介绍

免疫学起源于研究人体如何保护自身免受微生物（如细菌、病毒、原生动物和真菌）以及寄生生物（如蠕虫）引起的传染病的侵害。

重要的初始感染屏障是物理屏障（例如皮肤 ），并由人体分泌的物质（例如唾液和泪液）增强，这些物质含有能够中和细菌的分子。内部黏膜组织 （例如肺、呼吸道和肠道 ）表面覆盖着一层黏液，能够捕获潜在的感染源。在呼吸道中，纤毛协同作用，将污染物从易感区域清除。皮肤、黏膜表面和呼吸道等组织中也含有免疫细胞，能够对突破这些物理防御的感染源做出反应。

最复杂的免疫系统由两部分组成： 先天免疫系统和适应性免疫系统。先天免疫系统利用某些“固有”策略，在接收到某些典型的感染信号时迅速做出普遍反应（本质上构成第一道防线）； 适应性免疫系统则能够产生高度特异性的反应（以及持久的“免疫记忆”），从而以极高的精准度靶向感染。这两个系统密切协作，在很大程度上，适应性免疫系统依赖于先天免疫系统来识别潜在目标，并据此调整自身的反应。

免疫组织

所有免疫细胞都起源于骨髓 ，由造血干细胞分化而来，但其中一类重要的免疫细胞（T 淋巴细胞）在胸腺中成熟。胸腺和骨髓被称为初级淋巴组织 。 次级淋巴组织 ，即淋巴结 、 脾脏和黏膜相关淋巴组织 （ MALT ），是产生适应性免疫反应的重要场所，并含有淋巴细胞 （关键的适应性细胞）。 淋巴系统是由引流血液（源自血浆）的血管组成的系统。淋巴结位于引流淋巴管沿线，是淋巴细胞的储存地，负责监测淋巴液中的感染迹象。MALT 组织在黏膜免疫反应中发挥着重要作用，体现了肠道和呼吸道在免疫防御中的特殊重要性。脾脏本质上是血液的“淋巴结”。

先天免疫

肥大细胞和嗜碱性粒细胞是固有免疫细胞，激活后会分泌组胺。组胺是一种重要的炎症介质，在感染引起的初始组织损伤后产生。肥大细胞存在于组织中（例如黏膜组织），而嗜碱性粒细胞则存在于血液中。它们在所谓的过敏反应中发挥着关键作用。

固有免疫由细胞免疫和体液免疫（“溶液中”）两部分组成。细胞免疫主要由吞噬细胞 （特别是中性粒细胞和巨噬细胞 ）代表，它们能够对组织中的感染信号（即炎症）做出反应，并定位感染性细菌，然后将其中和并吞噬（“ 吞噬作用 ”）。固有免疫系统通过微生物表面特征性的病原体相关分子模式 （ PAMP ）识别微生物，而模式识别受体 （ PRR ）这一重要的固有免疫受体家族负责这一过程（尤其包括 Toll 样受体 [ TLR ]）。 自然杀伤 （ NK ） 细胞是另一种重要的固有免疫细胞，能够检测并靶向病毒对体细胞的胞内感染。嗜酸性粒细胞是另一种特殊的固有免疫细胞，它在靶向较大的感染性生物体（例如寄生虫）方面发挥着特殊作用。

补体系统是先天免疫的体液部分，由多种蛋白质（存在于血液溶液中）组成，这些蛋白质可以直接或间接地（通过不同的激活途径）与感染性细菌相互作用。感染引起的炎症使含有补体蛋白的血浆能够进入受感染的组织。一旦被激活，补体蛋白会在微生物表面组装形成复合物，从而在微生物膜上穿孔。补体激活途径包括： 经典途径 、 替代途径和甘露糖结合凝集素途径 。

适应性免疫

淋巴细胞是适应性免疫反应的关键。淋巴细胞有多种亚型，但大致可分为两大类： T 淋巴细胞和 B 淋巴细胞 （通常分别称为 T 细胞和 B 细胞 ）。虽然两者都起源于骨髓，但 T 细胞在胸腺中成熟，而 B 细胞在骨髓中成熟。在生物体早期发育过程中，会产生大量的 B 细胞和 T 细胞，每种细胞都能够识别特定的、本质上独一无二的分子靶标。这种成熟过程的一个重要方面是，对于这两种细胞类型，识别体内靶标（“自身”组织）的细胞会被识别并清除。T 细胞成熟过程的另一个方面是会产生更不同的亚群—— 辅助性 T 细胞 （也称为 CD4+ T 细胞 ）和细胞毒性 T 细胞 （也称为 CD8+ T 细胞 ）。淋巴细胞的个体特异性是产生适应性免疫反应的关键。

适应性免疫利用多种受体来协调其活动。T 细胞携带 T 细胞受体 （ TCR ），而 B 细胞携带 B 细胞受体 （ BCR ），这些受体精细结构的差异决定了上述的个体特异性。此外，由主要组织相容性复合体 （ MHC ）编码的另一组受体在适应性免疫中也发挥着重要作用。MHC I 类受体表达于大多数体细胞上，而 MHC II 类受体则仅限于抗原呈递细胞 （ APC ）。这两种受体均与 TCR 相互作用。

适应性免疫反应由两部分组成： 细胞适应性免疫反应 （由细胞毒性 T 细胞介导）和体液适应性免疫反应 （由 B 细胞介导）。前者主要针对已定植于体细胞或已发生恶性转化（如癌症）的体细胞中的病原体。后者则通常针对血液中游离的病原体或存在于黏膜表面的分子（抗原）。顾名思义， 辅助性 T 细胞在这两种免疫反应中都发挥着核心作用，因为一旦被激活，它可以通过分泌特定的分子来塑造后续的免疫反应——特别是控制其他细胞类型的激活——因此，它扮演着重要的“守门人”角色。目前已发现两种辅助性 T 细胞亚型（Th1 和 Th2），它们分别负责引导适应性免疫反应向细胞型（ Th1 ）或体液型（ Th2 ） 发展。Th17 细胞是近期发现的，被认为发挥着更为特殊的作用。有效调节免疫反应对于确保免疫反应本身不会造成不必要的组织损伤也至关重要，而调节性 T 细胞 （ Tregs ）是 T 细胞的一个亚群，在这一过程中发挥着重要作用。

启动适应性免疫

抗原呈递细胞是功能明确的细胞，能够通过将抗原呈递给 T 细胞来启动适应性免疫应答。主要的抗原呈递细胞是树突状细胞 （ DC ），它们遍布全身——然而，巨噬细胞和 B 细胞也可以作为抗原呈递细胞，其中巨噬细胞是连接固有免疫的重要桥梁。树突状细胞通过吸收从周围环境中获取的蛋白质片段，并将其与主要组织相容性复合体（MHC）受体结合，呈递在细胞表面，从而持续监测体内环境。局部固有免疫信号（例如感染诱导的信号）可以激活树突状细胞，使其通过淋巴（或血液）迁移到淋巴结，在那里将抗原呈递给 T 细胞。如果某个蛋白质片段被特定的细胞毒性 T 细胞识别，则表明该抗原来源于外源（因为识别“自身”抗原的细胞会被清除），从而引发细胞适应性免疫应答。同样，淋巴结中的 B 细胞也可能遇到淋巴液中携带的游离抗原，从而引发体液适应性免疫应答。在这两种情况下，通常都需要同时激活辅助性 T 细胞，以确保有效的整体反应。

细胞适应性反应

体细胞持续处理源自细胞内环境的蛋白质，并将其与 MHC I 类受体结合呈递。这些蛋白质通常是“自身”抗原（免疫系统通常忽略的抗原），但也可能是来自感染性病毒或细菌的肽段，或是异常的癌症肽段。具有特定特异性的活化细胞毒性 T 细胞在淋巴系统中增殖，然后迁移至感染部位，利用其 T 细胞受体（TCR）监测体细胞是否存在细胞内感染或与癌症相关的异常自身蛋白（这些蛋白由 MHC I 类分子呈递）。如果 TCR 遇到它们能够识别的抗原，则表明存在感染或恶性肿瘤，此时 TCR 能够诱导靶细胞凋亡 （自身破坏）。这构成了细胞适应性免疫应答。

体液适应性反应

如前所述，B 细胞可通过其 B 细胞受体（BCR）直接识别抗原，无需预先加工或通过受体呈递——因此，它们是识别细胞外病原体（例如淋巴中的细菌）的关键。B 细胞激活后，会分化为浆细胞，浆细胞能够分泌抗体分子（与母细胞特异性相匹配的小分子）进入血液循环，这些抗体分子随后能够找到体内其他部位的靶标。抗体分子一旦与靶标结合，即可激活补体系统的经典途径 ，从而引导补体系统以高度特异性中和靶标。抗体的结合还能增强吞噬作用。

免疫记忆

值得注意的是，有效的初始适应性免疫应答 （例如针对以前从未遇到过的病原体）需要一段时间才能形成，因为最初只有少量靶向特异性 B 细胞和 T 细胞存在，而且一旦被激活，它们必须首先通过称为克隆选择的过程增殖，形成效应细胞 。这些效应细胞的一部分会进一步形成长寿命的记忆细胞， 确保如果再次遇到特定病原体，任何后续的二级适应性免疫应答 （或“记忆性免疫应答”）都能更快地形成，从而更加有效。

细胞因子和趋化因子

细胞因子是一类重要的蛋白质，它们作为免疫介质在免疫反应中发挥重要作用——它们既可以刺激也可以抑制免疫细胞的分化、增殖或活性。其中一类细胞因子， 即趋化因子 ，通过形成化学“痕迹”引导免疫细胞到达感染部位，发挥着重要作用。

免疫功能障碍

免疫功能障碍可能导致多种重要疾病。先天性免疫缺陷具有遗传基础，可导致全部或部分免疫反应（包括先天性和适应性免疫）丧失功能，从而增加感染或罹患癌症的风险。例如， 重症联合免疫缺陷 （ SCID ）和常见变异型免疫缺陷 （ CVID ）。此外， 自身免疫是指免疫系统错误地攻击自身组织，导致慢性炎症和组织破坏。例如， 1 型糖尿病 、 类风湿性关节炎和多发性硬化症 。

移植科学

主要组织相容性复合体（MHC）在机体区分自身/非自身组织方面的重要作用的发现，极大地提高了组织和器官移植的成功率，实现了组织配型 。 免疫抑制药物的研发也为此提供了助力，随着我们对免疫系统中更多特定靶点的识别，这些药物正变得越来越精细。

疫苗

疫苗可以利用特定病原体中的无害成分来激活免疫系统，这样，如果真的遇到该病原体，就能产生更强的二次免疫反应（“记忆”），从而更快地将其清除。此外，疫苗还可以使用减毒的活病原体变种来诱导保护性免疫反应。疫苗在免疫学作为一门医疗保健科学中扮演着核心角色，在天花 、 脊髓灰质炎 、 结核病 、 麻疹 、 腮腺炎 、 风疹和乳头瘤病毒等多种疾病领域都做出了关键贡献。然而，疫苗的成功与否取决于目标病原体，针对艾滋病毒 、 丙型肝炎和疟疾的有效疫苗仍然难以研制，这在很大程度上是由于这些病原体作为免疫系统靶标的变异性所致。

© 本作品的版权归作者所有。