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系列科普|解讀免疫系統(tǒng)三大功能:(二)免疫應(yīng)答
2020-12-21 訪問(wèn)次數(shù):4263

? ? ? ?來(lái)源:細(xì)胞王國(guó)

? ? ? ?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(jìn)而決定一個(gè)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(xì)菌、病毒等病原體,從而來(lái)保護(hù)人體健康的。
? ? ? ?上次的文章中,我們講到“免疫監(jiān)視”作為免疫的偵查系統(tǒng),在細(xì)菌、病毒感染,或者體內(nèi)變異細(xì)胞出現(xiàn)的前期,由先天免疫實(shí)現(xiàn)巡邏、發(fā)現(xiàn)、區(qū)別的職能,保衛(wèi)人體健康內(nèi)環(huán)境。
? ? ? ?免疫監(jiān)視如果發(fā)現(xiàn)了敵人,不僅先天免疫自己就能夠廣泛清除一部分異己,更能將這些“異己”的信息傳遞下去,在敵人突破先天免疫這道防線的時(shí)候,由獲得性免疫接管,對(duì)敵人實(shí)施更加猛烈地精準(zhǔn)打擊。
? ? ? ?這就是免疫系統(tǒng)的作戰(zhàn)軍,免疫的第二個(gè)功能,“免疫應(yīng)答”(immune response)。
? ? ? ?“免疫應(yīng)答”,就是免疫反應(yīng)的同義詞,指的是由先天免疫對(duì)外來(lái)入侵的細(xì)菌、病毒,或者體內(nèi)變異細(xì)胞實(shí)施的廣泛清除,以及獲得性免疫之后實(shí)施的精準(zhǔn)打擊。
? ? ? ?那么,這個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程是如何實(shí)現(xiàn)的呢?
一、免疫應(yīng)答三大階段:抗原識(shí)別、細(xì)胞活化、免疫殺傷
? ? ? ?先天免疫中,巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞(DC)作為主要的免疫監(jiān)視偵察兵,搜集了身體中異己的信息,將其降解為肽段,并將這些肽段展示在細(xì)胞表面,傳遞給獲得性免疫中的淋巴細(xì)胞,這個(gè)過(guò)程就是“抗原遞呈”,完成這個(gè)過(guò)程的細(xì)胞就叫做“抗原遞呈細(xì)胞”(APC,antigen presenting cell)。
? ? ? ?這就是免疫應(yīng)答的第一個(gè)階段,抗原識(shí)別(antigen recognition)。
? ? ? ?在人體中,除了紅細(xì)胞(沒(méi)有細(xì)胞核),幾乎其它所有的細(xì)胞表面均表達(dá)MHC(主要組織相容性復(fù)合體),這是一種能與抗原遞呈細(xì)胞傳來(lái)的信息密碼配對(duì)結(jié)合的蛋白復(fù)合物。B細(xì)胞和T細(xì)胞便是通過(guò)MHC來(lái)識(shí)別抗原的。
? ? ? ?按照功能劃分MHC,可以分為三類:I,II,III。MHC-IMHC-II是主要負(fù)責(zé)抗原識(shí)別的,如下圖所示。

? ? ? ?MHC-I和MHC-II在結(jié)構(gòu)上有許多相似性,比如,它們都是由a和b雙鏈組成。MHC-I中有3條a鏈,其中a1和a2形成結(jié)合信息密碼的凹槽。MHC-II中ab均有跨膜區(qū),a1和b1形成結(jié)合信息密碼的凹槽。
? ? ? ?當(dāng)MHC分子充分識(shí)別消化了抗原遞呈細(xì)胞傳遞來(lái)的信息密碼,就會(huì)將這個(gè)信息接著傳遞給淋巴細(xì)胞,誘導(dǎo)淋巴細(xì)胞活化。
? ? ? ?這就是免疫應(yīng)答的第二個(gè)階段,細(xì)胞活化(cell activation)。
? ? ? ?活化后的淋巴細(xì)胞迅速分化增殖,變成較大的細(xì)胞,生成大量的免疫效應(yīng)細(xì)胞。B細(xì)胞直接分化,或者在輔助性T細(xì)胞的幫助下分化增殖后,可以變?yōu)楫a(chǎn)生抗體的漿細(xì)胞,漿細(xì)胞分泌大量的抗體進(jìn)入血液循環(huán)。

△? 活化后的細(xì)胞產(chǎn)生抗體

? ? ? ?所以,淋巴細(xì)胞的活化,其本質(zhì)是一個(gè)信號(hào)的級(jí)聯(lián)放大過(guò)程,為免疫應(yīng)答的第三步驟,產(chǎn)生效應(yīng)物質(zhì)做準(zhǔn)備。
? ? ? ?通過(guò)抗原識(shí)別和細(xì)胞活化,免疫系統(tǒng)產(chǎn)生了多種不同類型的效應(yīng)物質(zhì),比如抗體,比如殺傷性T細(xì)胞,比如T效應(yīng)細(xì)胞
? ? ? ?縱觀它們的殺傷過(guò)程,各有特色。
? ? ? ?抗體通過(guò)中和(neutralization)、凝集(agglutination)、調(diào)理(opsonization)、激活補(bǔ)體和抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)毒性(ADCC),從而將異己清除。
? 中和是抗體最基礎(chǔ)的功能,指的是抗體和抗原配對(duì)結(jié)合后,抗原失去了原有的功能,比如酶無(wú)法催化,轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白無(wú)法運(yùn)輸?shù)取?/span>
? 凝集是抗體和抗原結(jié)合后,會(huì)凝集為一團(tuán)整體,失去行動(dòng)力,有利于異物被其它效應(yīng)物質(zhì)清除。
? 調(diào)理是指抗體和抗原結(jié)合后,能夠促進(jìn)吞噬細(xì)胞對(duì)抗原的吞噬。
? 抗體和抗原結(jié)合后還會(huì)激活補(bǔ)體系統(tǒng),補(bǔ)體可以輔助調(diào)理功能,幫助在生物細(xì)胞膜上穿孔,破壞膜結(jié)構(gòu)等。
? ADCC是指,抗體結(jié)合抗原之后,抗體的部分結(jié)構(gòu)Fc段可以和先天免疫細(xì)胞表面的標(biāo)記FcR結(jié)合,從而促進(jìn)了先天免疫細(xì)胞對(duì)異物的殺傷,因此,先天免疫和獲得性免疫其實(shí)是會(huì)相互影響的。
? ? ? ?這就是免疫應(yīng)答的第三個(gè)階段,免疫殺傷(immune killing)。
? ? ? ?如果說(shuō),免疫監(jiān)視的功能主要是由先天性免疫實(shí)現(xiàn)的,免疫應(yīng)答的功能主要是由獲得性免疫實(shí)現(xiàn)的,而這兩種免疫的聯(lián)系,又是什么呢?
二、免疫應(yīng)答與淋巴細(xì)胞
? ? ? ?在大部分情形下,可以認(rèn)為,“免疫應(yīng)答”主要是由獲得性免疫特異性實(shí)現(xiàn)的。
? ? ? ?相比較于天然的先天免疫防御,獲得性免疫是后天從早期脊椎動(dòng)物開(kāi)始進(jìn)化而來(lái)的,讓我們擁有了更強(qiáng)大的免疫應(yīng)答。
? ? ? ?獲得性免疫之所以是“特異的”,是因?yàn)樗哂懈叨鹊目乖禺愋?,能夠通過(guò)抗原遞呈這個(gè)過(guò)程來(lái)識(shí)別“異己”抗原??乖奶禺愋允沟脩?yīng)答的產(chǎn)生更具有針對(duì)性。

△ 細(xì)胞的抗原遞呈過(guò)程

? ? ? ?獲得性免疫系統(tǒng)中的細(xì)胞被稱為淋巴細(xì)胞,屬于特殊類型的白細(xì)胞。我們熟知的,在驗(yàn)血單上能夠看到的B細(xì)胞T細(xì)胞就是主要的淋巴細(xì)胞,它們從骨髓中的造血干細(xì)胞分化而來(lái)。
? ? ? ?B細(xì)胞主要參與體液免疫,就是產(chǎn)生抗體進(jìn)行殺傷。
? ? ? ?T細(xì)胞主要參與細(xì)胞免疫,又分為 CD4+輔助性T細(xì)胞(Th)和CD8+殺傷性T細(xì)胞(CTL)。兩類T細(xì)胞識(shí)別異己的方式略微不同,在殺傷中發(fā)揮相輔相成的作用。另外還有極少量的γδT細(xì)胞,在近年的研究中,發(fā)現(xiàn)它的作用也非常重要。
? ? ? ?有了B細(xì)胞和T細(xì)胞的參與,獲得性免疫就可以開(kāi)展特異免疫應(yīng)答了,這個(gè)過(guò)程的具體步驟,就是上文提到的三大階段:“抗原識(shí)別階段”、“細(xì)胞活化階段”和“免疫殺傷階段”。
? ? ? ?所以說(shuō),抗原遞呈先天免疫獲得性免疫之間溝通的橋梁。
三、T細(xì)胞:執(zhí)行免疫應(yīng)答功能的主力軍
? ? ? ?MHC蛋白接收抗原遞呈細(xì)胞傳遞過(guò)來(lái)的配對(duì)密碼,其中,MHC-I主要向CD8+T細(xì)胞傳遞,MHC-II主要向CD4+T細(xì)胞傳遞。而B(niǎo)細(xì)胞可以通過(guò)自身表面的B細(xì)胞受體BCR(B cell receptor),直接識(shí)別一類T細(xì)胞非依賴的抗原。
? ? ? ?B細(xì)胞與T細(xì)胞識(shí)別不同的抗原密碼,所以不同的病原體選擇性地誘導(dǎo)體液免疫應(yīng)答或者細(xì)胞免疫應(yīng)答,或者同時(shí)誘導(dǎo)兩種免疫應(yīng)答。

△? 免疫應(yīng)答過(guò)程

? ? ? ?僅僅來(lái)自于抗原的刺激,不足以活化淋巴細(xì)胞,還需要接受另外的信號(hào)。比如CD4+輔助性T細(xì)胞提供的協(xié)同刺激。分化增殖后的輔助性T細(xì)胞,可以產(chǎn)生IL-2、IL-4、IL-5和IFN等細(xì)胞因子,促進(jìn)自身和其它免疫細(xì)胞的分化增殖。
? ? ? ?T效應(yīng)細(xì)胞與抗原接觸釋放多種細(xì)胞因子,誘發(fā)免疫炎癥,隨后殺傷性T細(xì)胞直接殺傷靶細(xì)胞,這個(gè)過(guò)程需要更加詳細(xì)的細(xì)胞黏附分子配合,比如B7/CD28, ICAM-1, I/LFA-1, CD58/CD2, CD72/CD5等。
? ? ? ?這些黏附分子,便是癌癥免疫治療的一個(gè)重要思路,也已經(jīng)在癌癥治療中發(fā)揮了非常積極的作用。

? ? ? ?殺傷性T細(xì)胞一旦和感染的靶細(xì)胞結(jié)合,信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)就會(huì)啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)的微管、中心粒、高爾基體、溶酶體向結(jié)合的膜區(qū)域移動(dòng),導(dǎo)致溫度敏感的溶酶體酶、顆粒性酶、穿孔素等釋放,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,從而殺傷靶細(xì)胞。

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