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免疫系统,淋巴细胞,NK细胞,B细胞和T细胞

琳达·克兰普顿是一位经验丰富的教师,拥有生物学一级荣誉学位。她写关于疾病的科学基础。

用扫描电子显微镜观察的B细胞或B淋巴细胞(彩色照片)

用扫描电子显微镜观察的B细胞或B淋巴细胞(彩色照片)

对抗体内感染

我们的身体经常暴露在微生物中,除非我们处于消毒的环境中。这些微生物通过它们遇到的任何开口进入人体。有些入侵者能让我们生病。幸运的是,我们的免疫系统通常都很好。它可以防止我们感染,如果感染了,也可以削弱感染,并帮助我们从疾病中恢复。这个系统包括两个部分:先天系统和后天系统。淋巴细胞是每个分支的重要组成部分。

免疫系统产生白细胞和攻击入侵者的化学物质。淋巴细胞是白细胞的一种,以三种形式存在——自然杀伤细胞或NK细胞、T细胞或T淋巴细胞和B细胞或B淋巴细胞。淋巴细胞和免疫系统的其他部分在保持我们的健康中起着至关重要的作用。

沙门氏菌(红色的杆状)会引起感染;场景是真实的,但颜色是假的。

沙门氏菌(红色的杆状)会引起感染;场景是真实的,但颜色是假的。

NK细胞是先天或非特异性免疫系统的一部分。T细胞和B细胞是获得性或适应性系统的一部分。

先天或非特异性免疫系统

人类天生具有非特异性免疫系统。该系统的组成部分对病原体(引起疾病的微生物)做出快速反应,而以前没有接触过病原体。先天系统攻击或抑制许多不同的病原体,而不管它们的抗原是什么。“抗原”是细胞或粒子表面的一种特定分子,它能触发获得性免疫系统的攻击。

先天免疫系统由以下部分组成:

  • 屏障:防止病原体进入身体的物理屏障,如皮肤和消化道粘膜
  • 汗液、口腔唾液、鼻子粘液、胃里盐酸等分泌物
  • 特定的蛋白质
  • 消灭或帮助清除入侵者的细胞

正如下面引用的那样,先天免疫系统中的细胞只能识别它们遇到的实体可能是问题的一般指标。它们不能识别特定类型的细菌、病毒或真菌。然而,先天系统是有益的,因为它在我们接触病原体后很快就开始工作,在获得性系统准备好帮助我们之前。

先天免疫细胞表达基因编码的受体,称为toll样受体(TLRs)。总的来说,这些受体可以广泛地识别病毒、细菌、真菌,甚至是非传染性问题。然而,它们不能区分特定的细菌或病毒菌株。

-国家过敏和传染病研究所

造血是骨髓中血细胞的产生。凝血细胞也被称为血小板。

造血是骨髓中血细胞的产生。凝血细胞也被称为血小板。

先天免疫系统中的细胞

先天免疫系统和后天免疫系统中的细胞都是在红骨髓中产生的。我们的一些骨骼中心含有红骨髓,而另一些则含有黄骨髓。

  • 单核细胞、巨噬细胞、嗜酸性粒细胞、中性粒细胞、嗜碱性粒细胞和肥大细胞被归类为白细胞或白细胞,属于先天免疫系统。他们的第一个术语来自希腊语“leukos”,意思是白色,“kytos”,意思是细胞。这些细胞之所以是白色的,是因为它们缺乏红细胞中的血红蛋白。
  • 淋巴细胞也是白细胞。有些属于先天免疫系统。
  • 自然杀伤细胞被归类为淋巴细胞,是先天系统的一部分。研究表明,它们的行为比这个系统中的其他细胞更复杂。
  • 虽然B淋巴细胞和T淋巴细胞属于白细胞群,但它们是获得性免疫系统的一部分,而不是先天免疫系统。
  • 巨噬细胞来源于单核细胞,如上图所示。树突状细胞的起源(图中没有显示)仍在研究中。至少在某些情况下,它们来源于单核细胞。

巨噬细胞和树突状细胞影响一种T淋巴细胞。它们提供了先天免疫系统和后天免疫系统之间的联系。

重要提示

尽管我们有免疫系统,但重要的是我们要采取措施保护自己免受感染。暴露在大量的病原体或少量的非常有害的病原体中可以克服我们身体保护我们的能力。

获得性或适应性免疫系统

获得性、适应性或特异性免疫系统在我们一生中接触病原体或接种疫苗后形成。这个系统的组成部分比先天系统的组成部分更专门化。它们需要更长的时间来对病原体做出反应,并且具有抗原特异性。

获得的系统能够识别特定的真菌、细菌、病毒和其他潜在的有害物质。它还有一个内存组件。这使得当病原体暴露在入侵者面前一秒钟或之后的一段时间内,身体可以迅速攻击病原体。

快速但普遍的先天系统和缓慢但特殊的获得性系统的结合通常是保护身体免受感染或帮助我们从感染中恢复的有效方法。

NK, B和T细胞被称为淋巴细胞,因为它们存在于淋巴(以及血液)中。淋巴系统包含从组织中收集多余液体并将其返回到血液中的血管。该系统还可以对抗入侵者。淋巴系统中的淋巴结是战斗的重要中心。

自然杀手或NK细胞

自然杀伤细胞或NK细胞是不同寻常的淋巴细胞,因为它们含有明显的颗粒。它们比B细胞和T细胞大。NK细胞攻击癌细胞和被病毒感染的细胞。它们不经过激活过程就会立即攻击,这就是为什么它们被称为“天然”杀手。它们的活动,至少在一定程度上,涉及一种特殊的质膜蛋白,称为MHC蛋白。浆或细胞膜是人体细胞的外层。

关于MHC蛋白质的事实

  • 我们体内所有含有细胞核的细胞在其质膜中也含有一种叫做MHC(主要组织相容性复合体)的蛋白质。
  • 每个人都有不同的MHC蛋白。
  • 自然杀伤细胞利用MHC蛋白来区分“自我”(属于体内的细胞)和“非自我”(不属于体内的细胞)。
  • NK细胞检测的主要组织相容性复合体蛋白被归类为MHC类l蛋白。

自然杀伤细胞活性

自然杀伤细胞通过与细胞膜上的MHC蛋白结合来“识别”它们。NK细胞被抑制,不发生攻击。如果NK细胞无法找到正常的MHC蛋白,或者这些蛋白存在于非常低的水平,它们就会攻击并摧毁异常细胞。癌细胞和被病毒感染的细胞通常只有少量的正常MHC蛋白。

有用的破坏

在攻击过程中,NK细胞首先释放一种叫做穿孔素的酶,它会在被感染细胞的细胞膜上形成一个小孔。然后,它将其他称为颗粒酶的酶通过毛孔。这些酶通过刺激细胞凋亡或自我毁灭的过程杀死细胞。

上面的动画展示了自然杀伤细胞在工作。在动画的最后一个场景中,人类的NK细胞正在杀死绵羊的红细胞。我们体内的自然杀伤细胞不会杀死我们自己的红细胞,即使成熟的红细胞不含细胞核,表面也没有MHC l类蛋白质。

认识NK细胞的活性

研究人员发现,自然杀伤细胞的细胞膜上有toll样受体,这意味着它们可能有不止一种方法来检测我们体内的有害入侵者。(“Toll”一词通常是大写的。)此外,科学家们还发现,存在不同类型的具有不同性质的自然杀伤细胞。有些人似乎“记得”他们之前归类为危险的病原体。

NK细胞有时被认为同时具有先天免疫系统和后天免疫系统的特征。虽然它们通常在先天免疫系统中被分类,但一些科学家认为这种分类是不准确的。发现和理解细胞的结构和行为是一个重要的研究领域。

研究人员已经在小鼠模型中证明,NK细胞和适应性细胞一样,可以作为记忆细胞保留下来,并对相同病原体的后续感染做出反应。

——NIAID

人体B淋巴细胞内部的透射电子显微照片

人体B淋巴细胞内部的透射电子显微照片

上图中大的棕色结构是B细胞的细胞核。内部有棕色线的结构是线粒体,它产生能量。

B细胞

B细胞或B淋巴细胞是获得性免疫系统的重要组成部分。像其他血细胞一样,它们是在红骨髓中产生的。它们也在那里成熟。它们被称为B淋巴细胞,因为它们是在法氏囊中发现的,而法氏囊是一种只在鸟类身上发现的器官。

激活

从骨髓中释放出来的年轻B淋巴细胞被称为“幼稚的”,因为它们还没有被抗原激活。抗原是一种能激发细胞产生抗体的物质,抗体会攻击抗原。病原体表面的化学物质可以作为B淋巴细胞的抗原。

在激活过程中,具有特定形状的B淋巴细胞表面的受体与病原体表面上发现的特定类型的抗原结合。这种受体有时被称为膜结合抗体。一旦B淋巴细胞与病原体结合,淋巴细胞就会被激活。它分裂产生两种类型的细胞——浆细胞或效应B细胞和记忆B细胞。

浆细胞

浆细胞或效应细胞被认为是成熟的B细胞。它们是大量生产的。它们不是在表面携带针对特定病原体的抗体,而是分泌出离开细胞的抗体。这些化学物质攻击的病原体与亲本细胞识别的病原体相同。

抗体用各种方法消灭入侵者。一些包裹或标记病原体,使吞噬细胞更容易识别和吞噬它们。另一些则使病原体粘在一起或使活动的病原体无法移动。特定的抗体可以中和毒素。

记忆B细胞

记忆B细胞存活时间很长。它们的表面有受体,可以与它们的父母和兄弟姐妹结合在一起,但它们不分泌抗体。有些病毒在最初的感染消失后还能存活多年。

记忆B细胞在必要时可以产生浆细胞。它们使获得性免疫系统在第二次和随后的接触中更有效地攻击特定的病原体。

我们体内的B淋巴细胞有各种各样的受体,可以识别和结合大量的抗原。T淋巴细胞组也出现了同样的情况。一些淋巴细胞产生了可以附着在我们自身细胞上的受体,但这些受体通常会被破坏。

y型抗体和与它结合的特定抗原

y型抗体和与它结合的特定抗原

T细胞

在红骨髓中产生T细胞后,它们迁移到胸部的胸腺,在那里成熟。他们名字里的T代表胸腺。存在多种类型的T细胞,包括辅助型、细胞毒性、调节型和记忆型。下面将更详细地描述这些品种。

胸腺的大小随着年龄的增长而减小,从青春期开始。这意味着随着我们年龄的增长,成熟T淋巴细胞的产生会越来越少。幸运的是,一些淋巴细胞能存活很长时间。此外,研究人员正在探索胸腺外的T淋巴细胞可以繁殖的方法。

T细胞在红骨髓中产生,但在胸腺中成熟。

T细胞在红骨髓中产生,但在胸腺中成熟。

帮助其他淋巴细胞

辅助性T细胞不能杀死病原体,但它们可以刺激其他淋巴细胞来完成这项工作。它们有时被称为CD4+细胞,因为它们的质膜上有一种称为CD4的蛋白质。不幸的是,它们被导致艾滋病的HIV(人类免疫缺陷病毒)破坏了。

抗原递呈细胞

辅助性T细胞在执行其功能之前必须被激活。激活过程需要免疫系统的其他组成部分的存在,如巨噬细胞和树突状细胞。这些细胞是吞噬细胞——它们包围病原体,然后吞噬并消化它们。吞噬细胞在其表面膜上显示被消化的病原体的片段,并附着在MHC类ll蛋白上。吞噬细胞被称为抗原呈递细胞。

辅助T细胞激活

当辅助T细胞表面的受体与呈递细胞上的抗原结合时,辅助T细胞就会被激活。受体和抗原必须匹配才能结合。人体有很多种类的辅助性T细胞,导致许多受体变异,可以与许多不同的抗原结合。活化的T细胞触发细胞毒性T细胞和B淋巴细胞的活性。

细胞毒性T细胞的作用

细胞毒性T细胞也被称为杀伤T细胞、细胞毒性T淋巴细胞和ctl。它们表面有CD8蛋白。它们杀死肿瘤细胞和被病毒感染的细胞。

细胞因子的生产

ctl有三种攻击方式。其中两个类似于NK细胞使用的方法。它们释放特定的细胞因子,可以摧毁癌细胞和病毒。细胞因子是一种作为信号分子或传递“信息”控制细胞行为的小蛋白质。

穿孔素和颗粒酶

ctl还释放含有穿孔素和颗粒酶的颗粒。穿孔素在攻击目标细胞中制造小孔。颗粒酶通过小孔进入目标细胞,然后分解蛋白质。这会引发细胞凋亡。然后淋巴细胞可以移动到另一个目标细胞,并重复穿孔素和颗粒酶的破坏过程。

Fas和FasL蛋白

ctl的质膜上有一种叫做FasL的蛋白质。它与靶细胞上一种叫做Fas的蛋白质受体结合。这种结合导致Fas分子的结构发生改变,并产生信号分子。信号分子在目标细胞内触发一个称为caspase级联的过程。半胱天冬酶是参与细胞程序性死亡的酶。级联引起细胞凋亡。

有趣的是,ctl也有Fas受体。这使得T细胞能够杀死彼此。这个过程有时发生在免疫反应的最后,一旦淋巴细胞完成了它们的工作。

细胞毒性T细胞包围癌细胞

细胞毒性T细胞包围癌细胞

上图中,癌细胞是蓝色的,细胞毒性T细胞是绿色和红色的。一群T淋巴细胞包围着癌细胞。T淋巴细胞扩散到癌细胞上,然后利用囊泡中的化学物质(红色)杀死癌细胞。

调节和记忆

监管淋巴细胞

调节T细胞或抑制T细胞在病原体被破坏后抑制免疫系统的活性。它们很重要,因为它们有助于降低自身免疫反应的概率。在这种类型的反应中,免疫系统攻击身体的正常组织。存在多种类型的调节性T细胞。

记忆淋巴细胞

和记忆B细胞一样,记忆T细胞也能存活很长时间。它们在感染过程中暴露在抗原中。在随后感染相同抗原时,T细胞使免疫系统能够比第一次更快地攻击感染。在调节细胞的情况下,存在多种类型的记忆T细胞。

一个复杂而又非常有用的系统

我们每天都被潜在的危险病原体轰炸。免疫系统在大多数时候都能很好地保护我们大多数人。如果没有这个系统,即使是对我们健康的微小威胁也可能是危险的,而那些需要治疗的威胁可能比现在更危险。

人类的免疫系统很复杂。本文中的信息描述了淋巴细胞的一些重要行为,但科学家们发现这些细胞还以其他方式表现。其中一些似乎通过多种机制保护我们。关于它们,似乎还有很多需要了解的地方。

研究免疫系统及其组成部分是非常重要的。研究人员获得的知识可能帮助我们预防或至少减少感染,甚至可能用于拯救生命。这些都是非常有价值的目标。

参考文献

据作者所知,这些内容是准确和真实的,并不意味着要取代来自合格专业人士的正式和个性化的建议。

©2010 Linda Crampton

评论

琳达·克兰普顿(作者)2013年8月11日,加拿大不列颠哥伦比亚省:

谢谢你,弗劳什。感谢您的光临和投票!

FlourishAnyway2013年8月11日,美国:

研究得很好,描述得很好。谢谢你的教育!投票等等。

琳达·克兰普顿(作者)2012年10月17日,加拿大不列颠哥伦比亚省:

嗨,乔安娜。正常的淋巴细胞水平各不相同,但在成年人中,每微升(或立方毫米)血液中一般有1000到4800个淋巴细胞。

乔安娜2012年10月17日:

人体内的淋巴细胞计数应该是多少?

琳达·克兰普顿(作者)2012年9月20日,加拿大不列颠哥伦比亚省:

谢谢你,玛丽。非常感谢你的评论、投票和分享!!

玛丽凯悦2012年9月20日,美国佛罗里达州:

你对这个中心做了很多研究。作为一名前医疗技术专家,我发现这个中心非常有趣,信息丰富。

我把这个中心投票了,等等,并将分享。

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