科普：认识我们的免疫系统
科普：认识我们的免疫系统
免疫系统是人体的重要防御机制，它由多种细胞类型和蛋白质组成，每个元素都承担着识别和应对外来入侵者的特定任务。本文将详细介绍免疫系统的组成、功能及其如何保护人体免受感染。
免疫系统由多种不同的细胞类型和蛋白质组成。每个元素旨在执行识别和或对外来侵略者做出反应的特定任务。人类生活在充满微生物的环境中，必须有高效的防御机制，识别“自我和敌人”，及时应对，才能保证人体很好地生存。
免疫系统就起这样的作用。事实上，它有三大作用：抗感染（也就是我们常说的杀灭细菌、病毒等病原体）；清除衰老、死亡细胞，维持自身稳定；识别、清除突变细胞，避免肿瘤发生。
免疫系统的第一个能力是抗感染能力，也就是我们所说的“免疫力”。如果免疫力低下，人们很容易患感染性疾病，如肺炎、支气管炎、中耳炎、败血症、脑膜炎等。
免疫系统的主要器官
骨髓和胸腺是免疫系统的两类细胞（B细胞和T细胞）的训练场所（T细胞在胸腺分化成熟，B细胞在骨髓分化成熟）。
A.胸腺：未成熟的淋巴细胞离开骨髓，进入胸腺，被“训练”成为成熟的T淋巴细胞。
B.肝脏：负责合成补体的主要器官。此外，它还包含大量吞噬细胞，吞噬细胞通过肝脏时会吸收血液中的细菌。
C.骨髓：免疫系统所有细胞从原始干细胞开始发育的位置。
D.扁桃体：喉咙中淋巴细胞的集合。
E.淋巴结：人体中B淋巴细胞和T淋巴细胞的集合。
F.脾脏：脾脏是T淋巴细胞，B淋巴细胞和单核细胞的集合。它起过滤血液的作用，并为免疫系统的生物和细胞相互作用提供了场所。
G.血液：一种循环系统，将免疫系统的细胞和蛋白质从人体的一个部位运送到另一部位。
免疫系统的细胞
A.骨髓：人体中免疫系统大多数细胞作为未成熟或干细胞产生的部位。
B.干细胞：具有分化并成熟为免疫系统不同细胞的潜力。
C.胸腺：位于胸部的器官，指示未成熟的淋巴细胞变成成熟的T淋巴细胞。
D.B细胞：这些淋巴细胞出现在骨髓中，并分化为浆细胞，进而产生免疫球蛋白（抗体）。
E.细胞毒性T细胞：这些淋巴细胞在胸腺中成熟，负责杀死受感染的细胞。
F.辅助性T细胞：这些专门的淋巴细胞“帮助”其他T细胞和B细胞执行其功能。
G.浆细胞：从B细胞发育而来，是为血清和分泌物制造免疫球蛋白的细胞。
H.免疫球蛋白：高度专业化的蛋白质分子，也称为抗体，可结合外来抗原。它们种类繁多，可以生产出来以匹配我们环境中所有可能的微生物。
I.中性粒细胞（多形核PMN细胞）：迅速摄取并杀死微生物。
J.单核细胞：一种吞噬细胞，当其迁移到组织中时会发展为巨噬细胞。
K.红细胞：血流中的细胞，将氧气从肺部运送到组织。
L.血小板：血液中的小细胞，对血液凝结很重要。
M.树突状细胞：向免疫系统细胞呈递抗原的重要细胞。
B细胞
B细胞（有时称为B淋巴细胞），在实验室报告中通常称为CD19/CD20细胞，其主要功能是产生抗体（也称为免疫球蛋白或γ-球蛋白）。
B细胞由造血干细胞在骨髓中发育，并接受训练，使其不会产生针对健康组织的抗体。成熟时，可以在骨髓，淋巴结，脾脏，肠的某些区域和血流中发现B细胞。
当B细胞遇到外来侵略者（抗原）时，它们会通过成熟变为浆细胞的细胞而分泌抗体。在与病原体战斗的过程中，一部分B细胞也可以转变为记忆性B细胞，如果再次遇到相同的感染，可以快速反应。
对于每种外来抗原，都有专门设计为适合该抗原的抗体分子，好像锁和钥匙。例如，有些抗体分子针对脊髓灰质炎病毒，有些针对白喉病毒，还有一些针对麻疹病毒。不同的抗体分子种类繁多，因此B细胞能够针对我们环境中的几乎所有微生物生产相应的抗体。但是，每个浆细胞仅产生一种抗体。当抗体分子将微生物识别为异物时，它们会物理附着在微生物上，并引发一系列复杂的反应，会涉及免疫系统的其他成分，这些成分最终会破坏细菌。
抗体因其在体内的特殊功能而异。这些变异取决于抗体的化学结构，而化学结构又决定了抗体（或免疫球蛋白）的类别。抗体有五种主要类别（IgG，IgA，IgM，IgD和IgE）。IgG具有四个不同的亚类（IgG1，IgG2，IgG3，IgG4）。IgA具有两个子类（IgA1和IgA2）。
每种免疫球蛋白类别都有独特的化学特征，可为其提供特定功能。
IgG是人体中主要的免疫球蛋白类别，存在于血流和组织中。在所有的免疫球蛋白中，只有IgG能穿过胎盘，并从母亲体内传递给新生儿一些免疫力。
IgA抗体在粘膜附近产生，并进入泪液，胆汁，唾液和粘液等分泌物中，以保护它们免受呼吸道和肠道感染。一些IgA也出现在血液流通中。
IgM抗体是响应感染而形成的第一批抗体。它在感染早期就形成，并很容易激活补体。
IgE抗体负责过敏反应。
免疫球蛋白结构
抗体以多种方式保护人体免受感染。例如，某些微生物（例如病毒）必须先附着在体细胞上才能引起感染，但是结合到病毒表面的抗体会干扰病毒附着在宿主细胞上的能力。此外，附着于某些微生物表面的抗体可引起称为补体系统的一组蛋白质活化，从而直接杀死某些细菌或病毒。
被抗体包围的细菌比未被抗体包围的细菌更容易被嗜中性粒细胞摄取和杀死。抗体的所有这些作用可防止微生物成功侵入人体组织并引起严重的感染。
浆细胞的长寿命使我们能够保留对多年前感染我们的病毒和细菌的免疫力。例如，一旦一旦得了麻疹，人们将几乎永远不会感染它，因为人体保留了浆细胞和抗体多年，而且这些抗体可以防止感染。
T细胞
T细胞（有时称为T淋巴细胞，在实验室报告中通常称为CD3细胞）是另一种免疫细胞。T细胞直接攻击感染了病毒的细胞，它们还充当免疫系统的调节剂。
T细胞从骨髓中的造血干细胞发育而来，但在胸腺中完成发育。胸腺是胸部免疫系统的专门器官。在胸腺内，未成熟的淋巴细胞发育成成熟的T细胞（“ T”代表胸腺），并消除了具有攻击正常组织潜能的T细胞。胸腺对此过程至关重要，如果胎儿没有胸腺，T细胞就无法发育。成熟的T细胞会离开胸腺，并分布在免疫系统的其他器官中，例如脾脏，淋巴结，骨髓和血液。
每个T细胞与特定抗原反应，就像每个抗体分子与特定抗原反应一样。实际上，T细胞在其表面上具有类似于抗体的分子。各种不同的T细胞种类繁多，以至于人体中的T细胞几乎可以与任何抗原反应。
T细胞具有不同的识别抗原的能力，其功能也有所不同。有“杀伤性”或细胞毒性T细胞（在实验室报告中通常表示为CD8 T细胞），辅助性T细胞（在实验室报告中通常表示为CD4 T细胞）和调节性T细胞。每一种在免疫系统中都有不同的作用。
杀伤性或细胞毒性T细胞实际上破坏了受感染的细胞。杀伤性T细胞保护人体免受某些细菌和病毒的侵害，这些细菌和病毒能够在人体自身的细胞中生存甚至繁殖。杀伤性T细胞还对体内的异物组织产生反应，例如移植的肾脏。杀伤细胞必须迁移到感染部位并直接结合其靶标，以确保其被破坏。
辅助性T细胞辅助B细胞产生抗体，并协助杀伤性T细胞攻击异物。
调节性T细胞抑制或关闭其他T淋巴细胞。如果没有调节细胞，即使感染已经治愈，免疫系统也将继续起作用。如果没有调节性T细胞，机体就有可能对感染“反应过度”。调节性T细胞充当淋巴细胞系统的恒温器，以使其保持适当的开启状态--不会太多也不会太少。
NK细胞
天然杀伤（NK）细胞之所以如此命名是因为它们很容易杀死被病毒感染的细胞。据说它们是“自然杀手”细胞，因为它们不需要与T细胞相同的胸腺素培养。NK细胞来源于骨髓，在血液和组织中的数量相对较少。它们在防御病毒和预防癌症方面也很重要。
NK细胞通过注入化学杀伤剂来杀死感染了病毒的细胞。它们在抵抗疱疹病毒方面特别重要。该病毒家族包括单纯疱疹病毒、EB病毒和水痘病毒。
中性粒细胞
中性粒细胞或多形核白细胞（polys或PMN）是所有类型白细胞中最多的，约占总数的一半或更多。它们存在于血液中，可以在几分钟之内迁移到感染部位。这些细胞像免疫系统中的其他细胞一样，是从骨髓中的造血干细胞发育而来的。
在感染过程中，嗜中性粒细胞数量增加，它们在感染的最初几个小时内离开血流并在组织中积累，并负责“脓”的形成。它们的主要作用是摄入细菌或真菌并杀死它们。他们的杀灭策略依赖于将感染性生物吸收到专门的细胞膜小包中，然后与中性粒细胞的其他部分融合，这些部分含有杀死微生物的有毒化学物质。它们在防御病毒方面几乎没有作用。
单核细胞
单核细胞占白细胞的5-10％。它们还在肝脏和脾脏等器官的血管壁上排列。在这里，当微生物通过时，它们捕获血液中的微生物。当单核细胞离开血流进入组织时，它们会改变形状和大小并变成巨噬细胞。巨噬细胞对于杀死真菌和结核病所属的细菌（分枝杆菌）至关重要。像中性粒细胞一样，巨噬细胞会吸收微生物并将有毒化学物质直接输送到外来入侵者以杀死它。
巨噬细胞比嗜中性粒细胞寿命更长，对于缓慢增长或慢性感染尤为重要。巨噬细胞会受到T细胞的影响，并经常与T细胞协同作用杀死微生物。
细胞因子
细胞因子是体内非常重要的一组蛋白质。这些小蛋白质充当免疫系统的激素。它们代表了免疫系统的通信网络。在某些情况下，免疫系统的细胞通过彼此直接接触进行通信，但通常细胞通过分泌细胞因子进行通信，然后这些细胞因子可以局部或远距离作用于其他细胞。
这种聪明的系统可以迅速传递非常精确的信息，以警告身体有关威胁的状态。细胞因子并不经常在临床上进行测量，但可以在实验室记录中以IL-2，IL-4，IL-6等形式出现。
补体
补体系统由30种血液蛋白组成，这些蛋白以有序的方式发挥功能来防御感染。补体系统中的大多数蛋白质是在肝脏中产生的。补体系统的某些蛋白质包裹细菌，使它们更容易被嗜中性粒细胞吸收。其他补体成分的作用是发出化学信号，将中性粒细胞吸引到感染部位。补体蛋白也可以在微生物表面组成复合物，然后刺穿微生物的细胞壁并破坏它。
免疫系统如何保护我们的人体健康
免疫系统的所有组成部分都相互作用，但是依照免疫类型，免疫反应分成两大类：先天免疫系统和适应性免疫系统。
先天性免疫反应是指那些不需要额外“训练”即可完成工作的细胞。这些细胞包括中性粒细胞，单核细胞，自然杀伤（NK）细胞和补体。
适应性免疫反应是第二类。这些反应涉及T细胞和B细胞，通过与病原体的抗争，产生抗体。适应性反应的优势是它们的长久记忆力和适应新细菌的能力。
其实，婴儿出生时免疫系统的各个组分已经基本完善，我们常说小宝宝免疫力低下，主要是因为她们的免疫系统还没有与病毒、细菌抗争过，免疫力不够成熟的缘故。
当人体遭受病原体入侵时，机体可通过固有及适应性免疫及时清除病原体。
首先启动的是固有免疫。
当病原体大量侵入气道或在气道大量增殖时，巨噬细胞通过模式识别受体（PPR）识别病原体的病原体相关模式分子（PAMP）后在直接吞噬、消化病原体，发挥 “清道夫” 作用的同时，还可分泌一些信号因子使得血液中的单核细胞向感染部位聚集，并转化为巨噬细胞，共同清除病原体。除了上述作用外，巨噬细胞还能像 “哨兵”一样提醒自然杀伤细胞（NK细胞）准备战斗，活化后的自然杀伤细胞一方面分泌信号因子使得血液中的自然杀伤细胞向感染部位聚集，另一方面直接分泌γ-干扰素，增加巨噬细胞的杀伤作用。此外，自然杀伤细胞还可释放溶细胞颗粒，溶解已经感染的细胞。
此后，适应性免疫提供后期更持久、更强的免疫保护。
树突状细胞是体内功能最强的专职性抗原提呈细胞，可激活初始T细胞。当树突状细胞识别病原体抗原后，可将其提呈给CD4+T细胞和CD8+T细胞.CD4+T细胞具有多种作用。
- 刺激B细胞分化形成的浆细胞分泌抗体，加强对病原体的中和作用。
- 产生记忆B细胞，下次病原体入侵时可直接分泌抗体。
- 活化CD8+T细胞，增强其作用。这些是CD4+T细胞的作用。
CD8+T细胞经过树突状细胞抗原提呈后，一方面可形成杀伤T细胞，直接杀死感染的细胞，分泌γ-干扰素，增加巨噬细胞的杀伤作用；另一方面，CD8+T细胞也会形成记忆T细胞，记忆T细胞则会在下一次抗原入侵时再次将记忆中的杀毒方法再次调动出来，再次破坏靶细胞即受病菌或病毒感染的细胞。
在生命的最初几年中，大多数儿童会感染多种感染并产生针对那些特定感染的抗体。产生抗体的细胞“记住”感染并对其提供持久免疫力。同样，T细胞可以记住人体遇到的病毒，并在再次遇到同一病毒时做出更强烈的反应。因此，对于一个健康的儿童，偶尔生病，是“升级打怪”的必经之路，通过这种方式，免疫系统逐渐成熟。
免疫系统如何抵抗感染的示例
细菌
我们的身体被细菌覆盖，我们的环境在大多数表面上都包含细菌。我们的皮肤和内部粘膜充当物理屏障，有助于防止感染。当由于疾病，发炎或受伤而使皮肤或粘膜破裂时，细菌会进入人体。感染细菌一旦进入组织，通常会被补体和抗体包被，这使嗜中性粒细胞可以轻松地将细菌识别为异物。中性粒细胞然后吞噬细菌并消灭它们。
当抗体，补体和中性粒细胞均正常运行时，该过程可有效杀死细菌。但是，当细菌数量激增或抗体生产，补体和/或嗜中性粒细胞存在缺陷时，可能会发生细菌反复感染。
病毒
我们大多数人都经常感染病毒。我们的身体抵御病毒的方式不同于我们抵抗细菌的方式。病毒只能在我们的细胞内生存和繁殖。这使他们能够“躲开”我们的免疫系统。当病毒感染细胞时，该细胞释放细胞因子以警告其他细胞感染。该“警报”通常可以防止其他细胞被感染。不幸的是，许多病毒可能超过这种保护策略，并且它们继续传播感染。
循环中的T细胞和NK细胞变得对病毒入侵有所警觉，并迁移到它们杀死含有该病毒的特定细胞的位置。这是杀死病毒的非常有害的机制，因为在此过程中可能会牺牲我们自己的许多细胞。然而，这是消灭病毒的有效过程。
在T淋巴细胞杀死病毒的同时，它们还指示B淋巴细胞制造抗体。当我们第二次接触同一病毒时，抗体有助于防止感染。还会产生记忆性T细胞，并对第二种感染迅速作出反应，这也导致感染过程较温和。
来源：网络，并整理