科研干货 | 一文看懂抗原、抗体、受体、配体、补体、细胞因子!

文摘   2024-10-15 09:21   湖南  

一、抗原与抗体

抗原是一种能够引起免疫系统产生应答的物质,通常是外来的微生物、细胞或化学物质。当抗原进入人体后,免疫系统会产生特定的抗体来与之结合并消灭它。抗体是免疫系统产生的一种蛋白质分子,具有特异性,可以识别并结合特定的抗原。受体则是位于细胞表面的蛋白质结构,用于识别外界信号分子,如激素或神经递质,进行信号传导。

配体是指与受体结合的分子,可以是激活受体并触发下游信号传导的物质。补体是一组蛋白质分子,在免疫应答中起到调节、增强作用,帮助清除体内的病原体。细胞因子是一类分泌蛋白质,用于细胞间相互通讯和调节免疫反应,包括促炎细胞因子和抗炎细胞因子。

抗体的主要功能包括:

  • 中和作用:抗体可以直接结合并中和病原体或毒素,阻止其与宿主细胞结合和感染。
  • 调理作用:抗体标记病原体,使其更容易被吞噬细胞(如巨噬细胞和中性粒细胞)识别和吞噬。
  • 激活补体系统:抗体与抗原结合后,可以激活补体系统,进一步增强免疫反应。
  • 抗体依赖的细胞介导的细胞毒性(ADCC):抗体结合在靶细胞表面后,可以招募自然杀伤细胞(NK细胞)等效应细胞,杀伤靶细胞。

抗体根据其重链的不同,可以分为五类:IgG、IgA、IgM、IgE和IgD。每种类型的抗体在免疫反应中发挥不同的作用。例如,IgG是血清中含量最高的抗体,主要负责中和病原体和毒素;IgA主要存在于黏膜表面,保护呼吸道和消化道免受病原体侵袭;IgM是初次免疫反应中最早产生的抗体;IgE与过敏反应和寄生虫感染有关;IgD的功能尚不完全明确,但可能与B细胞的活化有关。

二、配体

配体是指与特定锚定蛋白结合的任何分子,在受体介导的内吞过程中,与细胞质膜受体蛋白结合后被细胞吞入的分子。根据配体的性质和内吞后的功能作用,配体可分为四大类:

  • 营养物类配体:如转铁蛋白、低密度脂蛋白(LDL)等,这类配体在内吞过程中提供细胞所需的营养物质。
  • 有害物质类配体:如某些细菌等,这种配体会在内吞后被细胞处理或排除,以维护细胞内环境的清洁与稳定。
  • 免疫物质类配体:如免疫球蛋白、抗原等,这类配体在内吞后可能引发免疫反应,帮助机体应对外界入侵的病原体。
  • 信号物质类配体:如胰岛素等多种肽类激素,这些配体在细胞内吞后可以触发特定的信号传导通路,调节细胞的代谢、生长或分化等功能。

通过配体的不同类别和功能特征,细胞能够精准地识别不同种类的分子,并调节相应的生理活动,保持细胞功能的正常运作。配体的内吞过程在细胞内的代谢和信号传导中扮演着重要的角色,维持着细胞的正常生理状态。

三、受体

受体是存在于细胞表面或亚细胞组分中的一种分子,其主要功能是特异地识别和与生物活性的化学信号物质(配体)结合,从而启动一系列生物化学反应,最终导致特定的生物效应。受体通常具有两个主要功能:

  • 识别特异的信号物质-配体:受体能够识别特定的配体并与之结合。配体本身除了与受体结合外并无其他功能,其作用仅在于向细胞传递特定信号或刺激因素。受体与配体的结合是一种分子识别过程,依靠氢键、离子键和范德华力相互作用,通过配体和受体分子的空间结构互补性实现特异结合。同一配体可能适配不同类型的受体,不同类型受体结合后会引发不同的细胞反应。
  • 信号传导和放大:受体将识别并接受的信号准确传递到细胞内部,启动一系列胞内生化反应,最终导致特定的细胞反应。这使得细胞能够将胞间信号转换为胞内信号,从而调控细胞功能的正常运作。

受体的主要特征包括:
  • 特异性结合:确保信号传导的正确性,使受体仅与特定配体结合。受体与配体的结合依赖于分子间的相互作用,配体与受体的空间结构互补性是确保特异性结合的关键因素。
  • 高度的亲和力:使得受体能够稳定地与配体结合。
  • 结合饱和性:受体与配体结合具有饱和性,即在一定条件下,受体的结合位点全部被配体占据。

根据受体的位置和结构,受体可分为胞内受体(如甾类激素受体)和细胞表面受体(如水溶性多肽激素受体)。不同类型的受体在细胞信号传导和调控中发挥着重要作用,保障了细胞对外界信号的敏感性和适应性。

四、补体

补体是存在于正常人和动物血清与组织液中的一组蛋白质,经活化后具有酶活性的生物分子系统。由30余种可溶性蛋白、膜结合性蛋白和补体受体组成的补体系统,扮演着重要的免疫调节和防御作用。在免疫应答中,补体系统参与机体的抗感染免疫,扩大体液免疫效应,并调节免疫反应。

补体活性需要抗体的热稳定成分以及血浆中的热不稳定成分共同发挥作用。正常情况下,补体的各成分以不活性的前体存在于血浆中,只有在需要时才会被激活。一旦被激活,补体系统会产生多种生物活性物质,引发一系列生物学效应,如增强吞噬作用、增加血管通透性、中和病毒、细胞溶解作用等,从而发挥溶解、破坏细菌、病毒等致病物的作用。

补体的激活途径

补体系统可以通过三条主要途径被激活:

  • 经典途径(Classical Pathway):由抗原-抗体复合物激活。抗体(如IgG和IgM)与抗原结合后,C1复合物识别并结合抗体的Fc段,启动补体级联反应,依次激活C4、C2、C3等成分,最终形成膜攻击复合物(MAC),导致靶细胞裂解。
  • 旁路途径(Alternative Pathway):不依赖抗体,直接由病原体表面的成分(如细菌细胞壁)激活。C3自发水解生成C3b,与病原体表面结合后,依次激活B因子、D因子等,形成C3转化酶和C5转化酶,最终形成MAC。
  • 凝集素途径(Lectin Pathway):由甘露糖结合凝集素(MBL)识别病原体表面的糖基结构(如甘露糖)激活。MBL与病原体结合后,激活MASP1和MASP2,依次激活C4、C2、C3等成分,形成与经典途径相同的级联反应。

补体的功能
  • 细胞毒作用:补体系统激活后形成的膜攻击复合物(MAC)能够在靶细胞表面形成孔洞,导致细胞裂解和死亡。
  • 调理作用:补体成分(如C3b)能够标记病原体,使其更容易被吞噬细胞(如巨噬细胞和中性粒细胞)识别和吞噬。
  • 炎症介导作用:补体成分(如C3a、C5a)能够吸引和激活炎症细胞,增加血管通透性,促进炎症反应。
  • 清除免疫复合物:补体能够帮助清除循环中的免疫复合物,防止其在组织中沉积,减少炎症和组织损伤。

五、细胞因子 

细胞因子是由机体的各种细胞分泌的多肽类因子,用于维持生理平衡、抵抗病原微生物入侵、预防肿瘤等。细胞因子种类繁多,包括淋巴细胞产生的淋巴因子、单核细胞产生的单核因子、生长因子等,如白细胞介素(IL)、干扰素(IFN)、集落刺激因子(CSF)、肿瘤坏死因子(TNF)、红细胞生成素(EPO)等。这些小分子多肽通过与细胞因子受体结合,促进细胞增殖和分化,增强免疫力,调节细胞代谢,影响炎症过程等多种生物学效应。

细胞因子的研究对阐明分子水平的免疫调节机制、疾病的预防、诊断和治疗具有重要意义。利用基因工程技术生产的重组细胞因子已在治疗肿瘤、感染、炎症等方面展现出显著疗效,成为一种全新的生物疗法。细胞因子的相互作用网络复杂,每种细胞因子可作用于多种细胞,不同细胞因子之间相互调节,形成复杂的细胞因子免疫调节网络。随着细胞因子研究的不断深入,基因重组的细胞因子在临床应用中展现出令人瞩目的成就,为疾病治疗开辟了新的途径。
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