IgE与IgG相似，也像大写的“Y”形，但Fc区构造截然不同；抗体IgA看上去像2个IgG尾部连在一起沿直线反向拉开；抗体IgM看上去像5个IgG尾部连在一起排成圈。见下图。

常见的抗体有哪几种？它们的功能是什么？

常见的抗体类别除了上文提到的IgM、IgG、IgA和IgE以外，还有一种IgD抗体，但IgD在人体血液中非常少，在免疫系统中发挥的作用至今仍不明确。所以，我们着重介绍一下上图所示的IgM、IgG、IgA和IgE的功能。

IgM是最先被生产出来的抗体，它的主要功能是激活补体系统，还会通过结合病毒来防止其感染细胞，从而更好地发挥中和作用。

IgG抗体是人类血液中最多的抗体，它分为很多亚类，主要作用是将病原体和免疫细胞连接起来，以便于免疫细胞消灭病原体。例如，IgG3的Fc段就可以和自然杀伤细胞结合，这样Fab段钳住的病原体就很容易被消灭。当然，IgG也可以中和病毒，这项本领几乎是所有抗体的标配，但IgG有一项特殊本领是其他抗体不具备的，它可以通过胎盘屏障，从母体血液进入胎儿血液中，这一行为可以使胎儿在出生半年甚至一年内受到很好的保护（因为婴儿出生几个月后才会生产自己的IgG抗体，比补体晚了一年多）。IgG被称作γ球蛋白，也称丙种球蛋白，通常被用来对可能感染的人实施提前免疫防护。例如，倘若你可能暴露于甲肝病毒中，医生会建议你注射γ球蛋白。这些γ球蛋白是通过混合来自大量人群的抗体制备的，其中至少有一部分人已经感染了甲型肝炎病毒并产生了针对这种病毒的抗体。

IgA抗体是人类体内最多的抗体，它附着在我们所有黏膜的表面，例如消化道、呼吸道和生殖道，并可以随便进出黏膜层。所以，IgA的主要功能就是制造“垃圾”——IgA可以将侵入黏膜层的病原体混合粘液后集合成团，再以鼻涕或粪便的形式排出体外。我们人类的粪便至少有30%是粘液裹着病原体，这是不是有点出乎意料？有人开玩笑说，“我吃的还没有拉的多”，实际上对肠道不健康的人来说真的有可能。IgA还可以进入乳汁，婴儿吃下母亲的乳汁后，肠道表面就可以覆盖母体的抗体，从而对肠道形成防护。因此，母乳喂养是必须的。另外，母乳喂养的益处远不止于此，这里就不展开讨论了。

IgE抗体主要负责“过敏反应”，具体的机制以及人体为什么要有过敏反应、会有过敏反应，我在《我们为什么会“过敏”》中已经详细阐述过了，在此不赘述。

什么叫中和病毒？

你可能经常听到“中和病毒”这个词语，那么，它到底是什么意思呢？

当抗体与病毒相遇，抗体的Fab端就会抓住病毒，也就是吸附在病毒表面，这样病毒就无法进入宿主细胞，最终被免疫细胞消灭。实际上，被中和的病毒并没有“死亡”，只是无法复制。打个形象的比方，把宿主细胞比喻成一个房间，病毒相当于想要进入房间的坏人，但必须持有效门禁卡才可以进入，而抗体就是可以破坏门禁卡的东西。这样，当抗体遇上病毒，病毒的门禁卡失效，最终只能在宿主细胞外徘徊。

那么，抗体能不能中和病菌呢？能，但效果不是很好，因为病菌与病毒不同，它们是活的，所以抗体只能黏附在病菌表面，使它们的活性降低，感染细胞的能力变弱。在对付病菌的路上，抗体更大的作用是标识并引导免疫细胞对病菌进行围剿，同时减缓病菌的破坏速度。

抗体为什么擅长捕获病原体？

你可能会好奇，我们的抗体为什么能对付世界上所有的病原体呢？

抗体都是由B细胞生产的，但平时的B细胞（称作初始B细胞）并不生产抗体，只有B细胞被激活（依赖辅助性T细胞或某些特定的抗原刺激）后才会产生抗体。而且B细胞被激活后还需要一个成长过程，这个过程中B细胞一直都在生产抗体，但每个阶段生产的抗体杀敌效率并不相同。B细胞最先生产的是IgM，随着B细胞的逐渐成熟，它根据具体的感染状况可以通过类别转换生产另一种抗体类别，即生产IgG还是IgA或是IgE。类别转换的结果是Fab段保持了几乎不变的状态，而Fc段发生了变化。这个变化非常重要，因为恒定区决定了抗体的功能和类别。如果类别转换还达不到防御效果的话，随着B细胞的成熟，它们还会进行体细胞高频突变，从而改良Fab段，让抓取病原体的效率更高。

怎么知道高频突变后产生的抗体效率更高呢？

我们知道，任何事物的突变都会产生三种后果，即正向变化、负向变化和不变，体细胞突变的可能结果也是如此：抗体的效率变得更高、更低和不变。而辅助性T细胞有个特点，它们非常喜欢与那些和病原体结合力强的B细胞发生“共刺激”。这时“自然选择”登场了，得不到辅助性T细胞的共刺激信号的B细胞就会自行凋亡进而逐渐减少，剩下的就是能够生产和病原体结合力强的抗体的B细胞了。这就像一个大厨选拔赛，一群大厨做一道同样的菜，美食家品尝之后会提出意见并让厨师重新做，这样，经过几轮的重复与筛选，那些手艺稍差的厨师就被淘汰了。

那么，在分子层面抗体是如何做到可以识别所有病原体的呢？

这个问题具体说起来很复杂，但笼统地说又很简单，即抗体采用的是模块化设计。因为病毒的表面裹着蛋白质，而对蛋白质来说，形状就是一切（在蛋白质分子的微观层面，我们人体就是一大块乐高积木）。抗体也是蛋白质，当B细胞识别出病毒的蛋白质形状后，就可以通过形状互补生产出与病毒蛋白质匹配的抗体，以便捕获病毒。就像你如果知道了螺栓的尺寸，就很容易找到适合的扳手了。因此，如果有特定的抗体，任何病毒也无法感染我们的身体。但在感染的前期，特定的抗体还没有生产出来（也就是说，你没有合适的扳手，甚至你还不知道螺栓的尺寸），这时病毒就会乘虚而入。当病毒入侵我们的细胞后，抗体就无能为力了。从这个意义上说，疫苗的发明简直是功德无量。有机会我们谈谈疫苗。

但病菌的表面大多是糖类，例如脂多糖，那抗体又是怎么识别它们的呢？

这就是一个进化的问题了。既然病菌表面大多是糖，这显然是进化的结果，那么我们的免疫系统也跟着进化出了可以识别绝大多数病菌表面的糖的本领，只要见到这种糖，免疫系统就会攻击。前文说的B细胞可以不依赖辅助性T细胞而仅仅依靠特定抗原就能激活，其中病菌表面的糖类就属于特定抗原。

总结一下

抗体是我们适应性免疫系统对抗特定病原体的有力武器，它们由B细胞生成，并根据当前的感染状况通过抗体转换类别选择生产哪种抗体——最先生成IgM；倘若你得了感冒或肠炎，那就生产IgA；如果你伤口感染或有病毒感染了细胞，那就生产IgG；如果你感染了寄生虫，那就生产IgE。不过，B细胞通过类别转换决定生产哪种抗体后，就无法再变回去。因此，一个B细胞最终只能生产一种抗体。如果类别转换不是很有效，B细胞还会进行高频突变，让抓取病原体的爪子更高效。最终经过自然选择后的B细胞转化成浆细胞，重新回到脾脏或骨髓，以每秒钟合成2000个抗体的速度成为抗体工厂。

抗体不会永久存活于我们体内，即使寿命最长的IgG的半衰期也才三周左右，而IgM的半衰期只有1天。接种乙肝疫苗形成的抗体就是IgG型的，也就是体检报告中的抗-HBs，即便它的半衰期最长，但很多人几年之后也几乎检测不到抗体了。通常情况下，当抗体水平低于医学要求的下限（<10mIU/mL）时，抗体的保护作用基本失效，医生会建议补打疫苗。

名词解释

1.适应性免疫系统，又称获得性免疫系统，是我们人体针对特定入侵者随机应变临时采取的一系列对抗措施，它区别于先天性免疫系统。

2.先天性免疫系统，又称固有免疫系统，是我们人体与生俱来的、对任何穿透皮肤和黏膜物理屏障的入侵者进行检查或攻击的行为。

3.补体系统，你可能头一次听说这个词，实际上补体是一套非常古老的免疫系统，即便海胆的身体里也存在补体系统。我们人类的补体蛋白在胚胎期3个月时就已经准备就绪。补体系统不属于适应性免疫系统，而是固有免疫系统。补体是由约20种蛋白质组装的小块，它们的作用是在适应性免疫系统发挥作用之前抵御病原体的攻击，之后会配合抗体，让抗体的能力大增。实际上，补体的“补”就取自补充抗体的意思。

来源网址：一文读懂什么是“抗体”