感知的存在:自我的概念與自我、非我識別

    第一章 自身識別的必要條件

    第二章 抗原和受體

固有免疫繫統

    第三章 抗感染屏障

    第四章 固有免疫繫統的細胞

    第五章 固有免疫功能

適應性免疫繫統

    第六章 適應性免疫的分子

    第七章 細胞與器官

    第八章 免疫多樣性的產生:淋巴細胞抗原受體

    第九章 淋巴細胞發育

    第十章 淋巴細胞活化

    第十一章 淋巴細胞效應功能

    第十二章 適應性應答的調節

免疫繫統的臨床應用

    第十三章 康復的病人——固有和適應性免疫應答如何維持健康

    第十四章 超敏反應

    第十五章 免疫缺陷

    第十六章 自身免疫

    第十七章 移植

    第十八章 免疫藥物治療

    第十九章 腫瘤免疫

    第二十章 免疫功能測定

鳴謝

感知的存在：自我的概念

與自我、非我識別

“感知你自己”

——希臘古都Delphi阿波羅神廟

格言——形式簡單但意味深遠——囊括了所有生命形式的基本需求。

從某種意義上說，地球上的大多數生物是單獨生存的。它們是由單細胞或單體等組成，

就其準確意義而言，相互間區分它們的需求似乎很簡單。單個細胞或單體是“我”，

所有其他的是“非我”。它們需要感知哪個“非我”適合與之配對或聚集，否則它們自身會受到其自身

膜的限制。

隨著自身的進化，多細胞生物面臨新問題。它們丟棄其一些獨立特性，以便獲得成為一

個較大整體中一部分的優勢——由多個半獨組成的生物體。起初，在大

多數結構上都與非常相似，以致將自我的概念延伸至其他本質相，這或許

是一個相對較小的跳躍。“我”變成“我們”但僅是多個“我”。隨著生物體變得越來越復雜以

及單一生物體的不同細胞參與勞動分工，它們就產生了一繫列具有不同形式和功能的細胞。

從“非我”中辨別“我”或“我們”變得越來越復雜了：那似乎與“我”如此不同的毗鄰細胞是否

是“我們”的一員，或者是不同與“非我”的闖入者？

生物體間共生關繫的形成（例如，蘚類植物與真菌結合形成苔蘚，人類與腸內及皮膚上

的正常菌群）仍存有許多疑問：如果有闖入者，它代表一種威脅還是能被安全忽略？

如果它代表一種威脅，應該如何將其清除？

這些問題正是免疫繫統運行的起始點。人類免疫繫統采用多種方式探尋並解答這些疑

問。一些方式已被廣泛地持久使用，另一些方式則最近通過較為有限的生物組群得到發展。

（呂昌龍王美茹）

一、概述

各種各樣的生物及其相關分子構成對人體的持續威脅。人類免疫繫統——識別和清除

這些威脅的防御機制——能夠區分“自己”和“非己”的生物及分子。這些威脅可以

從外部進入機體（如感染性生物或毒性因子）或在體內產生潛在的有害變化（如原來的正常

細胞惡性轉化成癌細胞）。幸運的是，免疫繫統由三個層次的防御組成。保護機體

的第一道防線是機械、化學和生物學屏障，如果屏障結構被破壞，就會激活保護繫統的第二

和第三道防線：先是固有免疫繫統，然後是適應性免疫繫統。

固有和適應性免疫繫統利用細胞表面受體和可溶性受體感受潛在威脅。固有和適應性

免疫繫統受體以不同的方式產生，以下是兩個繫統的主要區別。

一些受體識別並結合自身分子，其他受體識別並結合非己分子。一些識別非己受體數

量有限，並“硬件連接”連鎖在基因組中，見於所有正常人。它們主要識別由各種其他生物產

生的分子（例如，常在細菌細胞發現但人類細胞沒有發現的分子）。這些“共同”受體，稱為模

式識別受體（PRR），數量約為100個，是固有免疫繫統的一部分，即第二道防線。

固有免疫繫統細胞和分子對微生物入侵反應迅速，常足以抵御外界的感染。

適應性免疫繫統（圖1-4B）以其獨特的細胞和分子，形成了繼屏障和固有免疫繫統之後機

體防御潛在威脅的第三道防線。骨髓和胸腺來源的淋巴細胞（分別稱為B細胞和T細胞）在

發育過程中產生不同的受體。每個淋巴細胞通過對相對數量較少的基因進行重排和再連接，

形成編碼受體的“組合”基因，隨機產生一個獨特的受體。這些稱為體細胞產生的受體，是在接

觸自己或非己成分之前隨機產生的，其詳細過

程見第八章。通過多基因重組，每個個體產生

大量的B細胞和T細胞，每個細胞具有獨特的

受體。針對特殊的自己和他（她）的非自身環

境，所形成的一套個體化受體。此外，適應性免

疫繫統細胞對威脅或刺激的初次應答可以影

響對相同威脅或刺激的再次應答的強弱。這

種對多次遇到的免疫物質加強免疫應答的能

力是建立在免疫記憶的基礎上，是適應性免疫

不同於固有免疫的顯著特征之一。

固有免疫和適應性免疫繫統涉及不同分

子和細胞。其中有些是該繫統獨有的，而有

些同時參與固有免疫和適應性免疫。例如，

固有繫統細胞可獨自抵御感染性微生物，一

些細胞對適應性免疫繫統的激活起重要作

用，反之，激活的適應性免疫反應細胞增強固

有免疫繫統細胞的活性。

免疫繫統針對異物實施幾種防御機制：

殺傷、消化、阻止黏附。這些機制也包括識別

後相關的宿主細胞增殖，提供足夠細胞用於

防御。像許多生物繫統，免疫繫統采用重疊

機制，即功能重疊的多種機制，以確保如果一

種機制沒有發揮性能，另一種機制補救。

隨著進化，宿主和微生物都不斷發生變

化，有些微生物產生逃逸免疫應答機制，宿主

也相應出現更多防御措施，這些措施最終也

會使一些微生物逃避防御。這些微生物的出

現又可促使宿主產生其他防御機制。因此，

宿主和微生物之間的關繫，實際上猶如一場不斷飆升的軍備競賽。

二、免疫學概念上的自己

如果要求你描述自己的特征，你可能列舉你特有的屬性（如眼睛、頭發、膚色及血型），

也可能列出或暗示你所不具備的屬性（如脂多糖、血凝素、羽毛、鱗片、翅膀）。免疫繫統也有類

似的特征。例如，固有免疫繫統的硬性連接受體經過進化選擇隻識別非己分子，非己分子的

出現表明有入侵者，如脂多糖隻見於多種細菌表面。另一方面，適應性免疫應答受體變化很

大，由機體的某些體細胞重新產生，既識別自己也識別非己。因此，表達這些受體的細胞首

先必須經歷一個選擇或“教育”的過程，對一個特定的個體首先了解什麼是自己，然後再考慮

（默認）所有其他的非己成分。

（一）自我識別

自我識別是利用人體細胞來確定所接觸的分子或細胞是否有適當結構以證明其為自體

一部分，這在許多方面是非常重要。認識自我能力，使多細胞生物體的細胞了解與之接觸的

其他細胞是否確實屬於同一個機體，以及與它們相互作用是否安全。細胞間這種自我結構

的識別對於許多免疫功能成功的相互作用以實施某些功能是至關重要的。這些自身結構不

存在於外來微生物細胞、機體異常細胞（如腫瘤細胞）和同一種屬其他個體（如移植物）。

（二）識別自我缺失

除了進行富有成效的相互作用外，缺乏自身標志可以導致機體針對缺乏這些標志的細

胞進行攻擊。例如，某些固有免疫繫統的細胞（自然殺傷細胞）具有或表達識別感染的或癌

細胞表達的應激信號的受體。然後，利用第二套受體，自然殺傷細胞檢測應激細胞以確定它

們是否表達足夠水平的特定細胞表面分子，即存在於所有有核細胞稱為MHCⅠ類的分子。

由於腫瘤或某些病毒感染發生改變的細胞，這些分子表達大大減少（或完全消失），

自然殺傷細胞可檢測並殺傷MHCⅠ表達降低的細胞。

（三）識別非己

能夠識別從沒遇到非己成分的能力是一種重要的生物學挑戰。免疫繫統通過兩種方式

迎接這一挑戰，即前面所述的模式識別受體和體細胞受體（圖1-3）。模式識別受體是一組

遺傳穩定受體，通過識別並結合親緣關繫較遠生物（如微生物）或由於宿主細胞應對應激（如

感染或損傷）做出反應而產生的成分。大量不同的體細胞產生淋巴細胞受體是基於數目較

少但代代相傳的基因重組形成每個個體細胞獨特的受體，隨機構成一個巨大受體庫，其中一

些將識別和結合非己結構。

1.經模式識別的受體模式識別受體旨在識別並結合正常體內不存在、而隻存在於微

生物的非己結構。這些受體結構直接由基因組編碼（硬性連接）。因此，這些受體代代相傳，

在同一種屬不同個體以基本相同方式表達。這種識別方式是固有免疫繫統的特點。模式識

別受體（PRR）識別微生物相關結構，而不識別宿主細胞結構。一些PRR（如Toll

樣受體）見於不同類型細胞膜，而另一些分子（如補體分子）則以分泌型方式存在。有關PRR

在固有免疫應答中的作用詳見第二章和第五章。

2．經體細胞產生的受體白細胞亞群，T淋巴細胞和B淋巴細胞，是唯一能表達適應性免

疫繫統的體細胞受體的細胞。每個T細胞或B細胞通過DNA的重排（在某些情況下，體細胞突

變）產生數量巨大的不同受體。雖然每個細胞隻產生能識別單一結構的單一類型的受體，但在這

個過程中產生的這種細胞總數形成的受體庫能夠識別大於1010個不同結構。由於每個這樣的細

胞以一種隨機的方式生成受體，一些細胞的受體識別自身結構，其他細胞生成的受體識別非己結

構。T淋巴細胞和B淋巴細胞在成熟過程中，表達可能對自身結構識別和攻擊受體的細胞被清

除。此外，一些表達不能與機體其他細胞相互作用受體的淋巴細胞也被淘汰。存留的T淋巴細

胞和B淋巴細胞一旦激活，可以啟動旨在消除非己細胞和分子的強大和致死性的免疫應答。

三、免疫記憶

固有免疫繫統的細胞和分子對每一次

進入機體特定微生物的反應都與初次反應

相同。而適應性免疫繫統有能力對相同的

特定刺激（例如，一個特定的微生物）再次

接觸時的應答進行改變或調整（圖1-5）。

對於多次遇到的細胞或分子，免疫記憶使

得適應性免疫繫統對其作出的應答進行適

當調整。在某些情況下，如常見的微生物，

後續的應答可能會更快、更強，常常在用其

他方法能檢出其存在之前就會迅速將微生

物清除。在其他情況下，免疫應答對常見

非己物質，例如存在於我們皮膚表面、呼吸

的空氣中，或在我們攝入的食物和水中無

害細胞和分子的應答都是很低的。免疫記

憶為我們機體提供了用不同的方法對付有

害或無害非己物質的能力。

四、防御機制

免疫繫統，和神經、內分泌繫統一樣，是身體的通信繫統之一。大多數的免疫應答需要

多細胞和分子間成功的相互作用。

一旦免疫繫統決定消除特定威脅，它

依賴於3種常見的方式。威脅可被隔離，

可被裂解，或被攝入和消化，或這幾種作用

的某些組合可被利用。一般情況下，可利

用多種機制來抑制微生物擴散或

生長，或將其殺傷。機械屏障（如皮膚和黏

膜）、化學屏障（如殺菌分子），

以及生物學屏障（如共生微生物的存在）抵御微生物進

入體內。入侵微生物可被包裹起來（如肉

芽腫），限制它們擴散到機體其他部位。對

非己細胞的裂解可以通過物理損傷破壞其

細胞膜，或誘導它們進入主動的程序性死

亡（細胞凋亡）過程。吞噬細胞捕獲和消化

微生物和細胞碎片。消化及降解微生物或

細胞碎片還引發一些吞噬細胞釋放選擇性

激活免疫繫統其他要素的分子。自然殺傷

細胞可識別並殺傷表達某些異常特征（如

源於病毒感染的）的宿主細胞。抗體（由B

淋巴細胞產生）和補體分子可以結合並裂

解微生物，而T淋巴細胞可直接或間接攻

擊微生物和感染細胞。免疫繫統的許多細

胞一旦感知威脅存在會迅速增殖，以確保

足夠數量的細胞對付這種威脅。

本章小結

·免疫繫統利用固有免疫和適應性免疫繫統將自身細胞和分子（自己）與其他不屬於

自身的細胞和分子（非己）區別開來。

·無論是固有免疫繫統還是適應性免疫繫統都表達細胞表面和可溶性受體來感知潛

在的威脅。

·固有免疫繫統的細胞和分子可對微生物入侵快速做出響應，常足以達到防御作用。

·自我識別用於細胞確定所識別的分子或細胞是否具有適當的結構以表明它是身體

的一部分。

·識別非己和從沒遇見的成分是通過模式識別受體和體細胞產生的受體。

·免疫記憶使得適應性免疫繫統可對多次進入的同一物質的反應做出調整。

·免疫繫統通過阻斷、裂解或消化（消耗）等途徑來消除威脅。

（李芳彭靜）