免疫系统

生物学

miǎn yì xì tǒng

免疫系统是身体内由细胞、组织和器官构成的网络,负责识别并清除病原体,并对其保留记忆以备未来之需。

Definition

免疫系统是身体的防御团队,皮肤等屏障负责阻挡病菌进入,白细胞则负责搜寻并消灭已经侵入体内的病菌,这也是为什么伤口会因白细胞大量涌入而发红肿胀;它还能记住曾经对抗过的病菌,这也是为什么水痘通常只会得一次的原因。更准确地说,先天免疫系统反应迅速但缺乏特异性,依靠屏障、炎症反应,以及巨噬细胞等吞噬性白细胞发挥作用;适应性免疫系统反应较慢但具有特异性,B细胞针对病原体的抗原制造抗体,T细胞负责摧毁被感染的细胞,记忆细胞则会留存下来,使第二次接触在发病之前就被击退,把抗体应答的时间从初次接触时的一到两周缩短到再次接触时的短短几天。在细胞层面,先天防御结合了物理屏障、补体系统、吞噬细胞、自然杀伤细胞和模式识别受体,而适应性免疫则基于B淋巴细胞和T淋巴细胞,每个淋巴细胞都携带一个通过V(D)J重组产生的独特受体,克隆选择只会扩增那些受体能够结合由MHC分子呈递抗原的淋巴细胞;B细胞分化为分泌抗体的浆细胞,细胞毒性T细胞负责杀死被感染的细胞,辅助性T细胞则通过细胞因子协调整个免疫应答,而调节机制和自身耐受通常能防止自身免疫反应的发生。

Example

$38$到$39^\circ\text{C}$的发烧是先天免疫应答的一部分,它能减缓许多病原体的活动,同时加快免疫反应的速度;V(D)J重组仅利用几百个基因片段,就能产生数量级约为$10^{11}$种不同特异性的抗体。在HIV感染中,病毒会破坏CD4辅助性T细胞,当其计数降至每微升约$200$个细胞以下(正常值为$500$到$1{,}500$)时,患者就容易受到机会性感染的侵袭,这正是艾滋病的定义所在。

Key Insight

适应性免疫系统在体内运行着一套达尔文式的过程:随机产生受体,筛选出能够结合的克隆,再扩增胜出者;正是这套在数千年时间尺度上产生新物种的逻辑,能在短短一周内产生一种具有针对性的抗体,而疫苗正是通过为这套系统提供一次安全的"演练"来发挥作用的。