第1章 认识自身免疫系统(1)

一、免疫系统的抗原与功能

1.免疫系统排除侵入机体的抗原

免疫系统是生命的卫士。免疫系统包括免疫器官、免疫细胞、免疫因子。它的主要功能是特异地或非特异地排除侵入机体的抗原。免疫系统里有双重的防御组织，即天然免疫系统和获得性免疫系统。

天然免疫系统通常是指溶菌酶、补体、干扰素等可溶性物质，还有作为细胞的巨噬细胞、NK自然杀伤细胞等，它犹如机体内的常设防卫部队。但天然免疫系统经过反复感染后，免疫力变得不强了。而且，具有非常强的毒性物质或者受到容易侵入机体内的病原菌或病毒感染时，仅靠这个系统是难以起到防御作用的。此时，担任紧急防卫任务的获得性免疫系统开始工作。

获得性免疫系统是指可溶性物质如抗体，还有作为细胞的T细胞。它又分为体液免疫和细胞免疫。体液免疫是指当病原菌抗原侵入时，由抗原呈递细胞（APC）将抗原吸纳进来，把抗原的信息转送给T细胞，T细胞再将此信息转送给B细胞，指令其生产抗体。

这些细胞原本都是由骨髓产生的，移动到胸腺处的成为T细胞，而在其他地方的，就成为B细胞或抗原呈递细胞。

细胞免疫的功能是杀死被病毒感染的细胞，同时使病毒停止增殖。简而言之，就是免疫细胞与被病毒感染的细胞进行特异结合后将其杀死。我们的身体用这种功能防御病毒的冒犯。

下面我们以病原菌和病毒为例来说明免疫。

病原菌和病毒是经肠道或皮肤伤口等处的黏膜侵入体内的。我们的机体通过产生抗体来对付病原菌。抗体是对外来侵入者起抑制作用的蛋白质。不过，对付病毒的办法与病原菌不同，是将淋巴细胞调动起来把病毒细胞破坏掉。

一般情况下，是天然免疫系统在起作用，但当它力所不及时，则获得性免疫系统开始起作用。

侵入细菌时，抗体与它对抗，称为体液免疫。侵入病毒时，以称为杀伤T细胞的细胞来与其对抗，此称为细胞免疫。

当然，也存在有中间性的作用者，但基本上与细菌对抗的是抗体，而病毒是由细胞免疫来对抗的。

再有，获得性免疫的另一个很大的特点是，将一次得病、再次就不得病的病原菌制成低毒化的疫苗，机体接种后能产生长期免疫记忆。

2.免疫系统的刺激抗原

所谓抗原，即指最初刺激免疫系统的物质，病毒或细菌就是抗原群中典型的代表。抗原主要分为同种抗原（输血、移植、妊娠等）、异种抗原（宠物的毛等）、植物抗原（花粉、食物等）、合成抗原（合成肽、疫苗等）、微生物抗原（细菌、病毒、真菌、寄生原虫等）。总之，我们周边存在的机体成分以外的非自身的物质都可能成为抗原。

如果给抗原严格地下定义的话，那么，抗原就是单独靠它就可以诱生抗体的物质。以细菌为例，其结构是非常复杂的，是由蛋白质、核酸、脂肪以及多糖物质构成的。值得注意的是，虽然完整的细菌本身可作为抗原，但实际上是细菌的中心结构成分的蛋白质才是抗原。蛋白质中与抗体结合的只是其结构的一部分。

由于抗原的分子量不达到一定大小，就不能与抗原呈递细胞或T细胞结合，不能刺激抗体生成细胞。因此，只有两个分子以上的氨基酸进行结合的化合物（分子量为1000～2000的肽）才可以成为抗原。此外，多糖、核酸也可作为抗原。

也就是说，分子量不达到一定程度，就不能成为诱发抗体的抗原。再有，脂质或低分子化合物不能单独引起抗体的生成。但若与蛋白质等结合，可以生成抗脂质特异的抗体。这样结合的脂质及其他低分子化合物由于其本身不具有引起免疫反应的能力，称为半抗原，蛋白质称为载体。

当对机体有害的低分子化合物侵入体内时，多数情况下是由肝脏来把它分解掉。

3.免疫系统的排除抗原

免疫中排除抗原的物质是抗体，因此，抗体被称为对付外敌入侵的导弹。抗体是在由成熟的B细胞受到抗原的刺激分化成浆细胞的过程中经合成并分泌出来的物质，它是与刺激抗原具有特异结合的蛋白质分子。当抗原侵入时，开始与抗原作用而使其失去功能，称为排除作用。

例如，细菌进入机体内时，就产生与抗原相应的抗体，由这个抗体产生排除病原菌的一系列功能。

抗体的外形呈Y字型，其前端部分具有能与各种物质相结合的多样性，其末端部分总是保持抗体特有的功能，所以是固定结构的。

抗体称为免疫球蛋白（Ig）。根据形状的不同，已知有IgG、IgM、IgA、IgD和IgE等。

抗体通常是在抗原呈递细胞及T细胞、B细胞等免疫系统细胞配合下生成的。

首先，当细菌等侵入体内时，由抗原呈递细胞收集其物质信息。T细胞得到其信息后，而T细胞表面也存在着抗原受体，能与抗原结合，T细胞吸纳了信息后本身活化。接着T细胞又和B细胞相互作用，把生产抗体的指令交给B细胞，后者演变成抗体生成细胞（浆细胞），才开始生成抗体。

事实上，生成抗体的细胞是B细胞。在B细胞的表面上存在有称为免疫球蛋白的蛋白质。

抗体具有识别侵入体内抗原的功能。对外来侵入的物质（抗原）能特异地结合，如能与细菌放出的毒素或细菌本身以及血清中的细菌结合。

细菌毒素是通过各种细胞表面上的受体而进入细胞的。在进入细胞前如果已经有抗细菌毒素抗体产生的话，那么当毒素进入细胞的同时，抗体就会与之结合。彻底与毒素结合的抗体，使得毒素不能对身体产生伤害作用。

抗体的这种功能是在巨噬细胞协同作用下进行的。巨噬细胞的表面上具有能与抗体的恒定区结合的受体，通过它们把抗原、抗体复合物吸纳进来。巨噬细胞好像体内的“清洁工”，将吸纳进来的复合物完全破坏，使其失去功能。

此外，细菌如在细胞外，细菌本身会与抗体结合。随后由巨噬细胞表面对抗体特异的受体将这些复合物吸纳进细胞，将其破坏。

再有，如细菌侵入含细菌的血清时也会发生几乎相同的作用，只是有一些不同之处，即血清中有补体。补体的作用是当细菌与抗体结合时有部分抗体与补体结合，补体的成分与抗体合作在细菌上钻开小孔，把细菌破坏掉。

总之，具有这种功能的除了抗体之外，还有T细胞的抗原受体，这是在免疫系统中独特存在的。

二、免疫系统的器官与细胞

1.免疫系统的五道防线

人体的外表

人体对于抗原的第一道防卫网，就是我们很少会去注意到的皮肤。虽没有什么复杂的构造，看起来也毫不起眼，但却是机体最重要的防卫网。一般的病毒与细菌，都没有办法直接穿透皮肤，我们也之所以能安然地在充满各种病毒与细菌的环境中继续生息。对于病毒而言，如果我们跟受到感染的病人接触，身上沾到了病毒，大多数不会引起感染。问题是如果我们的手上沾到病毒，然后我们用手去摸眼睛、鼻子、嘴巴等这些没有皮肤保护的地方，手上的病毒就可能会开始作怪，在这些黏膜组织里面开始繁殖，甚至引起疾病。所以我们一直强调洗手，除了要预防将手上的抗原传染给别人以外，也是在保护自己。

人身体上没有被皮肤保护的地方，其外表都是湿湿的黏膜组织，这些地方也就是人体防御系统的罩门所在。这些罩门的存在是不得已的事情，因为我们不能将眼睛、鼻子、嘴巴都用皮肤盖住，否则我们虽然可免除各种抗原的侵袭，但是同时也会变成一个无法与外界沟通的石像。为了加强这些罩门的防御能力，这些黏膜组织都有分泌液体的功能。这些液体可以不断地冲刷不小心掉在上面的抗原，让它们没有很多机会侵入组织内部。因为某些特殊病毒有穿透防卫在罩门旁边组织的一些特殊机制，所以要预防某些特殊病毒感染，不能只靠我们身体自身的防卫系统，必须想办法阻断其进入罩门的可能途径。

肠胃道

我们的呼吸道可以藉由表面的黏液与纤毛的运动，不断地将外来抗原排出。尽管如此，我们的肠胃道也在不停地吃下外来抗原。所以，我们的肠胃道也需要具有抵抗外侵的后备能力，否则就会一天到晚生病。构成这第二道防卫网的第一道防线，是存在于胃部的胃酸。胃酸的这一道屏障并不是无所不能的，它对于特殊病毒没有压制的能力，所以特殊病毒可以轻易地通过这一道关卡。我们的肠道细胞下面还有一些淋巴细胞，它们可以将一种称为A型免疫球蛋白的抗体（IgA）分泌到肠道的表面。A型免疫球蛋白拥有抗拒肠道酵素的作用，也可以辨认特殊的病原，是属于人体特异性防御系统的一员。我们不太清楚肠道上面的这种A型免疫球蛋白可以发挥多少对抗肠病毒的能力，但是一般认为，这种防御系统对于某些病毒的作用很小。

吞噬细胞

如果外来的病原侵入人体，我们就需要有其他防线来加以抵抗。构成人体其他防线的主体，是日夜不停穿梭在血液中巡逻的白血球。其中，嗜中性白血细胞、单核细胞与巨噬细胞都具有吞噬异物的功能，本文将之通称为吞噬细胞，它们构成了人体的第三道防卫网。吞噬细胞有能力对抗的东西，通常是个子比较大的细菌与霉菌。吞噬细胞具有辨识敌我的机制，一旦它们认出外敌入侵，马上会进行吞噬，然后利用细胞里面一些酵素与毒性物质，将吞进来的敌人消灭掉。吞噬细胞对抗病毒的能力有限，但是其中的NK细胞却是对抗病毒感染不可或缺的战士之一。

体液免疫

我们体内的淋巴细胞可以分成很多种，主要有B细胞、T细胞与自然杀伤细胞三种。其中，B细胞可以分泌免疫球蛋白，这就构成了人体的第四道防卫网。每一种抗体分子，都只能够辨识一种抗原。能够认识肠病毒的抗体，对于其他病毒或细菌是完全无效的。所以，浆液性免疫是一种具有相当特异性的防御机制。当人类受到病毒感染以后，1～3天之内我们的身体就会出现M型与G型免疫球蛋白（IgM、IgG）。在感染发生以后的一个月内，M型免疫球蛋白占了其中的大部分。虽然G型免疫球蛋白的出现比较慢，但是它们可以在体内维持至少几十年的有效浓度。A型免疫球蛋白也会在血清中微量地出现，但是它们大量出现的地方，主要是它们执行任务的肠胃道。所以，我们可以说A型免疫球蛋白是在外面巡逻的部队，M型免疫球蛋白是发生战事时的前锋部队，G型免疫球蛋白则是可以发挥持续战斗力的主力部队。

细胞免疫

抗体可以在人类细胞的外面巡逻，寻找那些小病毒来加以消灭。但是我们知道病毒是很刁钻的，如果它们在细胞外面没有被抗体发现，偷偷地跑到细胞的里面，抗体就无可奈何了，因为抗体没有能力随意进入细胞里面。这时候，就需要第五道防卫网来加入作战，这就是被称为T细胞的一种淋巴细胞。T细胞具有辨识异常细胞的特异功能，如果有病毒侵入细胞里面，T细胞通常可以发现这种内藏病毒细胞的变化。这种免疫机制是靠T细胞的作用来完成，而不是靠分泌到体液里面的抗体，所以被称为细胞免疫。

虽然我们把人体的防御系统分成好几道防卫网，但这些防线并不是各自独立运作的。一旦人体的某部位发现外敌入侵的时候，这些不同的防御系统会在此部位协同作战。

2.免疫器官骨髓生产淋巴细胞

纵切骨骼时周围有骨膜，内部有海绵体和髓腔，髓腔里就是骨髓。身体的免疫器官中最重要的就是骨骼里存在的骨髓。在髓腔和海绵体中间，能够生成对形成抗体有重要作用的淋巴细胞以及红细胞的前体——造血干细胞。可以这样说，如果没有骨髓，免疫就不可能发生。

或者说，骨髓可以称之为淋巴细胞的制造工厂，是重要的免疫器官。骨髓在所有的骨骼中都存在。因为骨髓存在于所有骨骼中，所以有时人们竟意外地看不到这点——骨骼不单纯是身体的支架，它还具有生产淋巴细胞和红细胞的重要功能。

骨髓的造血干细胞经过不同的分化途径成为淋巴细胞系统的干细胞和造血系统的多能干细胞，尤其是与免疫系统有关的白细胞系统的干细胞。白细胞系统的细胞有淋巴细胞以及巨噬细胞、中性粒细胞、嗜酸粒细胞和嗜碱粒细胞。淋巴细胞系统的干细胞移动到胸腺时，在胸腺中变成T细胞，然后再分化成辅助T细胞（在免疫应答中能促进前体细胞分化的T细胞）、抑制T细胞（这是在免疫应答时有抑制功能的T细胞）和杀伤T细胞。还有一些不通过胸腺流入机体各处的淋巴细胞，称为B细胞。

除此之外，还有造血的功能。所谓造血作用，也就是形成我们身体中流动的血液成分，就是说我们身体中流动的血液来源于骨髓。

例如，人或鼠中所有的骨中都充满称为造血干细胞的红细胞和生成淋巴细胞的细胞。这些细胞通过淋巴管等流入机体各处，在所到各处参与免疫活动。

3.免疫场所胸腺形成T细胞

胸腺是机体内活跃地生产免疫细胞的场所。胸腺正好在心脏的上边，是一对似树叶形状的器官。成人的胸腺有很多的小叶。小叶由薄的结缔组织包膜包围着，其内为细胞密集的皮质和细胞稀疏外观明亮的髓质组成。

在胸腺的皮质分裂增殖的淋巴细胞有90%被排除胸腺，其大部分成为识别自身抗原的免疫细胞，余下来的淋巴细胞移行到髓质，再分化成T细胞，也就是胸腺对淋巴细胞进行加工，主要是形成T细胞。

胸腺在其他淋巴性器官还未完成的时候就已发育起来了，因此在机体防御机制中起到中枢的作用。

胸腺的年龄和重量的呈马鞍形，约15岁（青春期）的胸腺是最大的。皮质和髓质过了40岁以后就丧失，而为脂肪组织所代替。因此，胸腺是随着年龄增长而消失。