[转帖]固有免疫和适应性免疫的基本原理

1-7. 特异抗原递呈细胞的活化是诱导适应性免疫必须的首要步骤Activation of specialized antigen-presenting cells is a necessary first step for induction of adaptive immunity

当在感染组织，病原体被未成熟的DCs细胞摄入时，适应性免疫反应就已启动。这些特异的吞噬细胞大部分居住在组织，具有相对长的生命周期。象巨噬细胞一样，它们来自相同的骨髓前体细胞，从骨髓迁徙到周围组织，它们的作用就是监视病原体可能侵入的局部环境。最终，所有的居住在组织的DCs细胞通过淋巴液迁徙到区域淋巴结，在区域淋巴结，它们与再循环的天然淋巴细胞相互作用（图A-1.14）。一旦DCs细胞没有被激活，则会诱导一个对它们负荷的自身抗原的耐授。

未成熟的DCs细胞表面的受体可识别大多数病原体的公共特性，如细菌细胞壁的蛋白聚糖。与巨噬细胞和中性粒细胞类似，当细菌与DCs细胞的受体结合时就会刺激DCs细胞吞食病原体并在胞内降解它。未成熟的DCs细胞通过受体非依赖的机制（巨噬胞饮作用）也可持续不断地吸收胞外物质，包括病毒颗粒与细菌。然而，DCs细胞的功能主要地不是消灭病原体，而是携带病原体抗原到外周淋巴器官，并在外周淋巴器官将抗原递呈给淋巴细胞。当DCs细胞吸收感染组织的病原体，DCs细胞被活化，并转移到附近的淋巴结。一旦DCs细胞被活化，它就成熟为一种高效的抗原递呈细胞（antigen-presenting cell，APC），APC细胞，去激活病原体特异的淋巴细胞（Figure A-1.14）。活化的DCs细胞分泌细胞因子影响固有免疫反应和适应性免疫反应。这些细胞是基本的看门人，由它们来决定对存在的病原体在何处并如何启动免疫系统的反应。DCs细胞的成熟及其作用见免疫学（IIIV）部分。

1-8. 介导适应性免疫的抗原特异性细胞的克隆

固有免疫的防御系统对多数病原体是有效的，但是，这种固有免疫的防御系统是被动的，他依赖于种系编码的受体，这种受体能识别病原体，而病原体的进化要比他所感染的宿主快的多。这就可以解释了为什么固有免疫的防御系统仅仅识别负荷表面分子的病原体，因为这些表面分子在进化过程中是保守的，也是大多数病原体共有的。令人惊讶地是，很多致病菌（pathogenic bacteria）已经进化了一种保护性的荚膜（capsule），这种荚膜可使致病菌隐藏其负荷的表面分子以避免被识别和吞噬。病毒并不携带与细菌类似的表面分子，他们很少被巨噬细胞直接识别。然而，病毒和荚膜化的细菌仍能被DCs细胞以一种非受体依赖的过程--巨噬胞饮作用（macropinocytosis）吸收，显示他们感染特性的分子被暴露，DCs细胞被活化，并将抗原递呈给淋巴细胞。适应性免疫反应的淋巴细胞的识别机制就是克服固有免疫系统所面临的限制，使他能够识别各种各样的抗原，也就是能特异地识别各种各样的病原体。

进入血循环的每一个天然淋巴细胞只特异性地负荷一种单一的抗原受体，这些抗原受体的特异性是由一个唯一的遗传机制所决定的，这种机制始于淋巴细胞的发育过程并产生数以百万计的不同的基因亚型以编码这些受体分子。如此以来，一个淋巴细胞仅仅携带一种特异的受体，每种淋巴细胞的特异性是不同的。这样，体内数以百万计的淋巴细胞就携带了数以百万计的特异的抗原受体，这就是每一个个体的淋巴细胞受体库（lymphocyte receptor repertoire）。在生命过程中，这些淋巴细胞还要经历一个自然选择的过程，只有经过自然选择过程的淋巴细胞才能在遇到抗原时与其受体结合，被激活，增殖和分化为效应细胞。

克隆选择学说是Macfarlane Burnet于20世纪50年代提出的，具体见图Figure A-1.15. 克隆选择。Macfarlane Burnet的克隆选择学的大意是：This selective mechanismto explain why antibodies, which can be induced in response to virtually any antigen, are produced in each individual only to those antigens to which he or she is exposed. He postulated the preexistence in the body of many different potential antibody-producing cells, each having the ability to make antibody of a different specificity and displaying on its surface a membrane-bound version of the antibody that served as a receptor for antigen. On binding antigen, the cell is activated to divide and produce many identical progeny, known as a clone; these cells can now secrete clonotypic antibodies with a specificity identical to that of the surface receptor that first triggered activation and clonal expansion。

1-8. 介导适应性免疫的抗原特异性细胞的克隆

固有免疫的防御系统对多数病原体是有效的，但是，这种固有免疫的防御系统是被动的，他依赖于种系编码的受体，这种受体能识别病原体，而病原体的进化要比他所感染的宿主快的多。这就可以解释了为什么固有免疫的防御系统仅仅识别负荷表面分子的病原体，因为这些表面分子在进化过程中是保守的，也是大多数病原体共有的。令人惊讶地是，很多致病菌（pathogenic bacteria）已经进化了一种保护性的荚膜（capsule），这种荚膜可使致病菌隐藏其负荷的表面分子以避免被识别和吞噬。病毒并不携带与细菌类似的表面分子，他们很少被巨噬细胞直接识别。然而，病毒和荚膜化的细菌仍能被DCs细胞以一种非受体依赖的过程--巨噬胞饮作用（macropinocytosis）吸收，显示他们感染特性的分子被暴露，DCs细胞被活化，并将抗原递呈给淋巴细胞。适应性免疫反应的淋巴细胞的识别机制就是克服固有免疫系统所面临的限制，使他能够识别各种各样的抗原，也就是能特异地识别各种各样的病原体。

进入血循环的每一个天然淋巴细胞只特异性地负荷一种单一的抗原受体，这些抗原受体的特异性是由一个唯一的遗传机制所决定的，这种机制始于淋巴细胞的发育过程并产生数以百万计的不同的基因亚型以编码这些受体分子。如此以来，一个淋巴细胞仅仅携带一种特异的受体，每种淋巴细胞的特异性是不同的。这样，体内数以百万计的淋巴细胞就携带了数以百万计的特异的抗原受体，这就是每一个个体的淋巴细胞受体库（lymphocyte receptor repertoire）。在生命过程中，这些淋巴细胞还要经历一个自然选择的过程，只有经过自然选择过程的淋巴细胞才能在遇到抗原时与其受体结合，被激活，增殖和分化为效应细胞。

克隆选择学说是Macfarlane Burnet于20世纪50年代提出的，具体见图Figure A-1.15. 克隆选择。Macfarlane Burnet的克隆选择学的大意是：This selective mechanismto explain why antibodies, which can be induced in response to virtually any antigen, are produced in each individual only to those antigens to which he or she is exposed. He postulated the preexistence in the body of many different potential antibody-producing cells, each having the ability to make antibody of a different specificity and displaying on its surface a membrane-bound version of the antibody that served as a receptor for antigen. On binding antigen, the cell is activated to divide and produce many identical progeny, known as a clone; these cells can now secrete clonotypic antibodies with a specificity identical to that of the surface receptor that first triggered activation and clonal expansion。

1-9. 克隆选择是适应性免疫的中心法则

在Macfarlane Burnet提出克隆选择学说时，人们对淋巴细胞抗原受体以及淋巴细胞的功能知之甚少。直到上世纪60年代初，基于James Gowans的发现才对淋巴细胞的中心作用有所认识：去除鼠体内的小淋巴细胞可致适应性免疫反应缺失，补充这些小淋巴细胞后适应性免疫反应得以恢复。人们认识到淋巴细胞必然是克隆选择的基本单元，它们的生物学成为研究焦点，并发展成为一个崭新的领域—细胞免疫学。

具有不同受体的淋巴细胞的克隆选择可以完全解释适应性免疫，同时也存在一个明显有意义的问题，如果在一个个体的生命周期中，淋巴细胞的抗原受体是随机产生的，那么淋巴细胞又是如何阻止抗原对体内组织的识别并阻止攻击这些组织的呢？上世纪40年代后期，Ray Owen的研究发现：共享一个胎盘的两个牛犊，对彼此组织是免疫耐授的，彼此之间没有引起免役反应。在1953年，Sir Peter Medawar随后证实：在胚胎发育过程中，鼠对外来组织也呈现一种免疫耐授状态。Burnet提出：发育中的淋巴细胞所具有的潜在的自身反应性，在淋巴细胞成熟前被完全清除，这个过程就是著名的克隆排除。耐授机制见淋巴细胞的发育（第IIV部分）。

在适应性免疫中，淋巴细胞的克隆选择是一个最为重要的原则。克隆选择理论的四个基本假设是：

1、 每一个淋巴细胞负荷一种类型的具唯一特异性的受体。

2、 一个淋巴细胞受体与一个具高亲和力的外来分子的相互作用可激活淋巴细胞。

3、 分化为效应细胞的淋巴细胞负荷的受体与子代细胞具有完全相同的特异性。

4、 在淋巴样细胞发育的早期阶段，负荷针对自身分子受体的淋巴细胞被清除。

 

1-10. 抗体分子的结构

抗体是B细胞抗原受体（B-cell antigen receptor or BCR）的分泌形式，抗体分子的结构图见Figure A-1.16. 每一个抗体分子都有一个二重对称轴，由两个相同的轻链和两个相同的重链组成。轻链和重链都含有可变区和恒定区，轻链和重链组成的可变区形成抗原结合位点。抗体分子的轻链和重链见Figure A-1.17. 抗体分子结构的详细描述见第III部分。抗体分子的功能特征见第IV部分和第IX部分。