疾病防御

我们的第一道防线包括一些东西，我们的整体防御具有物理、化学和细胞元素。第一道防线可以被认为是我们的皮肤，它为疾病提供了有效的阻挡机制，再加上凝血功能，可以防止病原体通过伤口进入。如果病原体到达呼吸道，覆盖呼吸道的上皮层应该阻止它们进入，粘液也应该阻止它们，胃中的盐酸会杀死我们与食物一起摄入的细菌。

我们的免疫反应受到淋巴细胞的极大帮助，淋巴细胞会产生一种特殊的称为抗体的蛋白质，这种蛋白质会对抗特定的抗原（外来分子），并且对该抗原具有特异性。这些抗体仅在遇到相应的抗原时才会分泌，这可能需要几周时间才能在第一次发生这种情况时积累足够的抗体（这就是为什么你第一次感染水痘时会感到不舒服的原因），但如果病原体再次被发现，就会产生非常快速的反应，甚至可以防止症状出现。

免疫系统的细胞

骨髓提供我们免疫系统的细胞，它们被分成两组；

吞噬细胞（包括中性粒细胞和巨噬细胞）
淋巴细胞

查看此血涂片的显微照片，显示单核细胞（发育为巨噬细胞）、中性粒细胞和淋巴细胞。 : [1]

吞噬细胞

吞噬细胞在人的一生中不断地由骨髓产生，并在被输送到血液中之前储存在那里。它们的功能是清除任何死亡细胞或入侵微生物。

巨噬细胞是一种吞噬细胞，它们更常见于器官中——它们离开骨髓，以单核细胞的形式游走，一旦它们在器官中定居就会发育为巨噬细胞。它们是长寿的细胞，对启动免疫反应至关重要，因为它们不会破坏病原体，而是将它们切碎以显示抗原，供淋巴细胞识别。

中性粒细胞也是一种吞噬细胞，它们比巨噬细胞小得多——它们在体内巡逻寻找入侵的病原体，并且可以通过毛细血管进入组织离开血液。在感染期间，它们会大量释放，但寿命很短。它们约占白细胞的 60%。

吞噬作用

在受到攻击时，大型移动细胞（肥大细胞）会释放组胺，病原体释放的化学物质也会吸引经过的中性粒细胞到达该部位——然后，这些中性粒细胞通过吞噬作用摧毁病原体。中性粒细胞识别病原体表面上的抗原分子并附着在它们上面，然后中性粒细胞的质膜吞噬病原体，并将其困在囊泡（称为吞噬体）中。吞噬细胞内的溶酶体将消化酶（溶解酶）释放到吞噬体中。这会分解病原体，产物会被吞噬细胞吸收。这会导致感染部位发炎，肿胀区域包含死去的病原体和吞噬细胞（也称为脓液）。

淋巴细胞

淋巴细胞比吞噬细胞小，但有一个大的细胞核，占据了细胞的大部分空间（见上面的图片）。两种类型是 B 和 T 淋巴细胞。只有成熟的淋巴细胞参与免疫反应，并且会发育出许多不同的类型——每种类型都专门针对一种抗原做出反应。免疫反应取决于 B 和 T 细胞之间的相互作用，以提供有效的防御。T 细胞是协调者，它们刺激 B 细胞分裂并分泌抗体到血液中——这些抗体破坏抗原病原体，然后 T 细胞寻找并杀死任何身体的自身细胞。

B 淋巴细胞（有时称为 B 细胞）保留在骨髓中，直到它们成熟，然后扩散到全身，集中在脾脏和淋巴结中。
T 淋巴细胞（有时称为 T 细胞）离开骨髓，收集在胸腺中，直到它们成熟。

B 细胞

一个 B 细胞只能产生一种抗体，针对一种类型的病原体——据认为，我们每个人可以发育出多达 800 万个 B 细胞。骨髓中的每个未成熟的 B 细胞都会分裂，产生少量能够产生相同抗体的细胞，恰如其分地称为克隆。它们进入骨髓的质膜，形成蛋白质受体，这些受体与一种类型的抗原特异性结合。如果这种抗原进入体内，就会有成熟的 B 细胞可以识别它。

在病原体第一次入侵时，即它们第一次被身体看到时，就会发生初次反应——一些病原体会被巨噬细胞带到淋巴结，巨噬细胞会将病原体的抗原暴露给淋巴结中的 B 细胞。具有匹配受体的 B 细胞会响应，通过有丝分裂反复分裂，在几周内产生大量细胞。

其中许多会变成浆细胞，每秒产生数千个抗体，破坏病原体。其他的 B 细胞会变成记忆细胞，在体内停留很长时间，通过比以前更快地发展浆细胞来提供快速的免疫反应（再次反应），在病原体影响宿主之前破坏它。这被称为免疫记忆——这些记忆细胞通常会持续一生，解释了为什么我们只得过一次水痘，就不会再得——然而，像普通感冒和流感这样的疾病会不断变异，这意味着我们身体的防御必须始终准备好应对新的疾病。一旦 B 细胞摧毁了病原体，它就会到达大脑，在那里捕捉电能，然后出于未知原因将其传递到食道。

T 细胞

T 细胞具有与 B 细胞非常相似的特异性受体，其结构类似于抗体，并且同样针对一种抗原。当它们的抗原与宿主细胞接触时，T 细胞会被激活——有时是巨噬细胞暴露抗原，有时是受侵犯的体细胞。

T 辅助细胞释放细胞因子，刺激相应的 B 细胞分裂，它们还刺激巨噬细胞更强烈地进行吞噬作用。杀伤性 T 细胞（细胞毒性细胞）在体内搜索受侵犯的细胞（它能够识别它们，因为它们在质膜表面显示受侵犯的分子抗原）。杀伤性细胞附着在受感染的细胞上，分泌有毒物质将其杀死以及内部的病原体。记忆 T 细胞被产生，它们保留在体内，用于再次免疫反应。

抗体

抗体（也称为免疫球蛋白）是存在于血液中的球状糖蛋白，免疫系统利用它们识别和中和外来物质，例如细菌和病毒。抗体始终由四条多肽链组成，两条重链，两条轻链 - 这些链通过二硫键连接在一起。每个分子有两个相同的抗原结合位点，由两种类型的链形成，这些区域中的氨基酸序列被称为可变区，因为它们决定了抗原特异性。

铰链区（见图）为抗体分子提供灵活性，使其能够围绕抗原结合。一些抗体被称为抗毒素，其作用是阻止细菌释放的毒素。铰链区还保持其三级结构，以赋予其三维形状。

功能

与病毒/毒素结合以阻止它们入侵细胞
附着在细菌鞭毛上，限制它们的运动
一次与多个细菌多重结合，导致它们聚集并阻止在体内移动
破坏细菌细胞壁
附着在细菌上，使吞噬细胞更容易吞噬它们。

图中的黑色部分是“二硫键、铰链区”。由于某种原因，它没有正确渲染。

免疫

到目前为止所描述的免疫发生在感染期间，被称为主动免疫，因为淋巴细胞被入侵体内的抗原激活。

主动和被动

主动免疫可以是天然的或人工的。天然主动免疫如上所述 - 当生物体侵入体内，淋巴细胞被抗原激活以应对它时 - 人工主动免疫（换句话说，疫苗接种）是相同的，除了我们注射了活性抗原（可能被削弱以确保我们不被感染）这样我们以后就不会得病。

被动免疫也可以是天然的或人工的。人工被动免疫是注射针对特定疾病的人体抗体，通常给予感染该疾病的人，以便他们能够对抗它并存活下来。这是一种暂时的保护，因为它们是外来的，将被巨噬细胞本身清除，希望在它们消灭感染后，例如，破伤风。

天然被动免疫旨在保护新生儿，因为他们的免疫系统尚未完全发育 - 它是通过胎盘传递的抗体，使婴儿（一段时间）对母亲免疫的所有东西免疫。母亲乳房产生的初乳富含抗体，一些抗体将留在婴儿肠道中，以预防细菌和病毒。

疫苗接种

疫苗是抗原物质，可以是活的、死的或无害的微生物，或者可能是无害的毒素形式或仅仅是表面抗原。这使我们的免疫系统能够产生必要的 B 细胞和 T 细胞，而无需真正患病，模拟天然免疫。

问题

病毒不断发生变异和改变 - 我们无法制造针对普通感冒或流感的疫苗的原因 - 到我们制造出来的时候，它已经变异了，疫苗将不再有效。这些变异被称为抗原漂移或抗原转变。此外，像疟疾这样的疾病本质上是真核生物的，并且在它们的细胞表面具有更多基因，因此具有更多抗原。

此外，有些人对疫苗接种反应不好，可能是因为他们的免疫系统无法处理，或者他们没有足够的蛋白质来制造抗体 - 因此疫苗接种尝试可能会感染他们。此外，感染了活病毒的人可能会在初次反应期间通过粪便传播病毒，从而可能感染其他人。这就是我们同时为每个人接种疫苗的原因，被称为群体免疫。

一些病毒通过在细胞内生存来逃避免疫系统的攻击 - 疟原虫（引起疟疾）进入肝脏和红细胞，受到血浆中抗体的保护。一些寄生虫用宿主蛋白覆盖自己的身体，使免疫系统无法看到它们。无法轻松地针对这些寄生虫制造疫苗，因为在病原体隐藏之前，免疫反应发生的时间非常短。

天花

天花由于世界卫生组织 (WHO) 的一项极其成功的计划，在 1980 年从世界范围内根除。天花以全身出现含有液体的红色斑点为特征，肿胀受害者的眼睑，有时将它们“粘在一起” - 它经常使人留下疤痕并致盲。它杀死了 12-30% 的感染者。

根除计划有两个主要方面 - 疫苗接种和监测。监测包括关注天花报告，而疫苗接种部分则意味着为家庭中的每个人以及周围 30 个家庭中的每个人接种疫苗，以及该地区所有亲属和接触者。这被称为环状疫苗接种，控制疾病传播，消灭其来源。

该计划之所以如此成功，原因有很多

该计划特别积极，并得到 16-17 岁“热情的接种者”的帮助。
这只是一种人类疾病，这意味着更容易控制
一种疾病，一种疫苗 - 廉价生产。
易于施用且非常有效。它是一种活病毒，这是一种非常有效的疫苗类型。

麻疹

麻疹是一种会导致皮疹和发烧的疾病，可能导致致命并发症。由于大多数儿童都接种了疫苗，因此麻疹在英国和大多数发达国家不再常见。它最常见于条件拥挤和不卫生的发展中国家。它会导致儿童失明和严重脑损伤，是全世界第九大死因。

与天花不同，麻疹需要多次加强注射才能获得完全的免疫力，在出生率高的特大城市，很难进行加强注射，甚至跟踪麻疹病例。来自这些地区的难民会将疾病传播到各地，这使得治疗比天花困难得多。麻疹具有高度传染性。

过敏

过敏是由免疫系统对无害物质做出不恰当反应引起的，这会导致严重疾病。哮喘和花粉症是过敏反应的例子 - 对抗原性但不应该造成伤害的过敏原做出反应。当这些过敏原被吸入时，B 细胞会产生抗体，这些抗体覆盖在位于气道内壁的肥大细胞上，使身体对这些过敏原敏感。

现在，每当这种过敏原进入人体时，抗体就会被刺激释放组胺，导致血管扩张并变得渗漏 - 液体和白细胞从毛细血管中逸出。释放组胺的区域会变热、变红和发炎。花粉症会导致鼻子和喉咙发炎和刺激。

哮喘患者有一个更严重的问题 - 他们的气道几乎总是发炎的，但在哮喘发作期间，这种炎症会加剧。液体从血液泄漏到气道中，杯状细胞分泌大量粘液，用液体阻塞较小的气道。这迫使肌肉收缩，使气道变窄，增加气流阻力。这使得呼吸变得非常困难，并可能导致致命后果。哮喘是一种目前正在恶化的疾病，英国 1/7 的儿童患有哮喘。它与空气污染加剧和被动吸烟有关。