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免疫系统及细胞
发布时间:2024-06-27


免疫系统是机体抵御感染和疾病的防御系统,它由两大部分组成:天然(固有)免疫系统和适应性免疫系统。这两个系统均含多种细胞,每种细胞有各自的特点,它们共同发挥着对抗疾病和协助维持机体健康的作用。免疫系统的所有细胞均由骨髓中的造血干细胞发育而来。造血干细胞先分化为淋巴样和髓样祖细胞,两者各自都能进一步分化成多种细胞类型。髓样祖细胞主要分化为先天性免疫系统细胞,而淋巴样祖细胞主要分化为三种类型的细胞:B细胞、T细胞和自然杀伤(NK)细胞。



天然(固有)免疫系统

TOLL样受体(TLRs)参与微生物识别C型凝集素受体(CLRs)是真菌的主要受体视黄酸诱导型基因-IRIG-I样受体 (RLRs)识别RNA病毒天然(固有)免疫系统是人体的第一道防线,它提供快速而全面的免疫应答,适应性免疫系统则通过侦测和清除威胁机体的特定病原体来发挥作用。虽然这两种系统都能抵抗感染,但适应性免疫系统的反应时间要比天然(固有)免疫系统长得多。天然(固有)免疫系统中的细胞是通过模式识别受体(pattern recognition receptors, PRRs)发挥作用的。PRRs是一种特殊的蛋白,其功能是识别众多细菌和病毒的保守抗原。保守抗原有两种,一种是参与病原体识别的病原体相关分子模式(pathogen-associated molecular patterns, PAMPs),另一种是识别受损细胞的损伤相关分子模式(damage-associated molecular patterns, DAMPs)。 PRRs则主要包括以下几种模式:


与种系编码、数量固定且有限的PRRs不同,适应性免疫系统的抗原特异性T细胞受体(T cell receptors, TCRs)和B细胞免疫球蛋白(B cell immunoglobulins , Igs)是体细胞基因重排的结果,几乎可以识别任何抗原。



天然(固有)免疫系统的造血谱系


髓样祖细胞可以分化为中性粒细胞、嗜酸性细胞、嗜碱性细胞(以其染色特征命名)、肥大细胞和单核细胞。单核细胞又可以进一步分化为树突状细胞(dendritic cells , DCs)和巨噬细胞。
中性粒细胞,连同嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞,一起被称为粒细胞(含颗粒的细胞),因这些细胞均具有多叶核而归于多形核 (polymorphonuclear, PMN)白细胞家族。中性粒细胞是最常见的吞噬细胞,也是最先到达组织损伤部位的细胞。它们
遍布全身,专门吞噬和消化病原体,尤其是细菌。

嗜酸性粒细胞具有分叶状肾形核,其通过释放颗粒内容物而在胞外消化病原体,尤其是寄生虫。嗜酸性粒细胞也分泌多种细胞因子和生长因子,进而影响免疫系统的其它细胞。嗜碱性粒细胞是数量最少的粒细胞,但体积却是粒细胞中最大的,其核为双叶核型,且具有富含组胺的颗粒。嗜碱性粒细胞参与多种炎症反应,包括与过敏症状相关的反应,同时也是IL-4的重要来源,后者负责诱导初始T细胞向辅助性T细胞分化。


肥大细胞是组织驻留型粒细胞,分泌组胺和肝素等因子。它们不仅参与防御寄生虫,还参与创伤愈合和血管生成。

单核细胞是最大的白细胞,可分化为另外两类专职抗原呈递细胞(antigen-presenting cells , APCs)——DCs和巨噬细胞。DCs主要存在于与体外环境相接触的组织中,如皮肤、肺和肠等。DCs被认为是功能最强的APCs,其主要功能是加工、呈递和交叉递呈抗原给T和B细胞。DC活化后,可分泌IL-6、IL-10和IL-12等细胞因子。

巨噬细胞(源自希腊语,“makros”和“phagein”,意思是“大食客”)是吞噬性清道夫,其吞噬并处理各种不同于健康细胞的废弃或有害物质,如细胞碎片、病原体和癌细胞等。巨噬细胞是组织驻留细胞,在不同的部位有其特定的名称。活化的巨噬细胞分为M1和M2两大类。M1型巨噬细胞具有促炎活性,而M2型巨噬细胞参与创伤愈合和组织再生,同时具有抗炎特性。

NK细胞是一种细胞毒性细胞,其细胞质中的小颗粒内含穿孔素和颗粒酶,用于杀伤靶细胞。NK细胞与B淋巴细胞和T淋巴细胞一样,都由共同的淋巴祖细胞发育而来,但NK细胞属于天然(固有)免疫系统。NK细胞通过快速应答摧毁癌变和感染细胞,无需抗原的特异性识别和激活。



适应性免疫系统

适应性免疫系统的一个重要特征是具有长期记忆的能力。这一特性使得机体再次遇到特定病原体时,能产生更快、更有效的免疫反应。


先天性免疫系统的造血谱系

成熟B细胞一旦被激活,就会分化成记忆细胞和浆细胞。浆细胞可分泌病原特异性抗体,因此在保护性免疫应答中发挥关键作用。B细胞是三种专职APCs中的一种。MHC (Major Histocompatibilty Complex, 主要组织相容性复合体) I类蛋白组成型表达于体内所有有核细胞表面,MHC II类蛋白则主要表达于巨噬细胞、B细胞和树突状细胞等APCs的表面,常伴有多种共刺激分子的同时表达。MHC II类细胞通过递呈抗原肽来参与T细胞的活化。多种类型的T细胞起源于共同的T细胞祖细胞。在这些细胞中,最常见的是记忆性T细胞、CD8+ 细胞毒性T细胞(cytotoxic Tcells, Tc)和CD4+ Th细胞。Tc细胞能够识别并摧毁携带病原特异性抗原的细胞,Th细胞则在被抗原递呈细胞激活时分泌细胞因子,以调节免疫应答。在此过程中,Th细胞增强或抑制其它免疫细胞的活性。Th细胞可进一步分为几个亚群,如Th1、Th2、Th17和Treg等。每个亚群的细胞因子分泌谱特异,并具有特定的免疫应答调节功能。B浆细胞和各种类型的T细胞一样,是适应性免疫系统的关键要素。

天然(固有)免疫系统与适应性免疫系统之间的交互作用

适应性免疫系统需要天然(固有)免疫系统的成员,如DCs递呈细胞,以启动和引导适应性免疫应答。因此,DCs通过传递调节和引导适应性免疫应答的多种信号,在天然(固有)免疫系统和适应性免疫系统之间架起了一座桥梁。这两个系统之间的沟通不是单方面的,吞噬细胞和天然(固有)免疫系统的其它细胞通过他们的Fc受体识别与病原体结合的抗体,使吞噬细胞和其它髓系成熟细胞能够更有效地识别和消灭病原体。进而,这些被激活的吞噬细胞对适应性免疫系统中的T细胞应答起到协助作用。


鉴定用抗体