免疫学基础知识(一)：免疫系统概述

免疫系统识别并消灭病原体

·免疫学可以被描述为所有生理过程的总和，这些生理过程赋予宿主识别外来物质的能力，并在对自身组织有或没有损伤的情况下对其进行中和、消除或代谢。

·这种区分“自我”与“非我”的能力构成了免疫应答的基本标志，也是理解健康和疾病临床免疫学的基础。

·为了便于讨论，宿主免疫应答与外来物质相遇的可能结果如图1所示。如果外来物质不能被皮肤和粘液分泌物等自然屏障阻挡，则该物质会与免疫系统接触(图1)。

图1. 宿主与外来物质相遇的可能结果。

·这种与外来物质的接触可能导致免疫应答，也可能导致无应答，这种情况被称为免疫耐受。

·允许识别导致免疫应答的外来物质的机制可分为两大类：先天免疫（也称为固有免疫）和适应性免疫。

·先天免疫是由宿主生殖系基因编码的受体激活的一组固有反应，这些受体识别许多外来物质共享的分子模式，这些外来物质不存在于哺乳动物宿主中。

·适应性免疫是对独特的外来物质(抗原或免疫原)的一组反应。抗原受体由相对较少的基因元件编码，这些基因元件在体细胞上重排，导致抗原结合分子的组装，对单个免疫原具有精细的特异性。这些抗原结合结构由位于特异性免疫淋巴细胞(B淋巴细胞和T淋巴细胞)上的细胞受体以及称为抗体的细胞外分泌产物组成(图2)。

图2. 免疫应答的特征。

免疫器官和组织

·为了实现免疫功能，在脊椎动物体内出现了一个无处不在的细胞和细胞产物系统，其中包含先天免疫系统和适应性免疫系统的组分。

·为了便于讨论，这个系统可以分为外周免疫系统和中枢免疫系统。

·通过皮肤、呼吸道、胃肠道或泌尿生殖道等自然入口进入人体的外来物质，会与这些部位的淋巴细胞集合中发现的外周免疫系统成分相遇。由于这些器官系统大多被粘膜覆盖，因此该系统被称为粘膜相关淋巴组织(mucosa-associated lymphoid tissue, MALT)。

·穿透这些粘膜和皮肤部位屏障的外来物质通过血液或淋巴管进入人体，并与在淋巴结、胸腺和脾脏中发现的中枢免疫系统成分相遇。

物理屏障和外源分泌物

·在先天免疫和适应性免疫系统激活之前，存在许多由组织结构和生理机制组成的天然屏障，限制外来入侵者的进入和进展。

·感染因子或其分泌产物的最初进入首先遇到皮肤提供的物理屏障，皮肤是身体最大的外部保护外壳，粘膜排列在与外部环境相连的所有机体通道上。

·皮肤和粘膜的外源分泌物含有大量对微生物生长有害的物质(表1)，这些物质包括各种代谢物，如酸、肽和蛋白质。

先天免疫对保守的病原体结构反应迅速

·对外来物质的第一组反应被称为先天免疫应答，因为它们不需要特定的诱导，而是在初次和随后接触外来物质时出现。

·先天免疫应答是原始的、固有的，缺乏与适应性免疫相关的记忆形式，也缺乏在随后遇到相同外来物质时以增强的方式作出反应的能力。先天免疫系统识别外来物质上的某些结构--被称为病原体相关分子模式(pathogen-associated molecular patterns, PAMPs)，它是由位于各种先天免疫系统细胞表面的称为模式识别受体(pattern recognition receptors, PRRs)的受体介导的。

·巨噬细胞和树突状细胞就是表达这些受体的细胞。

o吞噬作用：某些细胞吸收外来物质的能力；

o炎症：机体对损伤的反应；

o细胞毒性：通过细胞凋亡消除被感染或转化的细胞，这是一个细胞过程，涉及基因控制的一系列事件，导致非炎症性程序性细胞死亡。

适应性免疫更具特异性并产生免疫记忆

·适应性免疫系统包括一组复杂的基因控制、相互依赖和相互作用的反应，也被称为获得性(特异性)免疫。

·与先天免疫系统相比，适应性免疫系统更为广泛和多样化，其特点是：

o特异性：抗原识别分子在淋巴细胞表面以高度精确和选择性的方式识别外来物质(即抗原或免疫原)；

o异质性：构成适应性免疫系统的细胞和细胞产物由多种不同类型组成；

o记忆：在随后与外来物质接触时，以更快速和高度增强的方式识别抗原的能力。

·由于适应性免疫系统是由相对较少的具有特异性识别单个免疫原的细胞组成的，因此应答细胞必须增殖，形成细胞克隆，并分化为效应细胞。

·在遇到外来物质后，效应细胞获得足够的数量以产生与所呈现的外来物质数量相当的有效反应。因此，在遇到外来物时，适应性免疫应答通常是暂时的，通常是在先天反应之后的几天。

·适应性免疫应答的一个关键特征是，它产生大量长寿命细胞(即记忆细胞)，这些细胞持续处于明显的休眠状态，但在随后遇到相同的抗原后，它们可以迅速重新表达效应功能。

·这为适应性免疫应答提供了表现免疫记忆的能力，使其能够在再次遇到特定病原体时，甚至在最初的致敏性遭遇几十年后，为更有效的宿主反应做出贡献。

体液免疫和细胞免疫

·适应性免疫应答的两个主要组成部分是体液免疫和细胞介导免疫(cell-mediated immunity, CMI)。

·体液免疫是一个由抗体(免疫球蛋白)进行的免疫过程，B淋巴细胞产生抗体以响应抗原并能够与抗原发生反应(表2)。

·细胞介导免疫是T淋巴细胞进行适应性免疫应答的另一个分支(表2)。

·抗体是由B细胞产生和分泌的蛋白质，特异性结合细胞外抗原。

·在人类中，免疫球蛋白有五类(即同种型)：IgM、IgG、IgA、IgD和IgE，它们在物理、化学和生物学特性上各不相同。

·抗体的主要功能是直接与外来物质/病原体结合。正如随后将描述的，抗体与先天免疫系统的其他细胞和成分有许多其他相互作用。

·T细胞能够识别细胞内感染(病毒和细菌可以在摄入它们的细胞内存活)。细胞介导免疫是T细胞在没有抗体参与的情况下，通过产生细胞调节分子(细胞因子)或诱导细胞死亡(细胞毒性)进行的免疫过程。

参考文献

1.Immunology IV: Clinical Applications in Health and Disease. I Care Press, Bethesda, MD, 2012.

2.https://www.immunopaedia.org.za/immunology/basics/

3.《医学免疫学》人卫第9版