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生命健康的守卫者——免疫系统

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导语:千百年来,人类无时无刻不在与疾病进行着激烈的斗争,免疫系统作为抵御外来侵害,维持人体生理平衡的有力屏障,对生命健康起着至关重要的作用。

说到“以毒攻毒”,我们熟悉的或许是古装电视剧中的常见桥段,但实际上这个词语出自我国明代陶宗仪的《辍耕录》:“骨咄犀;蛇角也;其性至毒;而能解毒;盖以毒攻毒也”,其中凝聚了我国古代劳动人民的智慧。我国古代医务人员利用“以毒攻毒”的方式,创造了预防天花的人痘接种。早在宋朝已有吸入天花痂粉预防天花的传统。到明代已有正式记载接种“人痘”预防天花,人们穿戴患有天花的人的衣物,或者将天花愈合后的局部痂片磨碎成细粉,吸入来预防天花,造成预防性轻度感染﹐达到免疫的效果。人痘的发明虽没有确切的理论为依据,但却表明了我国古代人民对免疫已有一定的认识,也是在经验免疫学发展时期我国对预防接种和进行免疫干预的重要表现。

其后英国医生Edward Jenner发现挤奶女工都易患牛痘,却极少患天花而成为麻子,他把挤奶女工手上所长的牛痘内的液体接种到一个男孩的左臂,男孩种痘部位出了牛痘,之后给这个男孩接种天花痘液,结果这个孩子没有患天花,Edward Jenner从牛痘中制备活疫苗用于防治天花获得成功。应用疫苗防治天花,构成了真正意义上的“免疫”,免疫学由此而诞生。但是人类对免疫学的追求并没有止步于此。历史上,人类长期受各种传染病的困扰,其中的烈性传染病,如黄热病、鼠疫、霍乱、天花及流感等,以传播迅速和高病死率直接威胁到人类的生存。千百年来,可怕的瘟疫迫使人类与之做不倦的斗争,对免疫学以及免疫系统的探索也从未停止。

17 世纪初意大利解剖学家希罗尼姆斯·法布里休斯(Hieronymus Fabricius)首先描述了鸡、鹅等家禽的屁股上一个叫法氏囊的腺体,但人们却不知道它有什么作用。1952 年,俄亥俄州立大学的研究生布鲁斯·格里克(Bruce Glick)把它当成了自己的研究课题。格里克养了一群鸡,观察法氏囊的生长发育。随后,他切除了几只鸡的法氏囊,有一天,提莫西?张(Timothy Chang)需要几只鸡注射沙门氏菌 O 抗原来获得高滴度抗体的血清,他向格里克借了一些。然而这些鸡大多没有产生抗体。格里克发现那些没产生抗体的鸡恰好就是切除了法氏囊。经过更深入的研究,他们得出结论:“法氏囊极有可能在抗体形成中发挥重要作用”。这篇论文被《家禽科学》接收,于 1956 年发表。

明尼苏达大学的罗伯特·古德(Robert Good)先前观察到,鸡的胸腺参与免疫系统的工作,在得知法氏囊也发挥着免疫作用,他突然意识到,也许人也和鸡一样,可能存在两套免疫系统。古德和他的学生麦克斯·库珀(Max Cooper)切除了鸡的胸腺或法氏囊,杀死它们体内残留的免疫细胞。他们发现没有法氏囊的鸡无法产生抗体,这点与格里克的发现一致,而没有胸腺的鸡能产生抗体,但是量比健康的鸡要少。随后,库珀等人发现,来自法氏囊的 B 细胞引发抗体免疫,而来自胸腺的 T 细胞引发细胞免疫,两者协同作用,为健康筑起一道坚实的屏障。

法氏囊是禽类特有的免疫器官,位于禽类泄殖腔背侧后上方。哺乳动物只有胸腺而没有法氏囊。现在普遍认为,哺乳动物并不存在独立的类似法氏囊的器官组织,B细胞在骨髓内发育成熟,因此在哺乳动物中,法氏囊的功能可能是由骨髓行使。骨髓是机体重要的造血器官,人一切血细胞均来自骨髓。在骨髓中产生的淋巴样干细胞一部分分化为T细胞的前体细胞,随血流进人胸腺后,被诱导并分化为T细胞,参与细胞免疫。一部分淋巴样干细胞分化为B细胞的前体细胞。在禽类中,这部分前体细胞随血流进入法氏囊发育为成熟的B细胞,参与体液免疫;在哺乳动物,这些前体细胞则在骨髓内进一步分化发育为成熟的B细胞。成熟的B细胞随血液循环迁移并定居于外周免疫器官。人的免疫系统是机体执行免疫应答和免疫功能的组织系统,主要由免疫器官(胸腺、骨髓、脾脏、淋巴结、黏膜相关淋巴组织等)、免疫细胞(吞噬细胞、自然杀伤细胞、T细胞及B细胞等)及免疫分子(细胞表面分子、抗体、细胞因子、补体等)组成。其基本功能包括排除外来抗原性异物、清除衰老或损伤的细胞,进行自身调节,维持体内生理平衡的功能,涉及机体对自身应答的耐受和调节以及识别和清除突变细胞,防止发生肿瘤,控制癌变细胞。

现代医学研究发现人体90%以上的疾病与免疫系统失调有关,免疫系统在正常时可识别所有外源性抗原并产生应答,对自身细胞与分子产生免疫耐受,免疫系统承担机体的免疫功能,如果免疫系统某一部分发生缺陷可导致个体对病原体入侵的抵御能力下降,强大的来自病原微生物的进化压力使免疫系统发展成现今的形式。然而,有时免疫系统自身也会成为造成疾病的原因。免疫系统产生的疾病大致分为三类,一是超敏反应,主要是指免疫系统对无害抗原进行免疫应答或者免疫应答反应强烈,造成机体组织细胞的损害的反应。日常生活中,我们常见的超敏反应常见的疾病是我们常说的过敏症,包括花粉症、过敏性哮喘、特应性皮炎和食物过敏等等,主要致病影响因素是遗传因素与环境因素,目前,在临床上除了精确检测并尽量避免接触致敏原和常规药物治疗之外,世界卫生组织在关于过敏性疾病免疫治疗的指导性文件中也指出,特异性免疫治疗是目前唯一能够阻止过敏性疾病自然进程的治疗方法。

二是自身免疫性疾病,主要是免疫系统对自身抗原的不适当反应,一旦免疫系统对自身成分起反应,将导致自身免疫,诱发自身免疫病。引发自身免疫性疾病的有遗传方面的因素、自身抗原的改变以及免疫系统的异常,常见的如系统性红斑狼疮是典型的全身性自身免疫性疾病,患者病变部位可发生在皮肤、肾脏和脑等,炎症性损伤若发生在重要器官(如肾、脑等)会危及患者的生命。那么排除遗传因素如何更好的预防自身免疫病,目前发现一些微生物可诱发自身免疫性疾病通过控制微生物的感染,尤其是,持续性感染,可预防某些自身免疫病。另外,可采取应用免疫抑制剂和一些生物药物治疗自身免疫病。

三是免疫缺陷病,如果免疫系统的任何组分出现缺陷,免疫系统产生无效的免疫应答,从而将不能有效地抵御外源的抗原对机体的侵害。根据病因可分为原发性免疫缺陷病和获得性免疫缺陷病。原发性免疫缺陷病由遗传因素或先天性免疫系统发育不全造成的;继发性免疫缺陷病由后天因素如营养不良、感染、药物、肿瘤、放射线等因生理病变所造成的免疫功能障碍所致。我们熟知的获得性免疫缺陷综合征简称艾滋病,就是感染人类免疫缺陷病毒HIV引起的严重疾病,同时伴有免疫严重缺陷、反复机会感染﹑恶性肿瘤及中枢神经系统退行性病变。HIV感染在全世界广泛蔓延,对全球人类健康产生严重威胁,艾滋的传染源是无症状HIV携带者和艾滋患者。HIV存在于血液、精液、阴道分泌物、乳汁、唾液和脑脊液,通过接触污染的体液而感染。传播方式主要有四种:性接触传播、使用HIV污染的注射器作静脉注射、输人或注射HIV污染的血液或血制品、母婴传播。目前预防HIV感染的主要措施是控制和切断传播途径,临床上对艾滋病的治疗主要是抗病毒治疗,使用一些抗病毒的药品以及一些免疫调节药物,但目前还没有有效的HIV疫苗。

社会不断发展的今天,生物的不断进化,新的病原体也不断出现,艾滋病、非典、新冠这些层出不穷的传染病不断威胁着人类的健康与生存。控制和消灭新出现的传染病的有效方法是研制和预防接种疫苗。而在临床诊断与治疗中,免疫学检测以及免疫治疗方法也起到了至关重要的作用,特别是在肿瘤诊断、器官移植、自身免疫病等方面取得重大进展。

说到疫苗,就不得不提到最近正在全世界大流行的新型冠状肺炎。目前,全球已累计确诊2000多万新冠病例,在抗疫形势如此严峻的情况下,成功研发出有效的疫苗,已被公认为打赢疫情这场战争的有效武器。病毒侵入人体,人体的免疫系统会产生抗体,并记住这个病毒。如果人体再次被这个病毒侵入,免疫系统就会产生相应的抗体攻击这个病毒。而疫苗,正如文章开始我们说到的“以毒攻毒”,就是经过特殊处理过的病毒,注射到人体里不会对人体造成伤害,但能使免疫系统认出这个病毒,从而避免病毒入侵身体造成伤害。被病毒感染过的病人是可以产生抗体的,所以当他再次感染时就很正常的就会产生免疫应答。对没有感染病毒的正常人,大家可以接种疫苗预防感染病毒产生的伤害。那么对于疫苗,我们追求的不仅仅是有效的预防病毒感染,同时还必须是安全的,不能够引起没有感染的人出现副作用。

根据处理手段的不同,疫苗分为以下5种:灭活疫苗,减毒活疫苗,重组蛋白疫苗,核酸疫苗,重组病毒载体疫苗。而新冠病毒是一个新出现的病毒,它引起的症状实际上是因人而异的,有无症状、有轻症、有中症、有重症,这个病毒引起个体的差异性症状使得我们对于它的免疫应答和发病机制还没有非常深入的了解,因此对于新冠疫苗的研发对我国乃至全世界的科研人员都是一个巨大的挑战。面对如此严峻的疫情,为响应国家战略需求,保障人民健康,我国的科研人员同时进行了五种疫苗的研发,整体研发进度处于世界领先水平,部分疫苗已开始临床试验,相信不久的将来,我国的科研人员就能成功的研发出有效的疫苗,让新冠肺炎彻底成为历史。

千百年来,人类无时无刻不在与疾病进行着激烈的斗争,免疫系统作为抵御外来侵害,维持人体生理平衡的有力屏障,对生命健康起着至关重要的作用。免疫系统是极其复杂的,每一环节每一项功能都是相互影响相互制约的,其中任何一个环节发生异常都会使正常免疫调节失去平衡而影响免疫功能的发挥。现在,无论是小到普通的炎症感染,大到肿瘤甚至器官移植,各类疾病都要涉及到免疫系统功能调节及控制。未来,随着科学的不断发展,对免疫系统的认识更加深入,对疾病的预防及治疗手段也越来越先进,最终征服人类疾病将不是梦想。

【本文作者:周俊雄,中国医学科学院北京协和医院国家皮肤与免疫疾病临床医学研究中心副秘书长,变应原制剂室负责人,助理研究员,主要从事变应原标准化及过敏性疾病分子机制研究。】

 

参考文献

Ribatti D, Crivellato E, Vacca A. The contribution of Bruce Glick to the definition of the role played by the bursa of Fabricius in the development of the B cell lineage. Clin Exp Immunol. 2006;145(1):1-4.

Gitlin AD, Nussenzweig MC. Immunology: Fifty years of B lymphocytes. Nature. 2015;517(7533):139-141.

https://www.goldengooseaward.org/awardees/goose-gland-immunology

李春艳.免疫学基础[M].科学出版社.2012.

何维.医学免疫学[M].人民卫生出版社.2010.

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