免疫系統

免疫系統 -簡介

免疫系統免疫系統流程圖

免疫系統(immunesystem)免疫系統是生物體內一個能辨識出“非自體物質”(通常是外來的病菌)、從而將之消滅或排除的整體工程之統稱。它能從自身的細胞或組織辨識出非自體物質(小從病毒,大至寄生蟲)。所有植物與動物 都具有先天免疫系統。免疫系統並非完全有效,因為病菌或寄生蟲能不斷演化來感染宿主。

是機體保護自身的防禦性結構,主要由淋巴器官(胸腺、淋巴結、脾、扁桃體)、其它器官內的淋巴組織和全身各處的淋巴細胞、抗原呈遞細胞等組成;廣義上也包括血液中其它白細胞及結締組織中的漿細胞和肥大細胞。構成免疫系統的核心成分是淋巴細胞,它使免疫系統具備識別能力和記憶能力。淋巴細胞經血液和淋巴周遊全身,從一處的淋巴器官或淋巴組織至另一處的淋巴器官或淋巴組織,使分散各處的淋巴器官和淋巴組織連成一個功能整體。免疫系統是生物在長期進化中與各種致病因子的不斷鬥爭中逐漸形成的,在個體發育中也需抗原的刺激才能發育完善。
免疫系統各組分功能的正常是維持機體免疫功能相對穩定的保證,任何組分的缺陷或功能的亢進都會給機體帶來損害。

免疫系統 -組成

掃描電子顯微鏡下流動的人體血液。我們可以看見紅血球、一些長像“突出”的白血球(包含淋巴球)、一個單核球、一個中球性以及許多盤狀的血小板。掃描電子顯微鏡下流動的人體血液。我們可以看見紅血球、一些長像“突出”的白血球(包含淋巴球)、一個單核球、一個中球性以及許多盤狀的血小板。

人體內有一個免疫系統,它是人體抵禦病原菌侵犯最重要的保衞系統。這個系統由免疫器官(骨髓、胸腺、脾臟、淋巴結、扁桃體、小腸集合淋巴結、闌尾等)、免疫細胞(淋巴細胞、單核吞噬細胞、中性粒細胞、嗜堿粒細胞、嗜酸粒細胞、肥大細胞、血小板等),以及免疫分子(補體、免疫球蛋白、細胞因子等)組成。

免疫系統是機體防衞病原體入侵最有效的武器,它能發現並清除異物、外來病原微生物等引起內環境波動的因素。但其功能的亢進會對自身器官或組織產生傷害。在很多由於自身免疫引起的疾病中,CD4+T細胞起著重要的作用。免疫系統分為固有免疫和適應免疫,其中適應免疫又分為體液免疫和細胞免疫。

免疫系統 -結構

免疫系統(immunesystem)是機體保護自身的防禦性結構,主要由淋巴器官(胸腺、淋巴結、脾、扁桃體)、其它器官內的淋巴組織和全身各處的淋巴細胞、抗原呈遞細胞等組成;廣義上也包括血液中其它白細胞及結締組織中的漿細胞和肥大細胞。構成免疫系統的核心成分是淋巴細胞,它使免疫系統具備識別能力和記憶能力。淋巴細胞經血液和淋巴周遊全身,從一處的淋巴器官或淋巴組織至另一處的淋巴器官或淋巴組織,使分散各處的淋巴器官和淋巴組織連成一個功能整體。免疫系統是生物在長期進化中與各種致病因子的不斷鬥爭中逐漸形成的,在個體發育中也需抗原的刺激才能發育完善。  

機體執行免疫功能的器官、組織、細胞和分子的總稱。器官包括胸腺、法氏囊或囊類同器官、淋巴結、脾臟、扁桃體;組織指機體內(特別是消化道、呼吸道粘膜內)存在的許多無被膜的淋巴組織;細胞主要指淋巴細胞、單核吞噬細胞、粒細胞;分子主要指免疫球蛋白、補體、淋巴因子以及特異性和非特異性輔導因子、抑制因子等參與機體免疫應答的物質。免疫系統各組分功能的正常是維持機體免疫功能相對穩定的保證,任何組分的缺陷或功能的亢進都會給機體帶來損害。  

免疫系統 -分佈

免疫系統各組分廣佈全身,錯綜復雜,特別是免疫細胞和免疫分子在機體內不斷地產生、循環和更新。免疫系統具有高度的辨別力,能精確識別自己和非己物質,以維持機體的相對穩定性;同時還能接受、傳遞、擴大、儲存和記憶有關免疫的信息,針對免疫信息發生正和負的應答並不斷調整其應答性。因此,免疫系統在功能上與神經系統和內分泌系統有許多相似之處。

然而,免疫系統功能的失調也會對人體極為不利:人體的識別能力異常容易導致過敏現象的發生(使用某種食物、注射藥物出現過敏反應,甚至導致休克),反之則會引起反復感染;人體的自我穩定能力異常,會使免疫系統對自身的細胞作出反應,引發自身免疫疾病,諸如風濕性關節炎、風濕性心臟病等;人體的免疫監視的功能降低,如同失去瞭一位“警衞員”,使腫瘤有瞭可乘之機。由此可見,人體免疫系統對人類的健康起著舉足輕重的作用,如果它的功能不穩定,人類很有可能會被病毒、細菌這些病原體侵害、折磨。

免疫系統 -組織

掃描電子顯微鏡圖像一個中性粒細胞(黃色),吞噬瞭炭疽熱細菌(橙色)。掃描電子顯微鏡圖像一個中性粒細胞(黃色),吞噬瞭炭疽熱細菌(橙色)。

骨髓是主要的造血器官,是各類血細胞的發源地。胚胎期血細胞生成場所最早在卵黃囊,後移至胚肝和胚脾,最後由骨髓替代。成年期造血功能主要發生在胸骨、脊椎、骼骨和肋骨等扁骨的紅髓。血細胞的祖先是多能幹細胞,繼而增殖分化為淋巴系和髓系幹細胞,再進一步增殖分化為單能幹細胞或前體細胞進入血流。禽類的前體B細胞進入法氏囊成熟,哺乳類包括人類的前體B細胞仍繼續留在骨髓內直至成熟。
胸腺是T細胞分化和成熟的場所,因而T細胞亦稱胸腺依賴性T淋巴細胞。骨髓中的T淋巴系前體細胞(前體T細胞)經血循環進入胸腺後,也稱胸腺細胞。它們在胸腺激素影響下,最終分化為成熟T細胞,隨後釋放入血液循環中。
成熟T細胞和B細胞通過血液循環到達淋巴結、脾臟和扁桃體等組織或器官,它們分別定居在固定的部位,成為機體的常駐警衞部隊。若遇到病原體等抗原物質入侵,就能發生特異性免疫應答反應,產生免疫物質與之對抗。我們身體某個部位發生創傷炎癥時,該部位附近的淋巴結便會腫大,這就是這些部位增加瞭“警衞部隊”並在和病原體作戰。

人類的吞噬細胞有大、小兩種。小吞噬細胞是外周血中的中性粒細胞。大吞噬細胞是血中的單核細胞和多種器官、組織中的巨噬細胞,兩者構成單核吞噬細胞系統。當病原體穿透皮膚或粘膜到達體內組織後,吞噬細胞首先從毛細血管中逸出,聚集到病原體所在部位。多數情況下,病原體被吞噬殺滅。若未被殺死,則經淋巴管到附近淋巴結,在淋巴結內的吞噬細胞進一步把它們消滅。淋巴結的這種過濾作用在人體免疫防禦能力上占有重要地位,一般隻有毒力強、數量多的病原體才有可能不被完全阻擋而侵入血流及其它臟器。但是在血液、肝、脾或骨髓等處的吞噬細胞會對病原體繼續進行吞噬殺滅。

免疫系統 -免疫機制

為瞭解決這困難,宿主演化出能辨識並有效中和病菌的機轉。

原始免疫機制

即使單細胞生物如細菌也有特別的酵素來對抗病毒的感染。基本免疫機制還保留在如植物、魚類、爬行類及昆蟲的後代;其演化自古代真核生物,該機制包含抗微生物肽的防禦素、模式識別受體,及補體系統。

脊椎動物免疫機制

而最復雜精巧及近晚演化的免疫機制,則為脊椎動物[所擁有。像人體這般的脊椎動物,其免疫系統包含許多種類的蛋白質、細胞,器官及組織,形成一繁復互動的系統。這系統的其中一部分則隨時間的演進能對特定的病菌產生更有效率的辨識能力。這對病菌的適應過程能產生免疫記憶,從而對將來重復感染的病菌有著更強的保護能力。這後天免疫的產生過程即是疫苗的基本原理。

免疫系統 -重要物質

電子顯微鏡下的淋巴細胞,是人體免疫系統的主要組成。電子顯微鏡下的淋巴細胞,是人體免疫系統的主要組成。

人體與外界環境接觸的表面,覆蓋著一層完整的皮膚和粘膜。皮膚由多層扁平細胞組成,能阻擋病原體的穿越,隻有當皮膚損傷時,病原體才能侵入。粘膜僅有單層柱狀細胞,機械性阻擋作用不如皮膚,但粘膜有多種附件和分泌液。例如呼吸道粘膜上皮細胞的纖毛運動、口腔唾液的吞咽和腸蠕動等,可將停留在粘膜表面的病原體驅趕出體外。當宿主受寒冷空氣或有害氣體等刺激,上呼吸道粘膜屏障受損傷時,就易患氣管炎、支氣管炎和肺炎等。
皮膚和粘膜能分泌多種殺菌滅毒物質。例如皮膚的汗腺能分泌乳酸使汗液呈酸性(pH5.2-5.8),不利於細菌生長。皮脂腺分泌的脂肪酸,有殺細菌和真菌作用。不同部位的粘膜腺體能分泌溶菌酶、胃酸、蛋白酶等各種殺菌物質。
人體的正常菌群也有拮抗病原體的作用。例如口腔中的唾液鏈球菌產生的過氧化氫能殺死腦膜炎奈瑟氏菌、金黃色葡萄球菌、白假絲酵母菌等;咽喉部的甲型鏈球菌能抑制肺炎鏈球菌生長等。

免疫系統 -免疫屏障

免疫系統免疫系統的體系結構

人體為避免感染所提供的保護包括:物理屏障、化學屏障及生物性屏障。

物理屏障

葉子的臘狀角質層、昆蟲的外骨骼、蛋的殼膜與皮膚等都屬於物理屏障,這是第一層抵禦。然而,人體不可能與外界百分百隔離,所以我們需要其它方式來保護像肺、腸子及泌尿生殖道等人體的“漏洞”。以肺為例,咳嗽與打噴嚏就能將致病源與刺激物排出呼吸道。眼淚與尿液可以將致病源沖洗出去,而由呼吸道與泌尿生殖道所分泌的黏液則能將微生物給黏附起來。

化學屏障

同樣也能防止感染。皮膚與呼吸道能分必抗生素勝肽,如β-defensins。唾液、眼淚與乳汁中的酵素,如溶解酶與A型磷脂質酶具有抗菌的效果。 月事後的女性靠著微酸性的陰道分必物提供化學屏障,男性精液則靠防禦素與鋅離子來殺死致病菌。 致病源隨食物下肚後,胃中的胃酸與蛋白酶能提供強力的保護作用。

生物性屏障

在泌尿生殖道與腸胃道內,共生菌會和入侵的致病菌爭搶食物與生存空間,有時它們也會改變所處環境的pH值或鐵含量以增加自己的優勢——那就是生物性屏障。借此,致病菌無法達到足夠數量來造成疾病。然而,大部分抗生素隻能(非特異地)消滅細菌,而對黴菌完全無效,所以口服抗生素可能反而使黴菌“過度滋長”,造成所謂的陰道念珠菌感染癥(酵母菌感染)。 證據指出,將益生菌(如優格中常見的純種培養乳酸菌)引入小孩體內,受感染的腸道能很快再次恢復得健康而平衡。近期對細菌性腸胃炎、發炎性腸疾病、尿道感染及手術後感染的研究更指出,同樣的方法應用在這些疾病上也有異曲同工之效。

血腦屏障

血腦屏障不是一個特殊的解剖學上專有的結構,一般認為由軟腦膜、脈絡絲、腦血管和星狀膠質細胞等組成。發育不夠完善,所以容易發生腦膜炎、腦炎等疾患。

胎盤屏障

由母體子宮內膜的基蛻膜和胎兒絨毛膜組成。正常情況下,母體感染的病原體及其毒性產物難於通過胎盤屏障進入胎兒體內。但若在妊娠3個月內,此時胎盤結構發育尚不完善,則母體中的病原體等有可能經胎盤侵犯胎兒,幹擾其正常發育,造成畸形甚至死亡。藥物也和病原體一樣有可能通過母體侵犯胎兒。因此,在懷孕期間,尤其是早期,應盡量防止發生感染,並盡可能不用或少用副作用較大的各類藥物。

免疫系統 -功能

免疫系統免疫系統

在感染過程中,各免疫器官、組織、細胞和分子間互相協作、互相制約、密切配合,共同完成復雜的免疫防禦功能。病原體侵入人體後,首先遇到的是天然免疫功能的抵禦。一般經7-10天,產生瞭獲得性免疫;然後兩者配合,共同殺滅病原體。免疫系統具有以下的功能:

保護

使人體免於病毒、細菌、污染物質及疾病的攻擊。

清除

新陳代謝後的廢物及免疫細胞與敵人打仗時遺留下來的病毒死傷屍體,都必須藉由免疫細胞加以清除。

修補

免疫細胞能修補受損的器官和組織,使其恢復原來的功能。健康的免疫系統是無可取代的,雖然它的力量令人贊嘆,但仍可能因為持續攝取不健康的食物而失效。研究已證實,適當的營養可強化免疫系統的功能,換言之,影響免疫系統強弱的關鍵,就在於精確平衡的營養,不均衡的營養會使免疫細胞功能減弱,不純凈的營養會使免疫細胞產生失調,導致慢性疾病。營養免疫學的研究焦點就在於如何藉著適當的營養滋養身體,以維持免疫系統的最佳狀態,進而使我們的免疫系統更強健,這是由陳昭妃博士擷取中國人對本草植物的使用心得,並融合對於營養免疫學的深入研究所創造的,是一門新世紀的健康科學,更是新時代的健康主流。

免疫系統 -職責

天然免疫是人類在長期的種系發育和進化過程中,逐漸建立起來的防禦病原體的一系列功能。其特點是人人生來就有,並能遺傳給下一代,而且不同種的生物免疫系統有差異。例如人不會得雞霍亂也不會被犬瘟病毒感染;同樣,動物不會患麻疹。然免疫與人體的組織結構和生理功能有密切聯系。

士兵工廠

骨髓紅血球和白血球就像免疫系統裏的士兵,而骨髓就負責制造這些細胞。每秒鐘就有800萬個血球細胞死亡並有相同數量的細胞在這裏生成,因此骨髓就像制造士兵的工廠一樣。訓練場地:胸腺就像為贏得戰爭而訓練海軍、陸軍和空軍一樣,胸腺是訓練各軍兵種的訓練廠。胸腺指派T細胞負責戰鬥工作。此外,胸腺還分泌具有免疫調節功能的荷爾蒙。

戰場

淋巴結是一個擁有數十億個白血球的小型戰場。當因感染而須開始作戰時,外來的入侵者和免疫細胞都聚集在這裏,淋巴結就會腫大,甚至我們都能摸到它。腫脹的淋巴結是一個很好的信號,它正告訴你身體受到感染,而你的免疫系統正在努力地工作著。作為整個軍隊的排水系統,淋巴結肩負著過濾淋巴液的工作,把病毒、細菌等廢物運走。人體內的淋巴液大約比血液多出4倍。

血液過濾器

脾臟脾臟是血液的倉庫。它承擔著過濾血液的職能,除去死亡的血球細胞,並吞噬病毒和細菌。它還能激活B細胞使其產生大量的抗體。

咽喉守衞者

扁桃體扁桃體對經由口鼻進入人體的入侵者保持著高度的警戒。那些割除扁桃體的人患上鏈球菌咽喉炎和霍奇金病的機率明顯升高。這證明扁桃體在保護上呼吸道方面具有非常重要的作用。
免疫助手:盲腸盲腸能夠幫助B細胞成熟發展以及抗體(IgA)的生產。它也扮演著交通指揮員的角色,生產分子來指揮白血球到身體的各個部位。盲腸還能“通知”白血球在消化道記憶體在有入侵者。在幫助局部免疫的同時,盲腸還能幫助控制抗體的過度免疫反應。

腸道守護者

病原微生物最易入侵的部位是口,而腸道與口相通,所以腸道的免疫功能非常重要。集合淋巴結是腸道黏膜固有層中的一種無被膜淋巴組織,富含B淋巴細胞、巨噬細胞和少量T淋巴細胞等。對入侵腸道的病原微生物形成一道有力防線。

免疫系統 -工作過程

免疫系統的工作過程

免疫系統瘧原蟲劫持肝細胞躲避免疫系統當病菌、病毒等致病微生物進入到人體後,免疫系統中的巨噬細胞首先發起進攻,將它們吞噬到“肚子“裏,然後通過酶的作用,把他們分解成一個個片斷,並將這些微生物的片斷顯現在巨噬細胞的表面,成為抗原,表示自己已經吞噬過入侵的病菌,並讓免疫系統中的T細胞知道。
T細胞與巨噬細胞表面的微生物片斷,或者說微生物的抗原,連著相遇後如同原配的鎖和鑰匙一樣,馬上發生反應。這時,巨噬細胞便會產生出一種淋巴因子的物質,他最大的作用就是激活T細胞。T細胞一旦“醒來”便立即向整個免疫系統發出“警報”,報告有“敵人”入侵的消息。這時,免疫系統會出動一種殺傷性T淋巴細胞,並由它發出專門的B淋巴細胞,最後通過B淋巴細胞產生專一的抗體。
殺傷性T淋巴細胞能夠找到那些已經被感染的人體細胞,一旦找到之後便向殺手那樣將這些受感染的細胞摧毀掉,防止致病微生物的進一步繁殖。
在摧毀受感染的細胞的同時B淋巴細胞產生的抗體,與細胞內的致病微生物結合是知識去治病作用。通過以上一系列復雜的過程,免疫系統終於保為主類我們的身體。
當第一次的感染被抑制住以後,免疫系統會把這種致病微生物的所有過程用具的記錄下來。如果人體再次受到同樣的致病微生物入侵,免疫系統已經清楚地知道該怎樣對付他們,並能夠很容易、很準確、很迅速的作出反應,將入侵之地消滅掉。

免疫系統 -過敏反應

免疫系統功能過於強烈也能導致疾病,這是因為過度反應的免疫會將自身組織當成外來的病菌而攻擊所產生,此即為自體免疫性疾病。常見的自體免疫疾病包含類風濕性關節炎,第一型糖尿病及紅斑性狼瘡。人體免疫對疾病所扮演的重要角色是目前科學研究的重點。

先天免疫

後天免疫

非專一性反應

致病源與抗原專一性反應

病源曝露後立即有強烈反應病源曝露後須過一段時間才有強烈反應

細胞性和體液性物質

細胞性和體液性物質

無免疫記憶

具免疫記憶

可在所有生物體內發現

僅可在具有下頷之脊椎動物體內發現

無論先天免疫或後天免疫都必須懂得如何分辨自體及非自體分子。在免疫學裏,自體物質是指那些免疫系統能在陌生物質中辨識出的自體分子。相反地,非自體分子是指被辨識為外來物的物質。部分的非自體分子被稱作抗原(刺激人體產生抗體的物質),被認為能夠與特異的免疫受體產生鍵結,從而刺激免疫反應的發生。

免疫系統 -歷史年表

1798年 Jenner嘗試接種法從而開啟瞭遺傳學的大門
1881-1885年 Pasteur制出抵禦霍亂,炭疽病,狂犬病的疫苗
1882年 Mechnikov發現瞭巨噬細胞的噬菌性
1890年 Behring嘗試使用被動免疫療法治療破傷風
1900年 Landsteiner發現瞭ABO血型.紅十字會建立
1906年 Pirquet發現瞭過敏癥
1910年 Dale發現瞭組胺並建立瞭抗組胺劑工業
1922年 Fleming發現瞭溶菌酶和青黴素
1944年 Medawar嘗試皮膚移植(但排斥反應劇烈)
1947年 Owen發現瞭孿生子間相互不產生排斥
1957年 Isaacs和Lindemann發現瞭幹擾素
1959年 Gowans發現瞭淋巴循環
1960年 淋巴細胞修飾
1961年 發現瞭免疫反應和甲狀腺之間的關系
1966年 發現瞭T-B細胞關聯反應
1971年 發現瞭T細胞抑制效應
1974年 Jerne推斷出免疫控制的整套理論構架
1975年 Milstein及Kohler制出單株抗體
1981年 天花絕瞭,愛滋來瞭
1984年 發現T細胞受體結構
1987年 發現I型MHC結構