第2章 免疫系统的器官与细胞
1.免疫系统的五道防线
人体的外表
人体对于抗原的第一道防卫网，就是我们很少会去注意到的皮肤。虽没有什么复杂的构造，看起来也毫不起眼，但却是机体最重要的防卫网。一般的病毒与细菌，都没有办法直接穿透皮肤，我们也之所以能安然地在充满各种病毒与细菌的环境中继续生息。对于病毒而言，如果我们跟受到感染的病人接触，身上沾到了病毒，大多数不会引起感染。问题是如果我们的手上沾到病毒，然后我们用手去摸眼睛、鼻子、嘴巴等这些没有皮肤保护的地方，手上的病毒就可能会开始作怪，在这些黏膜组织里面开始繁殖，甚至引起疾病。所以我们一直强调洗手，除了要预防将手上的抗原传染给别人以外，也是在保护自己。
人身体上没有被皮肤保护的地方，其外表都是湿湿的黏膜组织，这些地方也就是人体防御系统的罩门所在。这些罩门的存在是不得已的事情，因为我们不能将眼睛、鼻子、嘴巴都用皮肤盖住，否则我们虽然可免除各种抗原的侵袭，但是同时也会变成一个无法与外界沟通的石像。为了加强这些罩门的防御能力，这些黏膜组织都有分泌液体的功能。这些液体可以不断地冲刷不小心掉在上面的抗原，让它们没有很多机会侵入组织内部。因为某些特殊病毒有穿透防卫在罩门旁边组织的一些特殊机制，所以要预防某些特殊病毒感染，不能只靠我们身体自身的防卫系统，必须想办法阻断其进入罩门的可能途径。
肠胃道
我们的呼吸道可以藉由表面的黏液与纤毛的运动，不断地将外来抗原排出。尽管如此，我们的肠胃道也在不停地吃下外来抗原。所以，我们的肠胃道也需要具有抵抗外侵的后备能力，否则就会一天到晚生病。构成这第二道防卫网的第一道防线，是存在于胃部的胃酸。胃酸的这一道屏障并不是无所不能的，它对于特殊病毒没有压制的能力，所以特殊病毒可以轻易地通过这一道关卡。我们的肠道细胞下面还有一些淋巴细胞，它们可以将一种称为A型免疫球蛋白的抗体（IgA）分泌到肠道的表面。A型免疫球蛋白拥有抗拒肠道酵素的作用，也可以辨认特殊的病原，是属于人体特异性防御系统的一员。我们不太清楚肠道上面的这种A型免疫球蛋白可以发挥多少对抗肠病毒的能力，但是一般认为，这种防御系统对于某些病毒的作用很小。
吞噬细胞
如果外来的病原侵入人体，我们就需要有其他防线来加以抵抗。构成人体其他防线的主体，是日夜不停穿梭在血液中巡逻的白血球。其中，嗜中性白血细胞、单核细胞与巨噬细胞都具有吞噬异物的功能，本文将之通称为吞噬细胞，它们构成了人体的第三道防卫网。吞噬细胞有能力对抗的东西，通常是个子比较大的细菌与霉菌。吞噬细胞具有辨识敌我的机制，一旦它们认出外敌入侵，马上会进行吞噬，然后利用细胞里面一些酵素与毒性物质，将吞进来的敌人消灭掉。吞噬细胞对抗病毒的能力有限，但是其中的NK细胞却是对抗病毒感染不可或缺的战士之一。
体液免疫
我们体内的淋巴细胞可以分成很多种，主要有B 细胞、T细胞与自然杀伤细胞三种。其中，B细胞可以分泌免疫球蛋白，这就构成了人体的第四道防卫网。每一种抗体分子，都只能够辨识一种抗原。能够认识肠病毒的抗体，对于其他病毒或细菌是完全无效的。所以，浆液性免疫是一种具有相当特异性的防御机制。当人类受到病毒感染以后，1~3天之内我们的身体就会出现M型与G型免疫球蛋白（IgM、IgG）。在感染发生以后的一个月内，M型免疫球蛋白占了其中的大部分。虽然G型免疫球蛋白的出现比较慢，但是它们可以在体内维持至少几十年的有效浓度。A型免疫球蛋白也会在血清中微量地出现，但是它们大量出现的地方，主要是它们执行任务的肠胃道。所以，我们可以说A型免疫球蛋白是在外面巡逻的部队，M型免疫球蛋白是发生战事时的前锋部队，G型免疫球蛋白则是可以发挥持续战斗力的主力部队。
细胞免疫
抗体可以在人类细胞的外面巡逻，寻找那些小病毒来加以消灭。但是我们知道病毒是很刁钻的，如果它们在细胞外面没有被抗体发现，偷偷地跑到细胞的里面，抗体就无可奈何了，因为抗体没有能力随意进入细胞里面。这时候，就需要第五道防卫网来加入作战，这就是被称为T细胞的一种淋巴细胞。T细胞具有辨识异常细胞的特异功能，如果有病毒侵入细胞里面，T细胞通常可以发现这种内藏病毒细胞的变化。这种免疫机制是靠T细胞的作用来完成，而不是靠分泌到体液里面的抗体，所以被称为细胞免疫。
虽然我们把人体的防御系统分成好几道防卫网，但这些防线并不是各自独立运作的。一旦人体的某部位发现外敌入侵的时候，这些不同的防御系统会在此部位协同作战。
2.免疫器官骨髓生产淋巴细胞
纵切骨骼时周围有骨膜，内部有海绵体和髓腔，髓腔里就是骨髓。身体的免疫器官中最重要的就是骨骼里存在的骨髓。在髓腔和海绵体中间，能够生成对形成抗体有重要作用的淋巴细胞以及红细胞的前体——造血干细胞。可以这样说，如果没有骨髓，免疫就不可能发生。
或者说，骨髓可以称之为淋巴细胞的制造工厂，是重要的免疫器官。骨髓在所有的骨骼中都存在。因为骨髓存在于所有骨骼中，所以有时人们竟意外地看不到这点——骨骼不单纯是身体的支架，它还具有生产淋巴细胞和红细胞的重要功能。
骨髓的造血干细胞经过不同的分化途径成为淋巴细胞系统的干细胞和造血系统的多能干细胞，尤其是与免疫系统有关的白细胞系统的干细胞。白细胞系统的细胞有淋巴细胞以及巨噬细胞、中性粒细胞、嗜酸粒细胞和嗜碱粒细胞。淋巴细胞系统的干细胞移动到胸腺时，在胸腺中变成T细胞，然后再分化成辅助T细胞（在免疫应答中能促进前体细胞分化的T细胞）、抑制T细胞（这是在免疫应答时有抑制功能的T细胞）和杀伤T细胞。还有一些不通过胸腺流入机体各处的淋巴细胞，称为B细胞。
除此之外，还有造血的功能。所谓造血作用，也就是形成我们身体中流动的血液成分，就是说我们身体中流动的血液来源于骨髓。
例如，人或鼠中所有的骨中都充满称为造血干细胞的红细胞和生成淋巴细胞的细胞。这些细胞通过淋巴管等流入机体各处，在所到各处参与免疫活动。
3.免疫场所胸腺形成T细胞
胸腺是机体内活跃地生产免疫细胞的场所。胸腺正好在心脏的上边，是一对似树叶形状的器官。成人的胸腺有很多的小叶。小叶由薄的结缔组织包膜包围着，其内为细胞密集的皮质和细胞稀疏外观明亮的髓质组成。
在胸腺的皮质分裂增殖的淋巴细胞有90%被排除胸腺，其大部分成为识别自身抗原的免疫细胞，余下来的淋巴细胞移行到髓质，再分化成T 细胞，也就是胸腺对淋巴细胞进行加工，主要是形成T细胞。
胸腺在其他淋巴性器官还未完成的时候就已发育起来了，因此在机体防御机制中起到中枢的作用。
胸腺的年龄和重量的呈马鞍形，约15岁（青春期）的胸腺是最大的。皮质和髓质过了40岁以后就丧失，而为脂肪组织所代替。因此，胸腺是随着年龄增长而消失。
胸腺比较重要的功能是形成T细胞，另一重大的功能就是使自身的免疫系统不能攻击自身。
例如，取出自己的血液，将其回输到自身是很安全的。如果是他人的血液或其他动物的血液进入体内时，最坏的情况可以达到致死。
4.肠道与脾脏完成免疫反映
食物从口进入体内，微生物、细菌、病原菌等也最容易侵入口，而肠道与口通连。因而要保护身体防御病原菌等的侵害，就要有非常重要的免疫系统。对大量进入的外来入侵物起到防御作用的淋巴器官是不能没有的，否则，人体就会处于无戒备状态，会成为病原菌栖息的巢穴，终难免被夺去生命。对这样的危险要防患于未然，肠道免疫系统的功能就非常重要了。
在管理肠的消化吸收的器官中夹有肠道独特的淋巴结，即淋巴集结，它作为免疫功能的中枢存在于肠道中。在淋巴集结以外的地方，称为肠道上皮细胞的吸收细胞之间还存在有肠道特有的淋巴细胞和T细胞。它的下边有称为新膜固有层的独特组织，成为储存免疫细胞的地方。
脾脏像压扁的拳头形状的脏器，位于左上腹部的背中侧。重量为80~120克，暗红色。脾脏由充满了红细胞的静脉窦的红脾髓和称为集中吞噬细胞和淋巴细胞的白脾髓组织构成。
脾脏的功能在胎生期为造血和生产抗体等，还能贮存和破坏红细胞，也可调整骨髓功能。脾脏通常担当着排除机体内各种异物的滤器功能，这对于免疫器官是非常重要的。它还能储存由骨髓和胸腺生成的T细胞、B细胞的功能。
脾脏的重要功能就是完成免疫反应。在脾脏中的白脾髓含有吞噬细胞，常驻有大量的淋巴细胞。血液中的抗原被吞噬细胞捕获，识别这种抗原的淋巴细胞可以产生抗体以处理异物。
5.淋巴管与淋巴结进行免疫输送
在骨髓里形成B细胞和T细胞，这些细胞通过淋巴结和淋巴管向全身输送。
人体内布满淋巴管，其中特别粗的淋巴管集中的地方就是淋巴结，淋巴结主要分布于腋下和腹股沟等处。淋巴结在体内分布广泛，数目可达500个以上，形式多样，直径大小从1毫米到20毫米不一。
由骨髓或胸腺形成的T细胞和B细胞运送到血液中去。进而，血液和组织间进行物质交换，液体成分从毛细血管渗出。淋巴细胞进入淋巴结和淋巴管中。从血管渗出的淋巴细胞主要都集结到淋巴结处，以攻击侵入体内的各种病原菌，发挥抵御侵入的危害功能。
在淋巴结中有输入淋巴管和输出淋巴管。各种各样的抗原从输入淋巴管进入，并集中在淋巴结处。而纯淋巴细胞从血管进入淋巴结，T细胞移向淋巴结的T细胞区移动，B细胞称动到滤胞。识别抗原的淋巴结细胞开始成熟，没识别抗原的淋巴细胞通过输出淋巴管循环。数日后，淋巴细胞与抗原的战斗结束，成熟的淋巴细胞作为活化细胞进行免疫反应。
6.T细胞形成抗原免疫功能
在骨髓形成的淋巴系统干细胞进入胸腺者分化成为成熟的T细胞。从形状上看，T细胞成滑溜的圆形。T细胞在胸腺中分化，通常成为CD4 T 细胞和CD8细胞，各自在表面上分别有CD4抗原和CD8抗原。两者具有非常不同的功能。表面抗原的略微差异就会使得功能发生改变，这点是不可思议的。
在胸腺最初既无CD4也无CD8的T细胞变成既有CD4又有CD8的细胞，它们再分化而成CD4为正、CD8为负及CD4为负、CD8为正的各自只有单一方面抗原的细胞。
也就是原来不具有表面抗原的细胞在分化过程中获得了两方面的抗原，最终则成为仅有单一方面功能的表面抗原细胞。经过这个途径形成了两种型的T细胞。将其输送到末梢发挥各种不同的功能。
另外，CD4细胞现在分为叫做Th₁和Th₂两种型。Th₁和Th₂生的细胞因子是不同的。此细胞因子差异是可以识别的。所谓Th₁的细胞是与杀伤T细胞和巨噬细胞作用而使其活化（称为杀伤活化），从而增强细胞的活性。Th₂是所谓的辅助 T 细胞，在与B细胞和抗原呈递细胞协同作用下，能促进的抗体的生成。
CD8细胞具有杀病毒感染的细胞的功能（杀伤T细胞、细胞毒性T 细胞），或者具有抑制免疫应答的功能（抑制T细胞）。
7.B细胞生产对付抗原的抗体
不向胸腺移动的淋巴系统干细胞，在骨髓或肠道中分化成为成熟B细胞。B细胞直径大小为8~12微米，有微绒毛转绕。在此期间，于骨髓中与自身发生反应的细胞被排除，另一些细胞移行到淋巴结与外来的非自身抗原相遇时，B细胞才活化成为抗体生成细胞，开始不断地生产抗体。
概括起来说，B细胞是在骨髓排除自身成分、在淋巴结中与外部抗原进行战斗、受到刺激才成为能生产对付抗原的抗体的细胞。总之，B细胞在自由变幻着的形态中生成抗体。
8.NK细胞抗病毒感染和调节免疫系统
NK细胞是天然免疫系统中一类十分重要的淋巴细胞，由于其杀伤作用是自发的，无需有抗体存在或预先加以致敏，因此将其命名为自然杀伤细胞。它通过其细胞毒活性和产生淋巴因子，在机体抗感染、抗肿瘤、免疫调节和造血调控等方面发挥重要的免疫功能。
NK细胞和杀伤T细胞在清除病原生物感染靶细胞方面有着相似的功能，但NK细胞的杀伤功能属于天然免疫，病原生物侵人机体后数小时到数天就会遭到NK细胞的攻击，阻止其感染的扩散，同时NK细胞分泌的细胞因子，为杀伤T细胞的分化提供有利条件；而杀伤T细胞从杀伤T细胞前体细胞诱导成熟为效应的杀伤T 细胞需要一个应答过程，一般需1周以上，识别和杀伤具有特异性，免疫力维持时间也较长。另外，在病毒感染过程中，病毒感染细胞产生的IFN-a和IFN-5可诱导NK细胞的活化，提高其杀伤功能。
在病毒感染初期，NK细胞主要通过自然杀伤来控制病毒的感染，在机体产生了针对病毒抗原的特异性抗体后，NK细胞还可通过ADCC来杀伤感染的靶细胞，从而达到清除病毒的目的。穿孔素是NK细胞杀伤病毒感染靶细胞的重要因素。在病毒感染过程中，NK细胞可提供辅助B细胞免疫应答的细胞因子，尤其是针对胸腺非依赖抗原的应答。NK 细胞可产生多种趋化因子，参与白细胞趋化和炎前反应。NK细胞无论在血循环中或组织中均可参与控制肿瘤转移和阻抑转移肿瘤的生长。NK细胞控制肿瘤生长及其转移主要是通过穿孔素依赖的机制，但也存在着穿孔素非依赖的机制。
NK细胞除具有抗感染和抗肿瘤免疫功能外，还参与机体的免疫调节和移植排斥反应。
9.其他免疫细胞的形成与功能
在骨髓中造血干细胞以每分钟8000万个的速度形成着，随所在部位不同而名字有所不同。
巨噬细胞在末梢血中以单核细胞的形态存在，进入组织内后经原粒细胞、粒细胞转化成巨噬细胞。
巨噬细胞的特点是具有吸取小颗粒（吞饮）或整吞东西（吞噬）的功能。还有一个重要功能，就是认识和处理抗原。对结合在细胞表面的抗原进行分解，把抗原信息传给辅助T细胞从而开始免疫应答，即作为抗原呈递细胞进行工作。
粒细胞没有抗原特异性，在白细胞中占60%~70%，但在血管外也存在。当急性炎症反应或变态反应时，受到抗体和补体的作用对微生物发挥重要的防御作用。
中性粒细胞也称为多形核白细胞，占循环中粒细胞的90%以上，其直径为10~20微米，寿命为6~20小时。成为中性粒细胞的游走因子（使其在组织内自由移动）有补体成分、血小板、淋巴集结及细菌产物等。中性粒细胞中有一级颗粒和二级颗粒。一级颗粒中含有酸性水解酶、髓过氧化物酶、溶菌体等；二级颗粒含有乳肝褐质和溶菌酶。中性粒细胞的吞噬作用与这些酶类有关。
嗜酸粒细胞与中性粒细胞一样，能吞噬并杀死微生物，在正常非过敏性个体的末梢血中约占2%~5%。另外，与嗜碱粒细胞一样，可因适当的刺激而引起脱颗粒。所谓脱颗粒是把粒细胞中的颗粒释放到细胞外的作用。此外，嗜酸粒细胞还具有被T细胞或肥大细胞、嗜碱粒细胞放出的因子所诱导，或使肥大细胞的产物组织胺及白三烯等失去活性的作用，有反过来抑制炎症反应（过敏反应）的功能。
嗜碱粒细胞在循环血液中很少，占白细胞的0.2%以下，其功能尚不清楚。