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免疫系统

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电子显微镜下的淋巴细胞,是人体免疫系统的主要组成。
扫描电子显微镜图像显示:一个中性粒细胞(黄色),吞噬了炭疽热细菌(橙色)。

免疫系统是生物体内一个能辨识出“非自体物质”(通常是外来的病菌)、从而将之消灭或排除的整体工程之统称。它能从自身的细胞组织辨识出非自体物质(小从病毒,大至寄生虫)。所有植物动物[1] 都具有先天免疫系统。免疫系统并非完全有效,因为病菌或寄生虫能不断演化来感染宿主

免疫机制

为了解决这困难,宿主演化出能辨识并有效中和病菌的机制。

原始免疫机制

即使单细胞生物如细菌也有特别的酵素来对抗病毒的感染。基本免疫机制还保留在如植物鱼类爬行类昆虫的后代;其演化自古代真核生物,该机制包含抗微生物肽防御素模式识别受体,及补体系统

脊椎动物免疫机制

而最复杂精巧及近晚演化的免疫机制,则为脊椎动物[2]所拥有。像人体这般的脊椎动物,其免疫系统包含许多种类的蛋白质细胞器官组织,形成一繁复互动的系统。这系统的其中一部分则随时间的演进能对特定的病菌产生更有效率的辨识能力。这对病菌的适应过程能产生免疫记忆,从而对将来重复感染的病菌有着更强的保护能力。这后天免疫的产生过程即是疫苗的基本原理。

人体的免疫

免疫系统利用随着层级上升而增加特异性的能力,保护人体免于感染。最直接的保护,来自整个人体体表对外界的致病源(如细菌病毒)的物理隔离。若致病源破坏体表,则先天免疫系统会作出立即、但不具特异性的反应。倘若致病源躲过先天免疫反应,脊椎动物会出现第三层保护,即后天免疫系统。在其中,免疫系统会适应感染时的反应而后改善它对致病源的辨识能力。此改善过的反应会在致病源清除后以免疫记忆的方式被保留起来,使以后同一致病源若再度感染时,人体能有更快,更有效的攻击方式将其清除。[3]

免疫不全

免疫失常会导致疾病的发生。免疫系统的功能降低时会发生免疫不全疾病,导致病菌的重复感染而危及个体的生存。免疫不全可能肇因于基因的缺陷,比如多因型免疫不全疾病,也可能是因为所服用的药物或所感染的病毒,比如由反转录病毒HIV所产生的后天免疫不全疾病

过敏反应

相反地,免疫系统功能过于强烈也能导致疾病,这是因为过度反应的免疫会将自身组织当成外来的病菌而攻击所产生,此即为自体免疫性疾病。常见的自体免疫疾病包含类风湿性关节炎第一型糖尿病红斑性狼疮。人体免疫对疾病所扮演的重要角色是目前科学研究的重点。

免疫系统的组成
先天免疫 后天免疫
非专一性反应 致病源与抗原专一性反应
病源曝露后立即有强烈反应 病源曝露后须过一段时间才有强烈反应
细胞性体液性物质 细胞性体液性物质
无免疫记忆 具免疫记忆
可在所有生物体内发现 仅可在具有下颔之脊椎动物体内发现

无论先天免疫或后天免疫都必须懂得如何分辨自体及非自体分子。在免疫学里,自体 物质是指那些免疫系统能在陌生物质中辨识出的自体分子。[4]相反地,非自体 分子是指被辨识为外来物的物质。部分的非自体分子被称作抗原(刺激人体产生抗体的物质),被认为能够与特异的免疫受体产生键结,从而刺激免疫反应的发生。[5]

体表屏障

人体为避免感染所提供的保护包括:物理屏障、化学屏障及生物性屏障。

  • 在泌尿生殖道与肠胃道内,共生会和入侵的致病菌争抢食物与生存空间,有时它们也会改变所处环境的pH值或铁含量以增加自己的优势——那就是生物性屏障。[12] 借此,致病菌无法达到足够数量来造成疾病。然而,大部分抗生素只能(非特异地)消灭细菌,而对霉菌完全无效,所以口服抗生素可能反而使霉菌“过度滋长”,造成所谓的阴道念珠菌感染症(酵母菌感染)。[13] 证据指出,将益生菌(如优格中常见的纯种培养乳酸菌)引入小孩体内,受感染的肠道能很快再次恢复得健康而平衡。近期对细菌性肠胃炎发炎性肠疾病尿道感染手术后感染的研究更指出,同样的方法应用在这些疾病上也有异曲同工之效。[14][15][16]

先天免疫

成功进入人体的微生物将会面对先天免疫系统的细胞与隔膜。先天免疫不具专一性,意指这系统辨识致病源的能力是与生俱来的。[5]免疫系统不被认为能长期的对抗致病源。但它仍是宿主对抗大部分病菌的主要系统。[1]

体液性与化学性屏障

发炎

主条目:炎症

发炎是对抗感染的最早反应之一。[17]发炎部位的表面症状包括红与肿。

补体反应

补体系统是用来攻击外来细胞表面的生化连锁反应。它包含逾二十种不同的蛋白质,并以其能“补足”抗体消灭致病源的能力而命名。补体为先天免疫反应里主要的体液性分子。[18][19]许多物种拥有补体系统,包括非哺乳动物如植物、鱼类及部分无脊椎动物[20]

在人体内,当补体蛋白与微生物表面的碳水化合物结合、或与先行黏附其上的抗体结合时,反应便被启动。这信号的确认会很快地促成毒杀反应。[21]这样的快速反应源自于补体分子(本身即为蛋白酶)行一系列蛋白裂解活化反应所造成的讯息发大效果。反应程序如下:当最初的补体蛋白黏附至微生物上,它们便活化自身份解蛋白质的能力,接着活化之后的补体蛋白酶,后者再继续活化其后者——这便是催化性连锁反应,最初的讯息因为正向回鐀而持续增强。[22]连锁反应所产生的胜肽蛋白能吸引免疫细胞、增加血管的通透性、并能调理(包覆)致病源的表面,使之遭受摧毁。补体在细胞表面的堆积也能因破坏其细胞膜而直接导致致病源的死亡。[18]

先天免疫的细胞性屏障

扫描电子显微镜下流动的人体血液。我们可以看见红血球、一些长像“突出”的白血球(包含淋巴球)、一个单核球、一个中性球以及许多盘状的血小板

白血球看似独立的单细胞生物,却是先天免疫的第二个守护员。[5]先天白血球成员包括吞噬细胞巨噬细胞)、中性球棘状细胞肥大细胞酸性球碱性球,以及自然杀手细胞。它们能辨认并消灭致病源,较大的用接触(contact)的方式来消灭、较小的则直接吞噬掉。[20]先天细胞对后天免疫系统的活化十分重要。[3]

细胞的吞噬(胞噬作用)是细胞性先天免疫的重要特征,由吞噬细胞所执行,它能吞或吃下致病源与微粒子。平时吞噬细胞周游人体搜寻致病源,并在细胞激素的趋使下移至特定的部位。[5]致病源一旦被吞噬细胞给吞下,它便包覆在称为吞噬体的胞内颗粒中,接着吞噬体与溶小体融合为噬溶体。致病源将会被分解,或被之后进行的过氧呼吸所释出的自由基杀死。[23][24]胞噬作用是细胞为了获得营养而演化出来的行为,但在防御机制中被吞噬细胞用来吞噬致病源。[25]胞噬作用可能是宿主最早的防御方式,因它可在脊椎动物与无脊动物中发现。[26]

参见

参考资料

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外部链接