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解讀免疫系統(tǒng)三大功能:(一)免疫監(jiān)視
2020-12-01 訪問次數(shù):2015

? ? ? ?來源:細胞王國

? ? ? ?健全的免疫系統(tǒng)有三大功能,這決定了免疫系統(tǒng)的工作效率,進而決定一個人的免疫力高低。

? ? ? ?本系列撰文《免疫系統(tǒng)三大功能》,將帶您探尋免疫系統(tǒng)發(fā)揮功效的三大能力:免疫監(jiān)視、免疫應(yīng)答、免疫記憶,看人體免疫系統(tǒng)是如何分步執(zhí)行任務(wù),完成清除細菌、病毒等病原體,從而來保護人體健康的。
? ? ? ?“免疫”,從字面意思拆開解釋,就是“免除疾病”,即抵抗多種傳染性疾病的發(fā)生,保護機體不受感染。
? ? ? ?免疫學發(fā)展至今,“免疫”(immunity)有了更科學廣泛的含義,免疫系統(tǒng)擁有可以識別、區(qū)分“自己”和“異己”的能力,“免疫”最終排除異己,保護自己維持生理健康的穩(wěn)定。
? ? ? ?在整個過程中,免疫系統(tǒng)(immune system)其實是依賴它的三大功能實現(xiàn)的,分別是“免疫監(jiān)視”(immune surveillance)、“免疫應(yīng)答”(immune response)和“免疫記憶”(immune memory)。
? ? ? ?按照順序,本篇文章首先介紹,“免疫監(jiān)視”。
? ? ? ?免疫監(jiān)視,是機體長期進化過程中形成的一種天然防御功能,此功能仿佛開啟上帝視角,監(jiān)視身體的一舉一動,哪里有入侵者,哪里出現(xiàn)異己……免疫監(jiān)視,最重要的就是區(qū)別敵我。
? ? ? ?這是如何實現(xiàn)的呢?
一、免疫監(jiān)視的兩大步驟:識別與區(qū)分
? ? ? ?免疫監(jiān)視相當于免疫系統(tǒng)的“偵查系統(tǒng)”,它最重要的能力是“識別(recognition)和區(qū)分(distinction)”。
? ? ? ?在微觀世界中,細菌或者病毒的外觀是主要的識別內(nèi)容。

△ 免疫細胞識別并吞噬病毒
? ? ? ?就算作為入侵者,作為背叛者,敵人們之間也是會打扮自己的,這種打扮就造成了細菌或者病毒的外觀“與眾不同”,擁有了自己獨特的密碼。
? ? ? ?細菌或者病毒通過制造特殊結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì),比如病原體相關(guān)模式分子(PAMP,pathogen-associated molecular patterns),來打扮自己的外觀。它們就像病原體表面的一個半開狀態(tài)的開關(guān),而如果我們通過模式識別受體(PRR, pattern recognition receptor)捕捉到這個特定結(jié)構(gòu)的開關(guān),就可以識別病原體,從而獲悉某種異物的存在。
? ? ? ?雖然隨著進化,敵人越來越聰明,可能會演化出相似的外觀迷惑免疫系統(tǒng),但最終,歷經(jīng)艱辛的信號,能直接被先天性免疫細胞,巨噬細胞、中性粒細胞、NK細胞識別,完成免疫監(jiān)視的第一步。
? ? ? ?如果說“識別”依靠的是細菌、病毒表面的外衣,那么“區(qū)分”則相反,依靠的是正常細胞的“良民證”。先天性免疫細胞,比如NK細胞,信號都是一并識別的,而到底是“自己”還是“異己”,取決于它接觸到“自己”,它就能感受到“安全”,所以,那些不能提供證據(jù)證明自身清白的,就是“異己”信號。
? ? ? ?這個“良民證”叫做MHC分子(主要組織相容性復合物),在人類中是HLA,即人類白細胞抗原。
? ? ? ?NK細胞表面有眾多接收MHC信號的受體,分為激活性KAR和抑制性KIR兩類。正常細胞的MHC類分子結(jié)合的是抑制性受體,使得NK細胞處于抑制狀態(tài),那么NK細胞便不會誤傷“自己”。樹突狀細胞也不會將“自己”的信號進一步傳遞。

△ 細胞表明的受體與抑制受體

? ? ? ?細菌或者病毒感染的細胞,發(fā)生變異的正常細胞表面的MHC類分子表達減少或者缺失,則不會介導KIR導致的NK細胞抑制,從而表現(xiàn)為殺傷作用。
二、免疫監(jiān)視與先天免疫
? ? ? ?我們已知,人體健康的保衛(wèi)有三大防線。
? ? ? ?第一道防線是物理屏障,皮膚和黏膜。第二道防線是先天免疫,免疫細胞的直接識別與吞噬。第三道防線是獲得性免疫,比如T細胞和B細胞,B細胞可以分泌抗體狙擊,T細胞釋放炸彈打擊。
? ? ? ?可以看出,免疫是分層次遞進的,按照發(fā)生的先后順序,如上述提到,主要分為兩種,一種是先天免疫(innate immunity),一種是獲得性免疫(adaptive immunity),也叫做后天免疫。
? ? ? ?先天免疫一般發(fā)生在免疫開始的0~96小時,而獲得性免疫的發(fā)生時相則在第96小時以后。

△ 時刻在體內(nèi)巡邏的免疫細胞
? ? ? ?先天免疫相當于人體的隱形盔甲,擁有成員巨噬細胞、中性粒細胞、NK細胞、單核細胞、樹突狀細胞等。其中,巨噬細胞、中性粒細胞、NK細胞辛勤地在身體中巡邏,檢查每一個路過“人員”的信息,發(fā)現(xiàn)潛在的入侵者,和身體正常細胞的叛變者。樹突狀細胞負責將“異己”的特異性信息“抗原”傳遞。
? ? ? ?“巡邏”、“檢查”、“發(fā)現(xiàn)”、“傳遞”……
? ? ? ?原來,免疫監(jiān)視功能是由先天免疫實現(xiàn)的。
三、免疫監(jiān)視與NK細胞
? ? ? ?先天免疫的眾多免疫細胞中,NK細胞十分特殊,因為它既有一點的免疫監(jiān)視功能,又有一部分免疫應(yīng)答的能力。


? ? ? ?當一部分細菌、病毒趁虛而入,突破皮膚等第一道防線后,先天性免疫細胞中的NK細胞,會依次通過識別與區(qū)分,發(fā)現(xiàn)這些異物并直接吞噬,或者分泌殺菌物質(zhì)狙擊。

? ? ? ?此時,除了PAMP-PRR這個開關(guān)模式,有些異物可能會模仿出相似的結(jié)構(gòu)來迷惑免疫細胞,那么NK細胞還能夠依賴另外一種開關(guān)模式來完成免疫監(jiān)視功能。
? ? ? ?這種模式就是補體(complement)。血液中有一種叫做補體的物質(zhì),是一群“半開關(guān)”的集合,它們是身體的第一道防線。一旦一個補體識別到了異物的外觀,一個開關(guān)就被觸發(fā)了,一個開關(guān)的力量是薄弱的,是不足以實現(xiàn)免疫監(jiān)視的,但補體依賴3條獨立的激活途徑,可以將信號級聯(lián)放大。
? ? ? ?補體通過改變自身的結(jié)構(gòu),使得它能夠?qū)⒆R別的范圍擴大,并聯(lián)系上其它小伙伴,擴大成團體行動。另一方面,補體可以發(fā)射更小的結(jié)構(gòu)到血液中,將識別的難度降低,最終被NK細胞捕獲。

△ NK細胞正在絞殺受感染的細胞
? ? ? ?由此看出,NK細胞免疫監(jiān)視的能力,可謂十分全面,能夠盡最大可能地發(fā)現(xiàn)入侵的外來者,或者體內(nèi)變性的細胞等,做到不放過“一個”。
? ? ? ?而下一篇文章中,我們也會介紹到,NK細胞還具有一定的免疫應(yīng)答能力,使得先天免疫的功能也更加的豐富。

? ? ? ?先天免疫,比如其中的NK細胞,一“識別”,二“區(qū)分”,將入侵人體的病原微生物,或者體內(nèi)叛亂的變異細胞等異己,精準揪出來,站好免疫監(jiān)視的崗位,保護身體的健康。

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