互动科普

抗体让疾病走开

1918年，第一次世界大战的硝烟渐渐散去。4年的战争让1000多万人失去了生命，无数家园在战火中化为灰烬，就在渴望和平的人们准备重建家园，开始新生活的时候，一场更大的灾难爆发了，这就是“西班牙流感”。这场流感先是出现在美国军营，旋即传入西班牙。在短短的几个月里，流感病毒便夺走了2,000万～4,000万条生命。

在历史上，人类经历过成千上万次战争，也曾一次又一次遭受自然灾害的摧残。然而，没有哪一次战争和灾难能像“西班牙流感”一样，在如此短的时间内，让这么多人丧生。可以说，人类最大的敌人不是残酷的战争，也不是杀伤力巨大的洪水猛兽，而是渺小得连我们都看不见的细菌和病毒。这些微生物无处不在，就在我们呼吸的空气里，每立方米都有3万～4万个细菌。它们经常在人们毫无察觉的情况下侵入人体，甚至在人群中迅速传播，导致大面积的瘟疫爆发。

什么是抗体

为什么在这个“危机四伏”的世界里，人类依然可以平安地生活？原来，自然界给了人类一套防御系统——免疫系统，正是靠着这个系统，人类才能继续生存下去。免疫系统就像一支训练有素的防卫军队，昼夜不停地保护着人类的机体，让我们免受病原微生物的侵害，同时也时刻警惕地盯着人体细胞，以免它们做出不轨行为，引发癌症。

人体内的“免疫大军”阵容庞大，由数以10万亿计的免疫细胞和多种免疫分子组成。免疫细胞包括中性粒细胞、单核细胞、淋巴细胞，它们制造的免疫分子（补体、急性期蛋白、抗体）在血液循环系统中巡逻防御。其中的中性粒细胞和单核细胞具有吞噬和消化的能力，而B淋巴细胞则以精密无比的方式制造能够识别“入侵者”的免疫分子——抗体。

抗体又叫免疫球蛋白（immuno-globulin，缩写为Ig，也叫丙种球蛋白），由4条肽链组成，包括两条相同的轻链和两条相同的重链（图2）。它们结合在一起，形成“Y”形，就像有两只“胳膊”，一条“腿”。胳膊顶端是识别、结合抗原的部位，腿则是抗体发挥功能的部位。当抗体遇到抗原时，就会用胳膊将抗原牢牢地抓住。此时抗体相当于一个“中介者”，它们在捕获外来抗原后，立即搬请“后援”（即具有杀伤或者吞噬能力的免疫细胞）共同战斗。另外，抗体与抗原结合后，借助暴露的补体结合点去激活补体系统，使之发挥对病原体的裂解作用。除了间接作用之外，抗体和抗原结合以后，可以对机体产生直接的保护作用，比如中和毒素的毒性、阻止病毒感染正常细胞等。

实际上，抗体并不是“孤家寡人”，而是一个拥有众多兄弟姐妹的大家族，包括IgM，IgG，IgA，IgE和IgD5种类型。IgG是血液中含量最高、半衰期最长的一种，在免疫应答过程中也具有举足轻重的作用。它能够穿过胎盘进入胎儿的血液循环，因此刚出生的婴儿就继承了母亲的免疫力。IgM由5个单体分子组成，因为体积比较大，能够很有效地激活补体。IgA在血液中的含量较低，它主要负责把守机体的黏膜“门户”系统（比如鼻、眼、肺和小肠黏膜)，防止体表的微生物感染。

抵御疾病

我们通常所说的抵抗力、免疫力或者抗病能力，就是指机体抵御病原体感染的能力。而抗体分子就是这种抵抗力的主要承载者之一。一旦人体内的抗体含量不足，免疫力就会下降，对病原体的易感性就会增加。例如，新生儿出生6个月后，自身的免疫系统远未发育成熟，不能制造足够的抗体，来自母亲的IgG也将消耗殆尽。在这种情况下，他的免疫力仅为成人的1/10左右。随着年龄增长，免疫力逐渐增强，但少年儿童的免疫力也仅为成人的1/2左右。老年人则因免疫器官功能减弱（生理性免疫衰退），体内的免疫球蛋白仅为青壮年的1/3～1/2。正因为如此，婴、幼儿以及老年人免疫力较低，经常发生感冒、咳嗽、腹泻、扁桃体炎、肺炎等感染性疾病。用于静脉注射的免疫球蛋白产品，是从很多健康人血清中提取的具有抗病毒、抗菌或其他病原体的IgG抗体混合物。通过进入血液循环后，人免疫球蛋白能迅速提高血液中的IgG水平，增强人体免疫力，起到辅助预防疾病的作用。体弱的老人，婴、幼儿或者原发性免疫球蛋白缺乏症患者，都可以采用这种方法增强抵抗能力。

聪明的人类还想出了另一个办法来增强抵抗能力——人为刺激免疫系统，使它产生对抗疾病的抗体，这就是注射疫苗。天花曾是世界上最可怕的疾病之一。天花病毒通过空气传播，曾经有数百万人死于这种疾病。虽然也有数百万人侥幸存活，但他们不是成了瞎子就是在皮肤上留下了疤痕。1796年，英国医生爱德华·詹纳发现，被牛痘（cowpox）感染的人就不会被天花（smallpox）感染（这两种病毒很相似），于是他从牛痘病人的脓胞里，取出脓液，注射给一个8岁的小男孩，结果发现，这样确实可以让小孩产生对天花的免疫力。这是人类第一次使用疫苗。到了19世纪，法国科学家巴斯德（Louis Pasteur）还发明了细菌培养及减弱炭疽杆菌与狂犬病毒毒性的技术，并应用这些毒性减弱的病原体作为非活化疫苗（inactivated vaccine）。由于疫苗通常是一些没有毒性或者毒性很低的病毒、细菌，因此既不会让人类患病，又可以刺激免疫系统产生针对某种入侵者的抗体，当发现真正的入侵者时，这些抗体立即就能将它们剿灭。

抗体中的“叛徒”

免疫系统是机体的防卫军队，然而有时也会背叛机体。我们的体内经常会出现针对自身成分的抗体，这就是自身抗体（autoantibody）。这些抗体与自身组织结合后，可以导致免疫损伤，甚至出现自身免疫性疾病。如甲状腺炎、糖尿病、类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮等。自身免疫疾病是B淋巴细胞将自身细胞或者组织当作“敌人”攻击，制造出大量自身抗体的结果。

那么人体B细胞为什么会产生攻击自身正常细胞组织的抗体呢？在B细胞发育过程中，那些会攻击“自己人”的B细胞大部分都被清除，剩下的一小部分对机体自身抗原的亲和力很低，一般不会活化，产生自身抗体。除了遗传因素之外，导致自身抗体产生的一个重要原因就是，微生物抗原与人体某些组织的抗原十分类似。微生物感染诱使淋巴细胞制造特异性抗体，但是这些抗体与自身抗原成分发生了交叉反应，导致自身免疫损伤。

除了自身免疫疾病以外，癌症等其他非免疫性疾病也会产生自身抗体。肿瘤细胞基因的突变会使正常细胞的抗原变异为肿瘤抗原。这种新的抗原可以刺激B细胞产生抗体，尽管这些抗体并不能有效地杀伤肿瘤细胞。有些肿瘤特异性抗体能够帮助免疫系统鉴别、消灭肿瘤细胞，有些则可以成为肿瘤辅助诊断的重要指标。

可见，对血液中不同抗原（病原体、自身抗原、肿瘤）的特异性抗体进行定量分析，可以了解机体的健康状况。自身抗体的数量或种类能反映自身免疫病的特点及转归，肿瘤特异性抗体可以辅助诊断，病原体特异性抗体则可以告知机体的免疫力情况。高通量筛选抗体的蛋白质芯片技术，为医生检测病人血清中的自身抗体、肿瘤抗体或者病原特异性抗体提供了方便。这就像我们走在人群拥挤的大街上，只有碰到相识的人才会上前打招呼。同样，当我们把血清倒在已经铺满各种抗原的芯片上时，只有识别相应抗原的抗体才会结合到芯片上，发出荧光或电流信号而被我们探测到。

总之，作为人体免疫系统一分子，抗体在维护机体健康的过程中发挥着重要作用。尽管我们对它的认识只有100多年的历史，但新的研究发展迅猛。我们有理由相信，在不远的将来，抗体研究的新成果将会为人类健康的维护做出更大的贡献。