? ? ? ?來(lái)源：醫學(xué)速覽 ▉??導讀 ? ? ? ?免疫(immunity)這個(gè)詞來(lái)源于羅馬時(shí)代的拉丁文“immunis”，其原意為“免除稅收”，后引申為“免于疫患”之意。免疫學(xué)是研究生物體對抗原物質(zhì)免疫應答性及其方法的科學(xué)，更通俗地說(shuō)，免疫是機體識別“自身”與“非己”抗原，并對自身抗原形成天然免疫耐受，對“非己”抗原產(chǎn)生排斥作用的一種生理功能。正常情況下這種生理功能對機體是有益的，可產(chǎn)生抗感染、抗腫瘤等維持機體生理平衡和穩定的免疫保護作用；但在一定條件下當免疫功能失調時(shí)，也會(huì )對機體產(chǎn)生有害的反應和結果，如引發(fā)超敏反應、自身免疫病和腫瘤等。 圖片1：免疫系統?
? ? ? ?免疫系統就像是一支橄欖球隊，其工作的過(guò)程是一種團隊合作，由許多不同的成員參與。這些成員可大致可分為兩組，一組是固有免疫系統(innate immune system)隊伍的成員，而另一組是適應性免疫系統(Adaptive immune system)的組成部分。這兩個(gè)組一起團結協(xié)作，為機體提供強大的防御機制，抵御外敵的入侵。因此在學(xué)習免疫系統時(shí)，我們應該以宏觀(guān)、全局的視角去看待它，而不能僅僅拘泥與其中的某一個(gè)組分。 ? ? ? ?試想你正在觀(guān)看一場(chǎng)電視轉播的橄欖球比賽，而攝像機卻一直鎖定在近端鋒這一個(gè)球員身上，那么你只能看到他在場(chǎng)上全速奔跑，然后停了下來(lái)，所以你可能根本沒(méi)有看懂發(fā)生了什么。然而，當你在大屏幕上看同一場(chǎng)比賽時(shí)，你就會(huì )明白那個(gè)近端鋒吸引了兩個(gè)防守者跟著(zhù)他在場(chǎng)上奔跑，使得跑衛無(wú)人防守從而可以接到傳球并觸地得分。免疫系統也是由許多成員相互合作來(lái)實(shí)現其功能，而只關(guān)注任何一個(gè)單獨的成員沒(méi)有任何意義，這就是全局觀(guān)的意義所在。（近端鋒、跑衛都是橄欖球比賽中球員的位置） 圖片2：橄欖球比賽
▉? 物理屏障
? ? ? ?物理屏障是我們的機體抵御“侵略者”的第一道防線(xiàn)，而如果病毒、細菌、寄生蟲(chóng)和真菌等“入侵者”想要給我們制造麻煩，那么它們就必須穿過(guò)這些屏障。很多人傾向于認為皮膚是我們的主要屏障，但事實(shí)上皮膚覆蓋的面積僅僅只有2平方米。相反，覆蓋我們消化道、呼吸道和生殖系統的黏膜所占的面積大約有400平方米，即大約兩個(gè)網(wǎng)球場(chǎng)那么大。因此我們可以很直觀(guān)地感覺(jué)到，機體需要保護的范圍是很大的。
▉? 固有免疫系統 ? ? ? ?任何“入侵者”一旦穿過(guò)了皮膚或黏膜組成的物理屏障，那么它們就會(huì )遇到固有免疫系統—機體的第二道防線(xiàn)。免疫學(xué)家之所以將這個(gè)系統命名為“固有”，就是因為這一系統似乎是所有動(dòng)物生來(lái)就有的，且該系統中的很多武器已經(jīng)存在了長(cháng)達5億年之久。 ? ? ? ?假設你剛洗完熱水澡，當你走出浴缸踏在地板上時(shí)，一片碎木屑扎進(jìn)了你的腳趾，而那個(gè)木屑上恰好有許多細菌，那么在接下來(lái)的幾個(gè)小時(shí)內，被木屑扎的部位會(huì )開(kāi)始紅腫，這說(shuō)明免疫系統開(kāi)始工作了。在你的組織中徘徊著(zhù)一群群白細胞，幫助你抵御細菌的進(jìn)攻。在我們看來(lái)，組織是結實(shí)的一個(gè)整體；但在一個(gè)細胞的視角里，組織就像是充滿(mǎn)孔洞的一塊海綿，單個(gè)的細胞可以自由地在孔洞之中穿梭。巨噬細胞(Macrophage)是存在于組織之中的一種防御細胞，也是固有免疫系統中最有名的角色。如果你是一個(gè)細菌，那么巨噬細胞一定是你在進(jìn)入機體后最不想見(jiàn)到的那個(gè)細胞。下圖展示了電子顯微鏡下一個(gè)巨噬細胞正準備吞噬一個(gè)細菌的景象。 圖片3：巨噬細胞吞噬細菌
? ? ? ?我們可以觀(guān)察到巨噬細胞并不是等著(zhù)細菌送上門(mén)來(lái)從而吞噬，而是它感受到了細菌的存在，于是伸出了“觸手”主動(dòng)地去抓細菌。那么巨噬細胞是怎么知道細菌在那兒的呢？這是因為在巨噬細胞的表面有很多“觸角”（即受體），而這些“觸角”可以識別出常見(jiàn)的微生物“侵略者”身上所帶有的“危險分子”的特征。舉個(gè)例子，細菌的細胞膜是由一些脂質(zhì)和糖所組成的，而這其中的一些成分是在人體內不存在的。這樣的一些外來(lái)分子就像是在給巨噬細胞說(shuō)：“來(lái)啊來(lái)吃我??！”一旦巨噬細胞識別了這些“危險分子”，他們就開(kāi)始向著(zhù)發(fā)出這種信號的微生物 “匍匐前進(jìn)”。 ? ? ? ?當巨噬細胞遇到細菌時(shí)，它會(huì )先將細菌吞進(jìn)一個(gè)叫作吞噬體(phagosome)的小袋子（囊泡）里，然后這個(gè)含有細菌的囊泡會(huì )被運送到吞噬細胞內部，與另一個(gè)叫作溶酶體(lysosome)的囊泡融合。溶酶體中含有各種強力的化學(xué)物質(zhì)和酶，這些物質(zhì)可以有效地殺死細菌。事實(shí)上這些物質(zhì)的殺傷力是毀滅性的，如果它們在巨噬細胞內部被釋放，那么巨噬細胞自己也難以逃脫被殺死的命運，這也是為什么要將它們裝在囊泡里的原因。運用這樣一個(gè)充滿(mǎn)智慧的策略，巨噬細胞可以高效地殲滅“入侵者”，而不會(huì )搬起石頭砸自己的腳。這整個(gè)過(guò)程叫作吞噬作用(phagocytosis)，下圖展示了其發(fā)生的整個(gè)過(guò)程。 圖片4：吞噬作用
? ? ? ?巨噬細胞已經(jīng)存在于這個(gè)世界上很久了。事實(shí)上，巨噬細胞所使用的攝取技術(shù)實(shí)際上是阿米巴原蟲(chóng)捕食策略的改進(jìn)版，而阿米巴原蟲(chóng)已經(jīng)在地球上生存了大概25億年了。那么為什么這種細胞被叫做巨噬細胞(Macrophage)呢？“Macro”的意思是“大”，顯然巨噬細胞的體型很龐大；而“phage”來(lái)源于希臘語(yǔ)，意思是“吃”。所以從名字上就可以看出來(lái)巨噬細胞細胞是一個(gè)名副其實(shí)的“大吃貨”。除了可以抵御 “侵略者”外，它其實(shí)還是一個(gè)垃圾收集器，而且幾乎什么都吃，一點(diǎn)也不挑食。免疫學(xué)家利用巨噬細胞的這種“好胃口”，給它喂一些鐵屑并讓它吞食，然后利用一小塊磁鐵便可以輕松地將巨噬細胞從其他細胞中分離出來(lái)。 圖片5：巨噬細胞
? ? ? ?那么巨噬細胞是從哪來(lái)的呢？巨噬細胞和身體里的其他血細胞一樣，都是起源于在骨髓中的一種具有自我更新能力的細胞—干細胞(Stem cell)，干細胞可以形成所有的血細胞。干細胞自我更新時(shí)，即當一個(gè)干細胞生長(cháng)并分裂成為兩個(gè)子細胞時(shí)，遵循“一個(gè)給我，一個(gè)給你”的原則，也就是說(shuō)分裂形成的兩個(gè)子細胞中一個(gè)變回干細胞，保留自我更新的能力，而另一個(gè)最終會(huì )變成成熟的血細胞。這種不斷的自我更新的策略確保了總是會(huì )有儲存的干細胞，可以不斷地產(chǎn)生成熟的血細胞。 圖片6：干細胞分化示意圖
? ? ? ?當一個(gè)子細胞長(cháng)大并成熟時(shí)，它需要作出一個(gè)“影響其一生的決定”，即它將要分化成什么類(lèi)型的血細胞。當然，這種選擇并不是隨機的，而是在嚴格的控制下做出的，以保證機體內部的各種血細胞都很充足。例如，一些子細胞會(huì )分化成紅細胞，它們負責在肺部捕獲氧氣并將其運送到全身各處。事實(shí)上，我們身體里的“干細胞工廠(chǎng)”每秒要生產(chǎn)200多萬(wàn)個(gè)新的紅細胞，以替換那些因為正常消耗而損失的細胞。干細胞的其他后代可能會(huì )變成巨噬細胞、中性粒細胞或其他類(lèi)型的白細胞。正如白葡萄酒不是白色的一樣，這些白細胞也不是白色的，事實(shí)上它們是無(wú)色的。免疫學(xué)家用了“White”這個(gè)詞是想表示這些細胞缺乏血紅蛋白，因此不是紅色的。 ? ? ? ?當那些最終會(huì )變?yōu)榫奘杉毎募毎谝淮坞x開(kāi)骨髓并進(jìn)入血液時(shí)，它們被稱(chēng)為單核細胞(Monocyte)。不論什么時(shí)候，你的身體里總有大約20億個(gè)這樣的細胞循環(huán)于血液之中。這聽(tīng)起來(lái)可能有點(diǎn)令人毛骨悚然，但是對于它們的存在你應該感到慶幸，因為如果沒(méi)有它們，機體便會(huì )深陷麻煩之中。單核細胞在血液中的平均壽命是3天，在這期間它們可以運動(dòng)至毛細血管處，尋找血管內皮細胞之間的縫隙。通過(guò)在這些卵圓形的內皮細胞之間伸出“偽足”，單核細胞便可以離開(kāi)血液進(jìn)入組織，并成熟為巨噬細胞。一旦進(jìn)入了組織，大多數巨噬細胞就會(huì )到處游蕩，收集體內的各種垃圾，等到機體受傷并感染病原體時(shí)履行它們的功能。 圖片7：?jiǎn)魏思毎?/span>
? ? ? ?當巨噬細胞消滅扎在你腳上的木屑上的細菌時(shí)，它們會(huì )釋放一些可以增加傷口附近血流量的化學(xué)物質(zhì)，導致你的腳趾變紅。一些化學(xué)物質(zhì)還會(huì )引起血管壁細胞的收縮，使毛細血管向組織中滲出液體，導致傷口處的腫脹。另外，巨噬細胞釋放的化學(xué)物質(zhì)還會(huì )刺激傷口周?chē)M織中的神經(jīng)，將疼痛的信號傳至大腦，警示你的腳趾處出現了不正常的現象。 ? ? ? ?在這場(chǎng)與細菌的戰役中，巨噬細胞生產(chǎn)并分泌一些叫作細胞因子(Cytokine)的蛋白質(zhì)。這是一種激素樣的信號，促進(jìn)了免疫系統細胞間的交流。一些細胞因子會(huì )警告巨噬細胞和其他一些在附近毛細血管中游蕩的免疫細胞：戰斗開(kāi)始了！于是這些細胞便紛紛離開(kāi)血液血液循環(huán)，加入到了抗擊迅速增殖細菌的戰斗之中。由于固有免疫系統主導的清除“入侵者”的戰斗，你的腳趾很快就會(huì )產(chǎn)生強烈的炎癥反應。 圖片8：細胞因子
? ? ? ?所以固有免疫系統的防御策略就是：機體有巨大的面積需要防衛，而你的“哨兵”—巨噬細胞負責巡查 “入侵者”。當這些“哨兵”遇到了敵人后，便會(huì )發(fā)出信號（細胞因子），召集更多的防衛戰士到達戰場(chǎng)。然后巨噬細胞會(huì )竭盡所能地抵擋并拖延敵人，直到增援部隊趕來(lái)。因為固有免疫系統中有著(zhù)像巨噬細胞這樣的戰士，他們可以程序化地識別許多常見(jiàn)的 “入侵者”，因此固有免疫系統的響應總是十分迅速，以至于幾天之內戰斗就結束了。
除了像巨噬細胞這樣專(zhuān)門(mén)負責吞噬“入侵者”的專(zhuān)職吞噬細胞外，固有免疫系統的隊伍之中還有其他的角色，比如可以在細菌表面打洞的補體蛋白(Complement)，以及可以摧毀細菌、寄生蟲(chóng)、病毒侵染細胞和一些癌細胞的自然殺傷細胞(Natural Killer cell)。諸如此類(lèi)的巨噬細胞的其他隊友我們會(huì )在后面的幾期詳細介紹。 圖片9：補體和NK細胞
▉? 總結 ? ? ? ?作為免疫系統工作原理的第一期，本期簡(jiǎn)要地講述了固有免疫系統的工作原理，下一期將會(huì )帶來(lái)適應性免疫系統的相關(guān)概述。本專(zhuān)輯依托于《How the immune system works》，該書(shū)以一種平易近人、講故事般的語(yǔ)氣講述了免疫系統的各種基礎知識，一點(diǎn)也不會(huì )令人覺(jué)得枯燥無(wú)味，同時(shí)可以加深我們對于免疫學(xué)的理解。希望沒(méi)有了解過(guò)免疫系統和對免疫學(xué)感興趣的同學(xué)可以像聽(tīng)故事一樣，輕松愉快地了解一些免疫學(xué)知識！ ? ? ? ?如涉及知識產(chǎn)權請與我司聯(lián)系
參考鏈接： 圖片1：《Janeway's immunobiology》 圖片2：http://www.nflchina.com/news/detail/1987938.html 圖片3、4、6：《How the immune system works》 圖片5：https://m.thepaper.cn/newsDetail_forward_7437030 圖片7：https://cn.betweenmates.com/difference-between-monocyte 圖片8：https://www.news-medical.net/health/What-are-Cytokines.aspx 圖片9：http://zh.m.wikipedia.org/wiki/File:Membrane_Attack_Complex_(Terminal_Complement_Complex_C5b-9).png和http://www.hsbiotech.com/cn/item/427.htm
參考書(shū)目：《How the immune system works》 |
