身体防线-先天和后天免疫

免疫系统由一个复杂的免疫细胞网络组成,它与细胞因子等蛋白质协同工作,以对抗致病入侵者,如细菌、病毒、真菌、寄生虫、异常细胞等。它们有一种独特的能力来区分自我分子和非自我分子,除了一些疾病,如自身免疫性疾病。区分自我和非自我的能力是建立在独特性的基础上的主要组织相容性复合体(MHC)除同卵双胞胎外,个体所有身体细胞表面都含有的蛋白质。MHC蛋白有两种类型:MHC I和MHC II, MHC I将机体自身细胞与外来细胞或病原体区分开来,并在细胞表面显示抗原。然而,MHC II与MHC I一起存在于被称为抗原提呈细胞(APC)的免疫细胞中,这些细胞在细胞表面显示被吞噬的微生物。血红细胞中不存在MHC蛋白。

身体防线-先天和后天免疫
身体防线-先天和后天免疫

先天和后天防御系统

身体对入侵者有两种反应:

先天(自然/非特异性反应)和后天(适应性/特异性)反应

  • 先天反应发生在相同程度无论病原体暴露多少次,而获得性反应是改进的随后反复暴露在外来粒子中。
  • 天生的反应采用吞噬细胞如中性粒细胞、单核细胞和巨噬细胞,以及自然杀伤细胞(NK)细胞。然而,适应性反应涉及抗原特异性B和T细胞或抗原提呈细胞(装甲运兵车).
  • 天生的反应反应立即对外敌进攻的同时适应性取一反应时间。
  • 先天反应对抗所有入侵者,因此被称为非特异性获得性反应对抗特定类型的入侵者,具体
  • 先天反应包括第一个而且第二个防线和获得的反应包括第三一道防线。
免疫反应的一般原则_先天和适应性
免疫反应的一般原则_先天和适应性

基本上,防御线有三种类型:

1.第一道防线

2.第二道防线

3.第三道防线

1.第一道防线

  • 它也被称为外部防御系统。
  • 物理、化学和生物防御构成抵御病原体入侵的第一道防线,这些防御体系不能独立发挥作用,并可根据其功能重叠。

1)物理防御:这些包括物理屏障和机械防御,阻止病原体的进入点,如完整的皮肤而且粘液。

  • 皮肤有三层:表皮、真皮和真皮下。最上面的一层,表皮和死皮细胞一起布满了角蛋白。这些死亡的细胞经常被脱落和替换。角蛋白是高度防水和机械坚韧,因此,抵抗微生物生长。
  • 鼻毛同时过滤被微生物、灰尘和污垢污染的空气微观纤毛内衬呼吸道,清扫黏液和吸入的颗粒到身体开口,在那里它们可以被清除出身体。
  • 粘膜粘膜呼吸道、尿道和生殖道,产生黏液,黏液是一种黏稠的物质,通过机械作用,如脱落、咳嗽、蠕动和体液的冲洗(如排尿、眼泪)来捕获外来颗粒并将它们排出体外。
《人体免疫器官
《人体免疫器官

(二)化学防御包括体液中的化学物质和酶、各种血浆蛋白介质、细胞因子、抗菌肽、炎症诱导介质,这些介质能破坏体外表面、体外开口和体内内膜上的病原体。

  • 汗水、眼泪、鼻涕,而且唾液含有杀死病原体的酶.溶菌酶这种酶存在于眼泪、汗水和唾液中,可以分解细菌的细胞壁并杀死它们。同样的,分泌IgA以类似的方式攻击细菌细胞壁中的肽聚糖。抗菌肽(AMPS)包括皮霉素、抗菌霉素、防御素、组织抑制素和细菌素。皮肤上的病原体会产生amp
  • 耵聍或耳垢含有脂肪酸,从而降低pH值在3到5之间,它保护听觉通道免受外来颗粒,如微生物。
  • 胃液(pH值2-3)本质上是高酸性的,那些通过口腔或鼻腔进入胃的病原体会被它破坏。
  • 尿液pH值呈酸性,能杀死微生物并直接从尿道排出。
  • 血清(不饱和脂肪酸)可以减少水分流失并抑制微生物生长,然而,人们发现,它含有某些化合物,有助于为某些微生物提供营养。

3)生物防御是由有益的活微生物提供的这些是常住的天然植物,它们存在于我们的皮肤、肠道以及口腔、肠道、生殖器官等其他地方。它们通过创造一个酸性环境,在糖发酵成酸的帮助下,占据可用的细胞结合位点,并与它们竞争可用的营养物质,从而防止病原体粘附和定植。因此,常驻的正常微生物群也有助于化学防御,因为它们产生的细菌素执行抗菌活性。

不同类型的抗原提呈细胞
不同类型的抗原提呈细胞

2.第二道防线

它也被称为免疫系统。

当第一道防线被打破时,我们体内的第二道防线就会“启动”并被激活,也就是说,当病原体成功地战胜了第一道防线的障碍时,第二道防线就会再次攻击它们。该机制主要包括吞噬细胞、NK细胞、树突状细胞、肥大细胞、补体蛋白等以免疫细胞为主的白细胞(白细胞)参与识别和清除进入体内的非特异性病原体。没有免疫记忆。

吞噬作用
图:吞噬作用。图片由biorender.com创建

吞噬细胞(进食细胞)及其亲属

  • 嗜碱粒细胞:这些只占wbc的1%。它们因与哮喘和过敏相关的炎症反应而闻名,因为当它们受到刺激时,它们会释放肝素和组胺。
  • 肥大细胞:虽然它们存在于组织中,但它们在功能上与嗜碱性细胞相似。由于不同的炎症介质和抗原的激活,它们表现出炎症反应。一旦识别病原体,它就会释放包括炎性组胺在内的颗粒。
  • 单核细胞它们与清除有关,被称为免疫系统的“垃圾车”或“吸尘器”。这些白细胞约占血液中白细胞的2-6%。这些细胞是白细胞中最大的。它们在离开循环进入组织后分化为巨噬细胞和树突状细胞,以应对炎症。
  • 巨噬细胞:这些吞噬和消化的病原体缺乏特定的表面蛋白质的健康的身体细胞,如癌细胞,微生物,细胞碎片等,并发现在组织和器官。它们释放调节因子,如干扰素、白介素等,以及包括酶和补体蛋白在内的各种化学物质。这些活跃的T细胞,因此,适应性免疫系统通过扮演“抗原提呈细胞”的角色,这些过程吞没抗原并将其提呈给T细胞。
  • 树突细胞:它们是由存在于皮肤、鼻子、肺等与外界环境接触的组织中的单核细胞分化而来。这些细胞连接先天免疫和适应性免疫。一旦它们发现外来颗粒,它们就会转移到淋巴结,在那里它们提交抗原,并与T细胞和B细胞相互作用,从而启动适应性免疫反应。这些都是叫树突从某种意义上说,它们的细胞形态是“树状”结构。
  • 中性粒细胞白细胞是最先对入侵者做出反应的免疫细胞,约占白细胞总数的65%。它们通过毛细血管挤到感染部位,并发出信号提醒其他免疫细胞。因此,这些也被称为“巡逻组织”。一旦它们从骨髓中释放出来,它们的寿命很短,大约只有8小时。
  • 自然杀伤细胞(NK):它们是唯一属于先天免疫系统的细胞毒性淋巴细胞,对病毒感染细胞或肿瘤细胞反应迅速,无需任何启动或预先激活。因此,它们以其“自然”的杀伤能力而闻名,随后有助于发现和控制癌症的早期迹象。

机制的第二道防线

随着病原体在入口部位的入侵,中性粒细胞开始行动,吞噬并摧毁病原体。如果它们逃避了中性粒细胞的作用,巨噬细胞和树突状细胞就会参与战斗,帮助吞噬细胞并向T细胞提供抗原。不同的内部防御包括吞噬、NK细胞、炎症反应、发热和第二道防线的补体系统。免疫细胞和感染细胞释放不同的细胞因子,从而放大细胞因子的分泌量。这引发炎症反应,毛细血管扩张,并增加毛细血管壁的通透性。巨噬细胞参与炎症部位的分解和清除细胞碎片。细胞因子也会增加核心体温,导致发烧。升高的温度会抑制微生物生长,加快恢复和修复过程。NK细胞检测到病毒侵染的细胞或癌细胞,从而诱导细胞凋亡。同样,在血清中发现的不同补体蛋白,也会被适应性免疫系统标记的病原体吸引。 A cascade of binding of complement proteins to pathogens coats the pathogen which serves as a marker to detect the presence of a pathogen in phagocytes and their digestion by the phagocytosis process.

3.第三道防线

它也被称为适应性免疫系统,不是通过出生获得的,而是在一生中获得的。它们只针对特定的病原体,并建立持久的免疫、强大的免疫反应和免疫记忆。由于暴露和最大反应之间的滞后时间,需要很长时间来发展先天免疫。然而,反复接触相同的抗原,这些反应很快就会消除。它的作用是识别、破坏和记忆原则。只有当病原体通过第一和第二道防线时,它才会被激活。参与第三道防线的不同细胞有抗原提呈细胞(APC)、B淋巴细胞和T淋巴细胞。

淋巴细胞组成T细胞B细胞NK细胞占白细胞的20-30%,存在于淋巴细胞中,因此被称为淋巴细胞。其中T细胞和B细胞是适应性免疫反应的组成部分,NK细胞是前述的先天免疫反应的组成部分。体液和细胞介导的免疫反应是这种防御的一部分。

免疫系统的细胞
免疫系统的细胞

体液或抗体介导的免疫反应

B细胞参与抗体介导的反应,当B细胞接触病原体时,被激活并产生抗体释放到血液中。标记“B”细胞是在20世纪60年代由马克斯·库珀(Max Cooper)进行的研究B细胞功能的实验后衍生出来的,他在实验中证明,在手术切除法氏囊(鸟类B细胞发育的主要部位)后,辐照鸡的抗体产生完全消失。它们在骨髓中产生和成熟。B细胞在其外表面表达多种抗原特异性分子,有助于抗原检测。因此,当幼稚B细胞在淋巴系统中遇到抗原时,这些细胞会进行克隆扩增,一些克隆分化为记忆B细胞和浆B细胞(浆细胞/浆细胞/效应B细胞)。

  • 浆细胞这些分泌抗体也称为免疫球蛋白(Igs)。
  • 记忆B细胞它们为免疫系统提供持久的记忆。

抗体介导的免疫反应机制

当B细胞与其受体接触到匹配的抗原时,它将抗原内化、消化,并在其表面显示其片段,与独特的MHC II分子结合。这种复合物吸引成熟的配对辅助T细胞,后者分泌细胞因子、白细胞介素等。因此,产生的分泌物反过来有助于刺激B细胞的有丝分裂和它们的增殖。一些B细胞成熟为浆细胞和记忆细胞。浆细胞分泌的抗体附着在抗原上,形成抗原-抗体复合物,经补体级联、中和、凝集、沉淀等作用清除。

细胞介导的免疫反应

这种免疫反应是由T淋巴细胞、APCs(如巨噬细胞、B细胞和树突状细胞)和各种细胞因子驱动的。它不使用抗体。它主要杀死病毒和癌细胞。T淋巴细胞分为4种:辅助T细胞、杀伤T细胞、抑制T细胞和记忆T细胞。

  • TH/T辅助细胞(CD4+):这些细胞分泌细胞因子,刺激B细胞分裂并成熟为浆细胞和记忆细胞,激活巨噬细胞产生吞噬作用,T细胞克隆扩增H细胞。
TH1细胞帮助巨噬细胞杀死细胞内细菌
TH1细胞帮助巨噬细胞杀死细胞内细菌
  • TcT-杀手/细胞毒细胞(CD8+)这些细胞通过分泌来触发病原体DNA的破坏细胞毒素或者在病原体细胞膜上制造小孔穿孔素.这导致细胞裂解或凋亡。
  • T抑制细胞/Treg/调节性T细胞:这些构成了体内自我检查内置机制的一部分,一旦病原体被击败,通过关闭T细胞介导的免疫来防止过度的免疫反应,也有助于预防自身免疫性疾病。
  • T-memory细胞:这些细胞的数量只有在初次接触抗原后才会增加。如果同样的抗原再次出现,它们就会被触发转化为细胞毒性T细胞并杀死病原体。

细胞介导的免疫应答机制

当APCs表面出现MHC II蛋白附着的抗原片段时,naïve T细胞与其T细胞受体(TCR)与MHC II- Ag复合体相互作用,并发生多种共刺激作用。它们开始相互交流,APCs释放白细胞介素,而另一方面,T细胞分泌细胞因子和干扰素,诱导它们分化为效应T细胞亚群。T细胞分泌IL-1信号激活辅助T细胞和IL-2导致细胞毒性T细胞和B细胞的增殖。这些不仅与促进细胞免疫有关,而且与体液免疫间接相关H细胞刺激B细胞及其分化为浆细胞和记忆细胞。TC细胞分泌细胞毒素和穿孔素,破坏病原体或感染细胞。

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