免疫系统概况

免疫系统概况

免疫系统是人体的重要防御系统，负责识别并清除病原体，维持机体的健康状态。本文将从免疫系统的识别机制、解剖结构、物理屏障、先天免疫和适应性免疫等方面，全面介绍免疫系统的概况。

1. 免疫系统识别并消除病原体

免疫可以被描述为所有这些生理过程的总和，这些过程赋予宿主识别异物的能力，并在对其自身组织造成或不造成伤害的情况下中和、消除或代谢它们。

这种区分“自我”和“非我”的能力构成了免疫反应的基本标志，也是理解健康和疾病临床免疫学的基础。

为了便于讨论，宿主免疫反应遇到异物的可能结果如 图1 所示。

如果异物不能被皮肤和粘液分泌物等自然屏障阻挡，该物质就会与免疫系统接触（图1）。

图 1. 宿主遇到外部配置的可能结果。

遇到异物可能会导致免疫反应或没有反应(这种情况称为免疫耐受)。

根据识别外来结构导致免疫反应的机制可以分为两大类：

• 先天性免疫
• 适应性免疫

先天免疫是由宿主遗传基因编码的受体激活的一系列固定反应。

这些受体识别哺乳动物宿主中不存在的许多外来物质所共有的分子模式。

适应性免疫是对独特的外来结构（抗原或免疫原）的一系列反应。

受体由相对较少的基因元件编码，这些基因元件经过体细胞重排，从而组装出对个体免疫原具有精确特异性的抗原结合分子。

这些抗原结合结构由位于专门免疫淋巴细胞（B 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. 免疫反应的特征。

2. 免疫系统的解剖结构

为了执行免疫功能，脊椎动物体内出现了普遍存在的细胞和细胞系统，其中包含先天性和适应性免疫系统的要素。

该系统可以分为外部免疫系统和内部免疫系统。

通过天然入口（即皮肤、呼吸道、胃肠道或泌尿生殖道）进入人体的外来物质会遇到在这些部位发现的淋巴元素集合中发现的外部免疫系统的成分。

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(MALT， mucosa-associated lymphoid tissues)

穿过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体内，并遇到淋巴结、胸腺和脾脏中的内部免疫系统。

3. 物理屏障和外部分泌物

在先天性和适应性免疫系统激活之前，存在许多由解剖结构和生理机制组成的天然屏障，限制外来入侵者的进入。

传染性病原体或其分泌物最初进入时首先遇到由皮肤（身体最大的外部保护外壳）和粘膜提供的机械屏障，粘膜排列在与外部环境连通的所有身体通道中。

皮肤和粘膜的外分泌物含有大量不利于微生物生长的物质（表1）。其中包括多种代谢物，例如酸、肽和蛋白质。

表1：分泌物和汗液中的可溶性因子

4. 先天免疫对保守的病原体结构做出快速反应

对外来物质的第一组反应称为先天免疫反应，因为它们的存在不需要特定的诱导，并且在初次和随后遇到外来物质时出现。

先天免疫反应是原始的、保守的，并且缺乏与适应性免疫相关的记忆形式，或者在随后遇到相同的外来物质时以增强的方式做出反应的能力。

先天免疫系统识别外来物质上的某些结构，称为病原体相关分子模式 (PAMP)，它们是利用位于先天免疫系统各种细胞表面的称为模式识别受体 (PRR) 的受体介导的。

巨噬细胞和树突细胞是携带这些受体的细胞的例子。

• 吞噬作用(phagocytosis)：某些细胞摄取外来物质的能力；
• 炎症(inflammation)：身体对损伤的反应；
• 细胞毒性(cytotoxicity)：通过细胞凋亡消除感染或转化的细胞，细胞凋亡是一种细胞过程，涉及一系列基因控制的事件，导致非炎症性程序性细胞死亡。

5. 适应性免疫更具特异性并生成免疫记忆

适应性免疫系统包括一组复杂的遗传控制、相互依赖和相互作用的反应，也称为适应性或特异性(acquired / specific）免疫。

与先天免疫系统相比，适应性免疫系统更加广泛和多样化，其特点是：

• 特异性：淋巴细胞表面的抗原识别分子对异物（即抗原或免疫原）进行高精度、选择性的识别；
• 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；
• 记忆能力：在随后遇到异物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由相对较少数量的细胞组成，这些细胞具有识别单个免疫原的特异性，因此响应细胞必须增殖，形成细胞克隆，并分化为效应细胞。

遇到外来物质后，效应细胞达到足够的数量，以产生与所呈现的外来物质的数量相称的有效反应。

因此，适应性免疫反应通常在遇到异物时暂时表现出来，通常是先天反应后几天。

适应性免疫反应的一个关键特征是，它产生大量的长寿命细胞（即记忆细胞），这些细胞持续处于明显的休眠状态，但在随后遇到相同抗原后可以快速重新表达效应功能。

这为适应性免疫反应提供了表现出免疫记忆的能力，使其能够在第二次遇到特定病原体时，甚至在初次致敏遭遇数十年后，对特定病原体做出更有效的宿主反应。

6. 体液免疫和适应性免疫

适应性免疫反应的两个主要组成部分是

• 体液免疫、及
• 细胞介导的免疫。

体液免疫是由抗体（免疫球蛋白）执行的过程，产生的 B 淋巴细胞响应抗原并能够与抗原发生反应（表 2）。

细胞介导的免疫是 T 淋巴细胞执行的适应性免疫反应的另一部分（表 2）。

表 2：适应性免疫系统的两个主要组成部分

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，免疫球蛋白有五种主要类型（即同种型，isotypes）：IgM、IgG、IgA、IgD 和 IgE，每种类型的物理、化学和生物特性各不相同。

抗体的主要功能是直接与外来物质/病原体结合。

抗体与先天免疫系统的其他细胞和成分之间存在许多其他相互作用。

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）。

细胞介导的免疫是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）而进行的过程。