生化小课 | 免疫反应包括一系列特殊的细胞和蛋白质

免疫反应包括一系列特殊的细胞和蛋白质

免疫是由各种白细胞带来的，包括巨噬细胞（macrophages）和淋巴细胞（lymphocytes），所有这些都是由骨髓中未分化的干细胞发育而来的。白细胞可以离开血液并在组织中“巡逻”，每个细胞都会产生一种或多种蛋白质，这些蛋白质能够识别并结合可能发出感染信号的分子。

免疫反应由两个互补系统组成，即体液免疫系统（humoralimmune system）和细胞免疫系统（cellular immune system）。体液免疫系统针对细菌感染和细胞外病毒（体液中发现的病毒），但它也可以对单个外来蛋白质做出反应。细胞免疫系统破坏被病毒感染的宿主细胞，也破坏一些寄生虫和外来组织。

体液免疫反应的核心是可溶性蛋白质，称为抗体（antibodies）或免疫球蛋白（immunoglobulins），通常缩写为Ig。免疫球蛋白结合细菌、病毒或被识别为外源的大分子，并针对它们进行破坏。免疫球蛋白占血液蛋白质的20%，由B淋巴细胞（B lymphocytes）或B细胞（B cells）产生，之所以如此命名是因为它们在骨髓中完成发育。

细胞免疫反应的核心是一类T淋巴细胞（T lymphocytes）或T细胞（T cells，之所以称为T细胞，是因为其发育的后期发生在胸腺中），称为细胞毒性T细胞（cytotoxic T cells，TC细胞，也称为杀伤性T细胞）。对感染细胞或寄生虫的识别涉及TC细胞表面被称为T细胞受体的蛋白质（T-cellreceptors）。受体是一种蛋白质，通常存在于细胞外表面并延伸穿过质膜，识别并结合细胞外配体，从而触发细胞内的变化。

除了细胞毒性T细胞外，还有辅助性T细胞（helper T cells，TH细胞），其功能是产生被称为细胞因子的可溶性信号蛋白，其中包括白细胞介素。TH细胞与巨噬细胞相互作用。TH细胞只是间接参与消灭受感染的细胞和病原体，刺激能与特定抗原结合的TC和B细胞选择性增殖。这一过程被称为克隆选择（clonal selection），它增加了能够对特定病原体做出反应的免疫系统细胞的数量。宿主需要时间（通常是几天）才能对新抗原产生免疫反应，但记忆细胞（memorycells）可以对以前遇到的病原体做出快速反应。预防特定病毒感染的疫苗通常由弱化或杀死的病毒或从病毒或细菌蛋白质外壳分离的蛋白质组成。疫苗注射到人体内后，疫苗通常不会引起感染和疾病，但它有效地“教会”免疫系统病毒颗粒的样子，刺激记忆细胞的产生。在随后的感染中，这些细胞可以与病毒结合并引发快速免疫反应。

导致AIDS（获得性免疫缺陷综合症）的病毒 HIV（人类免疫缺陷病毒）所引发的流行病就充分说明了TH细胞的重要性。TH细胞是HIV 感染的主要目标；这些细胞被消灭后，整个免疫系统将逐渐丧失能力。

免疫系统的每种识别蛋白，无论是T细胞受体还是B细胞产生的抗体，都能与某些特定的化学结构特异性结合，从而将其与几乎所有其他蛋白区分开来。人类能够产生超过108种具有不同结合特异性的抗体。鉴于这种非同寻常的多样性，病毒或入侵细胞表面的任何化学结构都很可能被一种或多种抗体识别并结合。抗体的多样性来源于一组免疫球蛋白基因片段通过基因重组机制的随机重组，第25章将对此进行讨论（见图 25-42）。

抗体或T细胞受体与它们结合的分子之间的独特相互作用是用专门的词汇来描述的。任何能够引起免疫反应的分子或病原体都被称为抗原（antigen）。抗原可以是病毒、细菌细胞壁或单个蛋白质或其他大分子。一种复杂的抗原可能会与几种不同的抗体结合。单个抗体或T细胞受体只与抗原中的特定分子结构（称为抗原决定簇antigenic determinant或表位epitope）结合。

小分子是细胞代谢的常见中间体和产物，免疫系统对这些小分子产生反应是无效的。Mr < 5000的分子一般不具有抗原性。然而，在实验室中，当小分子共价附着在大蛋白质上时，它们可以用来引发免疫反应。这些小分子被称为半抗原（haptens）。针对蛋白质连接的半抗原产生的抗体会以自由的形式与相同的小分子结合。这类抗体有时用于本章后面描述的分析测试的开发，或作为亲和层析中的特定配体(见图3-17c)。

Principles of Biochemistry

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