中学生物教材中涉及到的免疫学知识概述

当外源性抗原进入机体，可诱导机体产生特异性免疫应答。我们人为地将特异性免疫应答分为体液免疫和细胞免疫，但免疫应答是一个需要免疫系统中所有免疫细胞相互协调、共同发挥作用的复杂过程，并不能割裂开来。

1  几个名词介绍

1．1  抗原

抗原一词可广泛用于指被B细胞或（和）T细胞表面抗原受体（即一些膜结合抗体）所识别的任何分子。抗原一般具有两种性质：免疫原性（即能与B细胞和T细胞抗原受体结合，刺激细胞活化、增殖和分化，产生抗体等性能）和抗原性（即能与抗体结合）。一般认为低分子量化合物（分子量低于5 000～10 000 Da）没有免疫原性，但后来发现一些低分子量的化合物也有免疫原性，如对-偶氮苯砷酸-N-乙酰-L-酪氨酸最低可到450 Da。

根据产生抗体时是否需要T细胞的参与可将抗原分为胸腺依赖性抗原（TD抗原）和胸腺非依赖性抗原（TI抗原）两类。

TD抗原在刺激B细胞产生抗体时需要T细胞的辅助，在T细胞缺乏时不能诱导抗体产生，故又称为胸腺依赖性抗原，主要为蛋白质类抗原。TD抗原激活B细胞时，除必须有抗原作为信号外，还需辅助性T细胞及其分泌的细胞因子作为信号。TD抗原可刺激T细胞产生细胞免疫反应。

TI抗原主要是非蛋白质类抗原，如多糖、脂类、核酸等，它们诱导的抗体反应无须T细胞的辅助。TI抗原能诱导初次免疫应答，但无记忆细胞产生，因此无再次免疫应答，所产生的抗体主要是IgM抗体。TI抗原不刺激T细胞产生细胞免疫反应。

1．2  主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex, MHC）

MHC是存在于所有脊椎动物（除无颌类以外）细胞膜表面的一组与移植排斥反应有关的蛋白质。MHC在胚胎发育中产生，所有的细胞上都存在。除了同卵双胞胎以外，没有两个人有相同的MHC。因此，细胞表面的MHC如同身份标签，能被自身的细胞所识别。病毒、细菌等病原体也带有各自的身份标签，当它们侵入人体后，能被人体的细胞识别出来。免疫系统正是通过MHC来识别“自我”与“非我”成分的。人类的MHC称为HLA（人类白细胞抗原），其基因位于第6号染色体短臂。

1．3  抗原递呈细胞（antigen-presenting cell, APC）

能摄取和在细胞内加工处理抗原，并将抗原信息递呈给T细胞的细胞称为抗原递呈细胞，它是一组特化的细胞群体，包括单核细胞、各种巨噬细胞、B细胞、树突状细胞（是体内抗原递呈功能最强的APC，可激发初次免疫应答）、内皮细胞等。其中最重要的是树突状细胞、单核-巨噬细胞和B细胞。树突状细胞可刺激初始T细胞活化、增殖，分化为效应T细胞，B细胞和单核-巨噬细胞只能将抗原递呈给效应T、B细胞，不能刺激初始T细胞。在细胞免疫中，主要是巨噬细胞将抗原递呈给T细胞；在体液免疫中，B细胞是主要的抗原递呈细胞。

1．4  细胞因子

细胞因子是体液里在免疫应答中起信号联络作用的大量可溶性蛋白质分子的总称，均为蛋白质，如干扰素、白细胞介素（IL，主要由T细胞产生）、集落刺激因子、趋化性细胞因子、肿瘤坏死因子（TNF）、转化生长因子（TGF）-等。淋巴细胞产生的细胞因子又称为淋巴因子。

2  免疫细胞的分类

免疫细胞可分为两类，即非特异性免疫细胞和特异性免疫细胞。

2．1  非特异性免疫细胞

非特异性免疫细胞主要包括中性粒细胞（寿命短，可以吞噬和杀灭细菌，参与急性炎症反应）、单核巨噬细胞（单核细胞具有进一步分化的潜能，而巨噬细胞是终末分化的细胞；单核巨噬细胞发挥两种功能：即吞噬杀菌和抗原的加工提呈）、嗜酸性粒细胞（可抗寄生虫感染、调节I型过敏反应）、嗜碱性粒细胞（参与I型过敏反应）、肥大细胞（参与I型过敏反应）、树突状细胞、自然杀伤细胞（是抗感染和抗肿瘤免疫的第一道天然防线）。另外，非特异性免疫细胞还包括某些类型的T细胞（如自然杀伤T细胞等）和B1细胞。

某些类型的非特异性免疫细胞是抗原递呈细胞，在特异性免疫应答中发挥重要的抗原递呈作用。通常所说的吞噬细胞是一类具有吞噬杀伤功能的细胞，主要由中性粒细胞和单核-巨噬细胞组成。

2．2  特异性免疫细胞

特异性免疫细胞指T细胞和B细胞。

2．2．1  T细胞的类群

成熟的T细胞是高度不均一的细胞群体，根据其表型和功能特征，可将其分成许多不同的类群。下面仅介绍两种分类。

（1）根据T细胞的分化状态、表达的细胞表面分子以及功能的不同，可将它们分为三类：初始、效应和记忆性T细胞。

初始T细胞是没有接触过抗原刺激的成熟T细胞，它们处于细胞周期的G0期，存活期短；效应T细胞是执行机体免疫效应功能的细胞；记忆性T细胞维持机体免疫记忆功能，也处于G0期，但存活时间很长，可达数年，甚至几十年。

（2）根据T细胞在免疫应答中的功能不同，可将T细胞分为辅助性T细胞、细胞毒性T细胞和调节性T细胞三类。

辅助性T细胞是能辅助T、B细胞产生免疫应答的类群，它们通过产生的淋巴因子来起作用；细胞毒性T细胞是具有免疫杀伤效应（直接杀伤靶细胞）的类群；调节性T细胞是具有免疫抑制功能的T细胞类群。

2．2．2  B细胞的类群

依照B细胞表面是否表达某些分子，可把B细胞分为B1细胞和B2细胞。B1细胞产生于个体发育的早期，主要存在于腹膜腔、胸膜腔和肠道固有层，在蛋白质抗原的免疫应答中无重要性。B2细胞即通常所指的B细胞。B细胞有三个主要的功能：产生抗体，介导体液免疫；递呈抗原；分泌淋巴因子，参与免疫调节、炎症反应及造血过程。

3  细胞免疫和体液免疫的过程

当外源性抗原进入机体后，很快（数分钟）就会被APC在感染或炎症局部摄取，然后在细胞内降解抗原并将其加工处理成抗原多肽片段，再以抗原肽-MHC复合物的形式表达于细胞表面（此过程称为抗原处理，约需3 h）。当APC与T细胞接触时，抗原肽-MHC复合物被T细胞的受体识别，从而将信息传递给T细胞，引起T细胞活化（此过程称为抗原递呈）。活化的T细胞通过分泌淋巴因子来进一步活化B细胞以产生抗体或活化其他T细胞以引起细胞免疫反应。可以说，抗原识别过程实质上是携带抗原肽-MHC复合物的APC“寻找”抗原特异性初始T细胞的过程；初始T多由树突状细胞活化，效应T细胞和记忆细胞识别多种APC递呈的抗原。

3．1  细胞免疫过程

T淋巴细胞介导的免疫应答是一个连续的过程，可分为三个阶段：（1）T淋巴细胞特异性识别抗原（初始或记忆T细胞膜表面的受体与APC表面的抗原肽-MHC复合物特异性结合的过程）；（2）T细胞活化、增殖和分化；（3）效应T细胞发挥效应。

T细胞的活化需要双信号的刺激，第一信号来自抗原，提供方式是APC表面的抗原肽-MHC复合物与受体的相互作用和结合，该信号确保免疫应答的特异性；第二个信号是微生物产物或非特异性免疫针对微生物的应答成分，该信号确保免疫应答在需要的条件下才能得以发生。当只有第一信号时，T细胞处于无应答状态。

T细胞活化引起细胞分裂（大量增殖，达到整体功能所需的数量水平）和分化（使T细胞具有分泌细胞因子或细胞杀伤的功能）。淋巴因子的分泌是T细胞活化的主要表现形式。不同的抗原刺激可使初始T细胞分泌不同种类的细胞因子，从而产生不同的效应，而白细胞介素2是初始T细胞产生的最重要的细胞因子。细胞毒性T细胞具有特异性的杀伤功能，主要是细胞浆内形成了许多膜结合的颗粒，这些颗粒包含穿孔素（perforin，成孔蛋白）和颗粒酶等多种介质。穿孔素可对靶细胞打孔，颗粒酶是一组丝氨酸酯酶，它进入靶细胞胞浆，使靶细胞凋亡。靶细胞凋亡后，暴露抗原，从而被抗体消灭。

随着抗原的清除，大多数活化T细胞死于细胞凋亡，以维持自身稳定的基础状态。少数T细胞分化为长寿命的记忆细胞，在再次抗原刺激时发挥快速的免疫应答作用。

3．2  体液免疫过程

体液免疫的过程也可分为抗原识别，B细胞活化、增殖与分化，合成分泌抗体并发挥效应三个阶段。

B细胞对抗原的识别是通过其表面的抗原识别受体来进行的。B细胞的抗原识别受体能直接识别蛋白质抗原，或识别蛋白质降解而暴露的抗原决定簇，而无需APC对抗原的处理和递呈。B细胞表面的抗原识别受体识别抗原是产生B细胞活化的第一信号，有人将结合了抗原的B细胞称为致敏B细胞，只有这些细胞在接受T细胞的辅助时才能够活化来产生抗体。也就是说，B细胞的活化需要两个信号：抗原信号和活化的T细胞信号（并不是递呈抗原，而是通过其他的分子信号提供的），并需要T细胞所分泌的细胞因子。在体液免疫中，T细胞通过提供刺激信号、分泌细胞因子等方式辅助B细胞，B细胞作为APC可通过加工、处理、递呈抗原的形式激活T细胞，但B细胞不能激活初始T细胞（由树突状细胞来激活）。B细胞最终分化为浆细胞和记忆性B细胞，浆细胞多在2周内凋亡。需要指出的是，抗原特异性B细胞和T细胞所识别的抗原决定簇是不同的，但二者必须识别同一抗原分子的不同抗原决定簇，才能相互作用。因此，B细胞分化为浆细胞是一个复杂的过程，依赖于树突状细胞、T细胞、B细胞三者之间的复杂相互作用。