生科小课堂 | 免疫:一场无声的细胞战争

文摘   2024-11-11 22:00   江苏  


细胞战争

免疫系统概述

How the Immune System Works



这是一场人体细胞与病原体的史诗级战争,也是人类历史上持续时间最长的战争。战争在我们每个人体内进行着,每一天,都要发生上万亿次。病原体突破细胞防御,攻击曾经健康的人体细胞。这支军队的唯一目标就是增殖并且摧毁尽可能多的人体细胞,导致疾病。

想象一下,明天一早醒来,你就有点不舒服:咽痛、流涕,还有点咳嗽。你一边穿衣服,一边想:人生不易啊!不过你并不是一个喜欢过多抱怨的人,而你的免疫系统则更加默默无闻、任劳任怨地工作,确保你能活着,继续哀叹人生的不幸。在你体内,“入侵者”已经杀死了十万百万的细胞,而此时,你的免疫系统正在组织复杂的防御,它通过远距离通信,启动精密的防御网络,给百千万乃至十百亿的敌人致命一击。而这一切都发生在你有点心烦意乱地穿衣服的那一刻。

免疫学是研究人体防御感染的学科。我们不断地接触微生物,其中许多是致病的,但我们很少生病。身体是如何保护自己的?当感染发生时,身体如何消除入侵者并治愈自己?为什么我们能对许多传染病产生持久的免疫力?


Part1免疫学发展历史



通常将免疫学作为一门科学的开端归功于爱德华·詹纳(Edward Jenner)在18世纪后期的工作。免疫的概念——在疾病中幸存下来会为以后的疾病提供更好的保护——从古希腊开始就为人所知。1796年,詹纳证明了接种牛痘可以保护接受者免受天花的侵害,使科学预防疾病跨出了第一步。

免疫学是在人类与传染病斗争过程中发展起来的,根据其发展特点,可以把免疫学发展历史分为经验免疫学时期、经典免疫学时期和近现代免疫学时期。

经验免疫学时期

16~17世纪,我国应用人痘苗预防天花;18世纪末,英国医生爱德华·詹纳(Edward Jenner)接种牛痘苗预防天花,为全球消灭天花奠定了基础。

经典免疫学时期

19世纪中叶路易斯·巴斯德(Louis Pasteur)等开创了人工主动免疫的先河;19世纪末俄罗斯免疫学家梅契尼科夫(E.Metchnikoff)发现细胞吞噬作用,提出细胞免疫理论;梅契尼科夫和保罗·埃利希(Paul Ehrlich)发现免疫血清具有抵抗病原菌的作用,并研制出白喉抗毒素,创立了人工被动免疫的方法,提出体液免疫理论。

近现代免疫学时期

1957年伯内特(F.M.Burnet)提出克隆选择学说,从而发展了侧链学说,修正了尼尔斯·杰尼(Niels Jerne)的自然选择学说,为免疫学发展奠定了理论基础,开启了现代免疫学新阶段。

20世纪30年代,人们发现抗体主要存在于血清的γ-球蛋白组分中,抗体氨基端可变区是与抗原特异性结合的部位。1968年和1972年,世卫组织及国际免疫学委员会分别将化学结构和抗体相似或具有抗体活性的球蛋白统称为免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)。



Part2免疫与免疫学概念



人类对“免疫”的认识起源于对感染性疾病的抵抗能力,免疫(immunity)一词源于拉丁文immunitas,其原意是免除税赋和徭役,引入医学领域则指免除瘟疫(传染病)。

现代“免疫”的概念指机体对“自己(self)”和“非己(non-self)”的识别与应答过程中所产生的生物学效应,在正常情况下,是维持机体内环境稳定的一种生理性功能。机体识别“非己(non-self)”,对其产生免疫应答并清除之;正常机体对“自己(self)”则不产生免疫应答,即维持耐受。免疫识别是诱导机体产生免疫应答或者决定免疫系统处于耐受状态的重要免疫过程,是免疫学研究中的一个关键科学问题。

在异常或病理情况下,机体识别“自己”和“非己”的功能发生紊乱,病毒感染或基因突变可导致细胞癌变,细胞癌变所表达的肿瘤抗原并非由胚系基因编码(属“非己”),但由于机体免疫监视障碍,以致不能识别并清除恶变细胞,则导致肿瘤的发生和发展;自身抗原由胚系基因编码,免疫系统功能紊乱可将其视为“非己”,从而发动免疫攻击以致引发自身免疫病。


Part3:免疫的类型



固有免疫(innate immunity)

亦称天然免疫(natural immunity)或非特异性免疫(nonspecific immunity),是在种群长期进化过程中逐渐形成的,是机体抵御病原体侵袭的第一道防线。

固有免疫应答的特点是:个体出生时即具备,作用范围广,不针对特定抗原。

适应性免疫(adaptive immunity)

亦称为获得性免疫(acquired immunity)或特异性免疫(specific immunity),为个体接触特定抗原而产生,仅针对该特定抗原而发生反应。此类免疫主要由可特异性识别抗原的淋巴细胞[即T淋巴细胞和B淋巴细胞]所承担,其在机体免疫应答中起主导作用。

适应性免疫应答的特点是:个体后天获得,具有特异性(specificity)、多样性(diversity)、记忆性(memory)和耐受性(tolerance)。



Part4免疫系统的组成



免疫器官

免疫器官按其功能不同,可分为中枢免疫器官和外周免疫器官。

一、中枢免疫器官(central immune organ)是免疫细胞发生、发育、分化、成熟的场所。人和其他哺乳类动物的中枢免疫器官包括胸腺和骨髓,鸟类腔上囊(法氏囊)的功能相当于骨髓。

二、外周免疫器官(peripheral immune organ)包括淋巴结、脾脏和黏膜免疫系统。外周免疫器官是成熟T细胞、B细胞等免疫细胞定居的场所,亦是产生免疫应答的场所。

免疫细胞与免疫分子

免疫细胞包括淋巴细胞、抗原提呈细胞、粒细胞及其他参与免疫应答和免疫效应的细胞。

免疫分子包括发挥固有免疫效应的分子和由活化的免疫细胞所产生的多种效应分子,以及表达于免疫细胞表面的各类膜分子。

免疫系统中的重要战士



我们的免疫帝国





假如你是免疫系统的总设计师。你的任务是组织防御,抵挡千百万入侵者的占领。你可以按心意修建防御工事,不过会计好心地提醒你:人体的能量预算吃紧,没有富余,用起来可不能大手大脚。那你要怎么完成这项艰巨的任务?你会把哪些部队派到前线,哪些放在后方?你怎样保证部队能对突然袭击做出有力的反应,又不致自我消耗得太快?你怎样保卫广袤的身体,应对形形色色、多如牛毛的敌人?


我们的免疫系统找到了许多巧妙而有效的方法

来解决这些问题

未来我们会详细介绍

我们免疫系统的有力战术


参考文献

[1] 《战斗细胞:人体免疫系统奇妙之旅》,海南出版社,[德]菲利普·德特玛著,李超群译

[2] 《医学免疫学(第四版)》,人民卫生出版社,沈关心、赵富玺著

[3] 《Janeway's Immunobiology 10th》 PART 1 An introduction to immunobiology and innate immunity,Kenneth Murphy,Casey Weaver,Leslie Berg

[4] 《How the Immune System Works 7th》LECTURE 1 An Overview,Lauren Sompayrac, PhD


图文来源:部分来源网络,侵删

责任编辑:新媒体中心 王鹤杰

审核:刘晗 陈佳怡

校对:宛涛

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