结构生物化学/细胞信号通路/免疫系统
免疫系统
- 世界上充满了各种各样的寄生虫、细菌和病毒，其中许多对人体具有潜在的危害或破坏性。然而，人类具有抵抗陌生生物体的非凡能力，他们将这种防御归功于他们的免疫系统。免疫系统是机体识别自身与外来物质的方式。人体可以产生超过 108 种不同的抗体和 1012 种 T 细胞受体。所有这些都代表着机体可以结合并开始破坏的不同外来入侵者。
免疫系统适应
- 人体免疫系统可以基本上应对无限数量的不同病原体。它通过改变其免疫细胞来做到这一点。这种巨大的变异性和灵活性源于进化原理。世代的繁殖和选择导致了这个强大的系统，它由两个相互关联的系统组成。
- 体液免疫反应利用抗体，抗体是由 B 淋巴细胞中的浆细胞分泌的。抗体，也称为免疫球蛋白，是可溶性蛋白，可以识别并结合外来入侵者，将它们标记为破坏。抗体结合的外来入侵者上的部位被称为表位或抗原决定簇。如果机体在抗体结合入侵者表位时产生免疫反应，则入侵者分子为免疫原。
- 细胞免疫反应利用细胞毒性 T 淋巴细胞，也称为杀伤性 T 细胞。这些细胞会破坏表面带有外来标记的细胞。细胞毒性 T 淋巴细胞在其表面具有特殊的受体，这些受体介导这种免疫反应。
- 辅助性 T 淋巴细胞是一种特殊的 T 细胞，参与体液免疫反应和细胞免疫反应。它们刺激 B 淋巴细胞和细胞毒性 T 淋巴细胞的专门化和增殖。
体液免疫反应
- 免疫球蛋白 G 是血清中最常见的抗体。由于它有两个结合位点，因此能够交联多个抗原。它还具有片段灵活性，或多肽区域的灵活性，允许角度变化。这使得抗体能够在多个结合位点结合抗原。
- 免疫球蛋白 M 是机体接触抗原后第一个进入血清的抗体。它能够结合免疫球蛋白 G 无法结合的许多多价抗原。免疫球蛋白 A 是唾液、泪液和其他外部体液中的主要抗体。它是机体防御细菌和病毒的第一道防线。免疫球蛋白 E 抵御寄生虫，但也导致过敏反应。
- 抗体具有结构域，或共同序列，它们采用免疫球蛋白折叠结构。免疫球蛋白 G 具有 12 个免疫球蛋白结构域，由一对反平行 β 折叠组成，这些折叠通过二硫键和疏水性结合在一起。该结构中有两个特别重要的结构。首先，在一端有三个高变区环，它们为产生抗体和 T 细胞受体提供了机制。这些环允许抗体结合特定分子。其次，结构末端的氨基和羧基允许结构域形成链在一起。免疫球蛋白结构域共同形成免疫球蛋白折叠结构，这种结构非常普遍，以至于超过 700 个基因编码至少具有一个免疫球蛋白折叠结构的蛋白质。
- 体液免疫系统也称为抗体介导系统。首先，巨噬细胞，一种特殊的血细胞，通过吞噬作用吞噬外来入侵者。它们消化入侵者，然后在其细胞膜上显示入侵者的片段。辅助性 T 细胞在识别到这一点后，会迅速繁殖。这被称为激活阶段。然后，辅助性 T 细胞通过化学信号与 B 细胞接触，B 细胞也开始迅速繁殖。这被称为效应阶段。B 细胞分裂，其子细胞可能是浆细胞，它们产生大量抗体以发出消灭抗原的信号，也可能是 B 记忆细胞，它们会持续存在于机体内，使机体在未来几年内对该抗原保持免疫力。
细胞免疫反应
- 许多病毒和分枝杆菌很难检测到。适当的 T 细胞受体可以识别有害的外来入侵者，并识别哪些细胞应该发生凋亡或细胞死亡。这可以防止对周围细胞造成损害。细胞免疫反应也称为细胞介导系统。它涉及细胞毒性 T 细胞，它们识别其他细胞何时被外来入侵者感染。结果，它们吞噬并摧毁受感染的细胞。细胞毒性 T 细胞对于免疫系统也至关重要，因为它们可以识别并摧毁更大的入侵者，如寄生虫。
- 与 B 细胞一样，T 细胞也会产生记忆细胞。机体 T 和 B 记忆细胞的组合使其能够更快地应对相同外来入侵者进入机体的情况。这被称为二次反应。
所以呢？
- 免疫系统显然对于在充满外来入侵者、细菌和病毒的世界中维持机体健康至关重要。然而，机体产生 T 和 B 记忆细胞的能力在健康领域提供了应用。如今，越来越多的疫苗已被创造出来，使机体对世界上各种疾病产生免疫力。这对于当今社会中仍然猖獗的疾病具有巨大的潜力。也许有一天，会有针对癌症的免疫接种。
来源：Berg, Jeremy 和 Stryer, Lubert。生物化学：第五版。美国：W.H. Freeman and Company，2002。