A：免疫系统的细胞起源
血液内所有成分，包括免疫系统细胞，皆起源于骨髓中的多能造血干细胞。在可溶性介质的(即细胞因子)及由基质细胞释放的接触信号的辅助下，高度未分化的祖细胞可产生多种血细胞(A)。这些细胞是一种具有能够自我更新能力的体细胞。因此，它们无需分化即可分裂，由此便能不断提供血细胞。每天，骨髓能合成1.74*1011的红细胞及7*1010的白细胞。如有需要，合成细胞的数量可以提高数倍。在体外实验中，这些所谓的祖细胞能形成分化细胞集落。骨髓祖细胞可以分化为一下几种细胞种类：巨核细胞：细胞体积大，多核，可分裂为含有血小板(即凝血细胞)的小颗粒;有核红细胞：进一步增殖分化为红细胞;原粒细胞：分化为中性粒细胞、嗜碱性粒细胞及嗜酸性粒细胞(都有一个分叶核，因此称为多形核白细胞以与其他单核细胞区分开);成单核细胞(单核细胞的前体);树突状细胞。粒细胞、单核细胞和树突状细胞能消化颗粒、微生物及液体，因此又被称为吞噬细胞(phagocytes，其中,”phago”意为“吃”)。
通过一种称为趋化因子的可溶性介质，白细胞从血液中迁移到组织内，这里是它们修复受损组织，清除能引起炎症反应的细菌、寄生虫及死细胞的场所。迁移至组织后，血液单核细胞分化为巨噬细胞。
免疫系统中最重要的细胞是淋巴细胞，由骨髓中的一种共有祖细胞分化而成。其中两种类型的淋巴细胞可以区分:T淋巴细胞，能介导细胞免疫;B淋巴细胞，能产生抗体(体液免疫反应)。第三种是自然杀伤细胞，也是淋巴系统的一部分。这些细胞与T淋巴细胞有关，但因它们能表达一些髓样细胞的特征，所以，它们的来源仍存有异议。
B：抵抗感染的防御系统
免疫系统最主要的功能是保护机体以抵抗感染。自然免疫(Innate immunity)是一种比较古老的机制，在多种生物中高度保守。主要有吞噬细胞，血蛋白及自然杀伤细胞参与。它通过识别不同病原体所共有的特殊分子结构而起作用。在机体被病原体侵入后，天然免疫在短时间内便开始发挥作用(通常数小时内)。
吞噬作用是天然免疫的主要机制。在此过程中，血液成分，如补体，包裹微生物。这些补体可以诱导侵入者的裂解或诱导杀伤细胞释放细胞毒性裂解酶。
获得性免疫(adaptive immunity)，此机制的形成在系统发育中较晚。其作用基于受体的出现，而受体针对的是病原体的特定结构(即表型)，有特异性。这些受体可以连接在细胞上(比如T淋巴细胞或一些B淋巴细胞)，或者可以分泌而得(如由B淋巴细胞分泌的抗体)。单个T或B淋巴细胞增殖并产生大量相同的子细胞(纯系扩增)。这一过程需要数天至数周。
C：干细胞的可塑性
在特定组织中，造血祖细胞能分化成不同血细胞或组织特异性细胞，比如肝细胞、神经元、肌细胞，或内皮细胞。调控分化为特定细胞的信号大部分还是未知。外周血循环中，造血干细胞数量很少。可以根据形态将它们与淋巴细胞区分开。
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