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人体免疫系统如何工作:先天免疫、适应性免疫和记忆

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Neutrophil engulfing anthrax bacteria, taken with a Leo 1550 scanning electron microscope. Scale bar is 5 micrometers.
图片: Volker Brinkmann · CC BY 2.5 · Wikimedia Commons

要点

免疫系统通过两个相互关联的阶段保护身体:先天反应立即发挥作用但不特异性,适应性反应较慢但针对特定病原体并留下记忆细胞。根据美国国立卫生研究院和世界卫生组织的说法,这种记忆也是疫苗保护人类的生物学基础。

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根据美国国立卫生研究院(NIH)属下的国立医学科学研究所(NIGMS)的说法,人体免疫系统是一个器官、组织和专化血细胞的网络,能够识别并消除细菌、病毒、真菌和寄生虫等威胁。它通常被描述为通过两个相互交织的分支运作:先天免疫和适应性免疫。

先天免疫:第一道防线

根据克利夫兰诊所的解释,先天免疫是人生来就具有的保护,对任何外来生物体立即做出反应,无需先前接触。根据NIGMS的说法,其成分包括物理屏障(如皮肤和鼻、喉和肺中的粘膜)、胃酸、在唾液和泪液中发现的酶、称为吞噬细胞的专化细胞(吞噬入侵者)和在血液中循环的补体蛋白。

由于先天免疫对多种病原体共有的广泛模式做出反应,而不是对特定病菌,NIGMS将其描述为非特异性的。这也是为什么先天防御可以在感染的几分钟到几小时内发挥作用,在更有针对性的反应展开之前。

适应性免疫:有针对性和记忆

根据NIGMS的说法,适应性免疫(也称为获得性免疫)在身体接触特定病菌后发展,需要数天才能完全有效。根据克利夫兰诊所的说法,它依靠B淋巴细胞(产生与称为抗原的精确靶点结合的抗体)和T淋巴细胞(帮助协调和实施攻击)。

适应性免疫的一个定义性特征是记忆。根据世界卫生组织的说法,在身体击败病原体后,一些产生抗体的细胞作为记忆细胞存活下来。根据世界卫生组织的说法,如果同一病原体再次出现,这些记忆细胞使身体能够比第一次接触时更快、更有效地产生抗体。

免疫细胞来自哪里以及如何聚集

根据克利夫兰诊所的说法,几个器官在整个身体中支持该系统。骨髓充当生产血细胞(包括白细胞)的工厂。位于胸骨后面的胸腺是T细胞成熟然后部署的地方。脾脏储存白细胞并回收受损细胞,而淋巴结——集中在颈部、腋下、腹股沟和腹部的小腺体——过滤体液,是免疫细胞对抗原做出反应的场所。

先天免疫对比适应性免疫
特征先天免疫适应性免疫
反应速度立即需要数天才有效
特异性非特异性,对一般危险模式做出反应抗原特异性,针对一种特定病原体
关键参与者皮肤、粘膜、胃酸、吞噬细胞、补体蛋白B淋巴细胞、T淋巴细胞、抗体
记忆无是 — 记忆细胞能够加快未来反应

为什么这对疫苗很重要

免疫记忆是疫苗旨在利用的机制。根据世界卫生组织的说法,疫苗使身体接触病原体的削弱或灭活部分(称为抗原),在不引起疾病的情况下促使B淋巴细胞产生抗体。这个过程也会产生记忆细胞,因此后来与真实病原体的接触会触发更快、更强的抗体反应。

世界卫生组织表示,一些疫苗需要间隔数周或数月的多次给药,特别是为了生产长寿命抗体和开发记忆细胞。该组织还指出,仅麻疹疫苗接种就估计在2000年至2023年间预防了全球约6000万人死亡。

当系统发生故障时

免疫系统并不总是按预期工作。根据克利夫兰诊所的说法,在自身免疫疾病(如狼疮或类风湿关节炎)中,免疫系统错误地攻击身体自身的健康细胞。免疫缺陷指的是削弱的免疫反应,可以是遗传的或获得的,使人更容易受到感染。当免疫系统对实际上无害的物质过度反应时会发生过敏,产生从轻微到严重的症状。

这些情况说明保护身体的相同机制——识别、反应和记忆——也可能发生故障,这就是为什么持久或异常的免疫症状通常由合格的临床医生评估,而不是自诊。

常见问题

先天免疫和适应性免疫之间的主要区别是什么?
根据NIGMS和克利夫兰诊所的说法,先天免疫是立即的和非特异性的,对许多不同的威胁以相同的方式做出反应,而适应性免疫需要数天才能发展,但针对特定病原体并创建持久的记忆。
哪些器官是免疫系统的一部分?
主要器官包括生产血细胞的骨髓;T细胞成熟的胸腺;储存和回收免疫细胞的脾脏;以及过滤液体并主持免疫反应的淋巴结,根据克利夫兰诊所。
疫苗如何使用免疫系统?
根据世界卫生组织的说法,疫苗引入无害的抗原,促使B淋巴细胞制造抗体并创建记忆细胞,因此如果身体后来遇到真实病原体,它可以更快地做出反应。
当免疫系统攻击身体自身的细胞时会发生什么?
这称为自身免疫疾病;克利夫兰诊所引用的例子包括狼疮和类风湿关节炎,其中免疫系统错误地靶向健康组织。
为什么某些疫苗需要超过一次给药?
世界卫生组织表示,多次给药,间隔数周或数月,使身体有时间生产长寿命抗体并开发记忆细胞以获得更强的未来保护。

来源

  1. Cleveland Clinic — Immune System Function, Conditions & Disorders
  2. NIH NIGMS Biobeat — What Is the Immune System?
  3. World Health Organization — How do vaccines work?

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