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免疫系统

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免疫系统是生物体内一个能辨识出“非自体物质”(通常是外来的病菌)、从而将之消灭或排除的整体工程之统称。它能从自身的细胞或组织辨识出非自体物质(小从病毒,大至寄生虫)。所有植物与动物都具有先天免疫系统。人体内的免疫系统是人体抵御病原菌侵犯最重要的保卫系统。这个系统由免疫器官(骨髓、胸腺、脾脏、淋巴结、扁桃体、小肠集合淋巴结、阑尾等)、免疫细胞(淋巴细胞、单核吞噬细胞、中性粒细胞、嗜碱粒细胞、嗜酸粒细胞、肥大细胞、血小板等),以及免疫分子(补体、免疫球蛋白、干扰素、白细胞介素、肿瘤坏死因子等细胞因子等)组成。免疫系统是机体防卫病原体入侵最有效的武器,但其功能的亢进会对自身器官或组织产生伤害。

编辑摘要
中文名: 免疫系统
作用 : 人体抵御病原菌侵犯最重要的保卫系统

目录

免疫系统 - 简介

免疫系统免疫系统流程图

免疫系统(immunesystem)免疫系统是生物体内一个能辨识出“非自体物质”(通常是外来的病菌)、从而将之消灭或排除的整体工程之统称。它能从自身的细胞或组织辨识出非自体物质(小从病毒,大至寄生虫)。所有植物与动物 都具有先天免疫系统。免疫系统并非完全有效,因为病菌或寄生虫能不断演化来感染宿主。

是机体保护自身的防御性结构,主要由淋巴器官(胸腺、淋巴结、脾、扁桃体)、其它器官内的淋巴组织和全身各处的淋巴细胞、抗原呈递细胞等组成;广义上也包括血液中其它白细胞及结缔组织中的浆细胞和肥大细胞。构成免疫系统的核心成分是淋巴细胞,它使免疫系统具备识别能力和记忆能力。淋巴细胞经血液和淋巴周游全身,从一处的淋巴器官或淋巴组织至另一处的淋巴器官或淋巴组织,使分散各处的淋巴器官和淋巴组织连成一个功能整体。免疫系统是生物在长期进化中与各种致病因子的不断斗争中逐渐形成的,在个体发育中也需抗原的刺激才能发育完善。

免疫系统各组分功能的正常是维持机体免疫功能相对稳定的保证,任何组分的缺陷或功能的亢进都会给机体带来损害。

免疫系统 - 组成

扫描电子显微镜下流动的人体血液。我们可以看见红血球、一些长像“突出”的白血球(包含淋巴球)、一个单核球、一个中球性以及许多盘状的血小板。扫描电子显微镜下流动的人体血液。我们可以看见红血球、一些长像“突出”的白血球(包含淋巴球)、一个单核球、一个中球性以及许多盘状的血小板。

人体内有一个免疫系统,它是人体抵御病原菌侵犯最重要的保卫系统。这个系统由免疫器官(骨髓、胸腺、脾脏、淋巴结、扁桃体、小肠集合淋巴结、阑尾等)、免疫细胞(淋巴细胞、单核吞噬细胞、中性粒细胞、嗜碱粒细胞、嗜酸粒细胞、肥大细胞、血小板等),以及免疫分子(补体、免疫球蛋白、细胞因子等)组成。

免疫系统是机体防卫病原体入侵最有效的武器,它能发现并清除异物、外来病原微生物等引起内环境波动的因素。但其功能的亢进会对自身器官或组织产生伤害。在很多由于自身免疫引起的疾病中,CD4+ T细胞起着重要的作用。免疫系统分为固有免疫和适应免疫,其中适应免疫又分为体液免疫和细胞免疫。

免疫系统 - 结构

免疫系统(immune system)是机体保护自身的防御性结构,主要由淋巴器官(胸腺、淋巴结、脾、扁桃体)、其它器官内的淋巴组织和全身各处的淋巴细胞、抗原呈递细胞等组成;广义上也包括血液中其它白细胞及结缔组织中的浆细胞和肥大细胞。构成免疫系统的核心成分是淋巴细胞,它使免疫系统具备识别能力和记忆能力。淋巴细胞经血液和淋巴周游全身,从一处的淋巴器官或淋巴组织至另一处的淋巴器官或淋巴组织,使分散各处的淋巴器官和淋巴组织连成一个功能整体。免疫系统是生物在长期进化中与各种致病因子的不断斗争中逐渐形成的,在个体发育中也需抗原的刺激才能发育完善。   

机体执行免疫功能的器官、组织、 细胞 和分子的总称。器官包括 胸腺 、法氏囊或囊类同器官、 淋巴结 、脾脏、扁桃体;组织指机体内(特别是消化道、 呼吸道 粘膜内)存在的许多无被膜的淋巴组织;细胞主要指 淋巴细胞 、单核吞噬细胞、粒细胞;分子主要指 免疫球蛋白 、补体、淋巴因子以及特异性和非特异性辅导因子、抑制因子等参与机体免疫应答的物质。免疫系统各组分功能的正常是维持机体免疫功能相对稳定的保证,任何组分的缺陷或功能的亢进都会给机体带来损害。   

免疫系统 - 分布

免疫系统各组分广布全身,错综复杂,特别是免疫细胞和免疫分子在机体内不断地产生、循环和更新。免疫系统具有高度的辨别力,能精确识别自己和非己物质,以维持机体的相对稳定性;同时还能接受、传递、扩大、储存和记忆有关免疫的信息,针对免疫信息发生正和负的应答并不断调整其应答性。因此,免疫系统在功能上与神经系统和内分泌系统有许多相似之处。

然而,免疫系统功能的失调也会对人体极为不利:人体的识别能力异常容易导致过敏现象的发生(使用某种食物、注射药物出现过敏反应,甚至导致休克),反之则会引起反复感染;人体的自我稳定能力异常,会使免疫系统对自身的细胞作出反应,引发自身免疫疾病,诸如风湿性关节炎、风湿性心脏病等;人体的免疫监视的功能降低,如同失去了一位“警卫员”,使肿瘤有了可乘之机。由此可见,人体免疫系统对人类的健康起着举足轻重的作用,如果它的功能不稳定,人类很有可能会被病毒细菌这些病原体侵害、折磨。

免疫系统 - 组织

扫描电子显微镜图像一个中性粒细胞(黄色),吞噬了炭疽热细菌(橙色)。扫描电子显微镜图像一个中性粒细胞(黄色),吞噬了炭疽热细菌(橙色)。

骨髓是主要的造血器官,是各类血细胞的发源地。胚胎期血细胞生成场所最早在卵黄囊,后移至胚肝和胚脾,最后由骨髓替代。成年期造血功能主要发生在胸骨、脊椎、骼骨和肋骨等扁骨的红髓。血细胞的祖先是多能干细胞,继而增殖分化为淋巴系和髓系干细胞,再进一步增殖分化为单能干细胞或前体细胞进入血流。禽类的前体B细胞进入法氏囊成熟,哺乳类包括人类的前体B细胞仍继续留在骨髓内直至成熟。

胸腺是T细胞分化和成熟的场所,因而T细胞亦称胸腺依赖性T淋巴细胞骨髓中的T淋巴系前体细胞(前体T细胞)经血循环进入胸腺后,也称胸腺细胞。它们在胸腺激素影响下,最终分化为成熟T细胞,随后释放入血液循环中。

成熟T细胞和B细胞通过血液循环到达淋巴结、脾脏和扁桃体等组织或器官,它们分别定居在固定的部位,成为机体的常驻警卫部队。若遇到病原体等抗原物质入侵,就能发生特异性免疫应答反应,产生免疫物质与之对抗。我们身体某个部位发生创伤炎症时,该部位附近的淋巴结便会肿大,这就是这些部位增加了“警卫部队”并在和病原体作战。

人类的吞噬细胞有大、小两种。小吞噬细胞是外周血中的中性粒细胞。大吞噬细胞是血中的单核细胞和多种器官、组织中的巨噬细胞,两者构成单核吞噬细胞系统。当病原体穿透皮肤或粘膜到达体内组织后,吞噬细胞首先从毛细血管中逸出,聚集到病原体所在部位。多数情况下,病原体被吞噬杀灭。若未被杀死,则经淋巴管到附近淋巴结,在淋巴结内的吞噬细胞进一步把它们消灭。淋巴结的这种过滤作用在人体免疫防御能力上占有重要地位,一般只有毒力强、数量多的病原体才有可能不被完全阻挡而侵入血流及其它脏器。但是在血液、肝、脾或骨髓等处的吞噬细胞会对病原体继续进行吞噬杀灭。

免疫系统 - 免疫机制

 为了解决这困难,宿主演化出能辨识并有效中和病菌的机转。

原始免疫机制

即使单细胞生物如细菌也有特别的酵素来对抗病毒的感染。基本免疫机制还保留在如植物、鱼类、爬行类及昆虫的后代;其演化自古代真核生物,该机制包含抗微生物肽的防御素、模式识别受体,及补体系统。

脊椎动物免疫机制

而最复杂精巧及近晚演化的免疫机制,则为脊椎动物[所拥有。像人体这般的脊椎动物,其免疫系统包含许多种类的蛋白质、细胞,器官及组织,形成一繁复互动的系统。这系统的其中一部分则随时间的演进能对特定的病菌产生更有效率的辨识能力。这对病菌的适应过程能产生免疫记忆,从而对将来重复感染的病菌有着更强的保护能力。这后天免疫的产生过程即是疫苗的基本原理。

免疫系统 - 重要物质

电子显微镜下的淋巴细胞,是人体免疫系统的主要组成。电子显微镜下的淋巴细胞,是人体免疫系统的主要组成。

人体与外界环境接触的表面,覆盖着一层完整的皮肤粘膜。皮肤由多层扁平细胞组成,能阻挡病原体的穿越,只有当皮肤损伤时,病原体才能侵入。粘膜仅有单层柱状细胞,机械性阻挡作用不如皮肤,但粘膜有多种附件和分泌液。例如呼吸道粘膜上皮细胞的纤毛运动、口腔唾液的吞咽和肠蠕动等,可将停留在粘膜表面的病原体驱赶出体外。当宿主受寒冷空气或有害气体等刺激,上呼吸道粘膜屏障受损伤时,就易患气管炎、支气管炎和肺炎等。

皮肤和粘膜能分泌多种杀菌灭毒物质。例如皮肤的汗腺能分泌乳酸使汗液呈酸性(pH5.2-5.8),不利于细菌生长。皮脂腺分泌的脂肪酸,有杀细菌和真菌作用。不同部位的粘膜腺体能分泌溶菌酶、胃酸、蛋白酶等各种杀菌物质。

人体的正常菌群也有拮抗病原体的作用。例如口腔中的唾液链球菌产生的过氧化氢能杀死脑膜炎奈瑟氏菌、金黄色葡萄球菌、白假丝酵母菌等;咽喉部的甲型链球菌能抑制肺炎链球菌生长等。

免疫系统 - 免疫屏障

免疫系统免疫系统的体系结构

人体为避免感染所提供的保护包括:物理屏障、化学屏障及生物性屏障。

物理屏障

叶子的腊状角质层、昆虫的外骨骼、蛋的壳膜与皮肤等都属于物理屏障,这是第一层抵御。然而,人体不可能与外界百分百隔离,所以我们需要其它方式来保护像肺、肠子及泌尿生殖道等人体的“漏洞”。以肺为例,咳嗽与打喷嚏就能将致病源与刺激物排出呼吸道。眼泪尿液可以将致病源冲洗出去,而由呼吸道与泌尿生殖道所分泌的黏液则能将微生物给黏附起来。

化学屏障

同样也能防止感染。皮肤与呼吸道能分必抗生素胜肽,如β-defensins。唾液、眼泪与乳汁中的酵素,如溶解酶与A型磷脂质酶具有抗菌的效果。 月事后的女性靠著微酸性的阴道分必物提供化学屏障,男性精液则靠防御素与锌离子来杀死致病菌。 致病源随食物下肚后,胃中的胃酸与蛋白酶能提供强力的保护作用。

生物性屏障

在泌尿生殖道与肠胃道内,共生菌会和入侵的致病菌争抢食物与生存空间,有时它们也会改变所处环境的pH值或铁含量以增加自己的优势——那就是生物性屏障。借此,致病菌无法达到足够数量来造成疾病。然而,大部分抗生素只能(非特异地)消灭细菌,而对霉菌完全无效,所以口服抗生素可能反而使霉菌“过度滋长”,造成所谓的阴道念珠菌感染症(酵母菌感染)。 证据指出,将益生菌(如优格中常见的纯种培养乳酸菌)引入小孩体内,受感染的肠道能很快再次恢复得健康而平衡。近期对细菌性肠胃炎、发炎性肠疾病、尿道感染及手术后感染的研究更指出,同样的方法应用在这些疾病上也有异曲同工之效。

血脑屏障

血脑屏障不是一个特殊的解剖学上专有的结构,一般认为由软脑膜、脉络丝、脑血管和星状胶质细胞等组成。发育不够完善,所以容易发生脑膜炎、脑炎等疾患。

胎盘屏障

由母体子宫内膜基蜕膜和胎儿绒毛膜组成。正常情况下,母体感染的病原体及其毒性产物难于通过胎盘屏障进入胎儿体内。但若在妊娠3个月内,此时胎盘结构发育尚不完善,则母体中的病原体等有可能经胎盘侵犯胎儿,干扰其正常发育,造成畸形甚至死亡。药物也和病原体一样有可能通过母体侵犯胎儿。因此,在怀孕期间,尤其是早期,应尽量防止发生感染,并尽可能不用或少用副作用较大的各类药物。

免疫系统 - 功能

免疫系统免疫系统

在感染过程中,各免疫器官、组织、细胞和分子间互相协作、互相制约、密切配合,共同完成复杂的免疫防御功能。病原体侵入人体后,首先遇到的是天然免疫功能的抵御。一般经7-10天,产生了获得性免疫;然后两者配合,共同杀灭病原体。免疫系统具有以下的功能:

保护

使人体免于病毒、细菌、污染物质及疾病的攻击。

清除

新陈代谢后的废物及免疫细胞与敌人打仗时遗留下来的病毒死伤尸体,都必须藉由免疫细胞加以清除。

修补

免疫细胞能修补受损的器官和组织,使其恢复原来的功能。健康的免疫系统是无可取代的,虽然它的力量令人赞叹,但仍可能因为持续摄取不健康的食物而失效。研究已证实,适当的营养可强化免疫系统的功能,换言之,影响免疫系统强弱的关键,就在于精确平衡的营养,不均衡的营养会使免疫细胞功能减弱,不纯净的营养会使免疫细胞产生失调,导致慢性疾病。营养免疫学的研究焦点就在于如何藉着适当的营养滋养身体,以维持免疫系统的最佳状态,进而使我们的免疫系统更强健,这是由陈昭妃博士撷取中国人对本草植物的使用心得,并融合对于营养免疫学的深入研究所创造的,是一门新世纪的健康科学,更是新时代的健康主流。

免疫系统 - 职责

天然免疫是人类在长期的种系发育和进化过程中,逐渐建立起来的防御病原体的一系列功能。其特点是人人生来就有,并能遗传给下一代,而且不同种的生物免疫系统有差异。例如人不会得鸡霍乱也不会被犬瘟病毒感染;同样,动物不会患麻疹。然免疫与人体的组织结构和生理功能有密切联系。

士兵工厂

骨髓红血球和白血球就像免疫系统里的士兵,而骨髓就负责制造这些细胞。每秒钟就有800万个血球细胞死亡并有相同数量的细胞在这里生成,因此骨髓就像制造士兵的工厂一样。训练场地:胸腺就像为赢得战争而训练海军、陆军和空军一样,胸腺是训练各军兵种的训练厂。胸腺指派T细胞负责战斗工作。此外,胸腺还分泌具有免疫调节功能的荷尔蒙。

战场

淋巴结是一个拥有数十亿个白血球的小型战场。当因感染而须开始作战时,外来的入侵者和免疫细胞都聚集在这里,淋巴结就会肿大,甚至我们都能摸到它。肿胀的淋巴结是一个很好的信号,它正告诉你身体受到感染,而你的免疫系统正在努力地工作着。作为整个军队的排水系统,淋巴结肩负着过滤淋巴液的工作,把病毒、细菌等废物运走。人体内的淋巴液大约比血液多出4倍。

血液过滤器

脾脏脾脏是血液的仓库。它承担着过滤血液的职能,除去死亡的血球细胞,并吞噬病毒和细菌。它还能激活B细胞使其产生大量的抗体。

咽喉守卫者

扁桃体扁桃体对经由口鼻进入人体的入侵者保持着高度的警戒。那些割除扁桃体的人患上链球菌咽喉炎和霍奇金病的机率明显升高。这证明扁桃体在保护上呼吸道方面具有非常重要的作用。
免疫助手:盲肠盲肠能够帮助B细胞成熟发展以及抗体(IgA)的生产。它也扮演着交通指挥员的角色,生产分子来指挥白血球到身体的各个部位。盲肠还能“通知”白血球在消化道内存在有入侵者。在帮助局部免疫的同时,盲肠还能帮助控制抗体的过度免疫反应。

肠道守护者

病原微生物最易入侵的部位是口,而肠道与口相通,所以肠道的免疫功能非常重要。集合淋巴结是肠道黏膜固有层中的一种无被膜淋巴组织,富含B淋巴细胞、巨噬细胞和少量T淋巴细胞等。对入侵肠道的病原微生物形成一道有力防线。

免疫系统 - 工作过程

免疫系统的工作过程

免疫系统疟原虫劫持肝细胞躲避免疫系统
当病菌、病毒等致病微生物进入到人体后,免疫系统中的巨噬细胞首先发起进攻,将它们吞噬到“肚子“里,然后通过酶的作用,把他们分解成一个个片断,并将这些微生物的片断显现在巨噬细胞的表面,成为抗原,表示自己已经吞噬过入侵的病菌,并让免疫系统中的T细胞知道。

T细胞与巨噬细胞表面的微生物片断,或者说微生物的抗原,连着相遇后如同原配的锁和钥匙一样,马上发生反应。这时,巨噬细胞便会产生出一种淋巴因子的物质,他最大的作用就是激活T细胞。T细胞一旦“醒来”便立即向整个免疫系统发出“警报”,报告有“敌人”入侵的消息。这时,免疫系统会出动一种杀伤性T淋巴细胞,并由它发出专门的B淋巴细胞,最后通过B淋巴细胞产生专一的抗体

杀伤性T淋巴细胞能够找到那些已经被感染的人体细胞,一旦找到之后便向杀手那样将这些受感染的细胞摧毁掉,防止致病微生物的进一步繁殖。

在摧毁受感染的细胞的同时B淋巴细胞产生的抗体,与细胞内的致病微生物结合是知识去治病作用。通过以上一系列复杂的过程,免疫系统终于保为主类我们的身体。

当第一次的感染被抑制住以后,免疫系统会把这种致病微生物的所有过程用具的记录下来。如果人体再次受到同样的致病微生物入侵,免疫系统已经清楚地知道该怎样对付他们,并能够很容易、很准确、很迅速的作出反应,将入侵之地消灭掉。

免疫系统 - 过敏反应

免疫系统功能过于强烈也能导致疾病,这是因为过度反应的免疫会将自身组织当成外来的病菌而攻击所产生,此即为自体免疫性疾病。常见的自体免疫疾病包含类风湿性关节炎,第一型糖尿病及红斑性狼疮。人体免疫对疾病所扮演的重要角色是目前科学研究的重点。

先天免疫 

后天免疫 

 非专一性反应

 致病源与抗原专一性反应

 病源曝露后立即有强烈反应  病源曝露后须过一段时间才有强烈反应

 细胞性和体液性物质

 细胞性和体液性物质

 无免疫记忆

 具免疫记忆

 可在所有生物体内发现

 仅可在具有下颔之脊椎动物体内发现

无论先天免疫或后天免疫都必须懂得如何分辨自体及非自体分子。在免疫学里,自体物质是指那些免疫系统能在陌生物质中辨识出的自体分子。相反地,非自体分子是指被辨识为外来物的物质。部分的非自体分子被称作抗原(刺激人体产生抗体的物质),被认为能够与特异的免疫受体产生键结,从而刺激免疫反应的发生。

免疫系统 - 历史年表

1798年 Jenner尝试接种法从而开启了遗传学的大门
1881-1885年 Pasteur制出抵御霍乱,炭疽病,狂犬病的疫苗
1882年 Mechnikov发现了巨噬细胞的噬菌性
1890年 Behring尝试使用被动免疫疗法治疗破伤风
1900年 Landsteiner发现了ABO血型.红十字会建立
1906年 Pirquet发现了过敏症
1910年 Dale发现了组胺并建立了抗组胺剂工业
1922年 Fleming发现了溶菌酶和青霉素
1944年 Medawar尝试皮肤移植(但排斥反应剧烈)
1947年 Owen发现了孪生子间相互不产生排斥
1957年 Isaacs和Lindemann发现了干扰素
1959年 Gowans发现了淋巴循环
1960年 淋巴细胞修饰
1961年 发现了免疫反应和甲状腺之间的关系
1966年 发现了T-B细胞关联反应
1971年 发现了T细胞抑制效应
1974年 Jerne推断出免疫控制的整套理论构架
1975年 Milstein及Kohler制出单克隆抗体
1981年 天花绝了,爱滋来了    
1984年 发现T细胞受体结构
1987年 发现I型MHC结构

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相关文献

扩展阅读:
1博文网:免疫系统工作原理
239健康网:何为免疫系统? 2009年4月14日
3西祠胡同,免疫系统,07-01-05
4《医学免疫学原理》

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