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免疫学
概述
免疫学源于人们观察到一些患传染性疾病的个体在康复后受到保护,再也不会患这种疾病。英文“immunity(免疫)”一词源于拉丁文“immunis”(免除,豁免),意为受保护,不会感染传染性疾病。
免疫系统的形成是为了保护多细胞生物免于被病原体入侵。免疫系统适应性强,可以防御机体不被形形色色的入侵者侵扰,既有引起脊髓灰质炎的病毒,也有引起血吸虫病的扁形虫。免疫系统产生大量细胞和分子,它们具有特异性,能够识别和清除外来的入侵者。这一切通力合作,形成了一个动态网络。
来自免疫系统的防卫可以分为两个相关的活动:识别和应答。通常情况下,免疫系统识别到病原体会引发效应器应答,要么清除入侵者,要么使其失效。免疫系统的多种组件能够把初始的识别事件转化成各种各样的效应器应答,每个应答量身定制,对应消灭一种特定的病原体。
传染与免疫
随着免疫学的发展逐渐衍生出对于医学微生物学的研究。医学微生物学涵盖致病因子及其致病方式的识别。致病的微生物称为病原体。它们攻击宿主的方式称为发病机制。人类的病原体可以分成四大类:病毒、细菌、真菌和寄生虫。
虽然我们的生存环境中充斥着一些病原体,但是不会在健康者身上引起疾病,因为健康人本身有足够强大的免疫力。但免疫功能缺陷者易受这些普遍存在的微生物感染。这种感染被称作机会性感染,常见于有免疫缺陷的病例中。在早期艾滋病患者身上有几种罕见的机会性感染,如若发现,即是患者的免疫系统受到严重损害的信号。
免疫系统需要应对所有类型的病原体,并已经采取多种策略来对付已经通过皮肤和黏膜这第一屏障的病原体的侵袭。我们发现有些策略在病原体突破宿主屏障后一触即发,有些防御措施在宿主被感染后才发挥作用。
先天性免疫和适应性免疫
先天性免疫
免疫力有两种成分:一种特异性弱,一种特异性强。特异性弱者即为先天性免疫,是抵御感染的第一道防线。先天性免疫的大多数成分在感染出现之前即有,形成一套抗病机制,而这些机制对某种病原体没有特异性。但先天性免疫的成分包括一些细胞成分和分子成分,它们能够识别常见病原体所特有的分子种类。
病原体要逾越的第一道难关是突破保护宿主的屏障。明显的屏障包括皮肤和黏膜。对一些无法在酸性条件下生长的微生物来说,胃的内容物和汗液的酸度又是一层屏障。诸如眼泪中类似溶菌酶的酶会侵袭一些接触到的细菌的细胞壁。烧伤患者是丧失屏障的一个活生生的例子。他们的烧伤处失去了保护机体的皮肤,必须通过积极的药物治疗来预防细菌和真菌感染。除了这些基本的屏障,先天性免疫包括很多细胞(如吞噬细胞),还包括宿主合成的抗菌化合物。这些化合物可以根据常见的表面分子标志来识别并消除入侵者。(https://www.daowen.com)
一个重要的先天防御机制是通过吞噬作用摄取细胞外的微粒状物质。吞噬作用是内吞作用的一种,是细胞从环境中摄取物质的统称。
各种各样可溶性因子都在先天性免疫中发挥一定作用,其中包括蛋白质溶菌酶、干扰素蛋白质和补体系统的成分。
适应性免疫
先天性免疫系统具有广泛的反应性且同一物种的所有个体都是一致的。与之相反,适应性免疫是免疫系统中具有特异性的成分。只有当机体识别到对机体有抗原激发时适应性免疫才会起作用。适应性免疫对激发的应答具有较高的特异性和显著的“记忆”特性。通常,在初次受到抗原激发的5~6天内,机体对此抗原会产生适应性免疫应答。当同一抗原再次激发时,可产生记忆应答:对第2次激发的免疫应答要比第1次更快、更强、更有效率地中和并清除病原体。适应性免疫中起主要作用的是淋巴细胞及其产生的抗体。
免疫紊乱及其后果
免疫系统有时由于缺陷而不能充分保护机体;有时免疫系统要么过度活跃,要么对其活动做出错误指令,这都会引起身体不适,让人得病,身体衰弱,甚至导致死亡。免疫功能紊乱的常见临床表现有:过敏和哮喘、移植排异和移植物抗宿主病、自体免疫性疾病及免疫缺陷。
接种疫苗:一项全世界范围内不断发展的事业
免疫学研究的出现是与疫苗的发现紧密相连的。疫苗的发现、开发和合理使用仍然是当今免疫学家们的挑战。
1977年,人们在索马里见到被认为是最后一例自然所得的天花病例。由于广泛使用疫苗,这种可怕的疾病被根除了,而该种疫苗与琴纳在18世纪90年代使用的疫苗没有太大区别。然而,疾病的根除和全面接种的停止有其更加阴暗的一面。随着时间的流逝,对于天花没有免疫力的人数势必增加。然而,天花有朝一日可能会以非自然的方式重新出现。事实上,天花被认为是最强大的生物恐怖主义威胁之一。为此,人们正在研发更为安全的新型天花疫苗。
在美国和其他工业化国家,疫苗已经根除了大量儿童疾病,而这些疾病在50年前还被认为是伴随儿童成长的一部分。由于当前的疫苗接种工作,麻疹、腮腺炎、百日咳、破伤风、白喉和脊髓灰质炎已经极其罕见或者根本不存在了。很难估算预防这些疾病为社会节省的金钱。且不说这些病带来的痛苦和死亡,治疗这些疾病及其后遗症(如瘫痪、耳聋、失明、智障)的花费巨大,免疫所需费用与此相比不可同日而语。
对于有些疾病来说,免疫即使不是唯一有效的防御措施,也是最好的。因为现在抗病毒药物很少,流行性感冒的主要防御方法必然是有效的疫苗。如果像很多专家预测的那样流感会再次流行,那么流感的传播和有效疫苗的生产和应用会是一场竞赛。
疫苗开发目前所面临的最大挑战或许是缺少对诸如疟疾和艾滋病这样“主要杀手”的有效疫苗。人们希望现在的免疫学家能够利用分子和细胞生物学、基因组学和蛋白质组学等工具,在预防这些疾病方面有所作为。