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小小的抗體,如何承擔(dān)起保護(hù)我們的重任?
發(fā)布時間:2020-06-15瀏覽次數(shù):1250返回列表
抗體從哪兒來?介紹抗體之前,我們先來看看人體的免疫系統(tǒng)。
人體的免疫系統(tǒng)主要由三道防線組成。第1道防線是皮膚和黏膜,比如我們的表皮、鼻孔里的鼻毛,口腔里的黏膜等,它們可以阻擋并清除大多數(shù)異物。 第二道防線是體液中的殺菌物質(zhì)和吞噬細(xì)胞。 殺菌物質(zhì)能夠破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁使其死亡,吞噬細(xì)胞可以吞噬和消滅侵入人體的各種病原體。
人體的第1道和第二道防線生來就有,是一種自然的、廣泛的保護(hù)力,并不針對某一種特定的病原體,因此被稱為非特異性免疫或 固有免疫(如果把我們的身體比喻成一座城池,那第1和第二道防線就是城墻、護(hù)城河)。
而免疫系統(tǒng)的 第三道防線則是人體在出生以后,在特定抗原的刺激下,逐漸建立起來、只針對該抗原起作用的后天防御功能。 主要由各種免疫器官(如扁桃體、淋巴結(jié)、胸腺、骨髓和脾臟等)和免疫細(xì)胞(淋巴細(xì)胞、單核/巨噬細(xì)胞、粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞)借助血液循環(huán)和淋巴循環(huán)組成,又稱為特異性免疫或 適應(yīng)性免疫(城里的警cha), 抗體便是由特定的免疫細(xì)胞產(chǎn)生的。
身體內(nèi)做壞事的不法分子即 抗原(Antigen,Ag),是指任何可以誘發(fā)機(jī)體免疫反應(yīng)的物質(zhì),比如細(xì)菌、病毒、花粉等等。 當(dāng)一些不法分子渡過了護(hù)城河、翻過了城墻,沾沾自喜地以為成功地混進(jìn)了城里,卻不想自己早已被幾個不同的神秘組織給盯上了。
這些神秘組織的成員訓(xùn)練有素,他們明白自己勢單力薄,沒法獨(dú)自應(yīng)對窮兇惡的不法分子,于是悄悄地跟蹤、圍堵,并及時聯(lián)絡(luò)了城里的警cha前來消滅不法分子。這些神秘組織就是 抗原遞呈細(xì)胞(Antigen-presenting cell,APC)。
抗原遞呈細(xì)胞又稱輔佐細(xì)胞,它們可以攝取、處理和傳遞抗原信息,經(jīng)過一系列信號傳遞過程刺激了B細(xì)胞分化為效應(yīng)B細(xì)胞并分泌產(chǎn)生抗體。所以, 抗體(Antibody)便是機(jī)體在經(jīng)歷這些抗原刺激后產(chǎn)生的相應(yīng)的、具有保護(hù)作用的蛋白質(zhì),是活化的B細(xì)胞為了消滅特定抗原,“發(fā)明”的一種高性能、多用途的厲害武器。
抗體如何保護(hù)我們?
抗體是一種具有“Y”型結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì),其功能的發(fā)揮與其結(jié)構(gòu)密不可分。
抗體結(jié)構(gòu)示意圖:“Y”型結(jié)構(gòu)上半部分的兩個枝丫(Fab段)是抗體能夠與特定的抗原表面的抗原表位結(jié)合的關(guān)鍵,而下面的桿(Fc段)則是和很多免疫細(xì)胞結(jié)合并發(fā)揮功能的關(guān)鍵
抗體發(fā)揮作用主要是通過以下幾種方式:
1.中和作用:
抗體通過Fab段直接結(jié)合抗原,與抗原表面的蛋白結(jié)合,使這些蛋白無法與細(xì)胞上的受體結(jié)合,阻止病原進(jìn)入細(xì)胞。
舉個例子:新guan病毒進(jìn)入身體后,其表面的刺突糖蛋白(S蛋白)需要與細(xì)胞表面的ACE2受體(S蛋白的相應(yīng)受體)結(jié)合后才能進(jìn)入細(xì)胞??贵w搶先和S蛋白結(jié)合,占據(jù)了這些位置以后,病毒便無法再利用S蛋白侵入細(xì)胞了。
2.凝集作用:
當(dāng)一些顆粒狀結(jié)構(gòu)的病原體與相應(yīng)的抗體共存時,抗體就會像“橋梁”一樣結(jié)合病原體,使得多個病原體相互集結(jié),形成較大的團(tuán)塊,便于吞噬細(xì)胞吞噬病原體。
3.調(diào)理作用:
某些抗體的Fc段可以與中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞表面的相應(yīng)受體(FcR)結(jié)合,增強(qiáng)其吞噬病原體的能力。
插一句嘴:日常生活中,很多人會對花粉、灰塵等過敏,這是因?yàn)樯眢w免疫系統(tǒng)將花粉等物質(zhì)當(dāng)作了抗原物質(zhì)。 當(dāng)免疫細(xì)胞第1次接觸這些抗原時,對其產(chǎn)生免疫反應(yīng),產(chǎn)生了很多特異性抗體,機(jī)體進(jìn)入敏感狀態(tài)。當(dāng)這些免疫細(xì)胞再次接觸相同抗原時,抗體會迅速與抗原結(jié)合,而抗體的另一端會結(jié)合至肥大細(xì)胞的表面,誘導(dǎo)肥大細(xì)胞產(chǎn)生一定的反應(yīng),并釋放一些物質(zhì)如組胺,造成平滑肌收縮,粘液分泌增加,出現(xiàn)氣喘等過敏癥狀。
4.抗體依賴細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用:
病原體成功感染細(xì)胞以后,會在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行“殖民”,利用其資源、生產(chǎn)工具來制造新的病毒(生產(chǎn)過程中會有一些病毒的外殼蛋白展現(xiàn)在細(xì)胞表面成為可以識別的抗原)。相應(yīng)的抗體通過其Fab段與宿主細(xì)胞表面的病毒抗原結(jié)合,再通過Fc段與具有殺傷性的細(xì)胞(如NK細(xì)胞等)表面表達(dá)的Fc受體結(jié)合,讓這些殺傷細(xì)胞殺死感染的病毒的細(xì)胞,同時也把病毒消滅了。
5.補(bǔ)體激活作用:
補(bǔ)體是另一種殺傷病原體的te效武器,在免疫過程中發(fā)揮著多種重要作用,而在抗體的幫助下,免疫系統(tǒng)可以活化、調(diào)用這些武器。
6.通過胎盤及黏膜:
抗體按照其重鏈的不同可以分為五種:IgA、IgD、IgE、IgG、IgM,各類抗體的功能各不相同。其中IgG可以通過胎盤進(jìn)入嬰兒血液中,為嬰兒提供天然的被動免疫,所以嬰兒雖然嬌弱,但是媽媽的抗體可以保護(hù)他們。而免疫球蛋白中的IgA可以穿過黏膜,是黏膜局部抗感染的主要因素。
總而言之,抗體發(fā)揮作用的主要方式是:其Fab段可以識別并和病原體結(jié)合使其失去感染能力, Fc段可以和其他免疫細(xì)胞上的Fc受體結(jié)合,借助免疫細(xì)胞發(fā)揮作用。
總結(jié) :
抗體的化學(xué)本質(zhì)是蛋白,由效應(yīng)B細(xì)胞產(chǎn)生,是免疫系統(tǒng)非常重要的成員。從胎兒時期開始,它(主要是IgG)就可以通過胎盤保護(hù)我們的健康,在我們長大并接觸了多種抗原后,相應(yīng)的抗體會分泌到全身各處保護(hù)我們的安全。我們注射的許多疫苗,也是為了通過免疫反應(yīng)對已知的病原體產(chǎn)生抗體。
抗體還可以用于治療多種疾病。在身體遇到自身免疫系統(tǒng)無法戰(zhàn)勝的病原體時,可以利用他人或者其他動物的含有相應(yīng)抗體的血漿/血清進(jìn)行被動免疫,如:抗蛇毒血清、新guan肺yan康復(fù)者的血漿。腫瘤的抗體治療是抗體藥物治療的重要方向,例如PD-1/PD-L1抗體藥物,已經(jīng)成為了癌癥治療的明星。
現(xiàn)在科研人員已經(jīng)可以通過基因工程技術(shù)對抗體進(jìn)行改造,使其可以geng加安全、有效,臨床上用抗體治療癌癥的例子也越來越多。