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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):1953

? ? ? ?來源:細(xì)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(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,從而來保護(hù)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(hù)機(jī)體不受感染。
? ? ? ?免疫學(xué)發(fā)展至今,“免疫”(immunity)有了更科學(xué)廣泛的含義,免疫系統(tǒng)擁有可以識(shí)別、區(qū)分“自己”和“異己”的能力,“免疫”最終排除異己,保護(hù)自己維持生理健康的穩(wěn)定。
? ? ? ?在整個(gè)過程中,免疫系統(tǒng)(immune system)其實(shí)是依賴它的三大功能實(shí)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(jī)體長期進(jìn)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(dòng),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(shí)現(xiàn)的呢?
一、免疫監(jiān)視的兩大步驟:識(shí)別與區(qū)分
? ? ? ?免疫監(jiān)視相當(dāng)于免疫系統(tǒng)的“偵查系統(tǒng)”,它最重要的能力是“識(shí)別(recognition)和區(qū)分(distinction)”。
? ? ? ?在微觀世界中,細(xì)菌或者病毒的外觀是主要的識(shí)別內(nèi)容。

△ 免疫細(xì)胞識(shí)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(huì)打扮自己的,這種打扮就造成了細(xì)菌或者病毒的外觀“與眾不同”,擁有了自己獨(dú)特的密碼。
? ? ? ?細(xì)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(gè)半開狀態(tài)的開關(guān),而如果我們通過模式識(shí)別受體(PRR, pattern recognition receptor)捕捉到這個(gè)特定結(jié)構(gòu)的開關(guān),就可以識(shí)別病原體,從而獲悉某種異物的存在。
? ? ? ?雖然隨著進(jìn)化,敵人越來越聰明,可能會(huì)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(xì)胞,巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、NK細(xì)胞識(shí)別,完成免疫監(jiān)視的第一步。
? ? ? ?如果說“識(shí)別”依靠的是細(xì)菌、病毒表面的外衣,那么“區(qū)分”則相反,依靠的是正常細(xì)胞的“良民證”。先天性免疫細(xì)胞,比如NK細(xì)胞,信號都是一并識(shí)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(gè)“良民證”叫做MHC分子(主要組織相容性復(fù)合物),在人類中是HLA,即人類白細(xì)胞抗原。
? ? ? ?NK細(xì)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(xì)胞的MHC類分子結(jié)合的是抑制性受體,使得NK細(xì)胞處于抑制狀態(tài),那么NK細(xì)胞便不會(huì)誤傷“自己”。樹突狀細(xì)胞也不會(huì)將“自己”的信號進(jìn)一步傳遞。

△ 細(xì)胞表明的受體與抑制受體

? ? ? ?細(xì)菌或者病毒感染的細(xì)胞,發(fā)生變異的正常細(xì)胞表面的MHC類分子表達(dá)減少或者缺失,則不會(huì)介導(dǎo)KIR導(dǎo)致的NK細(xì)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(xì)胞的直接識(shí)別與吞噬。第三道防線是獲得性免疫,比如T細(xì)胞和B細(xì)胞,B細(xì)胞可以分泌抗體狙擊,T細(xì)胞釋放炸彈打擊。
? ? ? ?可以看出,免疫是分層次遞進(jìn)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(shí),而獲得性免疫的發(fā)生時(shí)相則在第96小時(shí)以后。

△ 時(shí)刻在體內(nèi)巡邏的免疫細(xì)胞
? ? ? ?先天免疫相當(dāng)于人體的隱形盔甲,擁有成員巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、NK細(xì)胞、單核細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞等。其中,巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、NK細(xì)胞辛勤地在身體中巡邏,檢查每一個(gè)路過“人員”的信息,發(fā)現(xiàn)潛在的入侵者,和身體正常細(xì)胞的叛變者。樹突狀細(xì)胞負(fù)責(zé)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(shí)現(xiàn)的。
三、免疫監(jiān)視與NK細(xì)胞
? ? ? ?先天免疫的眾多免疫細(xì)胞中,NK細(xì)胞十分特殊,因?yàn)樗扔幸稽c(diǎn)的免疫監(jiān)視功能,又有一部分免疫應(yīng)答的能力。


? ? ? ?當(dāng)一部分細(xì)菌、病毒趁虛而入,突破皮膚等第一道防線后,先天性免疫細(xì)胞中的NK細(xì)胞,會(huì)依次通過識(shí)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(shí),除了PAMP-PRR這個(gè)開關(guān)模式,有些異物可能會(huì)模仿出相似的結(jié)構(gòu)來迷惑免疫細(xì)胞,那么NK細(xì)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(bǔ)體(complement)。血液中有一種叫做補(bǔ)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(gè)補(bǔ)體識(shí)別到了異物的外觀,一個(gè)開關(guān)就被觸發(fā)了,一個(gè)開關(guān)的力量是薄弱的,是不足以實(shí)現(xiàn)免疫監(jiān)視的,但補(bǔ)體依賴3條獨(dú)立的激活途徑,可以將信號級聯(lián)放大。
? ? ? ?補(bǔ)體通過改變自身的結(jié)構(gòu),使得它能夠?qū)⒆R(shí)別的范圍擴(kuò)大,并聯(lián)系上其它小伙伴,擴(kuò)大成團(tuán)體行動(dòng)。另一方面,補(bǔ)體可以發(fā)射更小的結(jié)構(gòu)到血液中,將識(shí)別的難度降低,最終被NK細(xì)胞捕獲。

△ NK細(xì)胞正在絞殺受感染的細(xì)胞
? ? ? ?由此看出,NK細(xì)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(xì)胞等,做到不放過“一個(gè)”。
? ? ? ?而下一篇文章中,我們也會(huì)介紹到,NK細(xì)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(xì)胞,一“識(shí)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(xì)胞等異己,精準(zhǔn)揪出來,站好免疫監(jiān)視的崗位,保護(hù)身體的健康。

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