免疫调节

在我们的日常生活中，身体几乎每分每秒都处于各种病原体和有害微生物的包围之中。空气中不断漂浮着数量巨大的细菌、病毒和真菌，食物与水源中可能藏有致病微生物，甚至在我们皮肤、口腔、呼吸道表面都栖息着各类细菌和微生物。除此之外，我们还会通过接触污染物或与他人交流时接触到潜在的病原体。尽管如此，大多数情况下我们依然能够保持健康，这背后正是人体内那套结构复杂、机能强大的防御体系——免疫系统——在默默守护着我们。

免疫系统由多种免疫器官、免疫细胞与免疫活性分子共同构成，如同一道道屏障阻挡和消灭入侵的有害物质。它不仅可以及时识别和清除外来的病原体（如细菌、病毒、寄生虫等），还能够察觉到机体内部细胞的异常变化，监控并有选择地清除衰老、损伤甚至发生癌变的细胞。免疫系统就像一支训练有素的“精锐卫队”，协同合作，维持着机体的稳定和健康。

更为重要的是，免疫系统能够形成免疫记忆。当机体第一次遭遇某种病原体时，会产生针对该病原体的特定免疫应答，并留下记忆细胞。如果同一种病原体再次入侵，免疫系统能够迅速做出反应，将其消灭于萌芽状态，大大降低再次感染的风险。这一机制也是疫苗能够预防疾病的科学基础。

但是，如果免疫系统出现异常，比如功能低下、识别失误或免疫过度，就可能导致感染、过敏、自身免疫性疾病甚至肿瘤等健康问题。因此，维持免疫功能的正常平衡对于我们的健康至关重要。

本章将带领大家系统学习免疫系统的主要组成部分，深入了解其工作原理，尤其是在抵御疾病和维持体内环境稳态方面发挥的关键作用。理解和掌握免疫调节的相关知识，有助于我们科学地防病治病，提升自身健康素养，更好地呵护我们的生命安全。

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免疫系统的组成与功能

免疫系统的三大防线

人体的免疫防御可以比作一座设有多道防线的城堡。第一道防线就像城堡的外墙，主要由皮肤和黏膜组成，它们构成了阻止病原体入侵的物理屏障。皮肤表面的角质层能够有效阻挡大多数微生物的侵入，同时皮肤分泌的汗液和皮脂中含有乳酸、脂肪酸等物质，能够抑制细菌的生长。

呼吸道黏膜表面覆盖着纤毛，这些纤毛不停地摆动，就像一排排小扫帚，将黏附在黏液中的灰尘和细菌向外清扫。消化道黏膜分泌的胃酸具有强大的杀菌作用，能够消灭随食物进入体内的大部分病原体。眼睛表面不断分泌的泪液中含有溶菌酶，可以溶解细菌的细胞壁，发挥杀菌作用。

当病原体突破第一道防线进入体内后，第二道防线就会发挥作用。这道防线主要包括体液中的杀菌物质和吞噬细胞。在血液和组织液中，存在着多种具有杀菌作用的物质，如溶菌酶、干扰素等。溶菌酶能够破坏细菌的细胞壁，使细菌溶解死亡。干扰素是一类由病毒感染的细胞产生的蛋白质，它能够干扰病毒在细胞内的复制，保护周围未被感染的细胞。

吞噬细胞是第二道防线中的重要成员，主要包括中性粒细胞和巨噬细胞。它们能够识别并吞噬入侵的病原体，就像勤劳的清道夫，不断巡视和清理体内的“垃圾”。当身体某个部位受伤或感染时，局部组织会发生炎症反应。炎症反应是机体的一种重要防御机制，受损部位会出现红、肿、热、痛等症状，这是因为局部血管扩张，血流量增加，大量的吞噬细胞聚集到感染部位，吞噬病原体和坏死组织。

免疫器官与免疫细胞

免疫系统的组成远比简单的防线复杂得多，它包括多种免疫器官、免疫细胞和免疫活性物质，它们相互配合，构成了一个精密的防御网络。

免疫细胞是免疫系统的主要执行者，其中最重要的是淋巴细胞。淋巴细胞起源于骨髓中的造血干细胞，根据分化成熟的场所和功能不同，可分为T淋巴细胞（简称T细胞）和B淋巴细胞（简称B细胞）。T细胞在胸腺中分化成熟，主要参与细胞免疫。B细胞在骨髓中分化成熟（鸟类在法氏囊中成熟），主要参与体液免疫。

除了淋巴细胞，免疫系统中还有一类重要的细胞——吞噬细胞。吞噬细胞包括中性粒细胞和巨噬细胞等，它们不仅能直接吞噬病原体，还能处理抗原并将抗原信息传递给淋巴细胞，在免疫应答过程中起着桥梁作用。

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非特异性免疫的特点与机制

炎症反应的过程

当手指不慎被木刺扎伤时，伤口周围很快会出现红肿和疼痛，这就是典型的炎症反应。炎症反应是机体对组织损伤或病原体入侵的一种局部防御反应，是非特异性免疫的重要组成部分。

炎症反应的过程可以分为几个阶段。首先，受损的组织细胞会释放多种化学物质，如组胺、激肽等，这些物质能够引起局部血管扩张，血管壁通透性增加。血管扩张导致局部血流量增加，使伤口周围出现发红和发热的症状。血管壁通透性增加后，血浆中的水分和一些蛋白质（如抗体、补体等）会渗出到组织液中，导致局部肿胀。

与此同时，血液中的白细胞，特别是中性粒细胞和巨噬细胞，会被吸引到炎症部位。这些吞噬细胞能够穿过血管壁进入组织，吞噬和消化病原体以及坏死的组织碎片。在吞噬过程中，一些吞噬细胞会死亡，它们的残骸与病原体、坏死组织一起形成脓液。

炎症反应虽然会给我们带来不适，但它是机体的一种有益的防御反应。通过炎症反应，机体能够将病原体限制在局部，防止其扩散到全身，同时加速局部的血液循环，促进免疫细胞和抗体到达感染部位，加快修复过程。

体液中的杀菌物质

在血液和组织液中，存在着多种具有杀菌作用的物质，它们构成了非特异性免疫的化学屏障。溶菌酶是其中最重要的一种，它广泛存在于汗液、泪液、唾液以及血液中。溶菌酶能够水解细菌细胞壁中的肽聚糖，使细胞壁破裂，细菌因无法维持正常的渗透压而死亡。

干扰素是另一类重要的抗病毒物质。当细胞被病毒感染后，会产生并分泌干扰素。干扰素本身不能直接杀死病毒，但它能与邻近未被感染的细胞结合，诱导这些细胞产生抗病毒蛋白，使其对病毒产生抗性。干扰素的这种作用具有广谱性，能够抑制多种病毒的复制。

补体系统是血清中一组具有酶活性的蛋白质，它们能够通过级联反应被激活，在免疫应答中发挥多种作用。补体能够直接裂解某些细菌，也能够促进吞噬细胞的吞噬作用，还能参与炎症反应的调节。

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特异性免疫的精密机制

抗原与抗体的相互识别

特异性免疫是机体在与病原体长期斗争过程中逐渐建立起来的一种更加精确和高效的防御机制。这种免疫的核心在于抗原和抗体之间的特异性识别。

抗原是指能够引起免疫应答的物质，通常是一些大分子物质，如蛋白质、多糖等。病原体的表面结构、毒素、异体移植的组织细胞等都可以作为抗原。抗原的分子表面存在着特定的化学基团，称为抗原决定簇，正是这些抗原决定簇决定了抗原的特异性。

抗体是由B淋巴细胞或其分化成的浆细胞产生的一类能够与抗原特异性结合的蛋白质，主要存在于血清中，因此又称为免疫球蛋白。抗体分子呈“Y”字形结构，“Y”的两个臂端各有一个抗原结合位点，能够与相应的抗原决定簇精确结合，就像锁和钥匙的关系。

抗体与抗原的结合并不是简单的物理吸附，而是通过氢键、静电引力等多种分子间作用力实现的。这种结合具有高度的特异性，一种抗体通常只能识别和结合一种或几种结构相似的抗原。抗体与抗原结合后，可以通过多种方式发挥免疫效应：一是中和作用，抗体与病毒或细菌毒素结合，使其失去致病能力；二是凝集和沉淀作用，抗体将多个抗原连接在一起形成复合物，便于吞噬细胞清除；三是激活补体系统，导致病原体的裂解。

体液免疫的应答过程

体液免疫主要由B淋巴细胞介导，其产生的抗体主要分布在体液中，因此称为体液免疫。这种免疫主要针对细胞外的病原体，如细菌、病毒（在侵入细胞之前）以及细菌分泌的毒素等。

当抗原第一次进入机体时，它会被吞噬细胞摄取、处理，并呈递给T细胞和B细胞。能够识别该抗原的B细胞被激活后，开始增殖分化，这个过程称为克隆选择。B细胞的增殖分化产生两类细胞：一类是浆细胞，它们是抗体的“生产工厂”，能够大量合成和分泌针对该抗原的特异性抗体；另一类是记忆B细胞，它们在体内长期存活，记录着该抗原的信息。

从抗原进入机体到产生足够量的抗体，通常需要几天到一周的时间。这段时间内，病原体可能已经在体内大量繁殖，引起疾病症状。这就是初次免疫应答的特点：反应慢、抗体产生少、持续时间短。

然而，如果相同的抗原再次入侵，情况就大不相同了。由于体内已经存在针对该抗原的记忆细胞，它们能够迅速识别抗原并快速增殖分化，在短时间内产生大量的抗体。这就是二次免疫应答的特点：反应快、抗体产生多、持续时间长。正是由于二次免疫应答的这些特点，使得我们在患过某些疾病后能够获得对该疾病的免疫力。

下面的图表展示了初次免疫应答和二次免疫应答中抗体产生量随时间的变化情况：

从图表中可以清楚地看到，二次免疫应答的潜伏期更短，抗体产生的速度更快，抗体浓度更高，持续时间也更长。这种现象被称为免疫记忆，是疫苗接种能够预防疾病的理论基础。

细胞免疫的防御作用

如果说体液免疫主要对付存在于体液中的病原体，那么细胞免疫则主要针对已经侵入细胞内的病原体，如病毒、某些细菌，以及体内的异常细胞，如癌细胞和被病毒感染的细胞。

细胞免疫主要由T淋巴细胞介导。T细胞根据功能不同，可分为多种类型，其中最重要的是辅助性T细胞（Th细胞）和细胞毒性T细胞（Tc细胞，也称为效应T细胞或杀伤性T细胞）。

当病毒侵入细胞后，被感染的细胞会将病毒蛋白片段（抗原肽段）呈递到细胞表面。这时，具有相应识别能力的T细胞就能识别这些抗原。辅助性T细胞在识别抗原后，会分泌多种淋巴因子，这些淋巴因子能够促进B细胞增殖分化，增强巨噬细胞的吞噬能力，激活细胞毒性T细胞等。

细胞毒性T细胞是细胞免疫的主要效应细胞。它们能够识别并结合被病毒感染的细胞或癌细胞，然后释放穿孔素等物质。穿孔素能够在靶细胞的膜上打孔，使细胞内容物流出，导致靶细胞死亡。通过这种方式，细胞毒性T细胞能够清除体内的被感染细胞和异常细胞，阻止病毒的扩散和肿瘤的发展。

需要强调的是，体液免疫和细胞免疫并不是孤立进行的，它们相互配合、相互促进。例如，辅助性T细胞能够促进B细胞的增殖分化，而某些抗体的产生需要T细胞的帮助。只有这两种免疫方式协同作用，才能构建起完善的特异性免疫防御体系。

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免疫调节在生活中的应用

疫苗的预防作用

疫苗接种是人类预防传染病最有效的手段之一。疫苗的原理就是利用了免疫系统的记忆功能。疫苗通常是由经过处理的病原体或其组分制成的，这些病原体已经失去了致病能力，但仍保留了抗原性，能够刺激机体产生免疫应答。

当疫苗进入人体后，免疫系统会识别其中的抗原，产生相应的免疫应答，形成记忆细胞。这样，当真正的病原体侵入时，机体能够迅速做出二次免疫应答，在病原体大量繁殖之前就将其消灭，从而预防疾病的发生。

中国在疫苗研发和应用方面取得了举世瞩目的成就。2020年新冠疫情暴发后，中国科学家迅速开展新冠疫苗的研发工作，先后研制出灭活疫苗、重组蛋白疫苗、腺病毒载体疫苗等多种类型的疫苗。中国的新冠疫苗不仅在国内发挥了重要作用，还向世界上100多个国家和地区提供了疫苗援助，为全球抗击疫情作出了重要贡献。

器官移植与免疫排斥

器官移植技术的发展为许多终末期器官衰竭的患者带来了生的希望。然而，器官移植面临的最大挑战之一就是免疫排斥反应。当移植的器官来自他人时，移植器官的细胞表面携带着与受体不同的抗原（主要是人类白细胞抗原，简称HLA），这些抗原会被受体的免疫系统识别为“异己”成分，从而引发免疫应答。

受体的T淋巴细胞会识别移植器官上的外来抗原，发生增殖分化，产生大量的效应T细胞。这些效应T细胞会攻击移植器官的细胞，导致器官组织损伤甚至移植失败。同时，受体还可能产生针对移植器官的抗体，这些抗体与移植器官的细胞结合，激活补体系统，导致细胞溶解。

为了减少免疫排斥反应，医生在进行器官移植前，需要进行严格的组织配型，选择HLA类型尽可能相近的供体和受体。移植后，患者还需要长期服用免疫抑制剂，如环孢素、他克莫司等，这些药物能够抑制T细胞的活化和增殖，从而降低排斥反应的发生。

需要注意的是，使用免疫抑制剂的同时也会降低机体对病原体的抵抗力，使患者更容易发生感染。因此，器官移植后的患者需要在医生的指导下，小心控制免疫抑制剂的用量，在预防排斥反应和维持免疫功能之间寻求平衡。

单克隆抗体的医学价值

单克隆抗体是指由单一B细胞克隆产生的、只针对一种抗原决定簇的抗体。这种抗体具有高度的特异性和均一性，在疾病诊断、治疗和科学研究中有着广泛的应用。

单克隆抗体的制备采用细胞融合技术。首先用特定的抗原免疫小鼠，获得能产生针对该抗原的B淋巴细胞。然后将这些B淋巴细胞与骨髓瘤细胞（一种能够无限增殖的肿瘤细胞）融合，获得既能产生特异性抗体又能无限增殖的杂交瘤细胞。通过筛选和培养，就能获得产生单一抗体的细胞株，这些细胞能够持续大量地产生单克隆抗体。

在医学诊断中，单克隆抗体可以用于检测血液中的特定物质，如肿瘤标志物、激素、病原体抗原等。例如，妊娠试纸就是利用单克隆抗体来检测尿液中的人绒毛膜促性腺激素（hCG），从而判断是否怀孕。

在疾病治疗方面，单克隆抗体药物发展迅速。有些单克隆抗体能够特异性地结合肿瘤细胞表面的抗原，标记肿瘤细胞，使其被免疫系统识别和清除。有些单克隆抗体能够阻断某些信号通路，抑制肿瘤的生长。例如，曲妥珠单抗（赫赛汀）是一种针对HER2受体的单克隆抗体，用于治疗HER2阳性的乳腺癌，取得了显著的疗效。

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免疫功能的异常与调节

过敏反应的机制与预防

过敏反应是一种异常的免疫应答，是免疫系统对某些通常无害的物质产生的过度反应。这些能够引起过敏反应的物质称为过敏原，常见的过敏原包括花粉、尘螨、某些食物（如鱼虾、牛奶、坚果等）、药物（如青霉素）以及昆虫毒液等。

过敏反应的发生通常需要两个阶段。在初次接触过敏原时，过敏原会刺激机体产生一类特殊的抗体——IgE抗体。这些IgE抗体会结合到肥大细胞和嗜碱性粒细胞的表面，使机体处于致敏状态。当同一种过敏原再次进入机体时，它会与细胞表面的IgE抗体结合，引发这些细胞释放组胺等生物活性物质。

组胺能够引起血管扩张、血管壁通透性增加、平滑肌收缩等一系列生理反应，导致过敏症状的出现。皮肤过敏可能表现为荨麻疹、湿疹；呼吸道过敏可能表现为鼻炎、哮喘；消化道过敏可能表现为腹痛、腹泻。严重的全身性过敏反应（过敏性休克）可能危及生命，需要紧急救治。

预防过敏反应的最有效方法是避免接触已知的过敏原。对于已经发生的过敏反应，可以使用抗组胺药物来缓解症状。对于某些类型的过敏，如花粉过敏、尘螨过敏等，可以采用脱敏疗法，即通过反复接触小剂量的过敏原，使机体逐渐适应，降低过敏反应的程度。

下面的图表显示了不同年龄段人群中几种常见过敏类型的发生率：

从图表可以看出，花粉过敏在青壮年中发生率较高，食物过敏在儿童中更为常见，而药物过敏的发生率随年龄增长而增加。

自身免疫病的成因

正常情况下，免疫系统能够准确区分“自己”和“非己”，只攻击外来的抗原，而不攻击自身的组织细胞。这种现象称为免疫耐受。然而，在某些情况下，这种耐受性会被打破，免疫系统会将自身的组织成分当作抗原进行攻击，导致自身免疫病的发生。

自身免疫病的发病机制尚未完全阐明，可能与遗传因素、环境因素、感染等多种因素有关。有些自身免疫病具有明显的遗传倾向，如果家族中有自身免疫病患者，其他成员患病的风险会增加。某些感染可能触发自身免疫反应，例如，链球菌感染后可能引发风湿热，这是因为链球菌的某些抗原与人体心脏瓣膜的抗原相似，针对链球菌的抗体也会攻击心脏组织。

常见的自身免疫病包括系统性红斑狼疮、类风湿关节炎、I型糖尿病等。系统性红斑狼疮患者体内产生多种自身抗体，攻击皮肤、关节、肾脏等多个器官的组织。类风湿关节炎主要影响关节滑膜，导致关节疼痛、肿胀和变形。I型糖尿病是由于免疫系统攻击胰岛β细胞，导致胰岛素分泌不足。

自身免疫病的治疗主要是使用免疫抑制剂或免疫调节剂，控制过度的免疫反应，减轻组织损伤。同时，针对不同的疾病，还需要进行相应的对症治疗。

艾滋病与免疫缺陷

艾滋病（AIDS，获得性免疫缺陷综合征）是由人类免疫缺陷病毒（HIV）引起的一种严重的免疫系统疾病。HIV主要攻击人体的辅助性T细胞（CD4+T细胞），这是免疫系统中起核心调控作用的细胞。

HIV病毒通过与CD4+T细胞表面的CD4受体和共受体结合，侵入细胞内部。病毒在细胞内大量复制，最终导致细胞破裂死亡。随着感染的进展，体内的CD4+T细胞数量逐渐减少，当CD4+T细胞数量降至一定水平以下时，机体的免疫功能就会严重受损。

免疫功能受损的艾滋病患者容易发生各种机会性感染，即那些在免疫功能正常时不会致病的病原体引起的感染，如肺孢子菌肺炎、巨细胞病毒感染、结核病等。艾滋病患者还容易发生某些恶性肿瘤，如卡波西肉瘤、淋巴瘤等，这是因为免疫监视功能减弱，不能及时清除癌变的细胞。

HIV主要通过血液传播、性传播和母婴传播三种途径传播。日常的接触，如握手、拥抱、共同进餐等，不会传播HIV。了解这些知识有助于我们正确认识艾滋病，消除对艾滋病患者的歧视。

中国政府高度重视艾滋病的防治工作，实施了"四免一关怀"政策：免费抗病毒药物治疗、免费母婴阻断、免费检测、对艾滋病患者遗孤免费就学，对艾滋病患者及其家庭给予关怀。通过综合防治措施，中国的艾滋病疫情得到了有效控制。

虽然目前还没有能够彻底治愈艾滋病的方法，但抗病毒治疗（鸡尾酒疗法）能够有效抑制病毒复制，提高患者的生活质量，延长生存期。艾滋病已经从一种致死性疾病转变为一种可以控制的慢性病。

免疫与肿瘤的关系

肿瘤的发生与免疫系统的监视功能密切相关。正常情况下，细胞在分裂过程中可能发生基因突变，产生异常的蛋白质，使细胞表面出现肿瘤相关抗原。免疫系统能够识别这些异常细胞，通过细胞免疫将其清除，这就是免疫监视功能。

然而，某些肿瘤细胞能够逃避免疫系统的监视。它们可能通过降低表面抗原的表达，使免疫细胞难以识别；也可能分泌免疫抑制因子，抑制免疫细胞的活性；还可能诱导免疫细胞凋亡。当免疫监视功能减弱时，异常细胞就有机会增殖形成肿瘤。

近年来，肿瘤免疫治疗成为肿瘤治疗领域的研究热点。免疫检查点抑制剂是其中最成功的一类药物。免疫检查点是免疫系统中的一种"刹车"机制，能够防止免疫反应过度。某些肿瘤细胞能够利用这一机制，表达免疫检查点分子，抑制T细胞的活性。免疫检查点抑制剂能够解除这种抑制，重新激活T细胞攻击肿瘤的能力。

CAR-T细胞疗法是另一种新兴的免疫治疗方法。该疗法从患者体内分离出T细胞，在体外通过基因工程技术，使T细胞表达能够识别肿瘤细胞的嵌合抗原受体（CAR），然后将这些改造后的T细胞回输到患者体内。这些CAR-T细胞能够精确识别并杀伤肿瘤细胞，在治疗某些血液系统肿瘤（如白血病、淋巴瘤）方面取得了显著疗效。

下面的图表展示了肿瘤发生过程中免疫监视功能的变化：

从图表可以看出，当免疫监视功能正常时，异常细胞能够被及时清除，肿瘤无法发生。当免疫监视功能逐渐减弱时，肿瘤细胞就有机会逃避免疫清除，不断增殖形成肿瘤。

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小结

通过本内容的学习，我们了解了免疫系统的组成和功能，认识了非特异性免疫和特异性免疫的特点与机制，掌握了免疫调节在疾病预防和治疗中的应用，也认识到免疫功能异常会导致各种疾病。免疫系统是维持机体内环境稳态的重要调节系统，它与神经调节、体液调节共同协调，保障着生命活动的正常进行。在日常生活中，我们应该通过合理饮食、适度运动、充足睡眠等方式维护免疫系统的健康，增强机体的抗病能力。

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本节练习

第一题：下列关于人体三道防线的叙述，正确的是（　）

A. 第一道防线只包括皮肤，不包括黏膜

B. 第二道防线中的吞噬细胞能够特异性识别病原体

C. 第三道防线主要由淋巴细胞介导，具有特异性

D. 三道防线都是人类在后天生活中逐渐建立起来的

第二题：关于抗体的叙述，错误的是（　）

A. 抗体是由B淋巴细胞或浆细胞产生的蛋白质

B. 一种抗体只能识别和结合一种抗原

C. 抗体主要分布在血清中，因此又称为免疫球蛋白

D. 抗体与抗原结合后可以发挥中和、凝集等作用

第三题：二次免疫应答与初次免疫应答相比，其特点是（　）

A. 潜伏期更长，抗体产生速度更慢

B. 产生的抗体浓度更低，持续时间更短

C. 潜伏期更短，产生的抗体浓度更高

D. 不需要记忆细胞的参与

第四题：下列关于过敏反应的叙述，正确的是（　）

A. 过敏反应是机体初次接触过敏原时发生的免疫反应

B. 所有人接触相同的物质都会发生相同的过敏反应

C. 过敏反应是免疫系统对某些物质产生的过度免疫反应

D. 过敏反应对机体有益无害

第五题：艾滋病患者容易发生多种感染和肿瘤，其根本原因是（　）

A. 患者体内缺乏吞噬细胞

B. HIV病毒破坏了患者的辅助性T细胞

C. 患者体内不能产生抗体

D. 患者的皮肤黏膜屏障功能丧失

第六题：请解释为什么接种疫苗能够预防疾病，并说明为什么有些疫苗需要多次接种才能获得较好的免疫效果。

第七题：炎症反应会给人体带来不适，为什么说炎症反应是机体的一种有益的防御反应？请结合炎症反应的过程说明。