免疫系统的细胞和器官

 免疫系统的细胞和器官

就像一个国家需要防御力量来保护自己的边界免受敌人侵害一样,人体也需要一种防御机制来保护自己免受病毒、细菌和其他各种病原体等微生物的入侵。因此,免疫系统充当人体抵御传染性生物和其他病原体的防御力量。

免疫系统由各种类型的细胞、组织、蛋白质和器官组成。在本主题中,我们将介绍免疫系统的各种细胞和器官。

免疫系统细胞

白细胞 (WBC),也称为白细胞,是免疫系统的主要细胞之一,负责对抗引起疾病的微生物或病原体。白细胞形成并储存在脾脏、骨髓、胸腺等身体的各个器官中。因此,这些器官被称为“淋巴器官”。

白细胞通过血管和淋巴管在体内器官和节点之间循环;通过这种方式,他们能够检测到任何外来生物。

白细胞主要有两种类型;

  • 吞噬细胞

  • 淋巴细胞/淋巴细胞

1. 吞噬细胞

吞噬细胞

吞噬细胞是吞噬入侵生物的细胞。体内循环的这些类型的白细胞具有摄取和消化外源性抗原如生物体、不溶性颗粒和内源性物质如死亡宿主细胞、受损细胞、细胞碎片等的能力。

A. 吞噬作用

吞噬细胞吞噬外来微生物的过程称为“吞噬作用”。此过程涉及多个步骤:

  • 趋化性涉及吞噬细胞对在体内引发免疫反应的生物体的吸引力。

  • 该抗原附着在吞噬细胞的细胞膜上。

  • 伪足向表面附着的抗原延伸。

  • 随着伪足的融合,形成称为“吞噬体”的膜结合结构。

  • 然后,抗原进入吞噬细胞的内吞途径,吞噬体与溶酶体融合,形成吞噬溶酶体。

  • 溶酶体含有最终消化抗原的称为溶菌酶的消化酶。

  • 然后通过胞吐作用将消化的物质从吞噬细胞中抛出。

B. 吞噬细胞的类型

吞噬细胞可根据其细胞形态和细胞质染色特征进一步分为各种类型。

一个。单核吞噬细胞

单核吞噬细胞由两种类型的细胞组成,单核细胞和巨噬细胞。

一世。单核细胞

在骨髓中“造血” (血细胞形成)的过程中,粒细胞-单核细胞祖细胞分化为前单核细胞。然后,这些前单核细胞离开骨髓并进入血液。在那里,它们分化成成熟的单核细胞。这些成熟的单核细胞在其生命的最初 8 小时内在血液中循环,然后,它们离开血液系统,进入身体的各个组织。

ii. 巨噬细胞

巨噬细胞是沉积在身体组织中的成熟单核细胞。我们可以简单地说,存在于血流中的吞噬细胞称为单核细胞,而存在于组织中的吞噬细胞称为巨噬细胞。

当单核细胞转化为巨噬细胞时,它的大小会增加五到十倍,细胞器的数量和复杂性都会增加,并获得吞噬能力。

巨噬细胞分散在体内并定居在系统的各个器官和组织中。根据它们的组织位置,巨噬细胞分为:

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如前所述,巨噬细胞充当“抗原呈递细胞”(APC),但它们需要在开始在其表面呈递抗原之前被激活。

湾。粒细胞

这些是具有分叶核和颗粒状细胞质的吞噬细胞。它们被分类为中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞。

中性粒细胞

中性粒细胞有一个多裂的细胞核,它们的细胞质是颗粒状的。它们用酸性和碱性染料染色。因此,中性粒细胞也被称为“多形核白细胞”(PMN),因为它们有一个多叶核。这些细胞也是通过骨髓中的造血作用形成的。它们首先被释放到血液中。在血液中循环七到八小时后,它们最终被转移到组织系统中。中性粒细胞是最先到达炎症部位的细胞。中性粒细胞数量的短暂增加,称为“白细胞增多症”,是人体感染的迹象。中性粒细胞采用氧依赖性和非氧依赖性途径来产生抗菌物质。中性粒细胞在消化微生物方面比巨噬细胞更有效,并且能够产生更大的呼吸爆发。中性粒细胞占总白细胞的 50-70%。

ii. 嗜酸性粒细胞

嗜酸性粒细胞

 这些细胞由双叶核和用伊红红染料染色的颗粒状细胞质组成。嗜酸性粒细胞仅占白细胞的 1-2%。就像中性粒细胞一样,它们也从血液迁移到组织空间。嗜酸性粒细胞在吞噬微生物中作为吞噬细胞的作用很小,但它们在寄生虫入侵过程中起着至关重要的作用。嗜酸性粒细胞分泌的物质可以破坏寄生虫的细胞膜。

iii. 嗜碱性粒细胞

嗜碱性粒细胞

嗜碱性粒细胞是具有叶状细胞核和颗粒状细胞质的细胞,只能被亚甲蓝染色,亚甲蓝是碱性的。这些细胞占白细胞总数的不到 1%。嗜碱性粒细胞是非吞噬细胞,但积极参与过敏反应。颗粒状细胞质释放的药理活性物质在某些过敏反应中起重要作用。

C。肥大细胞

肥大细胞也参与过敏反应。当这些细胞通过造血在骨髓中形成时,作为肥大细胞的前体开始在血液中循环。一旦进入组织系统,它们就会成熟/分化。肥大细胞存在于各种组织中,如皮肤、各种器官的结缔组织以及呼吸道、泌尿生殖道和消化道的上皮内层。就像嗜碱性粒细胞一样,它们也含有颗粒状的细胞质,其中含有组胺等药理活性物质。肥大细胞和嗜碱性粒细胞共同构成人体免疫系统抵抗侵入机体的过敏反应物的防御力量。

d。树突状细胞

树突状细胞覆盖着长长的膜状延伸,使其看起来像神经系统的树突状细胞,因此得名。我们体内有四种树突状细胞;

  • 朗格汉斯细胞

  • 间质树突状细胞

  • 骨髓细胞

  • 淋巴样细胞

尽管存在差异,所有四种类型的树突状细胞都表达II 类 MHC分子和B7 共刺激家族的成员

未成熟的树突细胞,也称为“隐蔽细胞”,通过吞噬作用获得抗原,而成熟的树突细胞通过在其表面呈递这些抗原来获得抗原。所有四种类型的树突状细胞都充当抗原呈递细胞 (APC),并将抗原呈递给辅助 T 细胞 (TH 细胞)。由于它们在其表面表达 II 类 MHC 分子,因此,它们是比巨噬细胞或 B 细胞更有效的 APC。

一旦抗原进入体内,朗格汉斯细胞和间质树突细胞就会迁移到淋巴结,在那里它们将抗原表达给 TH 细胞。这一特殊过程有助于引发免疫反应。

另一种类型的树突细胞是滤泡树突细胞。这些细胞在其表面不表达 II 类 MHC,因此不作为 TH 细胞的抗原呈递细胞。它们的作用与其他四种树突细胞不同。它们不是由骨髓产生的。这些细胞存在于淋巴结的淋巴滤泡中。尽管它们的表面没有 II 类 MHC 分子,但它们具有抗体的膜受体,允许抗原-抗体相互作用。

2. 淋巴细胞

淋巴细胞

淋巴细胞占全身白细胞总数的 20-40%,占淋巴细胞的 99%。

淋巴细胞是免疫系统的主要细胞之一。它们负责适应性免疫以及自我与非自我识别、记忆、多样性和规范的免疫学属性。我们可以简单地说,淋巴细胞帮助身体记住以前的传染性入侵者,识别它们并杀死它们。

淋巴细胞可进一步分为 B 细胞、T 细胞和自然杀伤细胞(NK 细胞)。

A. 自然杀伤细胞

NK细胞

自然杀伤细胞(也称为 NK 细胞、K 细胞或杀伤细胞)是大颗粒细胞,与 B 和 T 细胞不同,不表达任何表面标志物。NK细胞在肿瘤和病毒感染细胞的宿主排斥中起主要作用,即,它们以识别病毒感染细胞以及检测和控制癌症的早期迹象而闻名。NK 细胞也存在于胎盘中,可预防怀孕期间的疾病。

与需要抗原呈递细胞的 T 细胞不同,NK 细胞以其无需事先激活即可杀死肿瘤细胞的能力而闻名。自然杀伤细胞还释放一些细胞因子,如 IFNγ 和 TNFα,这有助于增强其他免疫细胞如树突状细胞或巨噬细胞的免疫反应。

B. B 淋巴细胞

B淋巴细胞

B淋巴细胞的名字来源于它们的成熟部位,即鸟类的“法氏囊”。该名称也与哺乳动物物种的主要成熟部位相匹配,即骨髓。B 细胞表面附着有膜结合的免疫球蛋白(抗体)。除免疫球蛋白外,B 细胞表面还存在各种其他分子,例如;

• CD40 -它存在于 B 细胞表面,并与存在于 T 辅助细胞表面的 CD40 配体相互作用。它对于活化的 B 细胞的存活及其分化为浆细胞和记忆 B 细胞至关重要。

• B220-用作B 细胞的标记物。

• II 类 MHC 分子——它们负责 B 细胞的抗原呈递活性。

• CR1 (CD35)CR2 (CD21) – 它们是互补的反应产物受体。

• B7-1 (CD80)B7-2 (CD86) – 这些分子与 CD28 和 CTLA-4 相互作用,它们是各种 T 细胞(包括辅助 T 细胞)表面的重要调节分子。

• FC γ RII (CD32) – 它是 IgG 免疫球蛋白的受体。

最初,当 B 细胞没有与抗原相互作用时,它被称为幼稚 B 淋巴细胞。T 细胞也是如此。幼稚 T 淋巴细胞是尚未与任何抗原接触的细胞。幼稚 B 和 T 细胞存在于细胞周期的 G₀ 期。当任何微生物侵入人体时,这些淋巴细胞会将抗原吸引到其表面的抗体上。抗原抗体的相互作用激活了 B 细胞和 T 细胞。然后这些细胞开始分化,因为它们从 G₀ 期进入 G1 期,然后进入 S、G2 和 M 期。B细胞和T细胞的分化导致效应细胞和记忆细胞的形成。

当 B 细胞被激活时,它们会在 4-5 天内开始分裂并分化为“浆细胞”“记忆细胞”。与 B 细胞相比,浆细胞表面的抗体数量较少,但它们负责合成和分泌针对攻击身体的抗原的抗体。记忆细胞主要负责识别旧抗原并将这些抗原的所有病理、形态和其他细节存储在它们的记忆中,以防相同的抗原再次攻击生物体。浆细胞通常在 1-2 周内死亡。

C. T淋巴细胞

T淋巴细胞

T淋巴细胞之所以如此命名,是因为它们的成熟部位是“胸腺”。就像 B 细胞一样,T 淋巴细胞也在其表面表达受体,但 T 细胞受体 (TCR) 在结构上与免疫球蛋白不同。与存在于 B 细胞表面的膜结合抗体不同,T 细胞受体不结合游离抗原。这是免疫系统的体液和细胞介导分支之间的区别。B 细胞能够与可溶性抗原结合,而 T 细胞仅与存在于自身细胞上并由主要组织相容性复合物 (MHC)、肿瘤细胞或病毒感染细胞呈递的那些抗原结合。

为了被 T 细胞识别,抗原必须通过 MHC 分子存在于抗原呈递细胞的表面。除了抗原结合的 T 细胞受体,T 细胞还呈递一些膜分子,如 CD3、CD4 和 CD8。除上述外,还存在成熟的T细胞;

• B7 家族的CD28-受体存在于B 细胞表面。

• CD45 -一种信号转导分子。

在遇到抗原呈递细胞后,T 细胞经历分裂并分化为类似于 B 细胞的效应细胞和记忆细胞。但T细胞谱系的效应细胞包括分泌T辅助淋巴细胞T细胞毒性淋巴细胞的细胞因子,即TH细胞和TC细胞。

在其表面表达 CD4 的 T 细胞仅与 II 类 MHC 分子结合,而在其表面具有 CD8 的 T 细胞仅与 I 类 MHC 分子结合。它还定义了两个 T 细胞亚群的功能;CD4+ T 细胞通常起 T 辅助细胞 (TH) 的作用并且是 II 类限制的;CD8+ T 细胞作为 T 细胞毒性细胞 (TC) 发挥作用,仅限于 I 类 MHC 分子。

T 辅助细胞在被激活时会分泌细胞因子,这些细胞因子进一步负责激活 B 细胞、T 细胞和其他参与免疫反应的细胞。这种类型的免疫反应负责产生不同类型的细胞因子。T 细胞毒性细胞在被激活时开始增殖并分化成称为细胞毒性 T 淋巴细胞 (CTL) 的效应细胞。

T抑制细胞是另一种T细胞,负责阻断其他淋巴细胞的作用,以防止免疫系统过度活跃。它们也被称为调节性 T 细胞,并在癌症治疗中进行了广泛的研究。

免疫系统器官

如前所述,有各种细胞、组织和器官负责在生物体中建立免疫系统。器官是免疫系统细胞成熟或与抗原相互作用的部位。

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免疫系统的器官分为两种类型;

1. 原发性淋巴器官

这些是淋巴细胞成熟的器官。一旦通过造血形成淋巴细胞,它们就会在骨髓或胸腺中成熟。骨髓和胸腺被认为是免疫系统的两个主要器官。只有当淋巴细胞在初级淋巴器官内成熟时,细胞才具有免疫能力(能够产生免疫反应)。

T淋巴细胞在胸腺中成熟,而B淋巴细胞在骨髓中成熟。

胸腺

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胸腺是 T 细胞发育和成熟的场所。它是一个扁平的双叶器官,位于心脏上方。胸腺外部覆盖有一层囊层,内部分为小叶,小叶通过称为“小梁”的结缔组织相互连接。每个小叶分为两个隔室。外室或皮层密集地挤满了称为胸腺细胞的未成熟 T 细胞,内室或髓质与皮层中的胸腺细胞网络相连。

胸腺形态

可以通过新生儿胸腺切除术在小鼠中研究胸腺的作用,这是一种通过手术从新生小鼠身上切除胸腺的过程。观察胸腺切除小鼠,发现血液中的 T 淋巴细胞循环急剧下降,因此缺乏细胞介导的免疫。衰老伴随着胸腺功能的下降。

骨髓

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骨髓负责人和小鼠中 B 淋巴细胞的成熟和发育。B淋巴细胞来源于淋巴祖细胞;在骨髓中增殖和分化。

并非所有物种都将骨髓作为 B 细胞成熟的主要淋巴器官。

2. 次级淋巴器官

次级淋巴器官可以被认为是监测细胞外液含量的过滤器。被监测的液体是血液、淋巴液和组织液。然后,这些器官捕获液体中存在的任何抗原,以便淋巴细胞可以与之相互作用。次级淋巴器官的主要目的是为成熟淋巴细胞提供与抗原相互作用的位点。它是淋巴细胞被激活的部位。

次级淋巴器官包括淋巴结、脾脏和各种粘膜相关淋巴组织 (MALT),例如肠道相关淋巴组织 (GALT)。

淋巴结

这些是豆形结构,含有大量淋巴细胞、巨噬细胞和树突状细胞。淋巴结聚集在淋巴组织的交界处。每当抗原进入组织系统时,淋巴结首先会遇到它。

脾脏在引发针对血流中存在的抗原的免疫反应中起主要作用。它是一个巨大的椭圆形器官,位于左上腹腔。

与专门从局部组织系统捕获抗原的淋巴结不同,脾脏过滤液体并捕获血源性抗原。脾脏由脾动脉供应,脾动脉将血源性抗原和淋巴细胞输送到脾脏,与淋巴管供应的淋巴结不同。

脾脏也被囊覆盖,并被小梁分成隔室。隔间分为“红浆”“白浆”。红髓是旧的和有缺陷的红细胞被破坏和去除的部位。

粘膜相关淋巴组织 (MALT)

粘膜排列在身体的消化道、呼吸系统和泌尿生殖系统上。该衬里是病原体进入的主要场所之一。因此,黏膜相关淋巴组织具有保护机体免受微生物入侵的能力,因为有大量浆细胞(分泌抗体),甚至超过脾脏、淋巴结中存在的浆细胞数量。 ,和骨髓结合。