人人学懂免疫学:第八期

  • 分类:学术研究
  • 作者:Kennisy
  • 来源:药学速览
  • 发布时间:2021-02-10
  • 访问量:0

【概要描述】

人人学懂免疫学:第八期

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▉ 导读

上一期,我们介绍了NK细胞如何识别健康细胞与不健康细胞,如何通过识别“杀伤”信号与“不杀伤”信号而行使其杀伤功能。那么,先天免疫系统大家族的基本成员间有着怎样的联系呢?他们又是怎么合作共同对抗“敌人”的呢?针对不同程度的感染免疫系统所作出的反应是否一致?在这一期中,我们将为大家介绍先天免疫系统成员间的协作效应以及按比例反应效应。

 

图1

▉ 协作效应

 1 中性粒细胞与巨噬细胞的合作

 

为了使先天免疫系统更加有效地工作,先天免疫系统团队中的各成员之间会进行合作

 

例如,血液中的中性粒细胞随时待命,但该由谁来负责“拨打电话”通知中性粒细胞开始工作呢?答案是前哨——巨噬细胞。这里我们有一个防御策略,在机体被感染而需要帮助时,“垃圾收集者”巨噬细胞会提醒“被雇佣的武器”中性粒细胞进行工作,它们之间的合作对于机体防御微生物的入侵有至关重要的作用。因为,如果没有巨噬细胞召唤中性粒细胞到攻击部位,中性粒细胞就只会在血液中漫无目的地四处游荡;而如果没有中性粒细胞的帮忙,巨噬细胞也很难应对大规模的感染。

图2:巨噬细胞释放细胞因子以发出信号募集其他细胞到作战区域

 

2 NK细胞与巨噬细胞的合作

先天免疫系统团队中各成员之间的合作关系还能通过另一个更加具体的实例来说明:在细菌感染期间,像LPS这样的分子会与NK细胞表面的受体结合,标志着战斗的开始。随后,NK细胞通过产生大量的细胞因子IFN-γ作出反应。

 

图3

 

由NK细胞产生的IFN-γ能够激活巨噬细胞,且当巨噬细胞也和LPS结合时它们会被超活化。此时,超活化的巨噬细胞能够产生大量的TNF(肿瘤坏死因子),巨噬细胞表面也含有TNF的受体。因此,巨噬细胞自身产生的TNF可以结合自身表面的受体,从而激活自己开始分泌IL-12

 

图4

 

TNF和IL-12共同影响NK细胞,促进NK细胞分泌IFN-γ。一旦周围有更多的IFN-γ存在时,就会有更多的巨噬细胞被激活。这是一个正反馈的激活过程

 

图5

 

此外,还需要阐明另一些事情。IL-2是NK细胞产生的一种生长因子,然而在正常情况下,NK细胞并不表达IL-2的受体,因此它们并不会对这种细胞因子产生应答而增殖。也就是说,尽管NK细胞是IL-2的制造者,但在正常情况下NK细胞却不是IL-2的使用者幸运的是,巨噬细胞能够解决这个问题,因为在感染期间,巨噬细胞产生的TNF可以上调NK细胞表面的IL-2受体的表达。因此,NK细胞就能结合他们自身产生的IL-2并作出反应,大量增殖,从而产生了更多的NK细胞,更多的NK细胞又能通过上述途径激活更多的巨噬细胞。因此,通过这样的合作方式,NK细胞和巨噬细胞能够加强先天免疫系统对抗外来微生物入侵时的攻击能力

 

3 吞噬细胞与补体系统的合作

专职的吞噬细胞和补体系统也能一起工作。正如前几期推送中所讨论的,补体蛋白的片段(如C3b)可以标记那些需要被吞噬细胞摄入的入侵者。在巨噬细胞的激活过程中,补体调理作用也扮演着重要的角色,因为当修饰过入侵者的C3片段与巨噬细胞表面受体结合时,就能为巨噬细胞提供一个类似于LPS所提供的激活信号。这绝对是一个好主意,因为某些并不表达LPS的入侵者也能通过补体系统被机体所识别。

 

补体系统和吞噬细胞之间和合作并不是单向的。活化的巨噬细胞实际上可以产生几种重要的补体蛋白质:C3、B因子和D因子。因此,在激烈的战斗中,当组织中的补体蛋白将要被耗尽时,巨噬细胞能为补体系统提供补给。此外,在感染期间,巨噬细胞会分泌特定的化学物质增加附近血管的通透性,从而使更多的补体能够从血液到达组织。

 

图6

 

▉ 按比例反应

对面临的攻击作出反应时,体内的“免疫军团”会做出与其所受到的威胁成正比的反应(也就是说当受到较弱的威胁时作出较弱的反应,当面临较强的威胁时作出较强的反应),免疫反应的程度大小与受到的攻击的严重性呈正相关,也就是说,“惩罚”通常与“罪行”相关。这样的反应既不会太激烈,也不会反应过度。例如,参与战斗的巨噬细胞的数量取决于攻击的规模,巨噬细胞释放出的化学物质的量的多少取决于参与战斗的巨噬细胞的数量,而化学物质的多少又进一步决定了有多少中性粒细胞被“召唤”及有多少NK细胞被激活。因此,侵袭情况越严重,参与战斗的巨噬细胞越多,也就有更多的中性粒细胞和NK细胞被调动。同理,细菌感染的规模越大,战场上出现的如LPS一样的“危险分子”就越多,这就使得有更多的NK细胞被激活,产生出更多的IFN-γ等细胞因子,可以帮助激活巨噬细胞

 

图7

 

▉ 免疫系统怎样对付病毒?

当病毒感染人体细胞时,它们就接管了细胞中大部分的结构与功能,并用它们来生产大量的子代病毒。最终,这些新制造的病毒从被感染的细胞释放出来,继续感染附近的其他细胞。尽管先天免疫系统抵抗胞外病毒十分有效,但一旦病毒进入细胞,它们就能很好地保护自己免受先天免疫系统的武器攻击,先天免疫系统所能提供的武器就相当有限

 

图8 吞噬细胞是“巡逻的保安”,在体内寻找并吞噬细菌和病毒等潜在威胁

 

下图显示了补体蛋白、专职吞噬细胞和 NK 细胞能帮助抑制病毒感染,特别是在感染早期。然而在病毒感染的细胞中,病毒复制很快,而且病毒也是非常聪明的——目前已经发现了许多病毒逃避先天免疫系统的方法,实际上,仅仅靠先天性免疫系统远远不足够对抗外来入侵,机体由此选择了获得性免疫系统来更好地对付这些无赖病毒,这也是我们在后面的推送中我们所要给大家介绍的

 

图9

 

注:这个图总结了前八期推送中讨论过的一些概念。为了更明晰地表示,选择巨噬细胞作为专职吞噬细胞的代表、细菌作为人体细胞外入侵者的代表,病毒作为必须进入人体细胞才能完成其生命周期的寄生物代表。在接下来的推送中,我们将扩展这个图,使之包括来自于获得性免疫系统的成员。

 

参考资料:

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

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

参考书:《How the immune system works》、《免疫学概览》

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