人体免疫系统：先天免疫系统和适应性免疫系统

人体免疫系统可以分为先天免疫系统和适应性免疫系统两部分。

先天免疫系统是人体天生具备的一种非特异性免疫防御机制，由物理和化学障碍、吞噬细胞、炎症反应、补体系统、黏液屏障和天然杀伤细胞等组成。它的作用是通过迅速地识别和消灭入侵机体的微生物和病毒等外来物质，以保护人体免受感染。

适应性免疫系统是在先天免疫系统基础上发展起来的一种高度特异性免疫防御机制，由T细胞和B细胞等免疫细胞组成。它的作用是识别和针对特定的抗原，产生针对性免疫应答，形成免疫记忆，以后再次接触相同抗原时能够更快、更有效地对抗入侵的病原体。

免疫系统还包括多个免疫器官，如胸腺、脾脏、淋巴结、扁桃体、骨髓等，这些器官在不同的生理阶段扮演着不同的免疫功能角色。

先天免疫是机体最初的免疫防御线，能够在病原体入侵后非常快速地响应并进行攻击。

相比之下，适应性免疫需要几天时间才能启动并发挥作用。先天免疫的启动时间非常短，通常只需要几个小时。这是因为先天免疫系统中的细胞和分子已经存在于机体中，并能够快速地对病原体做出反应。例如，炎症反应就是先天免疫响应的表现之一，它能够在感染后几个小时内发生，并通过诸如发热、肿胀、红肿等症状来保护机体免受病原体的侵害。然而，由于先天免疫并不是特异性的免疫反应，它的作用是相对有限的，一旦病原体逃脱了先天免疫的攻击，机体就需要依靠适应性免疫来进一步抵御感染。适应性免疫的启动时间较长，通常需要几天的时间才能在体内发挥作用。因此，在机体面临急性感染时，先天免疫和适应性免疫系统会相互配合，共同发挥作用，以保护机体免受病原体的侵害。

对于大多数病原体而言，机体的早期免疫反应包括先天免疫和非特异性的炎症反应。这些反应通常可以在病原体侵入数小时内发生，并在几天内达到峰值。这些反应的目的是尽可能快地清除病原体，并限制其在机体内的扩散和复制。相比之下，适应性免疫需要几天时间才能启动并发挥作用。在感染的早期阶段，机体的适应性免疫系统可能无法识别和对抗所有类型的病原体，因此先天免疫和非特异性炎症反应对于保护机体免受病原体侵害至关重要。

机体的先天免疫系统包括一些机械和物理屏障，这些屏障能够防止病原体侵入体内，从而保护机体免受感染。以下是一些机械和物理屏障：

1. 皮肤：皮肤是人体最大的器官，它是一种机械屏障，能够阻止病原体侵入体内。皮肤外层的角质层是由一层死细胞构成的，这些细胞密实地排列在一起，形成了一个防护屏障。此外，皮脂腺和汗腺也能分泌一些具有抗微生物活性的物质，进一步增强了皮肤的抗菌作用。
2. 粘液：许多器官内表面都有一层粘液，如呼吸道、胃肠道等。这些粘液中含有黏蛋白等物质，能够阻止病原体进入身体。
3. 纤毛和矫形运动：呼吸道和消化道上皮细胞上都有纤毛和微绒毛。这些毛发能够通过矫形运动将黏附在上皮细胞表面的病原体和其他杂质排出体外。
4. 酸性环境：某些器官如胃和阴道具有强酸性环境，这能够杀死大多数病原体。
5. 细菌群落：肠道等一些器官内存在着大量的益生菌，它们能够与病原体竞争营养，抑制其生长，从而起到一定的防御作用。

这些机械和物理屏障为机体提供了最初的防御屏障，能够有效地阻止病原体的侵入和繁殖，同时也为后续的免疫反应提供了时间和空间，从而更好地应对感染。

除了机械和物理屏障外，机体的先天免疫系统还包括一些化学屏障，如抗菌肽、补体蛋白等，能够直接或间接地杀死或抑制病原体的生长和繁殖。

1. 抗菌肽：抗菌肽是一类具有广谱抗微生物活性的短肽，如防御素、前体体液素等。它们广泛存在于人体各种组织和体液中，如皮肤、口腔、肺泡、肠道等。抗菌肽能够杀死细菌、真菌、病毒等各种病原体，同时还具有调节免疫反应、促进伤口愈合等作用。
2. 补体系统：补体是一组能够识别并杀死病原体的蛋白质分子，包括经典途径、替代途径和凝集素途径等多种激活途径。当病原体侵入体内时，补体系统会激活，产生一系列的补体蛋白，能够直接溶解病原体、促进炎症反应、吞噬病原体等作用。
3. 黏附蛋白：黏附蛋白能够黏附在病原体表面，阻止其进一步侵入人体组织，同时也能够激活其他免疫细胞的作用。

这些化学屏障在机体的先天免疫反应中发挥着重要的作用。它们能够通过直接杀死或抑制病原体的生长和繁殖，阻止感染的发展；同时也能够激活其他免疫细胞的作用，促进机体的免疫反应。

微生物竞争是指不同种类的微生物在共同生存的环境中，相互之间发生竞争、制约和影响的现象。在人体内，微生物之间也存在着激烈的竞争关系。

机体的先天免疫系统包括多种不同类型的细胞和分子，这些组成部分协同作用，维持人体内微生物的平衡状态。一些微生物，如乳酸菌、双歧杆菌等有益菌可以协助宿主机体抑制有害微生物的生长和繁殖，维持肠道内菌群平衡。而一些有害菌如沙门氏菌、大肠杆菌等则可以通过黏附到肠道上皮细胞上，形成生物膜，阻碍益菌的生长和繁殖，从而导致宿主机体肠道感染和疾病。

此外，机体的先天免疫系统也能够通过产生抗菌肽、抗体等分子来对抗有害微生物的入侵，从而保护宿主机体免受感染和疾病的侵害。同时，机体的先天免疫系统还可以识别和杀死已经感染的宿主细胞，从而防止病原体的进一步传播。

总之，机体的先天免疫系统通过多种方式，如微生物竞争、抗菌肽、抗体等，来维持微生物在人体内的平衡状态，从而保护机体免受感染和疾病的侵害。

补体系统是先天免疫系统中的重要组成部分，它包括30多种可溶性蛋白质，在机体内浆细胞中合成，并通过血液循环的方式在全身范围内发挥作用。补体系统可以通过直接破坏病原体、促进炎症反应、增强吞噬作用等方式参与免疫防御。

补体系统的主要作用包括：

1. 激活炎症反应：补体蛋白可以通过与细胞表面的病原体抗原结合，激活炎症反应，引起局部充血、肿胀和痛感等症状。
2. 直接溶解病原体：补体蛋白可以结合病原体表面，形成膜攻击复合体，直接破坏病原体的细胞膜，导致病原体的死亡。
3. 增强吞噬作用：补体蛋白可以结合病原体表面，促进巨噬细胞和中性粒细胞对病原体的吞噬作用，加速病原体的清除过程。
4. 参与适应性免疫：补体蛋白可以与抗原结合，形成免疫复合物，通过激活免疫细胞、促进抗原处理和呈递等方式，参与适应性免疫反应的调节和控制。

总之，补体系统是先天免疫系统中一种重要的免疫防御机制，能够通过多种途径参与抗菌、抗病毒等免疫反应，对机体免疫防御和炎症反应的调节和控制起着重要作用。

Toll样受体（TLRs）是一类被广泛分布于先天免疫系统中的膜结合蛋白，它们能够感知外界的微生物分子（例如病毒、细菌和真菌等），并激活机体的免疫应答。

TLRs 在哺乳动物的先天免疫系统中发挥着重要的作用，主要通过以下方式参与机体的免疫防御：

1. 感知微生物：TLRs 能够识别微生物的特定分子模式，如病毒的 RNA/DNA、细菌的脂多糖和细胞壁成分等，从而识别病原体。
2. 激活炎症反应：TLRs 激活了机体内的信号传导途径，促进炎症反应和细胞因子的释放，增强炎症细胞的吞噬和杀菌能力。
3. 激活抗菌肽的产生：TLRs 激活机体内特定细胞的信号传导途径，促进抗菌肽的产生，增强抗菌作用。
4. 诱导表达共刺激分子：TLRs 与细胞表面共刺激分子相互作用，激活抗原递呈细胞，诱导特异性免疫反应。

总之，TLRs 是先天免疫系统中一类重要的受体，通过感知微生物分子模式、激活免疫细胞和抗菌肽产生等方式参与机体的免疫防御，发挥着重要的作用。它们的激活是先天免疫系统中快速、非特异性免疫应答的重要方式之一。

噬菌细胞（phagocytes）是先天免疫系统中的一类重要细胞，包括中性粒细胞、单核细胞和树突状细胞等。它们通过吞噬和消化细菌、病毒、真菌和寄生虫等微生物来清除病原体，并释放出一系列细胞因子和化学介质，引发炎症反应，促进免疫细胞的聚集和活化。

噬菌细胞通过以下几种方式参与先天免疫防御：

1. 吞噬和杀灭微生物：噬菌细胞可以通过吞噬和杀灭微生物来清除病原体。吞噬后，微生物会被包裹在内吞体中，形成噬菌体，进而消化。
2. 释放抗微生物分子：噬菌细胞释放多种抗微生物分子，如抗菌肽、溶菌酶、过氧化物酶等，具有广谱杀菌作用。
3. 诱导炎症反应：噬菌细胞通过释放细胞因子和化学介质来诱导炎症反应，吸引其他免疫细胞到达感染部位，协同清除病原体。
4. 激活适应性免疫：噬菌细胞可以与抗原递呈细胞合作，促进特异性免疫应答的发生，从而增强对病原体的清除能力。

总之，噬菌细胞是先天免疫系统中重要的成分，能够通过多种方式参与机体的免疫防御。在感染的早期，噬菌细胞可以快速响应和清除病原体，是先天免疫防御中的关键组成部分。

适应性免疫反应是机体对于病原体的一种高度特异性的免疫反应，通常需要几天时间才能启动并发挥作用。下面是适应性免疫反应的一般时间和过程：

1. 抗原识别：适应性免疫系统的第一步是识别病原体的抗原。这是通过抗原呈递细胞（antigen-presenting cells, APCs）如树突状细胞、巨噬细胞等处理和展示抗原给T细胞。

   抗原识别是免疫系统中的一个关键过程，指的是免疫系统如何识别并区分外来抗原和自身抗原。抗原是指任何能够引起免疫系统产生免疫应答的物质，可以是蛋白质、多糖、脂质等分子。抗原识别主要由免疫系统中的B细胞和T细胞完成。B细胞通过表面上的B细胞受体（BCR）识别并结合抗原，而T细胞则通过表面上的T细胞受体（TCR）识别抗原。B细胞和T细胞受体都具有高度特异性，只能结合特定的抗原分子。当B细胞或T细胞的受体与抗原结合时，会触发一系列免疫反应，包括细胞因子的分泌、细胞增殖和分化等，从而引发免疫应答。

2. T细胞激活：一旦抗原被呈递给T细胞，T细胞会被激活并开始增殖和扩散。有两种类型的T细胞：辅助T细胞和杀伤性T细胞。

   T细胞激活是指T细胞受到特定抗原的刺激后，通过信号转导通路和细胞因子的参与，从而开始增殖和分化，最终发挥免疫应答功能的过程。T细胞激活需要经过两个信号：第一个信号是抗原特异性受体与抗原结合，这个过程被称为抗原识别。第二个信号是由共刺激分子提供的刺激，如B7-CD28和CD40-CD40L等配对，这些分子通常由抗原递呈细胞表面表达。在第一个信号被触发后，T细胞开始增殖并分化成效应T细胞和记忆T细胞。效应T细胞分化成多种类型，如细胞毒性T细胞（CTLs）、辅助T细胞（Th1、Th2、Th17等）和调节性T细胞（Tregs）等，这些细胞各自具有不同的功能。T细胞激活是免疫应答的关键步骤之一，它可以引发针对特定病原体的免疫反应，并且是疫苗接种和细胞治疗的理论基础。

3. B细胞激活：B细胞也需要被激活，以便开始制造特异性抗体。激活B细胞的主要是抗原识别的辅助T细胞。

   B细胞激活是指B细胞从静止状态转化为活跃状态，开始产生抗体以抵御外来抗原的入侵。B细胞激活通常需要经历以下步骤：

   1. 抗原识别：B细胞通过B细胞受体（BCR）识别抗原，并结合抗原分子表面上的特定区域（表位）。
   2. 辅助T细胞激活：B细胞需要与辅助T细胞相互作用，以接收刺激信号。这种相互作用通常发生在淋巴组织中，比如淋巴结或脾脏。当T细胞识别到与B细胞相同的抗原时，它会释放细胞因子，刺激B细胞进入激活状态。
   3. 分化和增殖：激活的B细胞开始分化为两种细胞类型：记忆B细胞和浆细胞。记忆B细胞是长期存在的，可以保留对该抗原的记忆，以便在未来再次遭受同一抗原入侵时能够更快地作出反应。浆细胞是一种特化的细胞，可以分泌抗体以中和抗原。
   4. 抗体生产：激活的B细胞开始分泌抗体。抗体分子由两部分组成：可变区和常量区。可变区与特定的抗原表位结合，以便中和该抗原。常量区确定了抗体的类型和功能，如IgA，IgG，IgE等。
   5. 亲和力成熟：经过一系列亲和力选择，仅具有高亲和力的B细胞才能生存和繁殖，产生高效的抗体。

4. 抗体产生：激活的B细胞将开始分化成浆细胞，分泌特异性抗体来结合病原体表面的抗原。

   抗体是由B细胞产生的免疫球蛋白，具有识别、结合和中和病原体等作用。B细胞激活后，经过增殖和分化产生抗体形成细胞（plasma cells）。抗体的产生经过以下几个步骤：

   1. 抗原刺激：B细胞通过表面的免疫球蛋白（B细胞受体）识别并结合抗原。
   2. 激活：抗原结合后，B细胞受体通过细胞内信号传导途径激活B细胞，从而促进B细胞增殖和分化。
   3. 分化：经过增殖和分化，B细胞分化为抗体形成细胞（plasma cells）和记忆B细胞（memory B cells）。
   4. 抗体合成和分泌：抗体形成细胞合成和分泌大量的抗体，释放到体液中。
   5. 抗原中和：抗体能够与抗原特异性结合，中和病原体，从而阻止其侵入宿主细胞并破坏组织。抗体还能够激活补体系统，引发炎症反应，促进病原体清除。
   6. 记忆B细胞：一部分B细胞分化为记忆B细胞，能够长期存活在体内，一旦再次遭遇同样的抗原，能够快速产生大量抗体，从而迅速清除病原体，达到免疫记忆的效果。

5. 免疫效应：特异性抗体结合病原体后，会引发一系列免疫效应，包括病原体沉淀、中和、破坏和清除等过程。

   免疫效应是指免疫系统对外来病原体或异常细胞的攻击和消灭过程。当病原体进入机体后，免疫系统会根据病原体表面的抗原，识别并激活特定的免疫细胞，从而启动免疫效应。

   免疫效应分为细胞免疫效应和体液免疫效应。在细胞免疫效应中，细胞免疫细胞通过释放细胞毒素，直接杀死感染细胞和肿瘤细胞。在体液免疫效应中，B细胞分泌抗体，通过结合病原体表面抗原，中和病原体或促进巨噬细胞等免疫细胞的吞噬作用，从而消灭病原体。

   免疫效应的过程包括免疫识别、免疫应答、免疫调节和免疫记忆。免疫识别是指免疫系统识别病原体表面抗原，并将其标记为外来物质，从而启动免疫应答。免疫应答包括细胞免疫应答和体液免疫应答，它们通过激活免疫细胞和分泌抗体来消灭病原体。免疫调节是指免疫系统调节免疫应答的强度和时机，以避免免疫过度反应和自身免疫疾病的发生。免疫记忆是指免疫系统在初次接触某种病原体后，留下对其的记忆，从而在再次遭受同一病原体感染时，能够更快更有效地启动免疫应答，从而迅速消灭病原体。

6. 记忆细胞的生成：在适应性免疫反应的后期，机体会产生许多长期存活的记忆B细胞和T细胞，这些细胞会对同一种病原体产生更快、更强的反应，以防止再次感染。

   在适应性免疫应答的过程中，一小部分的B细胞和T细胞会分化成为记忆细胞，这些细胞能够长期存活并具有高度特异性和敏感性，使得在第二次遇到同一种病原体时能够更快、更有效地启动免疫应答，从而避免疾病的发生。B细胞的记忆细胞被称为记忆B细胞，它们能够长期存活并能够迅速分泌大量高亲和力的抗体。T细胞的记忆细胞被称为记忆T细胞，它们能够长期存活，并具有高度特异性，能够快速扩增并释放大量效应分子。记忆细胞的生成是通过免疫细胞的特定受体与病原体抗原的相互作用进行的。在免疫应答的早期阶段，免疫细胞会经历克隆扩增和分化的过程，形成大量的效应细胞，同时也会有一小部分细胞进入记忆状态。在后续的免疫应答中，这些记忆细胞会被重新激活，从而产生更加强大和快速的免疫应答。

总的来说，适应性免疫反应需要时间，但它的特异性和记忆性意味着一旦机体对于某种病原体产生了适当的免疫反应，它就能够更好地应对该病原体的再次感染。这是适应性免疫反应的独特优势之一。

抗原和抗体是免疫系统中的两个重要概念。

抗原（Antigen）是指能够诱导机体产生免疫应答（免疫原性）的物质，通常是一些蛋白质、多糖或者脂质。当抗原进入机体后，会激活免疫系统，引起免疫细胞的应答，包括巨噬细胞和淋巴细胞等。免疫系统会对抗原进行识别并生成特异性的抗体来与其结合，以清除抗原或中和其生物活性。

抗体（Antibody）是由机体免疫细胞合成的一类免疫球蛋白，它可以与抗原特异性结合。抗体通常由B淋巴细胞分泌，通过识别抗原并与其结合来协助机体抵御感染。每一种抗体都有一个特异的抗原结合位点，可以与抗原分子的特定区域结合。抗体结合抗原后，可以促进巨噬细胞等免疫细胞吞噬和消灭被结合的抗原。

免疫系统的复杂性在于，它可以识别和应对不同的抗原，产生不同的抗体，以保护机体免受感染和疾病的侵害。

感染体是指可以感染人类、动物或植物的微生物或病原体。以下是常见的感染体种类：

1. 细菌：单细胞生物，包括许多不同的种类，例如大肠杆菌、葡萄球菌、沙门氏菌等。
2. 病毒：非细胞体，需要寄生在宿主细胞内复制自身，例如流感病毒、艾滋病病毒、乙型肝炎病毒等。
3. 真菌：一种生物体，包括许多不同的种类，例如白色念珠菌、肺曲霉菌、毛霉菌等。
4. 寄生虫：寄生在人体或动物体内的生物体，例如疟原虫、血吸虫、绦虫等。
5. 原生动物：单细胞生物，可以引起人体疾病，例如阿米巴原虫、锥虫等。

这些感染体都可以引起人体的感染和疾病，因此在预防和治疗感染病时需要进行准确的诊断和选择合适的治疗方法。

供稿：加拿大通用营养集团

Contributed by General Nutrition Group