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免疫系统的组成

(2009-07-18 01:53:00)
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杂谈

分类: ☆医学常识☆

    免疫系统终生工作于我们的体内,而我们却可能对它一无所知。

    我们或许知道在自己的胸膛里有个器官叫做“心脏”。也知道自己有肺、肝、肾……但很有可能根本就不知道自己还有个“胸腺”,尽管它就在您胸腔中毗邻心脏之处。免疫系统中还有许多其他构件……让我们对它们做个全面的了解吧。

    免疫系统中最明显的部分是眼睛能看见的部位。比如,皮肤就是免疫系统的一个重要部分。它是隔开微生物和身体的基本防线。皮肤的部分功能就相当于一道屏障,很大程度上类似于我们用来保护食物的塑料薄膜。皮肤这道防线非常坚固,细菌和病毒通常无法通过。皮肤表皮含有特殊的细胞,叫做朗格罕氏细胞(与基层的黑色素细胞混合),是免疫系统中重要的预警成员。皮肤也会分泌抗菌物质。这些物质的存在解释了为何您不会在早上醒来时发现皮肤上长有一层真菌——大多数细菌和孢子一沾上皮肤就会迅速死亡。

    鼻子、嘴巴和眼睛也是微生物的明显入口处。眼泪和粘液中含有一种酶(溶解酵素),能破坏许多细菌的细胞壁。唾液也有抗菌作用。由于鼻腔和肺部都覆有粘液,许多未被即刻杀死的微生物会被粘膜困住并被迅速吞噬。鼻腔、咽喉、肺和皮肤当中还分布着柱状细胞。任何细菌或病毒妄想进入您的身体,必须首先穿过这些防线。一旦进入体内,微生物和免疫系统就展开了另一个级别的较量。免疫系统的主要成员包括:

    胸腺;脾脏;淋巴系统;骨髓;白细胞;抗体;补体系统;激素等

    淋巴系统是人们最为熟知的系统,这是因为医生和母亲们经常会检查您的颈部是否有“淋巴结肿大”。其实淋巴结只是淋巴系统的一部分,整个淋巴系统遍布人体全身,和血管极为相似。血液在循环系统中的流动和淋巴在淋巴系统中的流动的主要区别在于,血液由心脏加压推动,而淋巴则属于被动流动,不存在类似于“血泵”(心脏)的“淋巴泵”。相反,体液通过渗透进入淋巴系统,并被正常的人体和肌肉运动推入淋巴结内。这很像社区中饮用水和下水道系统。饮用水被主动加压,而下水道的水流则依赖重力而被动地流动。

    淋巴是一种透明的液体,以水分和养分浸润细胞。淋巴也是一种血浆——血液除去红细胞和白细胞后的液体成分。想想看——每个细胞并没有各自的专用血管提供营养,但它必须获取所需养料、水分和氧气才能存活。血液通过毛细管壁为淋巴传递这些物质,并由淋巴带至细胞。细胞也会制造蛋白质和废弃物,淋巴将这些吸收并带走。任何偶然进入身体的细菌也会进入这些流动于细胞之间的液体。淋巴系统的一项任务就是排出和过滤这些液体,探测并消灭细菌。小淋巴管收集液体,并移至更大的管道,液体最终将到达淋巴结接受处理。

    淋巴结包含过滤组织和大量的淋巴细胞。抵抗特定细菌感染时,淋巴结会因细菌和对抗细菌的细胞聚集而肿大,您能切实地感觉到它们。因此,淋巴结肿大便成为您受到某种感染的重要标志。一旦淋巴在淋巴结内完成过滤,就会重新返回血管。

    胸腺位于人的胸部,在胸骨和心脏之间。胸腺负责制造T细胞(参见下一节),对新生婴儿尤为重要——没有胸腺,婴儿的免疫系统将会瘫痪并导致婴儿死亡。胸腺似乎对成人的重要性要小得多——例如,将其从成人体内摘除后,成人仍将存活,因为免疫系统的其他部分足以应付工作。尽管如此,胸腺依然重要,特别是它有助于T细胞的成熟(参见下节关于白细胞的内容)。

    脾脏会对血液进行过滤,查找外来细胞(脾脏同时还会查找需要替换的衰老红细胞)。失去脾脏的人比常人的得病概率要高得多。

    骨髓可以制造新的血细胞,包括白细胞和红细胞。红细胞会在骨髓内完全成形,然后进入血管。而一些白细胞则会在其他地方发育成熟。骨髓中的所有血细胞都由干细胞制成。之所以被称作“干细胞”,是由于它们能够分化成多种不同类型的细胞——它们是不同细胞类型的母体。干细胞实际上会转变成特定类型的白细胞。

    抗体(也叫免疫球蛋白和丙种球蛋白。只要您在医学文章中看到像“IgE”这样的缩写,就会知道文章的内容和抗体有关。)由白细胞制造。这类蛋白质呈Y型,每一种可对抗一种特定的抗原(细菌、病毒或毒素)。每一种抗体都有个特别的部位(在Y的两个分叉端)会对特定抗原敏感,并以某种方式与之结合。抗体和毒素结合时,就被称作抗毒素(如果毒素来源于某种蛇毒,那么就称作抗蛇毒素)。这种结合通常会阻止毒素的化学活动。当抗体与病毒微粒的外膜或细胞外壁结合时,就能够阻止病毒穿越细胞外壁。或者,大量抗体都与某个入侵者结合,并向补体系统发出信号,要求将其消灭。

抗体分为五类: 1、免疫球蛋白A(IgA) 2、免疫球蛋白D(IgD) 3、免疫球蛋白E(IgE) 4、免疫球蛋白G(IgG) 5、免疫球蛋白M(IgM)

补体系统

    补体系统如同抗体一样,由一系列蛋白质组成。您的血管中有数以百万计的不同抗体,每个抗体都对某种特定的抗原敏感。但补体系统中只有少数蛋白质,它们自由漂浮在血液中。补体产生于肝脏。补体蛋白可以被抗体激活并协同抗体工作,因此而得名。它们会使细胞溶解(爆裂)并发出信号,通知噬菌细胞将其铲除。

    激素:有好几种激素是由免疫系统的组成部分产生的。这些激素通常被称为淋巴激活素。同时,我们已经知道,体内某些激素会对免疫系统起抑制作用。类固醇和皮质类固醇(肾上腺素)就会抑制免疫系统发挥作用。

    胸腺肽:(被认为由胸腺产生)是一种能够促使淋巴细胞(淋巴细胞是白细胞的一种-参见下文)产生的激素。白细胞介素是白细胞制造的另一种激素。例如,白细胞介素-1是由巨噬细胞在吞噬一个外来细胞后产生的。白细胞介素-1会导致一种有趣的副作用——当它到达下丘脑时会让人发烧和疲劳。众所周知,发烧引起的体温升高能杀死一些细菌。

    肿瘤坏死因子:肿瘤坏死因子(TNF)也由巨噬细胞产生。它能杀死肿瘤细胞,还能促进新血管形成,因此对伤口愈合至关重要。

    干扰素:干扰素能干扰病毒(名字由此而来),身体中的大多细胞都能产生干扰素。干扰素和抗体及补体一样,也是一种蛋白质,其作用是让细胞之间相互传递信号。当一个细胞从其他细胞处探测到干扰素时,就会制造蛋白质,帮助预防细胞内病毒的复制。

    白细胞

    我们都知道血液中存在“红细胞”和“白细胞”这样一个事实。白细胞可能是您免疫系统最重要的部分。事实上,“白细胞”其实是共同摧毁细菌和病毒的各种不同细胞的总和。以下列举此刻您身体内所有白细胞的类型、名称和类别:

    ☻白细胞    ☻淋巴细胞    ☻单核细胞    ☻粒性白细胞    ☻B细胞

    ☻浆细胞    ☻T细胞    ☻辅助T细胞    ☻杀伤T细胞    ☻抑制T细胞

    ☻天然杀伤细胞    ☻嗜中性粒细胞    ☻嗜酸性粒细胞    ☻嗜碱细胞

    ☻噬菌细胞    ☻巨噬细胞

白细胞分类

    了解各种不同名称以及每种细胞类型的功能需要花些功夫,但一旦您全都掌握了,就能更好地读懂科普文章。下面的简要概括能帮助您理清各种不同的细胞类型。

    所有白血球的正式名称是白细胞。白细胞和体内的正常细胞不同——它们事实上就像独立且有生命的单细胞生物体一样活动,能够自由移动和猎食。白细胞的移动方式很像阿米巴虫,也同样能吞食其他细胞和细菌。许多白细胞不能自行分裂和复制,而是由体内某处的工厂来制造。这个工厂就是骨髓。

    所有白细胞都从骨髓中的干细胞演变而来。干细胞属于遗传细胞,成熟后能形成多种不同类型的白细胞。例如,您可以抓一只老鼠,对其进行照射,破坏它骨髓的造血功能,然后将干细胞注射到老鼠的血液中。干细胞就会发生分裂,分化成各种不同的白细胞。“骨髓移植”就是将捐献者的干细胞注入血液之中。干细胞以几乎不可思议的方式,历经艰辛到达骨髓,并在那里安家落户。

白细胞分为三大类别:

  • 粒性白细胞——粒性白细胞占所有白细胞的50%至60%。粒性白细胞本身又分为三类:嗜中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱细胞。粒性白细胞因含有颗粒而得名,这些颗粒根据细胞的种类不同而包含不同的化学物质。
  • 淋巴细胞——淋巴细胞占所有白细胞的30%至40%。淋巴细胞包括两类:B细胞(在骨髓中发育成熟)和T细胞(在胸腺中发育成熟)。
  • 单核细胞——单核细胞占所有白细胞的7%左右。单核细胞会发展成为巨噬细胞。

    每种不同类型的白细胞都在免疫系统中扮演着某个特殊的角色,其中许多都能以不同方式发生转变。下面的描述能帮助您了解这些细胞扮演的不同角色。

    嗜中性粒细胞是到目前为止身体内最常见的白细胞类型。您的骨髓每天制造出数万亿个嗜中性粒细胞,并将它们释放到血液中,但它们的寿命都很短暂——一般不超过一天。一旦进入血液,嗜中性粒细胞就能穿过毛细管壁,进入组织。嗜中性粒细胞会被炎症和细菌等外来物质吸附。如果您被扎伤或割伤,嗜中性粒细胞将被吸附过去,这个过程叫做趋药性运动。许多单细胞生物体都使用相同的过程——趋药性能让活力细胞聚向浓度更高的化学物质。一旦嗜中性粒细胞发现了外来颗粒或细菌,会将其吞噬,并从颗粒中释放出酶、过氧化氢和其他化学物质,以杀死细菌。严重感染(大量细菌在此处繁殖)之处将会生脓。脓其实是死去的嗜中性粒细胞和其他细胞残骸。

    嗜酸性粒细胞嗜碱细胞比嗜中性粒细胞少得多。嗜酸性粒细胞基本专攻皮肤和肝脏上的寄生物,而嗜碱细胞带有组胺,因此是产生炎症的关键因素(与柱形细胞一起)。从免疫系统的角度来看,发炎是件好事。发炎能够引来更多血液并扩张毛细管壁,从而使更多的免疫系统细胞进入炎症区域。

    在所有的血细胞中,巨噬细胞是个头最大的细胞(因此其名称中才有了“巨”字)。单核细胞从骨髓中释放后,漂浮于血液中,进入组织并转变为巨噬细胞。大多界限组织拥有自己专门的巨噬细胞。例如,泡状巨噬细胞位于肝脏内,对肝脏进行净化(通过吞食外来烟尘等微粒),使其免生疾病(通过吞食细菌和微生物)。皮肤中的巨噬细胞则被称作朗格罕氏细胞。巨噬细胞也能自由游动。它们的任务之一就是清除死亡的嗜中性粒细胞——例如,巨噬细胞会清除脓汁,这也是康复过程的一部分。

    我们遭受的大多数细菌和病毒感染都由白细胞来对付。白细胞从骨髓中产生。其中一部分将变成B细胞,在骨髓内发育成熟后进入血液。T细胞从骨髓中产生,但会随着血流迁移到胸腺,并在那里发育成熟。T细胞和B细胞通常也能在血液中找到,但它们会更多集中于淋巴结、胸腺和脾脏之类的淋巴组织内。消化系统内也有少量淋巴组织。B细胞和T细胞具有不同的功能。

    B细胞受到刺激时会发育成浆细胞——即制造抗体的细胞。一种特定的B细胞针对一种特定的细菌,当这种细菌存在于体内时,B细胞会自我克隆并产生数百万个抗体来杀死细菌。

    另一方面,T细胞也会因此数目剧增,同仇敌忾杀死细胞。其中一类叫做杀伤T细胞,能够探测出体内滋养着病毒的细胞,探测到后会杀死该细胞。其他两种T细胞分别叫做辅助T细胞和抑制T细胞,能帮助提高杀伤T细胞的敏感度并控制免疫系统的反应。

    辅助T细胞事实上非常重要,也很有趣。它们由白细胞介素-1激活,由巨噬细胞产生。一旦被激活,辅助T细胞将会制造出白细胞介素-2,继而造出干扰素和其他化学物质。这些化学物质会激活B细胞,以产生抗体。嗜中性粒细胞、巨噬细胞、T细胞和B细胞之间相互作用的复杂程度和水平令人称奇。

    由于白细胞在免疫系统中起着举足轻重的作用,它们被用作了解免疫系统健康的一种指标。当您听到某人“免疫系统健全”或“免疫系统低下”时,其判别方式之一就是统计血样中各种白细胞的总量。正常情况下,人的每微升血液中含有的白细胞数量应在4,000至11,000之间。辅助T细胞和抑制T细胞数目的正常比值为1.8到2.0。正常的嗜中性粒细胞绝对值(ANC)是每微升含1,500至8,000个细胞。

关于白细胞(以及免疫系统其他几个部分)的一个重要问题:

    “白细胞怎么知道应该攻击什么、不攻击什么?白细胞为什么不攻击体内的所有细胞?”这是因为体内所有细胞中都嵌入了一种被称为“主要组织相容性复合体”(MHC)(也叫做“人体白细胞抗原”(HLA))的系统,它将体内所有细胞都打上“您”的印记。一旦免疫系统发现任何不带这些印记(或印记错误)的物质,就能明确“不是您”的,并由此和它们展开较量。

《大不列颠百科全书》对MHC解释如下:

    MHC蛋白质分子有两种类型,I 型和II型,它们存在于生物体的所有细胞膜之中。在人体中,聚集在六号染色体同一部位的几种基因会对这些分子进行编码。每一个基因都有大量的等位基因(基因的等位形式)。结果,两个人拥有相同MHC分子系列的概率极小,这些分子系列被统称为组织型。

    MHC分子是免疫反应的重要组成元素之一。它们能使免疫系统的T淋巴细胞(或称T细胞)探测到已被感染性生物侵入的细胞。MHC分子通过把来自侵入者的蛋白质片段(缩氨酸)放置于细胞表面而完成这种功能。T细胞能识别出MHC分子表面粘附的外来缩氨酸后,会与之结合,从而激发T细胞摧毁或治愈受感染的细胞。对于未受感染的健康细胞,MHC分子则提供其自身的缩氨酸(自体缩氨酸),T细胞对此一般不会有任何反应。然而,如果免疫机制失调,T细胞会对自体缩氨酸做出反应,结果就会产生自体免疫性疾病。

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