基础知识2：免疫系统以及免疫的类型

免疫是人体的一种生理过程，人体依靠这种功能识别"自身"与"非己"成分，从而破坏和排斥进入人体的抗原物质（如病菌等）。正常情况下这种生理功能对机体是有益的，可产生抗感染、抗肿瘤等维持机体生理平衡和稳定的免疫保护作用；但在一定条件下当免疫功能失调时，也会对机体产生有害的反应和结果，如引发超敏反应、自身免疫病和肿瘤等。

1. 抗原 — 启动器

抗原(antigen，Ag)，是能与T细胞受体TCR、B细胞受体BCR结合，刺激机体免疫系统诱导免疫应答并能与应答产生如抗体或致敏淋巴细胞发生特异反应的物质，比如体外的细菌、病毒或者机体内变性的细胞、肿瘤细胞。

1.1 抗原的特性

1）免疫原性(immunogenicity)：被TCR、BCR识别及结合， 并刺激T细胞、B细胞发生适应性免疫应答的能力，具有这种能力的物质称为免疫原(immunogen)

2）免疫反应性(immunoreactivity)：与所产生免疫应答效应物质，如致敏淋巴细胞或抗体特异性结合的能力。

两者兼具则为完全抗原；仅具免疫反应性为半抗原，又称不完全抗原。（半抗原+蛋白质=完全抗原）

2. 免疫应答 — 大扫除

免疫应答(IR)，是指机体受抗原刺激后，免疫细胞对抗原分子识别、活化、增殖和分化，产生免疫物质发生特异性免疫效应的过程。

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2.1 固有免疫系统(innate immune system) - 物理和化学屏障

免疫系统第一道防线，主要由皮肤、粘膜及其分泌物构成，有如城墙般将大部分的病原体阻挡在体外。

1）：覆盖的面积约2平方米，可分泌脂肪酸，帮助杀菌；

2）：是体表分泌的黏液所形成的屏障，唾液、眼泪、呼吸道黏膜等，都属于黏膜的一种，所占的面积共计大约有400平方米。例如眼泪可以透过冲洗角膜，移除眼球上的细菌；胃中的胃液可以消灭细菌和大多数毒素，因为胃液呈高酸性（pH 2-3）；气管内的纤毛细胞会藉由摆动，排除附着在黏膜上的异物；汗水中的盐分亦能在皮肤上制造高盐环境，防止细菌生长。

2.2 固有免疫系统(innate immune system) - 发炎反应、吞噬作用

病原体一旦突破免疫系统第一道防线，巨噬细胞、中心粒细胞等就会筑起第二道防线，这些细胞会借由提升吞噬能力，引起小部分红肿疼痛的发炎反应，增加微血管通透性，并吸引更多白血球来消灭病原体。

1）：

ꔷ 静息状态：在组织中“到处闲逛”并缓慢地增殖，表面只表达非常少的MHC Ⅱ类分子。在这个阶段，主要起这清道夫功能。

ꔷ 致敏状态：遇到“入侵者”时，它会先将“入侵者”吞进一个叫作吞噬体(phagosome)的小袋子（囊泡）里，然后这个含有细菌的囊泡会被运送到吞噬细胞内部，与另一个叫作溶酶体(lysosome)的囊泡融合。溶酶体中含有各种强力的化学物质和酶，这些物质可以有效地杀死细菌。整个过程叫作吞噬作用(phagocytosis)，有利用其MHC Ⅱ类分子将“入侵者”的蛋白质片段展示给辅助性T细胞。目前，研究的最透彻的致敏致敏信号是一种被称为干扰素-γ（interferon gama，IFN-γ）的细胞因子，其主要由辅助性T细胞和自然杀伤细胞产生。

ꔷ 超活化状态：当巨噬细胞收到直接来自于“入侵者”的信号(如：LPS)时，便可以达到这种状态。此时，巨噬细胞的体积会变大，停止增殖，并专注于杀伤，吞噬效率也会提高。超活化的巨噬细胞可以分泌另一种细胞因子——肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF），这种细胞因子可以杀死肿瘤细胞和病毒感染的细胞，并辅助激活免疫系统的其它成员。

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❀ 通常，巨噬细胞能够处理小规模的入侵。然而，当入侵者数量太多，巨噬细胞就有落败的可能，此时，巨噬细胞会请求支援（一般是6h后）。最常见的增援部队是中性粒细胞。虽然巨噬细胞是一个啥都会的多面手，但最重要的专业吞噬细胞却是中性粒细胞。

2）：大约有200亿中性粒细胞循环在我们的动静脉之中，与巨噬细胞不同，中性粒细胞不是抗原提呈细胞，而是血液中随时待命的“职业杀手”，仅需半个小时，中性粒细胞就能离开血液并被完全激活。在这种状态下，中性粒细胞具有令人难以置信的吞噬能力。中性粒细胞也可以产生细胞因子（TNF），警示免疫系统的其他成员。

❀ 中性粒细胞是唯一一种可以使细胞和结缔组织都溶解的免疫系统细胞

3）：补体系统是由30余种可溶性蛋白、膜结合性蛋白和补体受体组成的多分子系统，共同作用，用以摧毁“入侵者”，并通知免疫系统的其他成员。对人类而言，补体蛋白形成于胎儿发育的前三个月。和免疫系统中的其他组分一样，补体系统在发挥功能前也需要被激活，而这种激活的途径有3条：
经典途径

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ꔷ 经典途径(classical pathway)：因为被发现得最早，故经典。补体蛋白依次激活顺序为 C1q，C1r，C1s，C4，C2，C3，C5 ~ C9。

❀ 因为经典途径激活需要抗原抗体形成复合物以后才能与 C1q 结合，而抗体的形成需要特异性的免疫应答，因此经典途径一般在感染后期发挥作用

ꔷ 旁路途径(alternative pathway)：绕过 C1QRS 的识别（不产生抗体）、躲开了 4 和 2，直接激活 C3，从 C3 开始，继而到攻膜阶段。

ꔷ 凝集素激活途径(lectin activation pathway)：介于经典途径和旁路途径二者之间，是甘露聚糖结合凝集素（MBL）结合至细菌启动的途径，其诱导物是机体的炎症反应急性期时相蛋白产生的 MBL 和 C 反应蛋白，从激活 C4 开始。

4）：在骨髓中成熟，存在于血液或脾脏和肝脏（即储存血液的两个器官）中。和中性粒细胞一样，也是随叫随到

5）：病毒最害怕的固有免疫系统的武器。被病毒感染的细胞会释放I型千扰素，“干扰素之王”是浆细胞样柎突状细胞(pDC)，当检测到病毒时，pDC将超过一半的蛋白质制造能力用于制造干扰素。它们每天产生的干扰素是其他任何类型细胞的1000倍！

★ 总结：固有免疫系统是适应性免疫系统的激活剂和控制者

2.3 适应性免疫系统(adaptive immune system) - T细胞、B细胞

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倘若固有免疫系统（第一道、第二道防线）失守，就会由适应性免疫系统在分析外来物特性后，启动专一性免疫反应。适应性免疫系统好比经过特殊训练的特种部队，主要由具有记忆功能的T细胞、B细胞两类淋巴细胞组成，是人体最重要的保卫军队。

1）：T细胞会亲自参与免疫作用，被称为细胞免疫，可以根据功能细分为辅助T细胞、细胞毒性T细胞、记忆T细胞等

ꔷ 辅助T细胞：分泌白细胞介素 2 (IL-2)，刺激 T 细胞和 B 细胞的细胞分裂（会招募更多的细胞来帮助对抗病原体）

ꔷ 记忆T细胞：初次接触抗原后保持休眠状态

ꔷ 细胞毒性T细胞：分泌细胞毒素，引发病原体DNA或穿孔素的破坏，穿孔素是一种在病原体质膜上产生孔洞的蛋白质。这些孔导致病原体裂解（破裂）

❀ 病原体死亡后，辅助T细胞与细胞毒性T细胞会将病原体特征存档，转化成记忆T细胞，当下次有相同外来物质入侵时，就可以快速进行防御。

2）：一旦固有免疫系统失守，B细胞会发动抗体免疫，变成浆细胞并产生抗体，让抗体像飞弹般对敌人进行远程攻击。作战结束后，B细胞也会分化为可以记忆病原体特征的记忆B细胞。