學姐來了|生命健康的守衛者——免疫系統

2020-12-19 中國科學技術館

導語:千百年來,人類無時無刻不在與疾病進行著激烈的鬥爭,免疫系統作為抵禦外來侵害,維持人體生理平衡的有力屏障,對生命健康起著至關重要的作用。

說到「以毒攻毒」,我們熟悉的或許是古裝電視劇中的常見橋段,但實際上這個詞語出自我國明代陶宗儀的《輟耕錄》:「骨咄犀;蛇角也;其性至毒;而能解毒;蓋以毒攻毒也」,其中凝聚了我國古代勞動人民的智慧。我國古代醫務人員利用「以毒攻毒」的方式,創造了預防天花的人痘接種。早在宋朝已有吸入天花痂粉預防天花的傳統。到明代已有正式記載接種「人痘」預防天花,人們穿戴患有天花的人的衣物,或者將天花癒合後的局部痂片磨碎成細粉,吸入來預防天花,造成預防性輕度感染﹐達到免疫的效果。人痘的發明雖沒有確切的理論為依據,但卻表明了我國古代人民對免疫已有一定的認識,也是在經驗免疫學發展時期我國對預防接種和進行免疫幹預的重要表現。

其後英國醫生Edward Jenner發現擠奶女工都易患牛痘,卻極少患天花而成為麻子,他把擠奶女工手上所長的牛痘內的液體接種到一個男孩的左臂,男孩種痘部位出了牛痘,之後給這個男孩接種天花痘液,結果這個孩子沒有患天花,Edward Jenner從牛痘中製備活疫苗用於防治天花獲得成功。應用疫苗防治天花,構成了真正意義上的「免疫」,免疫學由此而誕生。但是人類對免疫學的追求並沒有止步於此。歷史上,人類長期受各種傳染病的困擾,其中的烈性傳染病,如黃熱病、鼠疫、霍亂、天花及流感等,以傳播迅速和高病死率直接威脅到人類的生存。千百年來,可怕的瘟疫迫使人類與之做不倦的鬥爭,對免疫學以及免疫系統的探索也從未停止。

17 世紀初義大利解剖學家希羅尼姆斯·法布裡休斯(Hieronymus Fabricius)首先描述了雞、鵝等家禽的屁股上一個叫法氏囊的腺體,但人們卻不知道它有什麼作用。1952 年,俄亥俄州立大學的研究生布魯斯·格裡克(Bruce Glick)把它當成了自己的研究課題。格裡克養了一群雞,觀察法氏囊的生長發育。隨後,他切除了幾隻雞的法氏囊,有一天,提莫西?張(Timothy Chang)需要幾隻雞注射沙門氏菌 O 抗原來獲得高滴度抗體的血清,他向格裡克借了一些。然而這些雞大多沒有產生抗體。格裡克發現那些沒產生抗體的雞恰好就是切除了法氏囊。經過更深入的研究,他們得出結論:「法氏囊極有可能在抗體形成中發揮重要作用」。這篇論文被《家禽科學》接收,於 1956 年發表。

明尼蘇達大學的羅伯特·古德(Robert Good)先前觀察到,雞的胸腺參與免疫系統的工作,在得知法氏囊也發揮著免疫作用,他突然意識到,也許人也和雞一樣,可能存在兩套免疫系統。古德和他的學生麥克斯·庫珀(Max Cooper)切除了雞的胸腺或法氏囊,殺死它們體內殘留的免疫細胞。他們發現沒有法氏囊的雞無法產生抗體,這點與格裡克的發現一致,而沒有胸腺的雞能產生抗體,但是量比健康的雞要少。隨後,庫珀等人發現,來自法氏囊的 B 細胞引發抗體免疫,而來自胸腺的 T 細胞引發細胞免疫,兩者協同作用,為健康築起一道堅實的屏障。

法氏囊是禽類特有的免疫器官,位於禽類洩殖腔背側後上方。哺乳動物只有胸腺而沒有法氏囊。現在普遍認為,哺乳動物並不存在獨立的類似法氏囊的器官組織,B細胞在骨髓內發育成熟,因此在哺乳動物中,法氏囊的功能可能是由骨髓行使。骨髓是機體重要的造血器官,人一切血細胞均來自骨髓。在骨髓中產生的淋巴樣幹細胞一部分分化為T細胞的前體細胞,隨血流進人胸腺後,被誘導並分化為T細胞,參與細胞免疫。一部分淋巴樣幹細胞分化為B細胞的前體細胞。在禽類中,這部分前體細胞隨血流進入法氏囊發育為成熟的B細胞,參與體液免疫;在哺乳動物,這些前體細胞則在骨髓內進一步分化發育為成熟的B細胞。成熟的B細胞隨血液循環遷移並定居於外周免疫器官。人的免疫系統是機體執行免疫應答和免疫功能的組織系統,主要由免疫器官(胸腺、骨髓、脾臟、淋巴結、黏膜相關淋巴組織等)、免疫細胞(吞噬細胞、自然殺傷細胞、T細胞及B細胞等)及免疫分子(細胞表面分子、抗體、細胞因子、補體等)組成。其基本功能包括排除外來抗原性異物、清除衰老或損傷的細胞,進行自身調節,維持體內生理平衡的功能,涉及機體對自身應答的耐受和調節以及識別和清除突變細胞,防止發生腫瘤,控制癌變細胞。

現代醫學研究發現人體90%以上的疾病與免疫系統失調有關,免疫系統在正常時可識別所有外源性抗原並產生應答,對自身細胞與分子產生免疫耐受,免疫系統承擔機體的免疫功能,如果免疫系統某一部分發生缺陷可導致個體對病原體入侵的抵禦能力下降,強大的來自病原微生物的進化壓力使免疫系統發展成現今的形式。然而,有時免疫系統自身也會成為造成疾病的原因。免疫系統產生的疾病大致分為三類,一是超敏反應,主要是指免疫系統對無害抗原進行免疫應答或者免疫應答反應強烈,造成機體組織細胞的損害的反應。日常生活中,我們常見的超敏反應常見的疾病是我們常說的過敏症,包括花粉症、過敏性哮喘、特應性皮炎和食物過敏等等,主要致病影響因素是遺傳因素與環境因素,目前,在臨床上除了精確檢測並儘量避免接觸致敏原和常規藥物治療之外,世界衛生組織在關於過敏性疾病免疫治療的指導性文件中也指出,特異性免疫治療是目前唯一能夠阻止過敏性疾病自然進程的治療方法。

二是自身免疫性疾病,主要是免疫系統對自身抗原的不適當反應,一旦免疫系統對自身成分起反應,將導致自身免疫,誘發自身免疫病。引發自身免疫性疾病的有遺傳方面的因素、自身抗原的改變以及免疫系統的異常,常見的如系統性紅斑狼瘡是典型的全身性自身免疫性疾病,患者病變部位可發生在皮膚、腎臟和腦等,炎症性損傷若發生在重要器官(如腎、腦等)會危及患者的生命。那麼排除遺傳因素如何更好的預防自身免疫病,目前發現一些微生物可誘發自身免疫性疾病通過控制微生物的感染,尤其是,持續性感染,可預防某些自身免疫病。另外,可採取應用免疫抑制劑和一些生物藥物治療自身免疫病。

三是免疫缺陷病,如果免疫系統的任何組分出現缺陷,免疫系統產生無效的免疫應答,從而將不能有效地抵禦外源的抗原對機體的侵害。根據病因可分為原發性免疫缺陷病和獲得性免疫缺陷病。原發性免疫缺陷病由遺傳因素或先天性免疫系統發育不全造成的;繼發性免疫缺陷病由後天因素如營養不良、感染、藥物、腫瘤、放射線等因生理病變所造成的免疫功能障礙所致。我們熟知的獲得性免疫缺陷症候群簡稱愛滋病,就是感染人類免疫缺陷病毒HIV引起的嚴重疾病,同時伴有免疫嚴重缺陷、反覆機會感染﹑惡性腫瘤及中樞神經系統退行性病變。HIV感染在全世界廣泛蔓延,對全球人類健康產生嚴重威脅,愛滋的傳染源是無症狀HIV攜帶者和愛滋患者。HIV存在於血液、精液、陰道分泌物、乳汁、唾液和腦脊液,通過接觸汙染的體液而感染。傳播方式主要有四種:性接觸傳播、使用HIV汙染的注射器作靜脈注射、輸人或注射HIV汙染的血液或血製品、母嬰傳播。目前預防HIV感染的主要措施是控制和切斷傳播途徑,臨床上對愛滋病的治療主要是抗病毒治療,使用一些抗病毒的藥品以及一些免疫調節藥物,但目前還沒有有效的HIV疫苗。

社會不斷發展的今天,生物的不斷進化,新的病原體也不斷出現,愛滋病、非典、新冠這些層出不窮的傳染病不斷威脅著人類的健康與生存。控制和消滅新出現的傳染病的有效方法是研製和預防接種疫苗。而在臨床診斷與治療中,免疫學檢測以及免疫治療方法也起到了至關重要的作用,特別是在腫瘤診斷、器官移植、自身免疫病等方面取得重大進展。

說到疫苗,就不得不提到最近正在全世界大流行的新型冠狀肺炎。目前,全球已累計確診2000多萬新冠病例,在抗疫形勢如此嚴峻的情況下,成功研發出有效的疫苗,已被公認為打贏疫情這場戰爭的有效武器。病毒侵入人體,人體的免疫系統會產生抗體,並記住這個病毒。如果人體再次被這個病毒侵入,免疫系統就會產生相應的抗體攻擊這個病毒。而疫苗,正如文章開始我們說到的「以毒攻毒」,就是經過特殊處理過的病毒,注射到人體裡不會對人體造成傷害,但能使免疫系統認出這個病毒,從而避免病毒入侵身體造成傷害。被病毒感染過的病人是可以產生抗體的,所以當他再次感染時就很正常的就會產生免疫應答。對沒有感染病毒的正常人,大家可以接種疫苗預防感染病毒產生的傷害。那麼對於疫苗,我們追求的不僅僅是有效的預防病毒感染,同時還必須是安全的,不能夠引起沒有感染的人出現副作用。

根據處理手段的不同,疫苗分為以下5種:滅活疫苗,減毒活疫苗,重組蛋白疫苗,核酸疫苗,重組病毒載體疫苗。而新冠病毒是一個新出現的病毒,它引起的症狀實際上是因人而異的,有無症狀、有輕症、有中症、有重症,這個病毒引起個體的差異性症狀使得我們對於它的免疫應答和發病機制還沒有非常深入的了解,因此對於新冠疫苗的研發對我國乃至全世界的科研人員都是一個巨大的挑戰。面對如此嚴峻的疫情,為響應國家戰略需求,保障人民健康,我國的科研人員同時進行了五種疫苗的研發,整體研發進度處於世界領先水平,部分疫苗已開始臨床試驗,相信不久的將來,我國的科研人員就能成功的研發出有效的疫苗,讓新冠肺炎徹底成為歷史。

千百年來,人類無時無刻不在與疾病進行著激烈的鬥爭,免疫系統作為抵禦外來侵害,維持人體生理平衡的有力屏障,對生命健康起著至關重要的作用。免疫系統是極其複雜的,每一環節每一項功能都是相互影響相互制約的,其中任何一個環節發生異常都會使正常免疫調節失去平衡而影響免疫功能的發揮。現在,無論是小到普通的炎症感染,大到腫瘤甚至器官移植,各類疾病都要涉及到免疫系統功能調節及控制。未來,隨著科學的不斷發展,對免疫系統的認識更加深入,對疾病的預防及治療手段也越來越先進,最終徵服人類疾病將不是夢想。

參考文獻

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