人人學懂免疫學:第八期

  • 分類:學術研究
  • 作者:Kennisy
  • 來源:藥學速覽
  • 發布時間:2021-02-10
  • 訪問量:0

【概要描述】

人人學懂免疫學:第八期

【概要描述】

  • 分類:學術研究
  • 作者:Kennisy
  • 來源:藥學速覽
  • 發布時間:2021-02-10
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詳情

▉ 導讀

上一期,我們介紹了NK細胞如何識別健康細胞與不健康細胞,如何通過識別“殺傷”信號與“不殺傷”信號而行使其殺傷功能。那么,先天免疫系統大家族的基本成員間有著怎樣的聯系呢?他們又是怎么合作共同對抗“敵人”的呢?針對不同程度的感染免疫系統所作出的反應是否一致?在這一期中,我們將為大家介紹先天免疫系統成員間的協作效應以及按比例反應效應。

 

圖1

▉ 協作效應

 1 中性粒細胞與巨噬細胞的合作

 

為了使先天免疫系統更加有效地工作,先天免疫系統團隊中的各成員之間會進行合作

 

例如,血液中的中性粒細胞隨時待命,但該由誰來負責“撥打電話”通知中性粒細胞開始工作呢?答案是前哨——巨噬細胞。這里我們有一個防御策略,在機體被感染而需要幫助時,“垃圾收集者”巨噬細胞會提醒“被雇傭的武器”中性粒細胞進行工作,它們之間的合作對于機體防御微生物的入侵有至關重要的作用。因為,如果沒有巨噬細胞召喚中性粒細胞到攻擊部位,中性粒細胞就只會在血液中漫無目的地四處游蕩;而如果沒有中性粒細胞的幫忙,巨噬細胞也很難應對大規模的感染。

圖2:巨噬細胞釋放細胞因子以發出信號募集其他細胞到作戰區域

 

2 NK細胞與巨噬細胞的合作

先天免疫系統團隊中各成員之間的合作關系還能通過另一個更加具體的實例來說明:在細菌感染期間,像LPS這樣的分子會與NK細胞表面的受體結合,標志著戰斗的開始。隨后,NK細胞通過產生大量的細胞因子IFN-γ作出反應。

 

圖3

 

由NK細胞產生的IFN-γ能夠激活巨噬細胞,且當巨噬細胞也和LPS結合時它們會被超活化。此時,超活化的巨噬細胞能夠產生大量的TNF(腫瘤壞死因子),巨噬細胞表面也含有TNF的受體。因此,巨噬細胞自身產生的TNF可以結合自身表面的受體,從而激活自己開始分泌IL-12

 

圖4

 

TNF和IL-12共同影響NK細胞,促進NK細胞分泌IFN-γ。一旦周圍有更多的IFN-γ存在時,就會有更多的巨噬細胞被激活。這是一個正反饋的激活過程

 

圖5

 

此外,還需要闡明另一些事情。IL-2是NK細胞產生的一種生長因子,然而在正常情況下,NK細胞并不表達IL-2的受體,因此它們并不會對這種細胞因子產生應答而增殖。也就是說,盡管NK細胞是IL-2的制造者,但在正常情況下NK細胞卻不是IL-2的使用者幸運的是,巨噬細胞能夠解決這個問題,因為在感染期間,巨噬細胞產生的TNF可以上調NK細胞表面的IL-2受體的表達。因此,NK細胞就能結合他們自身產生的IL-2并作出反應,大量增殖,從而產生了更多的NK細胞,更多的NK細胞又能通過上述途徑激活更多的巨噬細胞。因此,通過這樣的合作方式,NK細胞和巨噬細胞能夠加強先天免疫系統對抗外來微生物入侵時的攻擊能力

 

3 吞噬細胞與補體系統的合作

專職的吞噬細胞和補體系統也能一起工作。正如前幾期推送中所討論的,補體蛋白的片段(如C3b)可以標記那些需要被吞噬細胞攝入的入侵者。在巨噬細胞的激活過程中,補體調理作用也扮演著重要的角色,因為當修飾過入侵者的C3片段與巨噬細胞表面受體結合時,就能為巨噬細胞提供一個類似于LPS所提供的激活信號。這絕對是一個好主意,因為某些并不表達LPS的入侵者也能通過補體系統被機體所識別。

 

補體系統和吞噬細胞之間和合作并不是單向的。活化的巨噬細胞實際上可以產生幾種重要的補體蛋白質:C3、B因子和D因子。因此,在激烈的戰斗中,當組織中的補體蛋白將要被耗盡時,巨噬細胞能為補體系統提供補給。此外,在感染期間,巨噬細胞會分泌特定的化學物質增加附近血管的通透性,從而使更多的補體能夠從血液到達組織。

 

圖6

 

▉ 按比例反應

對面臨的攻擊作出反應時,體內的“免疫軍團”會做出與其所受到的威脅成正比的反應(也就是說當受到較弱的威脅時作出較弱的反應,當面臨較強的威脅時作出較強的反應),免疫反應的程度大小與受到的攻擊的嚴重性呈正相關,也就是說,“懲罰”通常與“罪行”相關。這樣的反應既不會太激烈,也不會反應過度。例如,參與戰斗的巨噬細胞的數量取決于攻擊的規模,巨噬細胞釋放出的化學物質的量的多少取決于參與戰斗的巨噬細胞的數量,而化學物質的多少又進一步決定了有多少中性粒細胞被“召喚”及有多少NK細胞被激活。因此,侵襲情況越嚴重,參與戰斗的巨噬細胞越多,也就有更多的中性粒細胞和NK細胞被調動。同理,細菌感染的規模越大,戰場上出現的如LPS一樣的“危險分子”就越多,這就使得有更多的NK細胞被激活,產生出更多的IFN-γ等細胞因子,可以幫助激活巨噬細胞

 

圖7

 

▉ 免疫系統怎樣對付病毒?

當病毒感染人體細胞時,它們就接管了細胞中大部分的結構與功能,并用它們來生產大量的子代病毒。最終,這些新制造的病毒從被感染的細胞釋放出來,繼續感染附近的其他細胞。盡管先天免疫系統抵抗胞外病毒十分有效,但一旦病毒進入細胞,它們就能很好地保護自己免受先天免疫系統的武器攻擊,先天免疫系統所能提供的武器就相當有限

 

圖8 吞噬細胞是“巡邏的保安”,在體內尋找并吞噬細菌和病毒等潛在威脅

 

下圖顯示了補體蛋白、專職吞噬細胞和 NK 細胞能幫助抑制病毒感染,特別是在感染早期。然而在病毒感染的細胞中,病毒復制很快,而且病毒也是非常聰明的——目前已經發現了許多病毒逃避先天免疫系統的方法,實際上,僅僅靠先天性免疫系統遠遠不足夠對抗外來入侵,機體由此選擇了獲得性免疫系統來更好地對付這些無賴病毒,這也是我們在后面的推送中我們所要給大家介紹的

 

圖9

 

注:這個圖總結了前八期推送中討論過的一些概念。為了更明晰地表示,選擇巨噬細胞作為專職吞噬細胞的代表、細菌作為人體細胞外入侵者的代表,病毒作為必須進入人體細胞才能完成其生命周期的寄生物代表。在接下來的推送中,我們將擴展這個圖,使之包括來自于獲得性免疫系統的成員。

 

參考資料:

圖片1,2,6,7,8及封面圖:https://www.google.com/imghp?hl=zh-C

圖片3,4,5,9:《How the immune system works》

參考書:《How the immune system works》、《免疫學概覽》

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