? ? ? ?來源：醫(yī)學(xué)速覽 ▉??導(dǎo)讀 ? ? ? ?免疫(immunity)這個詞來源于羅馬時代的拉丁文“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(yīng)答性及其方法的科學(xué)，更通俗地說，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(wěn)定的免疫保護(hù)作用；但在一定條件下當(dāng)免疫功能失調(diào)時，也會對機體產(chǎn)生有害的反應(yīng)和結(jié)果，如引發(fā)超敏反應(yīng)、自身免疫病和腫瘤等。 圖片1：免疫系統(tǒng)?
? ? ? ?免疫系統(tǒng)就像是一支橄欖球隊，其工作的過程是一種團(tuán)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(tǒng)(innate immune system)隊伍的成員，而另一組是適應(yīng)性免疫系統(tǒng)(Adaptive immune system)的組成部分。這兩個組一起團(tuán)結(jié)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(xí)免疫系統(tǒng)時，我們應(yīng)該以宏觀、全局的視角去看待它，而不能僅僅拘泥與其中的某一個組分。 ? ? ? ?試想你正在觀看一場電視轉(zhuǎn)播的橄欖球比賽，而攝像機卻一直鎖定在近端鋒這一個球員身上，那么你只能看到他在場上全速奔跑，然后停了下來，所以你可能根本沒有看懂發(fā)生了什么。然而，當(dāng)你在大屏幕上看同一場比賽時，你就會明白那個近端鋒吸引了兩個防守者跟著他在場上奔跑，使得跑衛(wèi)無人防守從而可以接到傳球并觸地得分。免疫系統(tǒng)也是由許多成員相互合作來實現(xiàn)其功能，而只關(guān)注任何一個單獨的成員沒有任何意義，這就是全局觀的意義所在。（近端鋒、跑衛(wèi)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，而如果病毒、細(xì)菌、寄生蟲和真菌等“入侵者”想要給我們制造麻煩，那么它們就必須穿過這些屏障。很多人傾向于認(rèn)為皮膚是我們的主要屏障，但事實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(tǒng)的黏膜所占的面積大約有400平方米，即大約兩個網(wǎng)球場那么大。因此我們可以很直觀地感覺到，機體需要保護(hù)的范圍是很大的。
▉? 固有免疫系統(tǒng) ? ? ? ?任何“入侵者”一旦穿過了皮膚或黏膜組成的物理屏障，那么它們就會遇到固有免疫系統(tǒng)—機體的第二道防線。免疫學(xué)家之所以將這個系統(tǒng)命名為“固有”，就是因為這一系統(tǒng)似乎是所有動物生來就有的，且該系統(tǒng)中的很多武器已經(jīng)存在了長達(dá)5億年之久。 ? ? ? ?假設(shè)你剛洗完熱水澡，當(dāng)你走出浴缸踏在地板上時，一片碎木屑扎進(jìn)了你的腳趾，而那個木屑上恰好有許多細(xì)菌，那么在接下來的幾個小時內(nèi)，被木屑扎的部位會開始紅腫，這說明免疫系統(tǒng)開始工作了。在你的組織中徘徊著一群群白細(xì)胞，幫助你抵御細(xì)菌的進(jìn)攻。在我們看來，組織是結(jié)實的一個整體；但在一個細(xì)胞的視角里，組織就像是充滿孔洞的一塊海綿，單個的細(xì)胞可以自由地在孔洞之中穿梭。巨噬細(xì)胞(Macrophage)是存在于組織之中的一種防御細(xì)胞，也是固有免疫系統(tǒng)中最有名的角色。如果你是一個細(xì)菌，那么巨噬細(xì)胞一定是你在進(jìn)入機體后最不想見到的那個細(xì)胞。下圖展示了電子顯微鏡下一個巨噬細(xì)胞正準(zhǔn)備吞噬一個細(xì)菌的景象。 圖片3：巨噬細(xì)胞吞噬細(xì)菌
? ? ? ?我們可以觀察到巨噬細(xì)胞并不是等著細(xì)菌送上門來從而吞噬，而是它感受到了細(xì)菌的存在，于是伸出了“觸手”主動地去抓細(xì)菌。那么巨噬細(xì)胞是怎么知道細(xì)菌在那兒的呢？這是因為在巨噬細(xì)胞的表面有很多“觸角”（即受體），而這些“觸角”可以識別出常見的微生物“侵略者”身上所帶有的“危險分子”的特征。舉個例子，細(xì)菌的細(xì)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(nèi)不存在的。這樣的一些外來分子就像是在給巨噬細(xì)胞說：“來啊來吃我?。 ?/span>一旦巨噬細(xì)胞識別了這些“危險分子”，他們就開始向著發(fā)出這種信號的微生物 “匍匐前進(jìn)”。 ? ? ? ?當(dāng)巨噬細(xì)胞遇到細(xì)菌時，它會先將細(xì)菌吞進(jìn)一個叫作吞噬體(phagosome)的小袋子（囊泡）里，然后這個含有細(xì)菌的囊泡會被運送到吞噬細(xì)胞內(nèi)部，與另一個叫作溶酶體(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(xì)菌。事實上這些物質(zhì)的殺傷力是毀滅性的，如果它們在巨噬細(xì)胞內(nèi)部被釋放，那么巨噬細(xì)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。運用這樣一個充滿智慧的策略，巨噬細(xì)胞可以高效地殲滅“入侵者”，而不會搬起石頭砸自己的腳。這整個過程叫作吞噬作用(phagocytosis)，下圖展示了其發(fā)生的整個過程。 圖片4：吞噬作用
? ? ? ?巨噬細(xì)胞已經(jīng)存在于這個世界上很久了。事實上，巨噬細(xì)胞所使用的攝取技術(shù)實際上是阿米巴原蟲捕食策略的改進(jìn)版，而阿米巴原蟲已經(jīng)在地球上生存了大概25億年了。那么為什么這種細(xì)胞被叫做巨噬細(xì)胞(Macrophage)呢？“Macro”的意思是“大”，顯然巨噬細(xì)胞的體型很龐大；而“phage”來源于希臘語，意思是“吃”。所以從名字上就可以看出來巨噬細(xì)胞細(xì)胞是一個名副其實的“大吃貨”。除了可以抵御 “侵略者”外，它其實還是一個垃圾收集器，而且?guī)缀跏裁炊汲?，一點也不挑食。免疫學(xué)家利用巨噬細(xì)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(xì)胞從其他細(xì)胞中分離出來。 圖片5：巨噬細(xì)胞
? ? ? ?那么巨噬細(xì)胞是從哪來的呢？巨噬細(xì)胞和身體里的其他血細(xì)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(xì)胞—干細(xì)胞(Stem cell)，干細(xì)胞可以形成所有的血細(xì)胞。干細(xì)胞自我更新時，即當(dāng)一個干細(xì)胞生長并分裂成為兩個子細(xì)胞時，遵循“一個給我，一個給你”的原則，也就是說分裂形成的兩個子細(xì)胞中一個變回干細(xì)胞，保留自我更新的能力，而另一個最終會變成成熟的血細(xì)胞。這種不斷的自我更新的策略確保了總是會有儲存的干細(xì)胞，可以不斷地產(chǎn)生成熟的血細(xì)胞。 圖片6：干細(xì)胞分化示意圖
? ? ? ?當(dāng)一個子細(xì)胞長大并成熟時，它需要作出一個“影響其一生的決定”，即它將要分化成什么類型的血細(xì)胞。當(dāng)然，這種選擇并不是隨機的，而是在嚴(yán)格的控制下做出的，以保證機體內(nèi)部的各種血細(xì)胞都很充足。例如，一些子細(xì)胞會分化成紅細(xì)胞，它們負(fù)責(zé)在肺部捕獲氧氣并將其運送到全身各處。事實上，我們身體里的“干細(xì)胞工廠”每秒要生產(chǎn)200多萬個新的紅細(xì)胞，以替換那些因為正常消耗而損失的細(xì)胞。干細(xì)胞的其他后代可能會變成巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞或其他類型的白細(xì)胞。正如白葡萄酒不是白色的一樣，這些白細(xì)胞也不是白色的，事實上它們是無色的。免疫學(xué)家用了“White”這個詞是想表示這些細(xì)胞缺乏血紅蛋白，因此不是紅色的。 ? ? ? ?當(dāng)那些最終會變?yōu)榫奘杉?xì)胞的細(xì)胞第一次離開骨髓并進(jìn)入血液時，它們被稱為單核細(xì)胞(Monocyte)。不論什么時候，你的身體里總有大約20億個這樣的細(xì)胞循環(huán)于血液之中。這聽起來可能有點令人毛骨悚然，但是對于它們的存在你應(yīng)該感到慶幸，因為如果沒有它們，機體便會深陷麻煩之中。單核細(xì)胞在血液中的平均壽命是3天，在這期間它們可以運動至毛細(xì)血管處，尋找血管內(nèi)皮細(xì)胞之間的縫隙。通過在這些卵圓形的內(nèi)皮細(xì)胞之間伸出“偽足”，單核細(xì)胞便可以離開血液進(jìn)入組織，并成熟為巨噬細(xì)胞。一旦進(jìn)入了組織，大多數(shù)巨噬細(xì)胞就會到處游蕩，收集體內(nèi)的各種垃圾，等到機體受傷并感染病原體時履行它們的功能。 圖片7：單核細(xì)胞
? ? ? ?當(dāng)巨噬細(xì)胞消滅扎在你腳上的木屑上的細(xì)菌時，它們會釋放一些可以增加傷口附近血流量的化學(xué)物質(zhì)，導(dǎo)致你的腳趾變紅。一些化學(xué)物質(zhì)還會引起血管壁細(xì)胞的收縮，使毛細(xì)血管向組織中滲出液體，導(dǎo)致傷口處的腫脹。另外，巨噬細(xì)胞釋放的化學(xué)物質(zhì)還會刺激傷口周圍組織中的神經(jīng)，將疼痛的信號傳至大腦，警示你的腳趾處出現(xiàn)了不正常的現(xiàn)象。 ? ? ? ?在這場與細(xì)菌的戰(zhàn)役中，巨噬細(xì)胞生產(chǎn)并分泌一些叫作細(xì)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(tǒng)細(xì)胞間的交流。一些細(xì)胞因子會警告巨噬細(xì)胞和其他一些在附近毛細(xì)血管中游蕩的免疫細(xì)胞：戰(zhàn)斗開始了！于是這些細(xì)胞便紛紛離開血液血液循環(huán)，加入到了抗擊迅速增殖細(xì)菌的戰(zhàn)斗之中。由于固有免疫系統(tǒng)主導(dǎo)的清除“入侵者”的戰(zhàn)斗，你的腳趾很快就會產(chǎn)生強烈的炎癥反應(yīng)。 圖片8：細(xì)胞因子
? ? ? ?所以固有免疫系統(tǒng)的防御策略就是：機體有巨大的面積需要防衛(wèi)，而你的“哨兵”—巨噬細(xì)胞負(fù)責(zé)巡查 “入侵者”。當(dāng)這些“哨兵”遇到了敵人后，便會發(fā)出信號（細(xì)胞因子），召集更多的防衛(wèi)戰(zhàn)士到達(dá)戰(zhàn)場。然后巨噬細(xì)胞會竭盡所能地抵擋并拖延敵人，直到增援部隊趕來。因為固有免疫系統(tǒng)中有著像巨噬細(xì)胞這樣的戰(zhàn)士，他們可以程序化地識別許多常見的 “入侵者”，因此固有免疫系統(tǒng)的響應(yīng)總是十分迅速，以至于幾天之內(nèi)戰(zhàn)斗就結(jié)束了。
除了像巨噬細(xì)胞這樣專門負(fù)責(zé)吞噬“入侵者”的專職吞噬細(xì)胞外，固有免疫系統(tǒng)的隊伍之中還有其他的角色，比如可以在細(xì)菌表面打洞的補體蛋白(Complement)，以及可以摧毀細(xì)菌、寄生蟲、病毒侵染細(xì)胞和一些癌細(xì)胞的自然殺傷細(xì)胞(Natural Killer cell)。諸如此類的巨噬細(xì)胞的其他隊友我們會在后面的幾期詳細(xì)介紹。 圖片9：補體和NK細(xì)胞
▉? 總結(jié) ? ? ? ?作為免疫系統(tǒng)工作原理的第一期，本期簡要地講述了固有免疫系統(tǒng)的工作原理，下一期將會帶來適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的相關(guān)概述。本專輯依托于《How the immune system works》，該書以一種平易近人、講故事般的語氣講述了免疫系統(tǒng)的各種基礎(chǔ)知識，一點也不會令人覺得枯燥無味，同時可以加深我們對于免疫學(xué)的理解。希望沒有了解過免疫系統(tǒng)和對免疫學(xué)感興趣的同學(xué)可以像聽故事一樣，輕松愉快地了解一些免疫學(xué)知識！ ? ? ? ?如涉及知識產(chǎn)權(quán)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
參考書目：《How the immune system works》 |
