人体的免疫系统

1976 年，在一部名为《塑料试管中的婴儿》的电影中有一个生来就没有完全免疫系统的小伙子，他的名字叫戴维。他必须在一个绝对无菌的环境中生活，因为如果在有细菌、病毒或原生动物的环境中生活，他就会受到感染以至有生命危险。

80 年代，戴维从他姐姐的身上移植了骨髓，以期建立一种免疫系统。然而，给戴维做骨髓移植手术的医生根本就不知道，在戴维的姐姐的骨髓细胞中潜伏着爱泼斯坦-巴尔病毒（一种疱疹病毒，与淋巴瘤及鼻咽癌有关，由英国人 M．A．Epstein 和 Y.M. Barr 于 1964 年首次分离——译注）。尽管这种病毒通常会造成一种不太严重的名叫单核白血球增多症（俗称接吻病）的疾病，但在戴维的毫无防御能力的人体中，病毒肆行，戴维得了癌症（病毒确实会引发癌症）。不到 4 个月，戴维死于癌症，他的肠道、肝、肺和脑长满了肿瘤。

戴维死于癌症，是因为他身上缺乏一种免疫系统。爱德华·埃德尔森在他撰写的一本题为《免疫系统》的专著中将这种免疫系统描写为“一批组织、细胞和分子共同致力于识别与攻击在世界上到处隐蔽活动的小敌人

（从生物学角度看，这些小敌人通过损害人体健康而受益）”。在这些组织、细胞和分子中，种类多得惊人的一系列白血球细胞起主要作用。白血球在人体的免疫系统中是很重要的。白血球通过人体的血液和淋巴管流动，在脾、扁桃体、腺样增殖体、阑尾、小肠和数十个淋巴结中聚集。它们聚集在人体的这些部分，时刻准备迎击侵入人体的微生物。了解我们人体的免疫系统的过程，就是了解人体内的多种不同的白血球的过程。

第二次世界大战结束时，在广岛与长崎爆炸了令人恐惧的原子弹。人们从这两次核爆炸中才首次真正了解白血球细胞的起源与起因。暴露在大剂量核辐射环境下的人们会很快死亡，其原因在于这些人在 10 天～15 天内发生内出血与/或感染。这种病症叫辐射并发症，很显然，这类并发症会破坏人体免疫系统及其他系统。向病人注射来自遗传上亲和的供体的骨髓细胞可成功地医治这种病症。最后，科学家们发现，所有各种白血球细胞和红血球细胞都由一种名叫干细胞的数量很少的特殊骨髓细胞发展而成。 1988 年，斯坦福大学的欧文·L·魏斯曼首次认出鼠体内的干细胞。

此后，人们将人体的干细胞分离出来，进行深入研究。对干细胞所产生的多种白血球细胞可大体分成多种不同的细胞系列，每种细胞系列在免疫应答（指机体对抗原产生的特异性应答，包括细胞免疫、体液免疫和免疫耐受性——译注）中发挥重大作用。

非特异性应答

特化程度最低的最基本的细胞是以词意为“吞噬”的希腊词命名的吞噬细胞。吞噬细胞是像阿米巴虫那样渗出的一种白细胞，可吞食并吃掉细菌或病毒。这一过程叫噬菌作用。在吞噬细胞中，数外形像阿米巴虫的巨细胞，即巨噬细胞最常见。吞噬细胞为非特异性细胞，可攻击与吞下侵入人体的任何种类的细菌。

自然杀伤细胞是第二种白血球系列，也有这样的作用。然而自然杀伤

细胞与吞噬细胞的区别在于它并不攻击自由活动的病菌。它们攻击并吞下有缺陷（含病毒或已发生癌变）的人体细胞。自然杀伤细胞不是通过吞食，而是通过在细胞膜壁上打孔起到杀伤作用。

诸如此类的非特异性应答是一条重要防线。实际上，它们只是诸如昆虫、软体虫、蛤蜊和海星等简单无骨动物，即无脊椎动物才拥有的免疫系统。然而人类这方面的需要远不止这一点。好在人类的白细胞类型多得多，其中淋巴细胞是第三类白血球，十分重要。

特异性应答

毫无疑问，淋巴细胞在防止人体因微生物引起的疾病方面所起作用最大。它们是步兵、骑兵与空军汇合成的一支力量。让我们将淋巴细胞一分为二，因为尽管显微镜观察到的所有淋巴结外形相仿，然而实际上有两种明显区别的淋巴结群体，即 B 淋巴细胞（B 细胞）与 T 淋巴细胞（T 细胞）。这两种群体生长的途径因其赖以成熟的人体所在部位而异。会衍化为 B 细胞的淋巴结留在骨髓内继续生长。肯定会分化为 T 细胞的淋巴结则在其生长初期即移到胸腺；胸腺很小，位于胸骨后的胸腔上部（图 1 列出干细胞分化的不同白血球的谱系）。所有这些淋巴结构成具有两方面的潜在防御能力的系统。让我们仔细地研究这些细胞的工作机理吧。

B 细胞

从成熟的 B 细胞中抽出一种名叫抗体的蛋白质分子。抽出的抗体对特定的微生物作出应答，抗体只有在其与这些微生物接触之后才能起作用。所谓接种疫苗无非就是生成抗体。接种脊髓灰质炎疫苗就是接种已减弱的脊髓灰质炎病毒。减弱的病菌不会引发传染病，而只会促进 B 细胞生长。这时，B 细胞成为大量的微型工厂来生产抗体；每小时可生产数千万个抗体，其速度确实惊人。就是说，每秒钟大体可生成 3000 个抗体分子。

抗体分子有明显的特异性。预防脊髓灰质炎的疫苗预防不了破伤风或天花。这种特异性归因于一种抗体分子与名叫抗原的病菌上的某些表面分子之间的适应性十分独特。这好比一把钥匙开一把锁，由特定的 B 细胞组成的抗体分子只能用于一种抗原。由已减弱的脊髓灰质炎病毒产生的抗体只能用于脊髓灰质炎病毒分子。

多年来，科学家对这种特异性困惑不解。显而易见，人体需要产生抗体来预防数百万种不同的抗原。有人设想，抗原是作为模板活动的，这种设想是合理的。在一个 B 细胞围绕这种模板将自身包围起来时，它按一定的指令或程序产生适当形状的抗体。

这一理论听起来还行，但却是谬论。抗体是蛋白分子。因此，B 细胞中的特异基因都有其编码。看来，抗原上的某种特定形状根本不可能影响基因所产生的蛋白的类型。进一步的研究产生了抗体形成的另一种理论，即无性繁殖理论。目前，这一理论已被人们普遍接受。这一理论假定，不同的 B 细胞多达 1 亿多种，每种都能识别某种特定的抗原，尔后再产生特定的抗体。这种理论认为，在抗体与抗原相互作用并仅仅等待激活之前，B

细胞中已存在构成抗体的基因。

这项理论存在的唯一问题是，上亿个抗体蛋白需要上亿个基因。然而人的细胞只有上亿个基因，其中大部分基因都与生成抗体无关。好在生成抗体的基因由多节不同部分组成。人体的基因材料中都有各节的很多变异。有些节具有多达 300 种的不同变异，所有这些变异在免疫 B 细胞中都存在。随着细胞在骨髓中成熟，细胞随意取若干节，将其结合成一种独特的、功能齐全的抗体基因。我们获得 B 细胞的各种群体，其中每个细胞都能识别并生成能对付某种抗原的抗体。将抗原与在 B 细胞表面散布的抗体分子结合起来即可识别抗体（请记住，B 细胞是生成抗体的繁殖工厂）。将抗体与抗原结合通常都破坏不了侵入人体的细菌。一般说来，抗体

可启动一类破坏性的酶，而不是杀伤这类酶（尽管抗体可使细菌的毒素与病毒失效）。这些酶多达 20 多种，因其作为抗体的补体而统称补体，它们通过破坏细菌的外膜而起到灭菌的作用。在将细菌杀伤与/或使其失效之后，由吞噬细胞吞噬这些细菌（图 2 概括了 B 细胞的免疫作用）。

在任何给定时刻，身体健康的人的血液系统和淋巴系统中约有 10 万亿个 B 细胞在活动。它们生成的抗体约占血液中所含蛋白质的五分之一。B 细胞及其抗体是免疫系统的重要组成部分，名叫体液（介导）免疫；所谓体液是指抗体分泌物液体。而 T 细胞则起细胞（介导）免疫作用，因为在细胞（介导）免疫中起主要作用的是 T 细胞本身，而不是体液。

T 细胞

T（淋巴）细胞（胸腺依赖性细胞——译注）中的字母 T 反映了该细胞由骨髓向胸腺迁移，随后又在胸腺中成熟这一特点。在其成熟过程中，T 细胞与 B 细胞一样，呈现免疫活性（是指在抗原性攻击后，能发生免疫应答的能力——译注）。就是说，这些细胞具有特异性，即只对一种抗原作出应答的能力。然而 T 细胞的作用机理则复杂得多。胸腺为起始物生成三种截然不同的 T 细胞群体。它们是 T 杀伤细胞、T 协助细胞（能协助 B 细胞形成抗体的细胞——译注）和 T 抑制细胞。T 抑制细胞的抑制作用令人失望。T 抑制细胞在后来发生的免疫应答中被触发（指启动一系列连锁免疫反应的第一步——译注）释放出化学物质；这些化学物质只是在已消灭有威胁的微生物之后才帮助抑制免疫活动。而 T 杀伤细胞与 T 协助细胞则不然，这些细胞从一开始就积极介入免疫活动。

T 杀伤细胞与 T 协助细胞对我们人体中潜伏的自由的细菌、病毒或其他致病因子并不作出应答。它们与 B 细胞的区别在于：在其细胞表面并无识别这些入侵者的适当的受体。它们识别的对象是我们人体中已受到微生物感染的那些细胞。它们怎样作出应答则取决于它们是 T 杀伤细胞，抑或T 协助细胞。

T 杀伤细胞是 T 细胞中仅有的杀伤细胞。它们的主要杀伤对象是具有病毒和十分难对付的微生物的人体细胞，而这些病毒和微生物只是在透过活细胞之后才有活力。病毒体进入细胞后，十分忙碌地利用受感染的细胞机构大量地复制这些病毒体。然而，细胞已发展了防止这样复制病毒的种种方法。有些名叫主组织相容性复合基因的细胞蛋白获取若干片断的病毒蛋白，并将其带到细胞膜。主组织相容性复合基因与其外展的病毒抗原和

细胞膜一起繁殖，并与它们可能遇到的任何 T 杀伤细胞相互作用。适当的T 杀伤细胞一到达就会与细胞表面上的主组织相容性复合基因——病毒抗原复合物结合。这时，从酶的角度看，T 杀伤细胞会在受感染的细胞上打孔（图 3 为 T 杀伤细胞的活动示意图）。

蜜蜂为了保卫蜂巢，将威胁蜂巢的动物蜇伤而付出生命；与蜜蜂一样，受感染的细胞也会因为受感染而被 T 杀伤细胞消灭。这样一来，细胞阻止了病毒进一步繁殖，并让这些病毒受到 B 细胞及其抗体与吞噬细胞的作用。T 杀伤细胞还清除已发生癌变的细胞，然而 T 杀伤细胞也攻击与排斥移植器官的组织。

综上所述，看来该系统的能力相当强，而且很全面。B 细胞产生抗体，抗体在吞噬细胞与补体的帮助下，破坏自由的微生物。T 杀伤细胞控制那些会进入人体细胞的任何病菌。尽管这种组合造成 T 协助细胞看上去过剩，但情况并非如此：对诱发艾滋病的人体免疫缺损病毒起破坏作用的就是 T 协助细胞。要让临终的艾滋病病人了解这一事实，这样你就会有不同的看法。恰恰是人体免疫缺损病毒破坏了 T 协助细胞。

T 协助细胞像胶一样，将整个免疫系统结合在一起。它们的分泌物将该系统的其他各分支都动员起来，而且它们根本不是从属物。吞噬细胞、B 细胞和 T 杀伤细胞都在其与 T 协助细胞的相互作用下启动。这一作用机理和 T 杀伤细胞与受病毒感染的人体细胞的相互作用很相似。在吞噬细胞与B 细胞表面出现一些病毒蛋白，但其数量微不足道。通过 T 协胁细胞的识别与结合，激发吞噬细胞消化其微生物食物，并激发 B 细胞增殖与产生抗体（图 4 为 T 协助细胞作用的示意图）。

T 协助细胞与免疫系统的各种细胞结合时还释放大量的化学物质，这些化学物质叫细胞分裂素或中间白细胞杀菌素。这些分泌物不仅催醒 T 杀伤细胞，还进一步刺激吞噬细胞与 B 细胞的活性。当免疫系统的所有分支都卓有成效地工作时，该系统就是由相互作用的细胞和分泌物以及就在免疫系统中心的 T 协助细胞所组成的极其复杂的网络。

记忆细胞

2500 年前，雅典的修昔底德（约公元前 460 年至公元前 400 年，古希腊历史学家——译注），在描写一种流行病时指出，由恢复健康的人来照管临终垂危病人，“因为任何人都不会再次犯这种病”。这段话指出了免疫系统的一种基本性质，即免疫系统有免疫能力。流行性腮腺炎病人或麻疹病人康复后可以放心的一点就是不会再犯这种病。疫苗就是依据这一原理。将疫苗注入人体（即便人体很虚弱、不省人事）可以使人终身具有抵御这种疾病的能力。

这个问题的答案是：在人体中已产生了寿命很长的记忆细胞。B 细胞对首次遇到一种特定的病毒或细菌作出应答时，B 细胞被变为生成抗体的机构。然而，完成这种变化需要 5 天多的时间；在这段时间里，免疫应答遭到严重损害。不过，有些 B 细胞（和 T 细胞）变为记忆细胞，而记忆细胞通常可留在人体内若干年。在再次遇到该微生物时，记忆细胞（即 B 记忆细胞）一接触抗原（指免疫系统的细胞已处在被某一抗原持续地激活的

状态——译注），就可以流出带抗体的血流。因此，要是人体已受到某微生物的首次侵袭，就不会再受感染。人们再犯诸如感冒等疾病的唯一原因就是因为有数百种感冒病毒，所有感冒病毒差别很大，以至于记忆细胞识别不了。

在长达数十亿年的漫长岁月里，生命一直在自我完善。看来，生命已发展了一种完全能满足需要的抵御疾病的系统。结构复杂的免疫系统是人体中复杂程度仅次于神经系统的一种系统。然而，免疫系统存在着很多薄弱环节。变态反应、自身免疫性疾病和艾滋病都是免疫系统或多或少存在缺陷的例子。在某些情况下，我们人体的免疫系统为什么不能令人满意？因为涉及其他工作机理，请参阅其他文章。

（楠静译）