免疫学基础与原理

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免疫学基础：免疫系统

免疫学是研究免疫系统的学科，免疫系统提供对由微生物及其产物（如毒素）引起的疾病的抵抗力。这种抵抗力被称为免疫力，它也能抵抗癌细胞。

免疫系统主要基于以下策略：

• 阻止病原体进入体内

• 通过不同的免疫细胞清除入侵的病原体。

• 防止攻击宿主自身细胞。

• T细胞和B细胞储存先前入侵病原体的记忆。

• 能够在病原体清除后限制其免疫反应。

宿主的防御机制

宿主通过复杂的免疫器官和细胞网络对病原体表现出防御能力。这种宿主防御主要分为两类防御机制：阻止病原体进入和清除病原体。它们是

• 天然抵抗力，通常由宿主的屏障提供。这构成了外部防御机制的一部分。

• 内部防御机制，包括非特异性先天免疫和特异性获得性免疫。

屏障/第一道防线/宿主的外部防御

这包括三种不同的因素，它们充当屏障和第一道防线机制。

• 物理因素 – 包括皮肤、唾液、鼻毛和粘液。

• 化学因素 – 包括汗液和油脂。

• 生物因素 – 包括存在于体内的正常菌群，不会引起任何感染的益生菌。这些正常菌群产生能够杀死病原体的物质，主要存在于皮肤、胃和肠道中。

  • 脑脊液 (CSF) 分泌的溶菌酶有助于预防微生物引起的感染。

  • 口腔分泌的粘液有助于捕获微生物，这种粘液含有能够杀死这些微生物的酶。

  • 排列在气管中的纤毛捕获微生物，防止其进入肝脏引起感染（如果被宿主吸入）。

  • 皮脂腺分泌的皮脂在皮肤上形成一层油性层，降低pH值，从而抑制碱性细菌。

  • 由于胃中分泌的酸，所有嗜中性或碱性细菌都被杀死。

  • 胃肠道和阴道中的正常菌群也提供对微生物的防御。

白细胞的作用

因此，如果皮肤受损，病原体就会侵入宿主细胞，使其成为入侵部位。然后白细胞发挥作用，对病原体表现出第二道和第三道防线。

这主要包括两种类型的细胞。

• 粒细胞 – 这些细胞中存在明显的颗粒。颗粒是含有有助于防御病原体的物质的小囊泡。

• 无粒细胞 – 这些细胞不具有任何颗粒。

先天免疫/第二道防线/非特异性内源性防御

• 它是对入侵病原体的普遍而迅速的反应。

• 它没有记忆，因此反应保持不变。

• 涉及先天免疫细胞，如中性粒细胞、嗜碱性粒细胞、嗜酸性粒细胞、肥大细胞等。

• 一些吞噬细胞，如中性粒细胞，可以通过吞噬作用（即吞噬病原体）杀死病原体。

• 其他先天免疫细胞，如嗜酸性粒细胞，可以通过脱颗粒作用（即释放颗粒内容物）杀死病原体。

• 嗜碱性粒细胞响应感染释放一种叫做组胺的化学物质，导致炎症，这是对任何感染的正常反应。炎症导致毛细血管细胞之间的间隙扩大，允许白细胞从毛细血管移动到组织。

• 在组织中形成的肥大细胞也释放组胺，并通过脱颗粒作用杀死病原体。

• 参与先天免疫的NK细胞通过脱颗粒作用杀死受感染的细胞。

• 单核细胞是血液中最大的白细胞，通过吞噬作用杀死病原体。当这些单核细胞移动到组织中时，它们变成树突状细胞和巨噬细胞。这些细胞主要参与先天免疫。

• 树突状细胞充当先天免疫和适应性免疫之间的桥梁。当先天免疫未能清除病原体时，这些树突状细胞就会激活适应性免疫。一旦病原体被吞噬，该细胞就会将其分解成微小颗粒，并将它们呈现在其表面的MHC分子上。

非特异性防御主要由以下机制提供：

吞噬作用

它也称为细胞吞噬。单核细胞、嗜碱性粒细胞和中性粒细胞引起入侵病原体的吞噬作用。大多数革兰阳性细菌都被这个过程杀死。

自然杀伤细胞

这些细胞杀死微生物的确切机制尚不清楚。它们可以杀死癌细胞和病毒感染的细胞，而无需吞噬它们。

干扰素

真核细胞在接触病毒感染后会产生一些蛋白质，称为干扰素。它们有三种类型：α、β和γ。它们诱导宿主细胞产生非特异性病毒蛋白。它们可以抵抗病毒感染，抑制细胞增殖并促进NK细胞的细胞毒活性。

炎症反应

首先，当发生任何组织损伤时，由于微生物通过受损部位进入，会导致刺激。该部位的动脉细支血管随后扩张，导致血流量增加。然后大量的免疫细胞聚集在感染部位附近，并杀死任何存在的病原体。

发烧

感染后，观察到体温升高，这又是自然的防御机制，因为它可以杀死病原体。还会刺激干扰素的产生。微生物释放的内毒素和IL-1主要引起发烧。

补体系统

它也称为C系统，是内部防御机制之一。该系统指的是正常血清中存在的许多因素，主要在抗原抗体相互作用时被激活。它随后可以介导许多具有生物学意义的结果。

它主要由9种蛋白质C1至C9组成，C1由3个亚基组成。它们主要在不同的部位合成。

• 肠上皮细胞 – C1

• 巨噬细胞 – C2、C4

• 脾脏 – C5、C8

• 肝脏 – C3、C6、C9

补体系统导致细菌溶解和细胞溶解。补体结合到Ag-Ab复合物粘附于红细胞吞噬作用。

适应性免疫/第三道防线/宿主的特异性内源性防御

• 这是一个特异性反应，需要首先被激活，因此对入侵者提供延迟反应。

• 它具有记忆，因此当再次入侵相同类型的病原体时，会产生更好的反应。

• T淋巴细胞和B淋巴细胞等免疫细胞参与适应性免疫反应。

• 有两种类型的T细胞：细胞毒性T细胞 (Tc) 和辅助性T细胞 (TH)。

• Tc细胞通过脱颗粒作用杀死受感染的细胞，而TH细胞识别树突状细胞在其MHC分子上提供的微小碎片，并激活TC细胞和其他白细胞，如B细胞。

• B细胞分化为浆细胞，可以产生针对病原体的抗体。

• 通过两种不同的机制提供免疫反应：细胞介导的免疫，涉及TC和TH细胞；以及由针对入侵病原体的抗体产生介导的体液免疫。

结论

免疫学是一门快速发展的学科，为知识和研究提供了广阔的空间。免疫学不仅研究针对微生物的免疫反应，还广泛参与肿瘤识别和随后的排斥、移植器官和组织的排斥、寄生虫的清除、过敏和自身免疫。宿主的免疫系统主要通过两种机制提供防御，即外部防御机制和内部防御机制。宿主的内部防御机制包括非特异性（先天免疫）和特异性（获得性）防御机制，如下所述。