免疫學 - 03 - B細胞和抗體（BCR）

要了解

B細胞和抗體，

就要理清楚下面幾個問題：

B細胞是什麼？

B細胞受體 - BCR - 抗體-antibody是什麼？

抗體有哪些種類？

抗體多樣性產生的原因？

抗體的功能？

下面逐條介紹。

B細胞是什麼？

B細胞

B細胞。

在骨髓B細胞的早期階段，它們選擇基因片段編碼兩種組成B細胞受體（

BCR

）的蛋白質，這些受體-

BCR

繼而在B細胞表面佔據位置。

B細胞受體 - BCR - 抗體-antibody

抗體分子幾乎與

BCR

完全相同，唯一的區別是在其重鏈末端缺乏錨定於細胞膜的蛋白序列，由於缺乏這種序列，抗體分子被運出

B細胞

，可以自由的到達全身各處，行使自己的職責。

BCR，即抗體，由兩種蛋白構成：重鏈（Heavy chain - H chain）和輕鏈（Light chain - L chain）

，如下圖

IgG

抗體分子所示。

抗體結構

在這個特定的結構中，一個

IgG

抗體分子都具有兩個特定的“手臂” -

Fab

區域，這兩個“手臂”處於高變區（variable），用來結合抗原。除了結合抗原的

Fab

區域，抗體分子的恆定區域（

Fc

）能夠與其受體結合，這些

Fc

受體位於諸如巨噬細胞等細胞表面。另外，

Fc區域

的特異性結構決定了抗體的型別（如

IgG ，IgA

等）。

抗體有哪些種類？

如圖所示，目前有5類主要的抗體，分別是：

IgA ：人體內最豐富的抗體，保護黏膜表面的主要抗體，擅長防禦能穿透黏膜屏障的入侵者，其獨特的尾部結構能抵抗下滑到的酸和酶。母乳中的抗體屬於IgA，防禦嬰兒攝入的病原體。

IgD

IgE ：導致過敏反應，抗寄生蟲感染。

IgM ：最早形成的抗體型別，5個IgG聚合，對於啟用補體系統（C1複合物結合到Fc區，在入侵者表面啟動補體鏈式反應）級聯反應非常重要。

IgG ：擅長結合和調理入侵者，以利於專職吞噬細胞的吞噬清除。

抗體種類

在血液中，

IgG

約佔所有抗體的75%，這些抗體都是由

B細胞

產生，其成熟後被稱為“

漿細胞

”，是抗體生產的主要場所，被稱為“

抗體工廠

”。

抗體多樣性產生的原因？

每一個抗體結合一個特定的抗原，因此，要能夠結合眾多各不相同的抗原，就需要非常大數量的抗體。那麼對

B細胞

而言，如何產生足夠多

種類

和

數量

的

抗體

分子呢？

B細胞

主要透過一下兩個策略實現：

1. 克隆選擇原則

實際上，克隆原則就是每個

B細胞

僅能製造出具有一種抗原結合區的

抗體

，也就是說，這類抗體只特異性針對特定抗原，該類抗原被稱為這類抗體的

同源抗原

。

當一個

B細胞

識別了它的同源抗原，則

B細胞

隨即被啟用，體積增大並分類稱為兩個子代細胞，增殖形成一個

B細胞

克隆群體。這個克隆群體的大部分成員最終成熟為

漿細胞

，產生大量的

抗體

並釋放到血液和組織中。

克隆選擇原則

可以保證在受到

特定抗原

刺激下，機體能夠產生足夠多

數量

的

抗體

分子。

該原則也是單克隆抗體生產的核心原則。單克隆抗體的製備流程如下所示。

用單一抗原注射進入小鼠體內，刺激其產生抗體，從小鼠脾臟分離出克分泌出針對該抗原的特定抗體的

B細胞；

透過

雜交瘤技術

（細胞融合技術），將具有分泌特異性抗體能力的

致敏B細胞

和具有無限繁殖能力的

骨髓瘤細胞

融合為

B細胞雜交瘤；

分離出成功融合的

融合細胞；

將

這種特性的單個

雜交瘤細胞

透過

體外培養

或者

小鼠體內

培養成

細胞群。

該細胞群可以大量生產特異性抗體，可進行抗體的大量製備。

單克隆抗體製備過程

2. 組合設計原則

B細胞

透過

克隆選擇原則

保證了機體在受到

特定抗原

刺激後可大量生產抗體的問題，那麼，對於非常多種類的抗原的侵襲，機體該如何應對呢？

組合設計原則

可以解決這個問題！

一個公認的定理是，機體中的每個細胞的DNA是相同的。因為在卵子受精後，受精卵中的DNA被複制，傳給子代細胞，如此往復。除了複製錯誤之外，機體中的每一個細胞自始至終都具備和受精卵相同的DNA。

但是，在1977年，Susumu Tonegawa透過比較成熟

B細胞

和不成熟的

B細胞

中編碼抗體輕鏈（

L chain

）的DNA序列發現兩者的DNA序列是不相同的，而這種差異以一種有趣的方式表現，這就是Tonegawa發現的，成熟

B細胞

中的抗體基因是透過組合設計來形成的。

如下圖所示，編碼重鏈基因的的染色體包括4種DNA元件（基因片段），分別是

V,D,J,C。

在人類

B細胞

中，

V

片段大約有50種，

D

片段大約有20種，

J

片段大約有6種，

C

片段大約有10種。而每個特異

B細胞

就是透過選擇每類片段中的一種，並將它們組合在一起，以組裝成一個成熟的

H-chain

基因。

同理，

L-chain

包括3種DNA元件，分別是

V,J,C。

透過這樣的方式，

B細胞

就可以產生

種類巨多

的

抗體

分子。但這樣還不夠，當基因片段組合在一起後，還會有額外的DNA鹼基插入或者去除，以增加組合多樣性。

VDJ重排的組合設計原則

抗體的功能？

令人感到意外的是，抗體並不是我們臆想中的滅殺任何抗原，而是給抗原植入一個“死亡之吻”，對病原進行一個“予以消滅”的標記，即調理作用。用以告訴其他的免疫細胞該物質是病原（非我），請予以消滅。

因此，

抗體的工作僅僅是鑑別出（非我）病原。

最常見的病原是細菌和病毒，當抗體識別（結合）抗原分子後，其

Fab

“手臂”將抓住抗原，留下

Fc端

以便與免疫細胞如巨噬細胞表面的

Fc受體

結合，啟用巨噬細胞行使殺傷職責。

事實上，這個過程更為巧妙的設計是：當一個巨噬細胞的

Fc受體

結合了已對病原體調理過的抗體分子後，巨噬細胞的胃口就會大大增加，隨後的吞噬作用更為有效。