本書主要內(nèi)容

最近正在讀一本書砂客，《How the immune system works》僻弹，中文名是《免疫學(xué)概覽》，這本書的第四版有中文譯本堕战。但最新的英文版是第六版，這篇讀書筆記（爭取把這本書的筆記做完）是針對第六版做的拍霜。

這本書很薄嘱丢，約170頁，但信息量很大祠饺，主要內(nèi)容如下：

• 免疫學(xué)整體越驻；
• 天然免疫系統(tǒng)；
• B細(xì)胞與抗體吠裆；
• 抗原呈遞伐谈；
• T細(xì)胞活化；
• T細(xì)胞作用试疙；
• 次級淋巴器官與淋巴細(xì)胞運輸；
• 免疫系統(tǒng)的調(diào)控抠蚣；
• 自身耐受與MHC限制性祝旷；
• 免疫記憶；
• 腸道免疫系統(tǒng)嘶窄；
• 免疫系統(tǒng)的失控怀跛；
• 免疫缺陷；
• 疫苗柄冲；
• 腫瘤與免疫系統(tǒng)吻谋；
• 免疫療法。

本書作者

這本書的作者是Lauren Sompayrac现横，他還有一本不錯的書漓拾，叫《病毒學(xué)概覽》。

網(wǎng)上檢索到的作者信息大概如下：

Lauren Sompayrac出生在杰克遜維爾（Jacksonville是美國佛羅里達(dá)州最大城市）戒祠，本科就讀于MIT骇两，他于1963年獲得物理學(xué)學(xué)士學(xué)位。

在1969年姜盈，他獲得基本粒子物理學(xué)博士學(xué)位低千。經(jīng)過兩年的粒子物理學(xué)博士后研究，他搬到了哥本哈根馏颂，在微生物學(xué)研究所做了兩年的博士后示血。

1973年回到美國棋傍，成為哈佛醫(yī)學(xué)院病理學(xué)系的博士后研究員兴喂，在那里他研究了腫瘤病毒侮穿。

1976年，他轉(zhuǎn)到科羅拉多大學(xué)分子颊亮、細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)系繼續(xù)研究腫瘤病毒剔宪，最終在1998年退休前晉升為教授拂铡。

退休后，他撰寫科學(xué)書籍葱绒，于1999年感帅，在布萊克韋爾科學(xué)出版出版了《免疫學(xué)概覽》一書（當(dāng)時應(yīng)該是第一版），現(xiàn)在是2019年了地淀，《免疫學(xué)概覽》已經(jīng)出版到了第6版失球。

從背景來看，作者原來并不是免疫學(xué)出身帮毁，因此作者的書是完全是另外一種思路寫的实苞，還是很有意思的，值得一看烈疚。

本書特點

免疫系統(tǒng)從字面上來看是一個系統(tǒng)黔牵，既然是系統(tǒng)，那么系統(tǒng)發(fā)揮作用時就是系統(tǒng)內(nèi)的成員進(jìn)行團(tuán)隊作戰(zhàn)爷肝。這個團(tuán)隊的成員我們大致可以把它們分為兩類猾浦，分別是天然免疫系統(tǒng)(innate immune system，天然免疫系統(tǒng)也叫固有免疫系統(tǒng))和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)(adaptive immune)灯抛。

免疫學(xué)這門學(xué)科并不容易金赦，主要體現(xiàn)在以下幾點：

1. 細(xì)節(jié)太多，這些繁瑣的細(xì)節(jié)對理解免疫學(xué)的一些概念造成 了一定的障礙对嚼，例如各種趨化因子夹抗，細(xì)胞因子，受體纵竖，細(xì)胞亞群等等漠烧。
2. 免疫學(xué)中存在著太多的例外情況，而這些例外情況則是免疫學(xué)家研究免疫的線索磨确。
3. 人們對免疫學(xué)的理解不斷地在進(jìn)步沽甥，一些知識在今天看來是正確的，明天就不一定了乏奥。

而這本書的特點就在于忽略掉了很多細(xì)節(jié)內(nèi)容摆舟，只給你描述一個免疫學(xué)大框架，很容易讓沒學(xué)過免疫學(xué)的初學(xué)者建立起知識框架，方便以后進(jìn)一步的學(xué)習(xí)恨诱。

天然免疫系統(tǒng)

人體對抗病原體的第一道防線其實是物理防線媳瞪，例如皮膚，黏膜系統(tǒng)等照宝，不過這并不是我們的重點蛇受。我們先來看一下天然免疫系統(tǒng)是如何工作的。

打個比方厕鹃，你剛洗完澡兢仰，你走上床時，腳趾突然被一個木片扎了一下剂碴，并流血了把将。木片上有很多細(xì)菌，不久之后你就會發(fā)現(xiàn)傷口變紅忆矛，并且腫了察蹲，這一現(xiàn)象表明，你的天然免疫系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)揮作用了催训，受傷的部位吸引了很多白細(xì)胞（至于為什么叫白細(xì)胞洽议，后面會講）過來，這些白細(xì)胞與細(xì)菌戰(zhàn)斗誘發(fā)了紅腫漫拭。而在這些白細(xì)胞中亚兄，最有名的就是巨噬細(xì)胞，下圖展示的就是巨噬細(xì)胞正在吞噬一個細(xì)菌：

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現(xiàn)在我們有一個問題嫂侍，巨噬細(xì)胞是如何知道那里有一個細(xì)菌的儿捧？

這是因為巨噬細(xì)胞上有很多天線（就是我們所說的受體，receptor挑宠，例如TLR4之類的），當(dāng)這些天線監(jiān)測到危險分子時颓影，就會知道那里有異常各淀，這里所說的危險分子是指那些病原體上共同有的一些分子。例如诡挂，一些病原體上會含有多糖這種分子碎浇，而人體的細(xì)胞表面則幾乎沒有。這樣巨噬細(xì)胞就能分辨分辨出哪些是病原體璃俗。

巨噬細(xì)胞吞噬了細(xì)菌后奴璃，會形成一個囊泡包裹細(xì)菌，即吞噬體(phagosome)城豁，隨后吞噬體與溶酶體(lysosome)融合苟穆，溶酶體中含有許多化學(xué)物質(zhì)與酶，這些物質(zhì)能夠殺死細(xì)菌。巨噬細(xì)胞采取這樣的策略是因為溶酶體中的這些物質(zhì)如果不加以控制雳旅，也會對自身造成殺傷跟磨。

巨噬細(xì)胞的英語是macorpahge，這個單詞是由兩部分構(gòu)成的攒盈，即macro抵拘，它表示巨大的意思，phage來源于希臘語型豁，意思是吃掉僵蛛。因此巨噬細(xì)胞是就是一體積很大的吃貨。巨噬細(xì)胞除了能吞噬病原體外迎变，它還能吃掉幾乎所有的東西充尉，例如其它細(xì)胞碎片。有的免疫學(xué)家就利用了巨噬細(xì)胞的這個特性氏豌，給它喂鐵屑喉酌，然后使用磁鐵將巨噬細(xì)胞分離出來。

巨噬細(xì)胞和其它的一些血細(xì)胞來源于造血干細(xì)胞(blood stem cell泵喘，這種細(xì)胞位于骨髓)泪电，造血干細(xì)胞是一種能自我更新的細(xì)胞，這里的自我更新指的是纪铺，一個造血干細(xì)胞能分裂兩個細(xì)胞相速，其中一個還是原來的造血干細(xì)胞，另外一個會繼續(xù)分化為其它的細(xì)胞鲜锚，如下所示：

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造血干細(xì)胞分化出來的細(xì)胞根據(jù)顏色可以分為兩類突诬，一類是紅細(xì)胞，功能就是輸送氧芜繁，它顯紅色旺隙，也就是我們看到的血液的顏色。另一類就是白細(xì)胞骏令，白細(xì)胞包括中性粒細(xì)胞蔬捷，巨噬細(xì)胞等等，這里叫白細(xì)胞是因為這類細(xì)胞缺乏血紅蛋白榔袋，因此不顯紅色周拐。

當(dāng)造血干細(xì)胞要分化為巨噬細(xì)胞時，它首先要離開骨髓凰兑，進(jìn)入血液妥粟，此時的細(xì)胞叫單核細(xì)胞（nonocytes），人體在任何時刻吏够，體內(nèi)約有20億個單核細(xì)胞勾给。這些單核細(xì)胞游走在循環(huán)系統(tǒng)滩报，然后進(jìn)入毛細(xì)血管，毛細(xì)血管的內(nèi)壁上有很多內(nèi)皮細(xì)胞(endothelial cell)锦秒，而單核細(xì)胞就會駐留在內(nèi)皮細(xì)胞的間隙露泊，進(jìn)而發(fā)育為巨噬細(xì)胞。

現(xiàn)在我們再回到前面提到的受傷的情況旅择，你的腳被一個木片擦傷后惭笑，這個木片上的細(xì)菌就會通過傷口進(jìn)入體內(nèi)，你體內(nèi)的巨噬細(xì)胞就會吞噬掉這些細(xì)菌生真，同時釋放出各種化學(xué)物質(zhì)沉噩，這些化學(xué)物質(zhì)功能各異。有的能夠增強(qiáng)傷口附近的血液流動柱蟀，因此傷口處會變紅川蒙。一些化學(xué)物質(zhì)會誘導(dǎo)毛細(xì)血管收縮，讓細(xì)管細(xì)胞之間的縫隙擴(kuò)大长已，從而讓毛細(xì)血管中的物質(zhì)泄露出來畜眨，這一過程會導(dǎo)致腫脹。此外术瓮，巨噬細(xì)胞釋放的化學(xué)物質(zhì)還會產(chǎn)生痛覺康聂，從而告訴大腦，這里出現(xiàn)了意外情況胞四。巨噬細(xì)胞釋放還能釋放一些細(xì)胞因子(cytokines)恬汁，一些細(xì)胞因子會向附近的單核細(xì)胞或其它免疫細(xì)胞發(fā)出信息，這些細(xì)胞也參與進(jìn)入辜伟，共同對抗細(xì)菌氓侧，此時， 在你傷口附近就出來了激烈的炎癥反應(yīng)（炎癥反應(yīng)的特征就是紅导狡、腫约巷、熱、痛旱捧，我們在生理書上都學(xué)過）载庭，這就是天然免疫發(fā)揮的功能。

這一過程是機(jī)體的一種策略：巨噬細(xì)胞在這一過程中擔(dān)當(dāng)了哨兵的角色廊佩，當(dāng)哨兵發(fā)現(xiàn)敵人（細(xì)菌）后，就會發(fā)出信號（細(xì)角因子）靖榕，招募更多的軍隊參與戰(zhàn)斗标锄。巨噬細(xì)胞隨后就會先抵抗入侵者，直到增援部隊的到來茁计。

天然免疫系統(tǒng)中除了巨噬細(xì)胞外料皇，還包括其它一些成分谓松，例如補(bǔ)體蛋白，自然殺傷細(xì)胞践剂。補(bǔ)體蛋白能夠在細(xì)菌表面上打孔鬼譬，自然殺傷細(xì)胞能夠清除細(xì)菌，寄生蟲逊脯，被病毒感染的細(xì)胞以及一些腫瘤細(xì)胞优质，這些內(nèi)容后面會提到。

適應(yīng)性免疫系統(tǒng)

在所有的動物體內(nèi)军洼，還存在著第三個層面的防御機(jī)制巩螃，即適應(yīng)性免疫系統(tǒng)(adaptive immune system)，適應(yīng)性免疫系統(tǒng)特征之一就是能夠保護(hù)宿主免受特定的病原體的入侵匕争。例如在Edward Jenner的牛痘實驗中避乏，他給人接種了牛痘后，人體就會免于天花病毒的入侵（天花病毒類似于牛痘）甘桑，在這一過程中發(fā)揮主要保護(hù)作用的就是適應(yīng)性免疫系統(tǒng)拍皮。

后來人們發(fā)現(xiàn)提供這種保護(hù)的物質(zhì)主要是抗體(antibody)，而誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生抗體的物質(zhì)稱為抗原(antigen)跑杭，例如牛痘病毒就是抗原铆帽，抗體的結(jié)構(gòu)就是免疫球蛋白G(immunoglobulin G, IgG)，如下所示：

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從上圖我們能看到艘蹋，IgG由2個不同的蛋白配對構(gòu)成锄贼，一個是重鏈(Heavy chain, Hc)，一個是輕鏈(Light chain, Lc)女阀。一個IgG分子含有兩個相同的臂宅荤，即Fab區(qū)，F(xiàn)ab區(qū)的作用是與抗原結(jié)合浸策，并且不同的抗體能結(jié)合不同的抗原冯键。但是抗體并非只有一個IgG結(jié)構(gòu)，它只占到血液中抗體比例的75%庸汗，此外惫确，還有其它的結(jié)構(gòu)，即IgA蚯舱，IgD改化，IgE和IgM，這些抗原都是由B細(xì)胞產(chǎn)生的（更確切地說是獎細(xì)胞樣B細(xì)胞枉昏，plasma B cells）陈肛，B細(xì)胞發(fā)源于骨髓。

再回到抗體分子兄裂，抗體分子除了Fab區(qū)外句旱，它還有一個Fc區(qū)阳藻，F(xiàn)c區(qū)是恒定區(qū)，即constant region谈撒，也就是上圖中的后面區(qū)分腥泥，就是抗體分子的尾巴區(qū)域。Fc區(qū)能夠與巨噬細(xì)胞表面的受體結(jié)合啃匿，F(xiàn)c區(qū)的另外一個功能就是決定抗體的類型蛔外，例如IgG和IgA的區(qū)別就在于Fc區(qū)。

抗體的頭部區(qū)立宜，也就是Fab區(qū)是與抗原結(jié)合的區(qū)域冒萄，由于與不同的抗原結(jié)合所需要的Fab區(qū)并不同，因此我們就需要很多不同的抗體分子橙数。我們到底需要多少個不同的抗體才能對抗病原體呢尊流？免疫學(xué)家們估計，我們大致需要1億個不同的抗體分子才能滿足要求灯帮。由于一個Fab區(qū)是由一條輕鏈和一條重鏈構(gòu)成的崖技，因此我們大概需要10000個不同的重鏈與10000個不同的輕鏈，才能產(chǎn)生約1億個不同的抗體钟哥。但是迎献，人類的細(xì)胞也只有25000個基因，那么如果一條輕鏈和一條重鏈都是由不同的基因編碼的腻贰，那么我們?nèi)祟惖亩鄶?shù)基因都被用于生產(chǎn)抗體了吁恍，這顯然是不太可能的。

下一篇內(nèi)容會介紹導(dǎo)致抗體多樣性的分子重排機(jī)制播演，這是由日本免疫學(xué)家利根川進(jìn)（Tonegawa Susumu)提出的冀瓦，他也是1977年的諾貝爾獎獲得者。

參考資料

1. http://medicine.jbpub.com/infectiousdisease/About_the_Author.cfm
2. How the Immune System Works.6th Edition,by Lauren M. Sompayrac