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免疫系统的特点和功能

免疫系统的主要特点

免疫系统是机体的适应性调节系统之一。免疫系统的最基本的生物学功能是对各种外来物质进行识别、作出应答,不管这些物质是病原微生物,还是移植的器官和组织,机体都要对之识别、应答和清除。这是生物界(尤其是人类)为了生存在长期的种系发生和进化过程中,同外界环境不断斗争,逐渐建立并不断完善起来的。从低级阿米巴原虫到具有复杂的体液免疫和细胞免疫的高级哺乳动物——人类,对“自我”和“非我”的认识过程呈现稳步的发展,以保证在不利环境下生存,维持自身的完整性和种系延续。多数进化一旦获得,就会在其后的种系发育中持续存在。

免疫系统的功能

免疫系统的功能包括免疫防御功能、免疫自稳功能和免疫监视功能。

  1. 免疫防御功能:是指机体防御及清除病原体的功能。此功能过高或过低会分别造成超敏反应和免疫缺陷症。
  2. 免疫自稳功能:是指机体清除体内不断衰老、毁损的细胞和其他成分,通过免疫网络调节免疫应答平衡的功能。此功能异常可引起自身免疫病。
  3. 免疫监视功能:是指免疫监视系统监视、识别并清除新出现的非己成分,包括肿瘤和衰老的细胞。此功能的异常可以导致肿瘤的发生或持久的病毒感染。

免疫应答的类型及作用

人类生活在大量、各种病原微生物——细菌、病毒、真菌和寄生虫包围之中,它们的入侵可能造成病理损伤,如果任其繁殖,终将杀死宿主。但在长期进化过程中,哺乳动物选择了两套抗病原体的免疫应答系统:天然免疫应答(又称固有免疫应答或非特异免疫应答)系统和获得性免疫应答(又称特异性免疫应答)系统。

天然免疫和获得性免疫

天然免疫和获得性免疫

天然免疫应答

是机体在长期进化过程中逐渐形成的防御功能,与生俱来的,是机体抵御病原微生物入侵的第一道防线。除天然防御屏障,如皮肤、黏膜外,主要包括免疫细胞(如巨噬细胞、NK细胞)及免疫分子(包括细胞因子以及补体)。天然免疫细胞如巨噬细胞、NK细胞等可表达模式识别受体(pattern recognition receptors,PRRs),以识别病原体的结构成分(或称病原体相关分子模式,pathogen associated molecular pattern,PAMP)。这些细胞能够监视与识别PAMP,启动细胞内信号转导通路,诱导特异性基因表达,分泌细胞因子或趋化因子,发挥抗感染作用。目前机体有六大类模式识别受体,第一类是Toll样受体家族(Toll-like receptor,TLR);第二类是识别RNA受体家族,包括蛋白激酶R (RNA activated protein kinase R,PKR);第三类是识别DNA受体家族;第四类主要是识别肽聚糖的核苷酸结合寡聚化结构域样受体家族[nucleotide-binding oligomerization domain(NOD)-like receptors,NLRs];第五类是C型凝集素受体家族;第六类是其他一些固有免疫特异性PRRs。这些PRRs分布的部位不同,主要分布在细胞膜表面、内体、溶酶体以及细胞质内,通过选择性或特异性的信号转导通路应答不同的基因表达,来调控针对不同PAMP的天然免疫应答和炎症反应。天然免疫系统对接触过的病原体没有记忆,不具有特异性,应答的时间是几分钟至几十小时。

获得性免疫应答

是指机体在个体发育过程中,与抗原异物接触后产生的防御功能,包括体液免疫应答和细胞免疫应答。主要由免疫细胞(B细胞和T细胞)、抗原递呈细胞(APC)以及免疫分子(抗体)组成。通常情况下,获得性免疫都能成功地对遇到的病原体识别和清除,并对其中的一些产生长久以致终生的免疫力。还能将这种免疫力通过血清或免疫细胞过继性转移给另一个未接触过该病原体的个体。这就是获得性免疫的特异性、多样性、记忆性和可转移性。

获得性免疫应答由抗原(通常是病原体)启动和驱使。当第一次接触(致敏)某抗原时,称为初次应答。被感染者的淋巴细胞通过产生针对该病原体抗原决定簇的特异性天然免疫和获得性免疫。

一个个体第二次接触同一抗原称为二次应答。初次应答潜伏期长,应答强度低;二次应答潜伏期短,应答强度高。通常,二次应答可以快速清除进入体内的同一病原体,为机体提供更为有效的保护作用。在实验条件下,初次应答后,如果用初次应答所用的抗原加上另一个新抗原进行攻击时,其应答特点表现为:只针对初次致敏的抗原增强二次应答,而对新抗原仍呈现初次应答,二次应答显示了抗原特异性。获得性免疫中的特异性和记忆性也只有通过二次应答才能得到体现。这也是疫苗接种的基础,疫苗接种能有效地控制烈性传染病流行,就是通过人工接种(致敏)针对某一疾病病原体的疫苗,有效地诱发了获得性免疫应答,使机体在以后再次遇上该病原体时,能快速、高效地对之产生特异性免疫应答,将之清除,达到预防和保护的目的。

正是由于有天然免疫和获得性免疫这两套免疫系统的共同作用,尽管我们每天生活在大量病原体包围之中,一个正常人的一生中偶然才被病原体感染或生病。天然免疫的细胞和分子除了作为早期应答和第一道防线外,还在启动获得性免疫、为T细胞激活递呈抗原、为T细胞亚群分化(Th0向Th1或Th2分化)提供指令,发挥免疫效应功能和参与免疫调节等方面都起着重要的作用。没有天然免疫细胞和分子(如细胞因子)的介入,就不会出现有效的特异性(获得性)免疫应答。天然免疫和获得性免疫是完整的免疫系统不可分割的两个方面。获得性免疫从启动到发挥效应需要5~7天,在此期间感染的控制上,天然免疫仍有着不可忽视的作用。

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