免疫系统是细胞和可溶性成分相互作用的网络,它的功能是识别"自我"或"非我".微生物是主要的非我物质,但肿瘤,移植物和某些异物(即某些毒素)也属非我物质.为了完成这些任务,免疫系统具有两种机制:非特异性免疫和特异性免疫,它们相互联系并互为影响.
非特异性(先天性)免疫
这型免疫是较老的种系发育的免疫,在出生时已存在,并不需预先与抗原物质相遭遇,不会发展记忆.先天性免疫包括屏障,诸如皮肤;和化学保护,如胃酸.它有两种细胞成分:(1)吞噬细胞系统,其功能是摄食和消化吞食的微生物,(2)自然杀伤细胞(NK),其功能是杀死一些肿瘤,一些微生物和病毒感染的细胞(见下文).可溶性物质由补体蛋白,急性反应相蛋白和细胞因子组成.
吞噬细胞包括中性粒细胞,单核细胞(在血中)和巨噬细胞(在组织中).巨噬细胞战略性地分布在血供组织或腔的内表面,如肺泡巨噬细胞(肺),Kupf-fer细胞(肝窦),滑膜细胞(关节腔),血管周围的神经小胶质细胞(中枢神经系统衬里),系膜吞噬细胞(肾).
细胞因子是一些非免疫球蛋白的多肽,由单核细胞和淋巴细胞与特异性抗原,非特异性抗原或一些非特异性刺激(如内毒素,其他细胞因子)相互作用应答时所分泌.它们影响着炎症或免疫应答的大小,虽然细胞因子的分泌可由淋巴细胞与它的特异性抗原相互反应来启动,而细胞因子本身并无抗原特异性,因而它们是先天和获得免疫的桥梁.
特异性(获得性)免疫
特异性免疫具有获得性,适应性和记忆的特征.其细胞成分是淋巴细胞,可溶性成分是免疫球蛋白.
淋巴细胞可分为两个亚类:胸腺衍生的T细胞和骨髓衍生的B细胞.淋巴细胞呈克隆分布;每个克隆专一地通过它的抗原受体识别特异性抗原,由于抗原的数量无限制地多,此特异性似乎使免疫系统处于过度的负担.通过淋巴细胞的抗原受体基因能无限制地重排,才解决了需提供无数专一克隆的困境.
在B细胞上抗原受体的功能由表面免疫球蛋白(sIgs)实现,当B细胞通过它们表面免疫球蛋白与可溶性抗原结合后产生一系列的变化(如增殖,分化),最终分泌免疫球蛋白,这是最终针对抗原的特异性抗体.目前认为在接触抗原前体内抗体谱是由于B细胞在成熟过程时免疫球蛋白基因重排所致.为了理解免疫球蛋白基因重排的性质,需了解免疫球蛋白的结构.
免疫球蛋白由2条重链和2条轻链组成,每条链有恒定区和可变区.抗原与可变区相结合.从基因水平,恒定区由C区基因所编码,轻链的可变区由V和J区基因所编码,重链可变区由V,D和J区基因所编码.这些胚系基因节段不连续地定位在染色体上,可能在B细胞成熟过程中才安置在一起.因而,为了合成一个重链,几个D节段中的一个(至少已鉴定了12个)与6个J节段(位于C基因的上游)中的一个相结合.这种集合物再与几百个(可能有几千个)V基因节段中的一个相结合,组成一个能完全转录免疫球蛋白重链的单位.
根据需要可采用每个基因的特殊节段,这样就有可能得到大量各种不同特异性的免疫球蛋白分子.在接合点(在V,D和J区间)随机加入一些核苷酸,体细胞点突变以及不精确地加入各种节段,进一步扩大潜在的多样性.目前认为在接触抗原前机体的抗体谱,由B细胞在成熟过程中通过基因重排产生的多种抗体所形成.
T细胞并无表面免疫球蛋白,但可通过它们主要的识别工具即T细胞受体(TCR)和其他一些辅助粘附分子(见下文)识别抗原.编码TCR的基因属于免疫球蛋白的超家族;与免疫球蛋白基因相似,它们也可重组,因而会得到大量的T细胞克隆,每个克隆可应答一种特异性抗原.
TCR的抗原结合部分由2条链组成(αβ和γδ),每条链具有一个恒定区和一个可变区(图146-1).与免疫球蛋白不同,TCR的每条链可独立存在于B细胞表面.TCR与CD3分子相结合;这整个单位称为TCR,CD3复合物.虽然TCR链由基因重排所决定,且可变,而CD3链(至少由5条链组成)是不变的,且无抗原特异性.某些抗CD3抗体经不需要抗原的旁路直接激活T细胞.因而,CD3对通过淋巴细胞膜传递激活信号来说是重要的.淋巴细胞可藉助于功能或表面标志再进一步分成一些亚类.
淋巴细胞亚类可通过与其表面一定的分子相结合作出鉴定.这些表面标志命名为分化簇(CD).至今已有166个CD被鉴定.