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后流外传:免疫与感染01——免疫的组成与应答

淡斋达原 淡斋达原 2023-12-24
新冠病毒感染作为一种特殊的自限性疾病,现阶段并没有特别有效的治疗药物(特效药不够“特效”),感染者的免疫功能在控制新冠病毒感染中就扮演着非常重要的角色,一定程度上决定了是否感染、感染后症状的轻重、长新冠的影响等。所以了解新冠病毒和宿主免疫系统的相互作用,除了有助于帮我们了解病毒致病机制外,也有利于指导我们有针对性地加强和恢复免疫,从而减轻感染带来的影响。
大约一个月以前,就有读者希望我介绍一下新冠感染对免疫系统的影响。由于人体的免疫系统非常复杂,感染新冠之后对免疫的影响涉及到很多方面,所以我一直没有动这个庞杂的话题。可“免疫系统”或者说“免疫力”终究是避不开的内容,考虑到内容很多,所以决定以外传/番外的形式来进行分享,尽量每周可以固定整理一期的外传,争取在介绍新冠病毒感染的同时也尽量简单的理清免疫系统的基本运作方式。
本期主要内容包括:
  • 免疫系统的组成
  • 感染与免疫应答
  • 抗病毒免疫应答

PS:如果想相对轻松的了解免疫的基础信息,可以观看获得第25届上海电视节白玉兰奖最佳动画剧本奖,并于2021年在CCTV播放的日本动画《工作细胞》(有中文配音)或者2001年的美国电影《Osmosis Jones》;分享中的部分图片也会采用《工作细胞》的动画截图。



人类在很早之前就发现曾在瘟疫流行中感染过疾病但幸存下来的人,对这种疾病的再次感染具有抵抗力,这种抵抗力被称为免疫(immunity)。

一、免疫系统的组成

免疫力或者说免疫功能,是由机体的免疫系统来执行的,人体的免疫系统包括免疫器官免疫细胞免疫分子

二、免疫系统的基本功能

免疫功能是机体识别和清除外来人侵抗原及体内突变或衰老细胞并维持机体内环境稳定的功能的总称。
(一)免疫防御,immune defense
防止外界病原体入侵及清除已入侵病原体(如细菌、病毒、真菌、支原体、衣原体和寄生虫等)及其他有害物质。免疫防御功能过低缺如时,可能会发生免疫缺陷病;但如果应答过强或持续时间过长,则有可能会在清除病原体的同时,导致机体的组织损伤或功能异常,如发生超敏反应等。
(二)免疫监视,immune surveillance
随时发现和清除体内出现的“非己”成分,如由基因突变而产生的肿瘤细胞以及衰老、死亡细胞等。免疫监视功能低下,可能导致肿瘤的发生。
(三)免疫自稳,immune homeostasis
通过自身免疫耐受和免疫调节两种主要的机制来达到机体内环境的稳定。一般情况下免疫系统对自身组织细胞不产生免疫应答,称为免疫耐受,赋予了免疫系统有区别“自己”和“非己”的能力。一旦免疫耐受被打破,免疫调节功能紊乱, 会导致自身免疫病和过敏性疾病的发生。此外免疫系统与神经系统和内分泌系统一起组成了神经-内分泌-免疫网络,在调节整个机体内环境的稳定中发挥着重要作用。

二、感染与免疫应答

免疫应答是指免疫系统之别和清楚“非己”物质的整个过程,可以分为固有免疫和是适应性免疫两大类。固有免疫也叫先天性免疫或非特异性性免疫,适应性免疫又称获得性免疫或特异性免疫。
免疫应答在感染过程中免疫应答由免疫系统、免疫细胞和免疫功能共同构成免疫应答网络。

根据它们反应的特点,大致可以把免疫应答分成两类:
(一)非特异性免疫应答
这种免疫应答不针对单一或者独特的病原体,对所有病原体都发挥作用,非特异性免疫应答包括:
1、天然屏障
常见的有皮肤和黏膜。平时皮肤受损以后,如果不及时清洗就容易发生伤口感染,这是天然屏障破损导致的感染。
2、吞噬作用
皮肤黏膜和淋巴组织存在大量的单核巨噬细胞,这些单核巨噬细胞对所有病原体和异源性的抗原都有吞噬作用。

3、免疫分子
如细胞因子、补体、溶菌酶,这些对清除病原体非常重要。
这些由天然屏障、吞噬作用和免疫分子共同组成的体内的非特异性免疫优点是反应快速,不需要适应,因为针对所有的病原体和衣原体的感染。不足的地方是强度有限,也就是说可能不能有效地、彻底地清除病原体,尤其是病毒感染和细菌感染,光靠非特异性免疫应答是不够的。
(二)特异性免疫应答
是针对特定的抗原、特定的病原体。比如针对乙肝的免疫应答,就不会识别和清除那些被丙肝病毒感染、被冠状病毒感染的细胞,这就是特异功能。
1、细胞免疫
一般情况下细胞免疫主要依赖于T淋巴细胞(细胞毒性T细胞)。

2、体液免疫
体液免疫主要依赖于B淋巴细胞。B淋巴细胞可以产生免疫球蛋白,根据免疫球蛋白结构不同分成IgM、IgA、IgE、IgG等,这些不同亚类的免疫球蛋白在不同的病原感染过程中所产生的时间、扮演的功能以及在抗感染过程中起到的作用都有所区别。

三、抗病毒免疫应答

当病毒突破免疫屏障造成感染时,体内相关的免疫机构都会被调动起来应对病毒的入侵。

(一)免疫防御效应
不管是体液免疫还是T淋巴细胞免疫,实际上就是清除病原或者清除病毒的过程。要发挥这样的免疫防御功能,有两种效应,一是直接杀伤效应,即直接杀伤病原体。因为病毒需要进入细胞,所以当发生病毒感染时最直接的办法就是是杀伤或者杀死它寄生的细胞,这样病毒失去了生存环境无法持续感染。二是间接杀伤效应,即抑制病毒本身。由于直接杀伤效应在杀死病毒的同时不可避免的会对机体造成损伤,所以在演化的过程中也出现了间接抑制病毒的功能,也就是通过分泌细胞因子或者抗病毒的小分子物质作用于被病毒感染的细胞,使得被感染细胞产生抗病毒的小分子,这些小分子再作用于病毒复制的细胞,最终起到抑制病毒复制或者清除病毒基因的作用。
(二)病理损伤效应
免疫病理损伤有直接损伤、间接损伤。间接损伤并不是说由免疫直接导致被感染的情况发生,而是免疫应答所介导的免疫病理反应导致被病毒感染的细胞受到损伤,这些称为间接损伤。
(三)抗体依赖增强(ADE效应)

B淋巴细胞主要通过分泌抗体来中和或者清除病毒,因此抗体的产生一般而言是对人有保护性的,有利于疾病痊愈。但在一些情况下,某些病毒诱导产生的抗体不仅没有保护作用反而促进病毒的再感染,典型代表是登革热病毒感染还有冠状病毒的感染(SARS、MERS,埃博拉)。这时候尽管机体产生了对应的抗体,但这些抗体并没有保护宿主,而是会在再次感染时起到增强病毒进入宿主细胞的效果。

(四)免疫记忆
有别于非特异性免疫应答或者天然免疫应答的特点,它具有记忆力。所谓记忆力,是当机体的免疫系统遇到病原体以后,它在经过很长一段时间再次遇到这个病原体的时候就会识别出来,会迅速激发出来机体对这种病原体的免疫应答,称作免疫记忆。B淋巴细胞、T淋巴细胞都有这种记忆。多数情况下,疫苗之所以有效,就在于疫苗产生的免疫应答是具有记忆力的。


新冠病毒是结构非常简单的微生物,必须生存在其他生物细胞内,这就决定了它必须要依赖于宿主的细胞才能生存和繁殖。病毒在宿主的免疫压力下为了生存就需要不断地进化或者变异,使得自己可以更容易突破宿主的免疫系统不被清除。反过来宿主的免疫系统为了使宿主的个体生命得以延续,也需要不断的进行自我调整,以便尽早识发现和识别病毒,努力消灭病毒。也就是说,病毒和宿主免疫系统的相互作用决定了病毒感染的结局。
以上就是本期分享的全部内容,有什么问题欢迎给我留言。

(文中所有图片均来自网络公开渠道)
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