免疫系统的组成部分

器官和组织

对免疫系统正常运作很重要的器官和组织包括胸腺和骨髓、淋巴结和血管、脾脏和皮肤。

骨髓和胸腺

如果免疫系统是警察部队，那么骨髓就是警察学院，因为这是产生不同类型免疫系统细胞的地方。免疫系统的所有细胞都是在骨髓中由一种常见的起始细胞（称为干细胞）产生的。这些干细胞后来发育成特定的细胞类型，包括红细胞、血小板（对血液凝固很重要）和白细胞（对免疫反应很重要）。只要我们活着，细胞的产生和分化过程每天都在发生。因此，就像我们血液中的红细胞在受伤或献血后得到补充一样，我们的免疫系统细胞也在不断得到补充。

一些干细胞会变成一种称为淋巴细胞的免疫系统细胞。适应性免疫系统由两种类型的淋巴细胞组成——B 细胞和 T 细胞。B细胞在骨髓中成熟（因此得名“B细胞”）。最终成为T细胞的细胞通过我们的血液从骨髓传播到胸腺，在那里它们成熟（因此得名“T细胞”）。胸腺位于胸骨或胸骨后面的心脏上方。

淋巴结和血管

淋巴结是充满免疫细胞的组织。这些淋巴结战略性地分布在整个身体各处。有些比其他的更出名。例如，许多人熟悉颈部的扁桃体和腺样体，但可能不知道 Peyer 斑块，它们是排列在肠道内的淋巴结。全身还存在许多未命名的淋巴结;事实上，我们身体的几乎每个角落都有一组与之相关的淋巴结。淋巴结往往在身体开口附近的区域最为普遍，例如消化道和生殖器区域，因为这是病原体最常进入身体的地方。

如果免疫系统是警察部队，那么淋巴结就是他们的驻地。一旦检测到病原体，附近的淋巴结（通常称为引流淋巴结）就会成为活动性荨麻疹，细胞活化、化学信号传导和免疫系统细胞数量的扩增就会发生。结果是淋巴结的大小增加，周围区域可能会变得柔软，因为扩大的淋巴结比平时占用更多的空间。脖子上的“腺体肿胀”是我们大多数人都经历过的一个例子。但是，同样的事情也可能发生在淋巴结被激活的任何地方。

两个血管系统对淋巴结的免疫功能至关重要：

• 血管 — 淋巴液是一种富含免疫系统细胞和信号化学物质的液体，通过毛细血管从血液进入身体组织。淋巴液在组织中收集病原体和碎片。然后，含有免疫细胞的淋巴液进入引流淋巴结，在那里被过滤。如果检测到病原体，免疫系统成分就会被激活（有关更多信息，请参阅下面的“适应性免疫系统”部分）。
• 淋巴管 — 滤过完成后，淋巴管将淋巴管将这种液体输送到心脏。根据过滤后的淋巴液的来源，它进入心脏左侧的胸导管，或心脏右侧类似但较小的导管。胸导管收集全身的淋巴液，胸部和头部右侧除外。来自这些区域的淋巴液流向较小的导管。从这里，淋巴液及其免疫细胞返回血液，再次穿过身体。

脾

脾脏是免疫系统最大的内脏器官，因此含有大量的免疫系统细胞。事实上，大约25%的心脏血液在每次跳动时都会流经脾脏。当血液在脾脏中循环时，它被过滤以检测病原体。当检测到病原体时，免疫系统细胞被激活并增加数量以中和病原体。脾脏在保护人们免受细菌感染（如脑膜炎球菌和肺炎球菌）方面尤为重要。因此，虽然人们可以在没有脾脏的情况下生活，但对他们来说，及时接种预防这些感染的疫苗很重要，因为他们患这些感染的风险更大。

皮肤

有时皮肤被描述为免疫系统中最大的器官，因为它覆盖了整个身体。人们可能不认为皮肤是这个系统的一部分，但现实情况是，皮肤是我们每天接触的许多致病因子的重要物理屏障。

先天免疫系统

先天免疫系统是抵御病原体的第一道防线。在我们的例子中，先天免疫系统就像巡逻当地节拍的警察。他们负责处理社区中发生的大部分犯罪活动，并通常保持和平。同样，大多数时候，我们的先天免疫系统通过控制病原体来有效地抵御感染。这是通过多种方式实现的。

物理屏障

我们的身体在物理上抵御了许多潜在的病原体。如上所述，我们的皮肤是重要的保护屏障。但是，大多数人没有意识到皮肤细胞的顶层，即上皮细胞，其设计使病原体不容易进入细胞之间。这些蜂窝交点称为紧密交点。我们的皮肤也往往干燥而坚韧，使病原体难以进入。

排列在我们身体开口处的上皮细胞，例如鼻子和嘴巴以及整个呼吸道、消化道和生殖道，往往具有一种或多种额外的保护功能。首先，这些区域的上皮细胞被粘液覆盖，粘液是一种粘稠的粘性溶液，使病原体难以附着在它们身上。其次，它们中的一些还具有称为纤毛的微纤维，它们将粘液和粘液中的任何病原体沿细胞表面移动。鼻腔中的毛发以类似的方式工作，在病原体进入肺部之前将其捕获在空气中。我们的身体还使用肌肉来移动空气和液体，以防止病原体感染我们。打喷嚏、流泪、呕吐和腹泻都是我们先天免疫系统保护我们的例子。

化学屏障

粘液不仅提供物理屏障，还含有有助于保护我们免受病原体侵害的化学物质。上皮细胞还分泌防止感染的化学物质。我们皮肤上以及消化道、呼吸道和生殖道中的上皮细胞也是如此。我们的身体还使用化学因素，如酸，为某些病原体创造恶劣的环境。例如，胃的酸性pH值使许多病毒难以在消化道中存活。发烧虽然不是化学屏障，但也使病原体更难生存，同时增强了免疫系统的有效能力。在此视频或此问答中了解有关发烧的更多信息。

伙伴 关系

细菌生活在我们体内和身上。随着人类的进化，生活在我们身上的细菌也在进化。因此，它们能够在我们的皮肤或消化道中生存，而无需我们的免疫系统来清除它们。这些被称为共生细菌的“居民”并非完全没有风险。例如，虽然葡萄球菌通常对我们的皮肤无害，但如果它们进入我们的身体，它们可能会很麻烦。在某些情况下，干扰是轻微的，例如丘疹。在其他情况下，结果可能是致命的，例如血液感染。因此，即使我们的免疫系统不会主动清除这些细菌，它确实可以控制共生细菌。

那么，你可能想知道，为什么我们的免疫系统允许这些细菌存在呢？就像生活中的其他事情一样，答案归结为风险收益比。当这些细菌覆盖我们的皮肤或消化道表面时，更多有害细菌的机会就会减少。此外，共生细菌可以帮助在当地环境中创造条件，防止传染性病原体引起问题。例如，共生细菌可能会释放出对其他类型的细菌有毒的化学物质。服用口服抗生素后可以看到这些细菌重要性的证据。您可能会有几天的稀便或肠痉挛。这是因为抗生素，如青霉素，可以杀死许多不同类型的细菌——好的和坏的。在共生（或有益）细菌重新繁殖之前，您的先天免疫系统将抵御原本不会成为问题的细菌。

非特异性细胞反应

先天免疫系统工作的最后一种方式是通过免疫系统细胞。这些细胞在寻找入侵者方面并不具有特异性。与先天免疫反应相关的最重要的细胞是：

• 中性粒细胞 — 这些是数量最多的先天免疫应答细胞。他们的主要工作是消灭病原体。中性粒细胞在血液中循环，但进入已确定入侵者的身体不同部位。当中性粒细胞发现病原体时，它会包围并摄入它——这个过程称为吞噬作用。中性粒细胞只能存活几天。
• 巨噬细胞 — 这些长寿细胞几乎存在于身体的所有组织中，它们利用吞噬作用来捕获组织中发现的入侵者。虽然巨噬细胞的吞噬活性是先天免疫的重要组成部分，但这些细胞在激活免疫系统其他部分方面的作用更为重要。摄入病原体的巨噬细胞会分泌称为细胞因子的化学信号，这有助于将其他免疫细胞募集到该区域——这会导致炎症。炎症很重要，原因有几个。首先，它建立了一个环境，在这个环境中，在血液中移动的细胞可以进入受影响的组织。其次，它允许凝血因子被激活以控制感染，第三，它促进组织修复。伤口部位的疼痛、发红和肿胀表明巨噬细胞诱导的炎症反应。
• 树突状细胞 — 这些细胞具有长触手，组织中也有吞噬病原体。然而，树突状细胞的主要目的不是破坏病原体（如中性粒细胞）或提醒免疫系统引起炎症（如巨噬细胞）。相反，树突状细胞用于桥接先天性和适应性免疫反应。树突状细胞如何做到这一点将在下面的“适应性免疫系统”中更详细地描述。
• 自然杀伤细胞（NK细胞） — 这些细胞的作用是防止病毒感染变得过于严重，同时适应性免疫系统产生靶向反应（参见下文“适应性免疫系统”一节）。与中性粒细胞、巨噬细胞和树突状细胞（它们都具有吞噬作用）不同，NK细胞附着在受感染的细胞上，并向其中释放化学物质以杀死它。自然杀伤细胞也以其对抗肿瘤细胞的能力而闻名。

观看这个简短的视频，了解先天免疫系统是如何工作的。

适应性免疫系统

当病原体通过先天免疫系统提供的非特异性保护机制时，适应性免疫系统就会接管。在我们的警察部队示例中，将适应性免疫的组成部分视为“特种部队”。

适应性免疫反应的“特种部队”有两个重要的工作：

• 阻止当前感染
• 生成免疫记忆

记忆细胞监测身体，以阻止或减轻未来同一病原体感染的影响。如果发生第二次感染，其持续时间通常比第一次感染短，严重程度也较低。疫苗使我们能够利用免疫记忆的优势，而没有初次接触的风险。坚持我们的警察部队的例子，疫苗就像警察为为实际事件做好准备而完成的练习演习。

召集“特种部队”

适应性免疫反应是由称为抗原呈递细胞 （APC） 的细胞的活动驱动的。三种细胞类型可以用作 APC——树突状细胞、巨噬细胞和 B 细胞。其中，树突状细胞是最常见和最强大的APC类型。它们被认为是先天性和适应性免疫反应之间的桥梁。

树突状细胞在骨髓中产生，并通过血液迁移到组织中，在那里它们监测病原体。当它们遇到病原体时，它们会吞噬它，将其分解成碎片，并将碎片放在它们的表面，作为向其他免疫系统成分发出的“信号”。当这种情况发生时，树突状细胞从组织迁移到最近的淋巴结，在那里这些表面信号（称为抗原）有助于激活 T 细胞。树突状细胞可以处理和呈现大多数类型的病原体，例如病毒、细菌、真菌和寄生虫。

抗原呈递是树突状细胞的主要功能，而巨噬细胞和 B 细胞是有能力的 APC，但这不是它们的主要功能。如先天免疫系统部分所述，巨噬细胞主要破坏病原体，发出先天免疫反应信号，并引起炎症。当它们作为 APC 发挥作用时，通常是从它们摄入的病原体中呈递抗原，这些病原体已经进化，因此它们不会被典型的先天免疫反应杀死。B细胞是适应性免疫反应的重要组成部分（参见下文“准备战斗”部分），但它们有时作为APC激活对毒素或较小抗原（如蛋白质）的反应。与树突状细胞类似，作为APC的巨噬细胞和B细胞必须移动到引流淋巴结以激活适应性免疫反应。

准备战斗

当抗原出现在引流淋巴结中时，适应性免疫反应开始认真开始。在我们的警察部队示例中，抗原呈递会导致“全员参与”的反应。这些反应令人着迷，因为它们主要由细胞表面的小蛋白质和“匹配”标记物引导。这些小蛋白质被称为细胞因子，当它们与细胞表面结合时，细胞会采取相应的行动。这些作用是广泛的，但可以包括生长、变化、繁殖或与其他细胞相互作用。已鉴定出50多种细胞因子。对于与细胞表面结合的特定细胞因子，细胞必须具有“匹配”标记，称为受体。不同类型的细胞具有不同的受体，因此或多或少会受到特定细胞因子的影响。此外，一些细胞因子会引起不止一种作用，而多种细胞因子可以引起类似的作用。这种看似“重叠”很重要，因为它使我们的免疫系统能够以多种方式避免感染。它还允许天生患有免疫缺陷的人生存。有关免疫系统这一方面的更多信息，请参阅标题为“当免疫系统无法正常运作时会发生什么”的部分。

除了细胞因子和APC之外，还有两种原代细胞类型是适应性免疫反应的核心——T细胞和B细胞。

T细胞

这些细胞在调节适应性免疫反应方面很重要。你可以把他们想象成警察局长和警长，确保适当数量的工作人员对情况做出反应。三种类型的T细胞各具有不同的作用：

• 辅助性 T 细胞监督细胞因子信号传导以激活 B 细胞并提高其他免疫细胞（如巨噬细胞）的效率。
• 细胞毒性T细胞在病毒感染中很重要，因为它们可以杀死被病毒感染的细胞。
• 调节性T细胞调节免疫反应。它们在感染早期发出活动增加的信号，相反，随着感染得到控制，反应减少的信号。

B细胞

一旦被激活，B细胞就开始繁殖，数量迅速增加。在我们的例子中，B细胞是降落在犯罪现场的军官部队。而且，就像士兵携带的武器一样，B细胞也是武装的。大多数B细胞的唯一目的是分泌大量的抗体。分泌抗体的B细胞也称为浆细胞。

B细胞分泌的抗体是适应性免疫反应的关键武器。它们对正在攻击的病原体具有特异性，因此它们可以与病原体结合并中和它。人体中存在五种不同类别的抗体，也称为免疫球蛋白 （Ig）：IgG、IgM、IgA、IgE 和 IgD。每个都有独特的特征和作用。

• IgG含量最高，存在于血液和组织中。已经确定了 IgG 的四个不同亚类。典型的成年人每天有超过 70 克（或 17 茶匙）的 IgG 在血液中循环，以监测病原体。IgG也在组织之间的空间中循环。这也是怀孕期间整个胎盘共享的抗体类型。
• IgM也在血液中循环。IgM是感染期间最早出现的抗体类型之一。虽然这些抗体对病原体具有特异性，但它们不如感染后期出现的 IgG 抗体有效。因为 IgM 以五聚体的形式出现，这意味着 5 个 IgM 分子一起移动，所以它不会像 IgG 那样离开血液并进入组织。与IgG相比，这些分子的分组弥补了较低的有效性。可以把这想象成五名公民阻止嫌疑人离开犯罪现场，而一名警察拿着武器。五名公民可以包围罪犯，使其更难逃跑，但当一名警察带着警察资源到达时，逃跑的可能性就更小了。
• IgA存在于血液中，但其最重要的作用是保护粘膜表面。因此，IgA抗体往往在消化道和呼吸道中含量较高。IgA也常见于母乳中。
• IgE 抗体存在于皮肤下方和血管中。它们在对抗寄生虫引起的感染方面最有效。这种类型的抗体最常与过敏反应有关。
• IgD不太清楚，但它可能在预防呼吸道感染和防止我们的免疫系统攻击我们自己的细胞和组织（称为“自身”抗原）方面发挥作用。IgD 存在于呼吸道和血液中，含量较低。

观看此简短视频，了解抗体的工作原理。

成功后，为未来做准备

大多数在感染期间被激活的细胞在感染期间或之后不久死亡。然而，B 细胞和 T 细胞的一小部分会无限期地保留。它们被称为记忆细胞。这些记忆细胞识别特定的抗原。例如，我们大多数人都有记忆B细胞和T细胞，可以监测我们的身体是否患有流感。无论我们第一次接触流感是感染还是接种疫苗的结果，我们的免疫系统都经历了被激活并对攻击做出反应的过程。这种第一反应称为原发性免疫反应。初次感染后残留的记忆细胞充当警卫，观察流感再次出现。如果是这样，这些细胞将迅速激活，使免疫系统对第二次（或第三次或第四次）攻击产生更快、更有效的免疫反应。

由记忆细胞驱动的免疫反应称为次级反应。在我们的警察例子中，将记忆反应想象成有经验的警官。那些有更多经验的官员可能会预测正在发生的事情，使他们能够更快、更自信、更有效地做出反应。同样，记忆细胞允许适应性免疫系统更快地增强其攻击力。这种准备将响应时间缩短了几天。结果可以通过几种方式实现。有些人可能没有任何症状，甚至没有意识到他们第二次接触。有些人会有症状，但症状不会那么严重。他们生病的天数也可能更少。

观看这个简短的视频，了解适应性免疫系统是如何工作的。

引用

• Chen K 和 Cerutti A.免疫球蛋白的功能和调节 D. Current Opin Immunol 2011;23(3): 345-52.doi：10.1016/j.coi.2011.01.006
• Murphy K. Janeway 的免疫生物学，8^第版。2012.
• 淋巴系统。访问于 http://www.lymphnotes.com/article.php/id/151/。