免疫系統(tǒng)是機體抵御感染和疾病的防御系統(tǒng),它由兩大部分組成:天然(固有)免疫系統(tǒng)和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)。這兩個系統(tǒng)均含多種細胞,每種細胞有各自的特點,它們共同發(fā)揮著對抗疾病和協(xié)助維持機體健康的作用。免疫系統(tǒng)的所有細胞均由骨髓中的造血干細胞發(fā)育而來。造血干細胞先分化為淋巴樣和髓樣祖細胞,兩者各自都能進一步分化成多種細胞類型。髓樣祖細胞主要分化為先天性免疫系統(tǒng)細胞,而淋巴樣祖細胞主要分化為三種類型的細胞:B細胞、T細胞和自然殺傷(NK)細胞。
天然(固有)免疫系統(tǒng)
TOLL樣受體(TLRs)參與微生物識別C型凝集素受體(CLRs)是真菌的主要受體視黃酸誘導(dǎo)型基因-IRIG-I樣受體 (RLRs)識別RNA病毒天然(固有)免疫系統(tǒng)是人體的第一道防線,它提供快速而全面的免疫應(yīng)答,適應(yīng)性免疫系統(tǒng)則通過偵測和清除威脅機體的特定病原體來發(fā)揮作用。雖然這兩種系統(tǒng)都能抵抗感染,但適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的反應(yīng)時間要比天然(固有)免疫系統(tǒng)長得多。天然(固有)免疫系統(tǒng)中的細胞是通過模式識別受體(pattern recognition receptors, PRRs)發(fā)揮作用的。PRRs是一種特殊的蛋白,其功能是識別眾多細菌和病毒的保守抗原。保守抗原有兩種,一種是參與病原體識別的病原體相關(guān)分子模式(pathogen-associated molecular patterns, PAMPs),另一種是識別受損細胞的損傷相關(guān)分子模式(damage-associated molecular patterns, DAMPs)。 PRRs則主要包括以下幾種模式:
與種系編碼、數(shù)量固定且有限的PRRs不同,適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的抗原特異性T細胞受體(T cell receptors, TCRs)和B細胞免疫球蛋白(B cell immunoglobulins , Igs)是體細胞基因重排的結(jié)果,幾乎可以識別任何抗原。
天然(固有)免疫系統(tǒng)的造血譜系
嗜酸性粒細胞具有分葉狀腎形核,其通過釋放顆粒內(nèi)容物而在胞外消化病原體,尤其是寄生蟲。嗜酸性粒細胞也分泌多種細胞因子和生長因子,進而影響免疫系統(tǒng)的其它細胞。嗜堿性粒細胞是數(shù)量最少的粒細胞,但體積卻是粒細胞中最大的,其核為雙葉核型,且具有富含組胺的顆粒。嗜堿性粒細胞參與多種炎癥反應(yīng),包括與過敏癥狀相關(guān)的反應(yīng),同時也是IL-4的重要來源,后者負責(zé)誘導(dǎo)初始T細胞向輔助性T細胞分化。
肥大細胞是組織駐留型粒細胞,分泌組胺和肝素等因子。它們不僅參與防御寄生蟲,還參與創(chuàng)傷愈合和血管生成。
單核細胞是最大的白細胞,可分化為另外兩類專職抗原呈遞細胞(antigen-presenting cells , APCs)——DCs和巨噬細胞。DCs主要存在于與體外環(huán)境相接觸的組織中,如皮膚、肺和腸等。DCs被認為是功能最強的APCs,其主要功能是加工、呈遞和交叉遞呈抗原給T和B細胞。DC活化后,可分泌IL-6、IL-10和IL-12等細胞因子。
NK細胞是一種細胞毒性細胞,其細胞質(zhì)中的小顆粒內(nèi)含穿孔素和顆粒酶,用于殺傷靶細胞。NK細胞與B淋巴細胞和T淋巴細胞一樣,都由共同的淋巴祖細胞發(fā)育而來,但NK細胞屬于天然(固有)免疫系統(tǒng)。NK細胞通過快速應(yīng)答摧毀癌變和感染細胞,無需抗原的特異性識別和激活。
適應(yīng)性免疫系統(tǒng)
適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的一個重要特征是具有長期記憶的能力。這一特性使得機體再次遇到特定病原體時,能產(chǎn)生更快、更有效的免疫反應(yīng)。
成熟B細胞一旦被激活,就會分化成記憶細胞和漿細胞。漿細胞可分泌病原特異性抗體,因此在保護性免疫應(yīng)答中發(fā)揮關(guān)鍵作用。B細胞是三種專職APCs中的一種。MHC (Major Histocompatibilty Complex, 主要組織相容性復(fù)合體) I類蛋白組成型表達于體內(nèi)所有有核細胞表面,MHC II類蛋白則主要表達于巨噬細胞、B細胞和樹突狀細胞等APCs的表面,常伴有多種共刺激分子的同時表達。MHC II類細胞通過遞呈抗原肽來參與T細胞的活化。多種類型的T細胞起源于共同的T細胞祖細胞。在這些細胞中,最常見的是記憶性T細胞、CD8+ 細胞毒性T細胞(cytotoxic Tcells, Tc)和CD4+ Th細胞。Tc細胞能夠識別并摧毀攜帶病原特異性抗原的細胞,Th細胞則在被抗原遞呈細胞激活時分泌細胞因子,以調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答。在此過程中,Th細胞增強或抑制其它免疫細胞的活性。Th細胞可進一步分為幾個亞群,如Th1、Th2、Th17和Treg等。每個亞群的細胞因子分泌譜特異,并具有特定的免疫應(yīng)答調(diào)節(jié)功能。B漿細胞和各種類型的T細胞一樣,是適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的關(guān)鍵要素。
天然(固有)免疫系統(tǒng)與適應(yīng)性免疫系統(tǒng)之間的交互作用
適應(yīng)性免疫系統(tǒng)需要天然(固有)免疫系統(tǒng)的成員,如DCs遞呈細胞,以啟動和引導(dǎo)適應(yīng)性免疫應(yīng)答。因此,DCs通過傳遞調(diào)節(jié)和引導(dǎo)適應(yīng)性免疫應(yīng)答的多種信號,在天然(固有)免疫系統(tǒng)和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)之間架起了一座橋梁。這兩個系統(tǒng)之間的溝通不是單方面的,吞噬細胞和天然(固有)免疫系統(tǒng)的其它細胞通過他們的Fc受體識別與病原體結(jié)合的抗體,使吞噬細胞和其它髓系成熟細胞能夠更有效地識別和消滅病原體。進而,這些被激活的吞噬細胞對適應(yīng)性免疫系統(tǒng)中的T細胞應(yīng)答起到協(xié)助作用。