免疫学/介绍
免疫学是研究免疫系统的器官、细胞和化学成分的学科。免疫系统产生先天性和适应性免疫反应。先天性反应存在于许多较低级的物种中，一直到人类的进化阶梯，它通过相对粗略的方式抵抗大类病原体。适应性反应是脊椎动物独有的，它以特异性和选择性地应对外来入侵者。hb
免疫系统必须保持微妙的平衡，具有强大的防御反应，能够摧毁大量外来细胞和病毒，同时避免过度破坏宿主机体。当免疫系统无法对宿主进行足够的防御时，就会出现免疫缺陷；这在 HIV 感染和 SCID 中可见。另一方面，如果免疫系统过于活跃并开始攻击宿主，就会出现自身免疫。这违反了免疫系统自我/非我识别这一重要特性。也就是说，免疫系统开始攻击或产生针对宿主自身组织的抗体。自身免疫性疾病的例子包括格雷夫斯病、桥本氏甲状腺炎、重症肌无力和 I 型糖尿病。
人类免疫系统识别非自身实体并启动效应反应来中和该生物体。在随后接触时，可能会发生更快更强的记忆反应。这种记忆反应在历史上被用来赋予多个群体免疫力，甚至在我们了解这种反应的生理基础之前。修昔底德在他的《伯罗奔尼撒战争史》中写道，那些先前接触过瘟疫的人可以安全地照料病人。在 19 世纪，接种天花很普遍；这是从天花（天花病毒）皮肤脓疱中取出脓疱，然后将其放入健康人的小切口中。这本身就是一种粗糙的疫苗接种，结痂的干燥脓疱充当减毒病毒的培养器。爱德华·詹纳后来用牛痘病毒来接种（来自vacca，拉丁语中的“牛”）病人以抵抗天花，路易·巴斯德减毒了狂犬病并将其注射到一个小男孩体内，将这种物质命名为疫苗以纪念詹纳早期的免疫学研究。
随着免疫学的进步，许多人开始质疑这些疫苗是如何起作用的。为什么接触瘟疫在修昔底德时代只赋予针对瘟疫而不是所有疾病的保护作用？为什么牛痘，一种与天花相似的疾病，但明显是一种不太严重的病毒，能给奶牛工女足够的免疫力来抵抗完全的天花感染？简而言之，是什么导致这种记忆反应具有相对（但不是绝对）的特异性和选择性？
首先，一些词汇
- 血清——血液在凝固后（因此不含凝血因子）的液体非细胞成分。
- 免疫球蛋白——血清的一部分（又称γ球蛋白），具有抗毒素、沉淀和凝集因子（缩写：Ig）
- 抗原——“抗体原”；一种外来生物体或分子，它会产生体液免疫反应，导致抗体的释放（缩写：Ag）
- 表位——抗原的分子侧链，每个抗体都会附着在上面；一个抗原可以有多个表位
- 抗体——精炼的 Y 形蛋白，构成血清的免疫球蛋白部分；抗体对某些外来物体具有特异性；抗体可以是膜结合的，也可以是血清中游离的（缩写：Ab）
注意：通常，抗体和免疫球蛋白可以互换使用。抗原和免疫原可以互换使用（但准确地说，它们并不相同）
关于免疫反应机制，有几种相互竞争的理论。指令理论假设抗原本身会导致抗体以某种方式折叠在抗原周围；这种理论后来被证伪。选择理论指出，机体在抗体上产生许多不同的侧链，抗原“选择”合适的抗体；换句话说，机体产生所有可能的化学侧链特异性抗体排列，当抗原进入机体时，它就会与对应其表位的抗体匹配。当前的免疫反应理论被称为克隆选择理论，该理论指出，单个淋巴细胞（特别是 B 细胞）表达特异性针对特定抗原的受体，这在抗体遇到抗原之前就已经确定。Ag 与细胞结合会激活细胞，导致克隆子细胞增殖。
先天免疫是基础的，非特异性的。它包括
- 吞噬细胞（巨噬细胞、中性粒细胞；更一般地说，
抗原呈递细胞 (APC)
- 屏障（例如皮肤）
- 抗菌化合物
- 炎症
某些细胞“吞噬”外来入侵者；这被称为吞噬作用。许多这类细胞被称为抗原呈递细胞 (APC)，因为它们会分解吞噬的病原体并在其表面展示抗原的特定表位。通过这种方式，它们会将抗原的呈递局限在特定位置，形成先天反应和适应反应之间的重要联系。淋巴细胞（如 B 细胞和 T 辅助细胞）将被呈递抗原，从而启动适应性反应。单核细胞衍生的细胞是常见的 APC，它们包括组织巨噬细胞和血液中的单核细胞；嗜中性粒细胞也是 APC。在免疫系统细胞部分的后面，将进一步讨论 APC。
皮肤包含表皮和真皮。表皮包含紧密堆积的，具有角蛋白防水的表皮（角蛋白阳性）细胞。真皮包含结缔组织、血管、毛囊、汗腺和皮脂腺。皮脂腺分泌皮脂；它包含脂肪酸和乳酸，将皮肤 pH 值降低至 3-5，有时会导致痤疮。
粘膜包含正常菌群、粘液和纤毛。粘膜存在于身体的鼻子、眼睛、嘴巴、泌尿生殖器和肛门区域。菌群是指居住在人体内的细菌，处于相对稳定的状态；胃肠道包含大量这些细菌，世界不同地区包含不同的菌群。这就是人们会患上旅行者腹泻的原因：简而言之，来自世界某个地区的菌群更危险，因为身体没有适应它们的存在。粘液包含某些粘蛋白蛋白、无机盐和水；它由杯状细胞分泌。纤毛在两个阶段来回摆动，被称为有效冲程和恢复冲程；这使得粘液能够被扫出体外，无论是从肺部经呼吸道近端远端排出，还是从胃肠道向下经肠道排出，最终通过排便排出体外。肠神经系统导致肠道收缩，将食物、废物和细菌/毒素向下移动消化道。这只是人体不同系统与免疫系统本身协同工作的众多例子之一。其他例子包括骨骼肌，它挤压静脉中的血液，以及淋巴管中的淋巴，或者神经系统，它支持机体在感染时升高体温。
一些细菌可以通过菌毛或纤毛附着到粘膜上，这些结构附着在粘膜上皮细胞上的特殊糖蛋白/糖脂上。
几种抗菌化合物介导了先天免疫反应。
- 溶菌酶--泪液和粘液中的水解酶; 裂解
细菌细胞壁中的肽聚糖
- 干扰素--由病毒感染的细胞产生; 结合到附近的
细胞（它是一种旁分泌因子），诱导一种广义的抗病毒状态
- 补体--循环的非活性血清蛋白，作用于
病原体细胞膜
- 收集素--表面活性物质; 通过破坏杀死细菌
它们的脂质膜或凝集它们
- Toll样受体---（TLRs）膜结合受体，通过模式识别反应
某些类别的分子; 例如，TLR4 识别革兰氏阴性细菌上的脂多糖 (LPS)
经典生物学将几个特征归为炎症反应。这些包括发红（红斑，rubor）、发热（calor）、肿胀（水肿，tumor）、疼痛（dolor）和功能丧失（functio laesa）。引起这些症状的生理过程是先天免疫反应的核心。
红斑是由于组织床中毛细血管后小静脉的收缩和毛细血管前小动脉/后小动脉的血管扩张造成的。这会导致毛细血管床内静水压力的升高，克服间质液的渗透压，并导致渗出液（含有 C 反应蛋白和巨噬细胞等急性期蛋白的高蛋白液体）流入间质组织。渗出液的流动也允许凝血级联的因子进入组织损伤区域，形成凝块，并最终形成瘢痕。某些炎症因子还会导致吞噬细胞进入受损组织。在趋化性的反应下，这些吞噬细胞会穿过现在可渗透的毛细血管，趋化性是指吸引细胞到达损伤部位的因子的释放。细胞首先靠近毛细血管壁（边缘化），穿过毛细血管内皮细胞之间的间隙（游走），然后进入组织本身。组胺有助于介导这种反应，某些因子（如缓激肽，可能还有前列腺素）会刺激皮肤疼痛感受器。因此，血液流入组织，导致发红、温暖的稳态温度、肿胀和疼痛；功能丧失是这四种状态的次要影响。
适应性免疫是响应抗原暴露而发生的。它是特异性的，并且具有记忆性。只要抗原是由我们在生物系统中遇到的正常化学元素组成（例如碳、氮、硫、氢、氧），我们就可以对其形成适应性反应。这就是我们抵御新疾病的方式，并且已经证明，我们可以在实验室中创造出地球上以前从未存在过的抗原，然后让动物对其产生有效的免疫反应。如前所述，适应性免疫系统的特异性与区分自身抗原和非自身抗原的能力相辅相成；简单地说，身体不会攻击自身的细胞，除非它们被病毒入侵并要求被牺牲以保护宿主。当免疫系统攻击身体时，就会发生一种疾病状态：自身免疫病。
初次反应需要 5-6 天，但记忆性（二次）反应会更快、更致命。它包括
- 淋巴细胞
- 抗体
血液细胞是在成年人的骨髓中产生的。白细胞是白细胞 (WBC)。这包括单核细胞（在体内会变成无数种细胞类型，最重要的是巨噬细胞）、粒细胞（中性粒细胞、嗜碱性粒细胞、嗜酸性粒细胞）和淋巴细胞。在所有白细胞中，淋巴细胞在适应性免疫反应中最为突出。在周围血涂片中，淋巴细胞的大小与红细胞（红细胞，RBC）大致相同，尽管如果它们被激活，它们可能会更大，并且如果它们是 B 细胞，则具有典型的“钟面”核。淋巴细胞之所以得名，是因为循环血液中只有不到 1% 的淋巴细胞；其余的位于淋巴结、脾脏和其他淋巴器官中。T 淋巴细胞离开骨髓，前往胸腺，在那里它们成熟并获得对身体可能接触到的各种抗原的特异性；此外，任何针对身体自身表位的 T 细胞都会在胸腺中被选择性淘汰（杀死），以防止任何可能的自身免疫。在 B 淋巴细胞的情况下，骨髓中也会发生类似的过程。B 细胞的命名很方便（“B 代表骨髓”），但这只是一个巧合；事实证明，它们之所以被称为 B 细胞，是因为鸟类的法氏囊，即鸟类泄殖腔（下大肠，cloaca 拉丁语意为“下水道”）中的一个小囊。
B 细胞离开骨髓时，它们已经指定了特定的膜结合 Ig（抗体）。Ig 本身由两条中间重链（两者相同）和两条侧向轻链（也相同）组成，它们连接到重链的“顶部”，形成 Y 形。在遇到抗原之前，B 细胞被称为“幼稚”细胞。一旦遇到抗原，幼稚 B 细胞就会经历克隆扩增；活化的 B 细胞会形成一些子代记忆 B 细胞和一些浆细胞。记忆细胞会等待再次遇到抗原，而浆细胞则会开始大量分泌抗体（Ig）。B 细胞可以结合到体内游离未加工的抗原，就像 APC 可以结合一样。
在继续讨论 T 淋巴细胞之前，应该注意的是，某些细胞表面分子区分了每个人的独特免疫系统特征。主要组织相容性复合体（MHC 或 HLA）是一种表达在宿主细胞表面的蛋白质类型，它与 T 细胞的 T 细胞受体 (TCR) 相互作用。几乎所有身体的细胞，包括 APC，都在其表面表达 I 类 MHC（MHC-I）。只有 APC 表达 II 类 MHC（MHC-II）。因此，大多数身体细胞表达 MHC-I，而 APC 表达 MHC-I 和 MHC-II。当抗原进入身体细胞并被分解时，分解产物会与 MHC-I 结合，并被送到细胞表面。这形成了 MHC-I/Ag 复合物，通常发生在病毒或细菌进入细胞并被细胞内防御机制分解时。这也可以在 APC 中发生，但 APC 还会处理它们吞噬的抗原，将其作为 MHC-II/Ag 复合物呈现在其细胞表面。
T 细胞可以细分为两种主要类型：T 辅助细胞和 T 细胞毒性细胞。T 辅助细胞表达 T 细胞受体 (TCR)，它会与 APC 表面相互作用。具体来说，它们与 APC 表面上的 MHC-II/Ag 复合物相互作用，并且 TCR 通过 CD4 受体在结合中保持稳定。CD 代表“分化簇”，它只是一个主要存在于 T 细胞上的细胞受体类别。T 辅助细胞含有 CD4 受体，而 T 细胞毒性细胞含有 CD8 受体。结合后，T 辅助细胞释放细胞因子，这些细胞因子充当趋化因子，呼叫更多 T 辅助细胞、T 细胞毒性细胞、APC 和 B 细胞。
T 细胞毒性细胞遇到已被入侵并在其表面呈递 MHC-I/Ag 的身体细胞。Tc 细胞将其 TCR 扩展到 MHC-I/Ag 复合物，并用它们的 CD8 受体臂稳定这种相互作用。结合后，CD8+ 细胞会分化，就像幼稚 B 细胞一样，分化为记忆 T 细胞和细胞毒性 T 淋巴细胞 (CTL)，效应细胞会导致呈递 MHC-I/Ag 的细胞（“改变自身细胞”）死亡（凋亡）。CTL 通过分泌穿孔素来触发凋亡，穿孔素允许丝氨酸蛋白酶（颗粒酶 B）进入，从而激活细胞内执行者半胱天冬酶。应该注意的是，癌细胞也可以成为改变自身细胞，而 CTL 在破坏癌细胞中非常重要。T 细胞只有在抗原被处理后才能与抗原相互作用，无论是正常的身体细胞（MHC-I）还是 APC（MHC-II）。
两种 T 细胞类型的区别
- T 辅助细胞对由 APC 吞噬的异源抗原产生反应，
呈递在 MHC-II 上，通过与 TCR 和 CD4 结合。
- T 细胞毒性细胞对内源性抗原（如病毒或癌症）产生反应
蛋白质），由许多类型身体细胞中的溶酶体分解，呈递在 MHC-I 上，通过与 TCR 和 CD8 结合。
请注意，抗原和 MHC 都是呈递给 T 细胞的；每个人都有独特的 MHC。这就是为什么我们需要进行骨髓移植配型的原因——我们不希望人们在骨髓中产生大量新的免疫细胞，这些细胞认为体内所有的 MHC 实际上只是抗原；当这种情况发生时，就会被称为 **移植物抗宿主病**。新的骨髓不仅会产生攻击体内所有细胞 MHC 的细胞，而且当人体在 MHC 上呈递 Ag 时，移植的 **淋巴细胞** 将无法识别这种 MHC-I/Ag 复合物（尽管 MHC-II 复合物细胞会在新的骨髓中生成，因此 APC 在某些情况下仍然可以呈递）。不幸的是，这些 APC 会非常忙碌地呈递宿主自身的体细胞；显然，骨髓移植的 MHC 分型（也称为 HLA 分型）是人类免疫系统优雅的自我-非我识别机制的必然结果。同样值得注意的是，我们的呈递分子决定着我们的免疫能力。有些人拥有 MHC 基因，这些基因在呈递抗原方面并不那么出色，因此有些人比其他人具有更强的免疫反应。
适应性免疫系统的细胞和体液反应通过 T 辅助细胞-B 细胞的相互作用联系在一起。T 辅助细胞分泌细胞因子，促进 B 细胞趋化到感染部位，以及 B 细胞分化和生长。B 细胞本身，在其效应浆细胞形式中，会释放抗体到血液中。抗原，或进入体内的外来物质，对免疫系统非常有害。但是，当产生特定的抗体与抗原结合时，外来物质就会变得无害并被输送到淋巴中。抗体在补体系统中也起着非常重要的作用；这是脊椎动物适应性免疫反应充分利用相对原始的先天免疫反应的例子。针对自身细胞的抗体是极大的危险。I 型糖尿病可能是由自身免疫反应引起的，在这种情况下，人体会产生针对胰岛 Langerhans 胰岛的自身 β 细胞的抗体。格雷夫斯病是一种人体会产生针对甲状腺滤泡细胞受体的抗体的疾病；这些抗体使细胞持续激活，使患者出现甲状腺功能亢进，并加速其代谢，从而产生不良影响。有趣的是，这与桥本甲状腺炎形成对比；在这种情况下，人体会产生针对甲状腺滤泡细胞受体的抗体，但在此情况下，细胞会被抗体关闭，患者会经历甲状腺功能减退。
由于抗体过度反应（超敏反应）引起的自身免疫是巨大的问题，而且在女性中比男性中更为普遍。女性往往具有更高的免疫球蛋白（抗体）滴度，因此她们会产生更强（有时是压倒性的）免疫反应。例如，每 1 名患上格雷夫斯病的男性，就会有 8 名女性患上这种疾病。
抗体通常用于在紧急情况下产生短期体液免疫。许多抗蛇毒血清实际上是马免疫球蛋白，其目的是与蛇毒结合，直到蛇毒被清除出体内。
应该注意的是，所有上述免疫反应都会导致外来病原体的破坏或凝集。免疫反应的目标是三方面的。
- 通过先天性或体液反应（如补体固定或巨噬细胞内吞作用）破坏外来抗原。
- 吸引免疫细胞到感染部位，以便它们吞噬、加工并将抗原呈递给 T 细胞。
- 通过淋巴系统将抗原转移到分化部位（如淋巴结、胸腺），使其能够与幼稚 B 细胞相互作用。这个过程会产生新的效应细胞和记忆细胞，这些细胞可以返回感染部位，并通过适应性反应以高效的方式摧毁外来细胞。
上述免疫反应显示了先天免疫系统和适应性免疫系统之间的密切相互作用，以及适应性反应的亚类。上面介绍的 **克隆选择** 免疫反应理论在淋巴细胞的作用中很明显。克隆选择简单来说就是抗原被呈递给许多循环中的幼稚 B 细胞和（通过 MHC）T 细胞，与抗原匹配的淋巴细胞会被 “选择” 来形成自身的克隆，包括记忆细胞和效应细胞。这种大量子细胞的产生被称为 **克隆扩增**，它是理解免疫学理论基础的关键。不仅如此；克隆选择在淋巴器官中也以负面方式发挥作用。在这里，人体自身的表位被呈递给婴儿淋巴细胞；那些发生反应的淋巴细胞被识别为叛徒，并在它们（以及它们未来的克隆子细胞）离开并对身体造成破坏之前被摧毁。
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