免疫系統的生物學-概述

　免疫系統是細胞和可溶性成分相互作用的網絡,它的功能是識別"自我"或"非我".微生物是主要的非我物質,但腫瘤,移植物和某些異物(即某些毒素)也屬非我物質.為了完成這些任務,免疫系統具有兩種機制：非特異性免疫和特異性免疫,它們相互聯系并互為影響.

非特異性(先天性)免疫

　　這型免疫是較老的種系發育的免疫,在出生時已存在,并不需預先與抗原物質相遭遇,不會發展記憶.先天性免疫包括屏障,諸如皮膚；和化學保護,如胃酸.它有兩種細胞成分：(1)吞噬細胞系統,其功能是攝食和消化吞食的微生物,(2)自然殺傷細胞(NK),其功能是殺死一些腫瘤,一些微生物和病毒感染的細胞(見下文).可溶性物質由補體蛋白,急性反應相蛋白和細胞因子組成.　　

　　吞噬細胞包括中性粒細胞,單核細胞(在血中)和巨噬細胞(在組織中).巨噬細胞戰略性地分布在血供組織或腔的內表面,如肺泡巨噬細胞(肺),Kupf-fer細胞(肝竇),滑膜細胞(關節腔),血管周圍的神經小膠質細胞(中樞神經系統襯里),系膜吞噬細胞(腎).

　　細胞因子是一些非免疫球蛋白的多肽,由單核細胞和淋巴細胞與特異性抗原,非特異性抗原或一些非特異性刺激(如內毒素,其他細胞因子)相互作用應答時所分泌.它們影響著炎癥或免疫應答的大小,雖然細胞因子的分泌可由淋巴細胞與它的特異性抗原相互反應來啟動,而細胞因子本身并無抗原特異性,因而它們是先天和獲得免疫的橋梁.

特異性(獲得性)免疫

　　特異性免疫具有獲得性,適應性和記憶的特征.其細胞成分是淋巴細胞,可溶性成分是免疫球蛋白.

　　淋巴細胞可分為兩個亞類：胸腺衍生的T細胞和骨髓衍生的B細胞.淋巴細胞呈克隆分布；每個克隆專一地通過它的抗原受體識別特異性抗原,由于抗原的數量無限制地多,此特異性似乎使免疫系統處于過度的負擔.通過淋巴細胞的抗原受體基因能無限制地重排,才解決了需提供無數專一克隆的困境.

　　在B細胞上抗原受體的功能由表面免疫球蛋白(sIgs)實現,當B細胞通過它們表面免疫球蛋白與可溶性抗原結合后產生一系列的變化(如增殖,分化),最終分泌免疫球蛋白,這是最終針對抗原的特異性抗體.目前認為在接觸抗原前體內抗體譜是由于B細胞在成熟過程時免疫球蛋白基因重排所致.為了理解免疫球蛋白基因重排的性質,需了解免疫球蛋白的結構.

　　免疫球蛋白由2條重鏈和2條輕鏈組成,每條鏈有恒定區和可變區.抗原與可變區相結合.從基因水平,恒定區由C區基因所編碼,輕鏈的可變區由V和J區基因所編碼,重鏈可變區由V,D和J區基因所編碼.這些胚系基因節段不連續地定位在染色體上,可能在B細胞成熟過程中才安置在一起.因而,為了合成一個重鏈,幾個D節段中的一個(至少已鑒定了12個)與6個J節段(位于C基因的上游)中的一個相結合.這種集合物再與幾百個(可能有幾千個)V基因節段中的一個相結合,組成一個能完全轉錄免疫球蛋白重鏈的單位.

　　根據需要可采用每個基因的特殊節段,這樣就有可能得到大量各種不同特異性的免疫球蛋白分子.在接合點(在V,D和J區間)隨機加入一些核苷酸,體細胞點突變以及不精確地加入各種節段,進一步擴大潛在的多樣性.目前認為在接觸抗原前機體的抗體譜,由B細胞在成熟過程中通過基因重排產生的多種抗體所形成.

　　T細胞并無表面免疫球蛋白,但可通過它們主要的識別工具即T細胞受體(TCR)和其他一些輔助粘附分子(見下文)識別抗原.編碼TCR的基因屬于免疫球蛋白的超家族；與免疫球蛋白基因相似,它們也可重組,因而會得到大量的T細胞克隆,每個克隆可應答一種特異性抗原.

　　TCR的抗原結合部分由2條鏈組成(αβ和γδ),每條鏈具有一個恒定區和一個可變區.與免疫球蛋白不同,TCR的每條鏈可獨立存在于B細胞表面.TCR與CD3分子相結合；這整個單位稱為TCR,CD3復合物.雖然TCR鏈由基因重排所決定,且可變,而CD3鏈(至少由5條鏈組成)是不變的,且無抗原特異性.某些抗CD3抗體經不需要抗原的旁路直接激活T細胞.因而,CD3對通過淋巴細胞膜傳遞激活信號來說是重要的.淋巴細胞可藉助于功能或表面標志再進一步分成一些亞類.

　　淋巴細胞亞類可通過與其表面一定的分子相結合作出鑒定.這些表面標志命名為分化簇(CD).至今已有166個CD被鑒定.有關CD抗原的資料可在國際網絡中找到

主要組織相容性復體　　

　　免疫系統從"非我"中識別"自我"的能力很大程度上取決于主要組織相容性復體(MHC)的產物.MHC的基因位于第6號染色體上,屬于免疫球蛋白基因超家族,并受重組的支配.MHCⅠ類產物由HLA-A,B和C組成；它們分布廣泛,可存在于所有的有核細胞表面和血小板上.MHCⅡ類產物由HLA-D,DR和DQ所組成；它的產物有限地分布在B細胞,巨噬細胞,樹突狀細胞,朗格漢斯細胞和激活的(但不是休止期)T細胞上.

　　B細胞能應答可溶性抗原,但T細胞很少這樣,它僅識別嵌入MHC分子內的抗原；因此T細胞識別的是抗原-MHC的復合物.抗原在提呈至T細胞之前,由抗原提呈細胞完成抗原的處理及與MHC的結合.抗原提呈細胞有朗格漢斯細胞,單核細胞,巨噬細胞,濾泡的樹突狀細胞和B細胞.雖然其機制還未完全闡明,似乎抗原經處理需成為無褶疊,降解和片段狀.在處理外源性抗原時,抗原經歷了胞內攝取和在溶酶體內降解,然后與MHCⅡ類產物相結合,再轉送至細胞表面.在處理內源性抗原時,胞內產生的抗原(如病毒感染),在溶酶體外側的稱為proteosomes的細胞器內,經歷了降解,所產生的肽被轉運蛋白(RER)轉送至粗面內質網.一旦這些多肽在RER,它們在轉送至細胞表面前與MHCⅠ類產物相結合.由于CD4和CD8分子作為輔助的粘附分子起著作用,可分別與Ⅰ類或Ⅱ類MHC相結合,因此,了解抗原與MHCⅠ類或Ⅱ類產物相結合顯得很重要.T細胞受體與MHC/抗原的結合不足以使T細胞激活,還需存在共刺激信號；這種第二信號是由T細胞表面的CD28與抗原提呈細胞上的CD80或CD86相作用所致.缺少CD28與CD80,CD86的反應可使T細胞成為無能或耐

細胞因子

　　雖然最適宜的T細胞應答需細胞緊密地接觸,T細胞和單核細胞所分泌的細胞因子能影響近端或遠處的T細胞應答.細胞因子與細胞表面特異性的受體起反應,以自分泌或旁分泌方式起作用.

　　細胞因子能分成幾個組,包括干擾素(α,β和γ),腫瘤壞死因子(α和β),白細胞介素(IL-1至IL-18),轉化生長因子和促紅細胞生成的集落刺激因子(CSF).對于大多數細胞因子的來源和主要作用

　　雖然不同的細胞因子和它們的作用通常分開列出,但重要的需記住在免疫應答時細胞因子相協調,前后或相制約地起著作用；如IL-1能誘導IL-2的分泌.IL-2,IL-4和IL-6能協調地衍生細胞毒T淋巴細胞.而IL-4和IFN-γ對誘導B細胞上MHCⅡ類抗原的表達和IgE的分泌相互間起著抵消的作用.

　　幾種免疫應答會同時協調產生以及免疫系統過度應答均可從一些白細胞介素受體的結構得到很好的解釋.IL-2受體由α,β和γ3條鏈組成.當3條鏈均表達可產生高親和力的IL-2受體；β和γ鏈的表達僅見于中等親和力的IL-2受體；然而1條α鏈的表達僅見于低親和力受體.近年來已發現IL-2受體γ鏈的突變或去除是性連嚴重聯合免疫缺陷癥的分子學基礎(SCID).值得注意的是,IL-2受體α或β鏈的突變并不會造成SCID(至少在動物模型).此種明顯的不符是因為IL-2受體的γ鏈也是IL-4,IL-7,IL-9和IL-15受體復合物的一部分,此鏈現稱之為共有γ鏈(γc).IL-15受體與IL-2受體共有β和γc鏈.IL-13受體的α鏈與IL-4受體的α鏈相同.IL-3,IL-5和GM-CSF受體都有一條相同的β鏈.

　　趨化因子是一組新的細胞因子,它們可使白細胞亞類趨化和移行.趨化因子有4個亞類,它們可根據分子中最初2個半胱氨酸殘基間插入的氨基酸數加以確定.趨化因子的一些受體可作為人免疫缺陷病毒進入單核細胞/巨噬細胞的共同受體.

TAG：概述 非特異性先天性免疫 特異性獲得性免疫 免疫系統 免疫系統的生物學