在HIV感染中，几乎所有个体都能产生具有中和能力的各种抗体，中和抗体既可以中和游离的病毒颗粒，发挥抗病毒作用,又可以作用于被病毒感染的细胞，发挥保护性作用进而使感染得到控制^[1]。在HIV感染的急性期，体内病毒水平首先被免疫系统所控制，此时中和抗体往往处于缺乏状态，表明在HIV感染急性期，中和抗体在机体抗病毒的免疫控制反应中居于次要地位^[2]，细胞免疫反应则更为关键，发挥主导作用。然而，在HIV感染的慢性期，中和抗体在中和病毒颗粒、防止病毒在细胞间传播起着重要作用^[3]。近年来，随着HIV包膜糖蛋白结构认识上的重大进展，人们对中和抗体的保护性作用有了更加深刻的认识。本文对HIV中和抗体的生物学特点、抗病毒作用及研究现状综述如下。 1 HIV中和抗体与包膜糖蛋白 1.1 中和抗体

HIV 感染数周后，就有针对 HIV 蛋白的抗体产生，并且常被用于 HIV 感染的体外诊断^[4]。针对HIV病毒颗粒的所有蛋白都能产生相应抗体，但是只有针对包膜糖蛋白所产生的抗体才具有中和功能，能够防止或中和HIV感染。这些中和抗体的产生较非中和抗体的产生需要更长的时间，通常是数月至数年^{[5, 6]}。大部分人能够产生针对自身病毒的中和抗体(自身中和)，而且绝大多数情况下，产生的中和抗体是针对早期感染的病毒株，而不是当前感染的病毒株；几乎没有个体能够产生交叉中和其他病毒株(异源中和)的中和抗体，这表明通过中和抗体控制 HIV 复制存在许多困难，HIV 通过发生基因突变，就能够逃避抗体的作用压力^[7]。实际上，HIV 病毒的 env 基因表现有非常高程度的遗传多样性，可能部分原因是由于中和抗体压力作用的直接结果^[8]。然而，编码病毒功能活性必需区域的 env 基因序列(如 CD4 分子和协同受体结合部位)却是保守的，病毒以此来保持其感染性。对于一些能够产生非常有效的中和抗体反应个体的研究表明，这些个体通常都具有直接针对 gp 120的CD4bs、CD4i、V1/V2区、V3区，以及 gp41 的 MPER 区等的抗体生成，这点亦可从那些未经抗逆转录病毒药物治疗，多年来无症状及疾病长期不进展的病例处得到证实^[9]。从总体水平来讲，这些疾病无症状及长期不进展的个体较那些疾病处于进展期的个体具有更广泛、更具潜力的免疫反应产生^{[10, 11, 12]}，究其原因，或许是由于一些个体能更好地递呈抗原，刺激机体产生有效的免疫反应，或是由于一些包膜蛋白对于发生中和反应更为敏感，其结论有待进一步研究。 1.2 HIV包膜糖蛋白结构

HIV包膜糖蛋白由表膜分子 gp120 和跨膜分子 gp41 组成非共价结合的三聚体^[13]。可变的 gp120 分子的三级结构在 1998 年被证实具有3个不同免疫反应区域，中和反应部位位于这3个反应区域的底部，且中和反应部位含有CD4分子和协同受体结合部位，该部位被深深包裹在分子结构内部^{[14, 15]}。上述结构进一步被第二个和第三个高度可变的环状结构封闭包埋。因此，这些中和反应敏感部位在病毒颗粒表面是不能获得的，只有在病毒进入细胞的短暂时期内才能暴露出来。由于 gp120 分子表面被大量碳水化合物包被，这为病毒逃避中和抗体的免疫反应提供了另一机制。 2 HIV中和抗体表位及类型

HIV-1中和抗体针对的表位主要有 gp120 的 CD4bs、 CD4i、V1/V2 区、V3 区，以及 gp41 的 MPER 区等^[9]。较T细胞表位是线性的，很易识别而言，中和抗体的表位较难识别主要归因于其表位的形态结构特点及不连续性。HIV 的许多单克隆抗体是用有中和反应的 HIV 感染个体或免疫动物的B细胞产生的。然而，在多数情况下，这种反应很微弱或只限特定的毒株。目前，抗 gp120 单克隆抗体 IgG₁b12^[16]和 2G12^[17]，抗 gp41 单克隆抗体 2F5 和 4E10^[18]这4个单抗是已知的最具广谱中和作用的抗体，它们的表位在某种程度上具有确定性。(1)IgG₁b12是一种来源于将表位限制在 CD4 分子结合部位里的噬菌体随机肽库的人类单克隆抗体^[19]，其识别表位为 gp120 的 CD4bs 保守区域，可潜在地中和包括来源于不同遗传亚型的绝大部分 HIV 病毒。(2)2G12 单克隆抗体由 HIV 感染个体的转化B细胞产生^[20]，人源抗体 2G12 有一种特殊的构型，它能与位于 HIV-1 gp120 包膜表面的寡聚体甘露糖形式的决定簇进行多价相互作用。近来 Luo 等^[21]的研究表明，含有2个抗原结合位点的二聚体 2G12 可以有效提高其中和效力，并且在有效浓度 5~25 mg/L 时，不会使 HIV-1 产生完全逃避2G12的突变株。(3) 2F5 单克隆抗体的表位是线性的，能够识别 gp41 C 末端的 ELDKWA 序列。4E10 识别 gp41 上 MPER 的螺旋肽结构(NWFDIT)。Xu 等^[22]的研究发现 4E10 非特异性地与膜结合，它的中和作用是通过特异的肽或脂质体的定向改变来实现的^[23]。

最近新发现的几株单抗引起了广泛重视，其中包括分离A亚型感染病人的单抗 PG9 和 PG16 ，这 2 株单抗中和 HIV-1 毒株的范围较为广泛，它们的结合位点在 gp120 V1/V2 和 V3 环保守的残基上^{[24, 25]}。另外3株新发现的单抗为 VRC01，VRC02，VRC03^[26]。其中VRC01作用机制是通过模拟 CD4 与 gp120 相互作用结合 CD4 结合位点，可中和约91%的目前流行的 HIV-1 病毒株^[27]。此外，还有其他一些有关中和抗体的报道，如针对 CDi 表位的 X5，17b 和 E51 等。 3 中和抗体抗病毒作用 3.1 中和抗体体外抗病毒作用机制

原则上讲，中和抗体既能作用于游离的病毒，又能作用于病毒感染的细胞。中和作用是“在没有任何其他因素的参与情况下，1 个或多个抗体分子与 1 个病毒颗粒结合后，病毒不再具有感染性。”这是抗体通过抑制毒素和各种酶活性^[28]而产生的不同寻常的作用。在 HIV 侵入阶段,HIV 中和抗体可以在 HIV 结合到靶细胞之前或之后阻碍病毒侵入靶细胞。例如,一些中和抗体可以与HIV表面的成熟 Env 三聚体结合,阻止病毒与靶细胞受体的相互作用^{[29, 30]};另一些中和抗体可以在HIV 结合到靶细胞之后,结合到 gp41 的 MPER 区,阻止 gp41 形成卷曲螺旋状的发夹中间态,使病毒包膜和靶细胞膜不能进行融合^[31]。在 HIV 侵入后,HIV 中和抗体可以通过阻止病毒脱衣壳,干扰细胞内信号传递并抑制病毒复制,干扰病毒组装和成熟,抑制病毒出芽等方式抑制HIV的增殖和传播 。此外也有专家提出了占据模型学说，根据这个模型所示,当病毒颗粒表面有相当大比例的位点被抗体所占据时,中和作用往往会发生；病毒粘附到宿主细胞受到抑制,干扰病毒进入宿主细胞^[32]。抗体分子的相对大小是十分关键的,要与病毒包膜上棘突的大小相类似。占据模型的一个很重要的预见是抗体的中和效力与抗体和病毒分子表面抗原的亲和力相关。

抗体 Fc 段介导的效应系统能够在诸多方面影响中和抗体的抗病毒作用。第一，抗体与病毒颗粒结合后激活补体，病毒表面补体的降解能够进一步增强中和作用。占据模型指出，这是由于病毒颗粒表面分子的包被增加，阻遏了病毒与靶细胞的成功结合；第二，补体激活能够直接导致病毒的溶解破坏；第三，Fc 受体和补体受体能够与吸附在病毒上的抗体和(或)补体结合，导致吞噬作用发生，病毒被吞噬细胞内的补体灭活。具有功能性棘突的包膜病毒能够专一地与中和抗体结合，然而，如果病毒表面存在的抗原浓度特别低，原则上讲，抗体结合不能产生中和作用，但这种非中和抗体能够引起补体依赖的病毒溶解作用和吞噬作用.

中和抗体无论与病毒感染细胞结合，还是与病毒颗粒结合，都能介导一些抗病毒反应。中和抗体 Fc 段介导的效应系统能够导致细胞的溶解，或通过抗体依赖细胞毒作用(ADCC)或补体依赖细胞毒作用(CDC)得到清除。中和抗体与感染细胞膜上表达的病毒分子结合，通过信号传导机制，能够抑制病毒在细胞内的复制。中和抗体能够抑制感染细胞内病毒的释放以及病毒在细胞与细胞间的传播^[33]。一些研究表明，中和抗体抗病毒感染细胞的作用不如抗游离病毒作用有效，例如：有报道称抑制病毒的细胞-细胞间传播要比抑制游离病毒的感染具备更高浓度的中和抗体^[34]；类似的还有，产生有效的 CDC 和 ADCC 作用，较中和作用而言，同样需更高浓度的抗体^[35]。 3.2 中和抗体体内保护作用

测定中和抗体在体内发挥保护作用的经典方法是首先将被动免疫血清或单克隆抗体注入实验动物，然后给予病毒刺激，观察结果。这种方法为中和抗体具有控制HIV复制的作用提供了强有力的证据，并显示出中和抗体的体内保护作用与体外中和作用具有很好的相关性。被动免疫研究证实特异性抗体能够快速清除循环中的病毒颗粒，保护短尾猴免受 HIV 感染^{[36, 37]}。经阴道或口腔途径刺激的研究结果^{[38, 39]}更进一步证实了被动免疫中抗体的保护性作用以及对疾病的改善作用，这表明中和抗体在体内是高度有效的。目前很多研究者将被识别的中和抗体的表位作为HIV疫苗设计的目标^[40]。

在病毒刺激下，血清中的中和抗体滴度相对较高时，对机体具有保护作用，这表明达到保护作用，需要中和抗体具有相当可观的中和性。动物模型提供的一些例证表明，只用抗体 F(ab)2 段，不用 Fc 段产生的保护作用与应用整个 IgG 分子一样有效^[41]。美国 NIH 研制出的 M18、M162 种抗 HIV Fab 抗体^[42]，能有效抑制细胞融合及病毒进入并感染细胞，在抗 HIV 治疗上很有应用前景。 4 小 结

随着对 HIV 包膜糖蛋白结构和动物试验被动免疫研究的认识逐渐深入，中和抗体在限制 HIV 感染方面的作用越来越清楚。然而，对于一些个体的暴露条件或感染病毒株而言，只有中和抗体介导的保护作用是不够的，还需要尽快发挥特异性的细胞免疫作用。如果HIV能够通过疫苗接种得到控制，那么这种疫苗应该既能引起有效的中和抗体保护作用，又能引起快速、潜在的细胞免疫反应。总而言之，对于中和抗体的深入研究必将有助于设计、开发更加合理有效的疫苗。