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系列科普丨解讀免疫系統(tǒng)三大功能:(三)免疫記憶
2021-01-04 訪問次數(shù):2270

? ? ? ?來源:細胞王國

? ? ? ?健全的免疫系統(tǒng)有三大功能,這決定了免疫系統(tǒng)的工作效率,進而決定一個人的免疫力高低。

? ? ? ?本系列撰文《免疫系統(tǒng)三大功能》,將帶您探尋免疫系統(tǒng)發(fā)揮功效的三大能力:免疫監(jiān)視、免疫應(yīng)答、免疫記憶,看人體免疫系統(tǒng)是如何分步執(zhí)行任務(wù),完成清除細菌、病毒等病原體,從而來保護人體健康的。
? ? ? ?古希臘歷史學(xué)家在描述古雅典的瘟疫時說過,“一個人不會遭受瘟疫的兩次攻擊”。
? ? ? ?這個說法在當代,也是非常流行的。小時候出過水痘的朋友,一定都聽過長輩安慰,“別怕癢,只要熬過去,以后不會再被折磨了”。
? ? ? ?過去,我們不清楚這種“免死金牌”的原理?,F(xiàn)在,我們知道,身體會“記住”曾經(jīng)得過的病,這種類似情報部門的職能,是免疫系統(tǒng)的“免疫記憶”功能實現(xiàn)的。

△? 接種疫苗就是利用細胞的免疫記憶功能
? ? ? ?所謂“免疫記憶”,就是在免疫的過程中,無論是先天免疫,還是獲得性免疫,一旦與某種異物攜帶的抗原發(fā)生反應(yīng)后,如果再一次接觸同樣的抗原刺激,就可以快速啟動二次免疫,發(fā)揮更強的免疫應(yīng)答。
? ? ? ?我們既有可能在第一次成功清除一種異物后,未來再次感染它;也可能在第一次對異物發(fā)起打擊后,只是讓病原體偃旗息鼓,悄悄潛伏在身體里,等待“重生”的機會。
? ? ? ?無論是徹底清除,還是暫時壓制,“免疫記憶”都是完善我們免疫系統(tǒng)的重要一環(huán)。
? ? ? ?先天免疫、獲得性免疫階段,實現(xiàn)“免疫記憶”功能的細胞自然不同,并且“先天免疫也具有免疫記憶”,這可以算得上是科學(xué)最近幾年的大發(fā)現(xiàn)了。
? ? ? ?就讓我們依據(jù)不同階段,來探索一下免疫記憶的神奇之處。
一.記憶T細胞
? ? ? ?當身體中異物的信息密碼,由免疫監(jiān)視發(fā)現(xiàn)后,通過抗原遞呈傳送至了獲得性免疫階段,此時,身體中的初始T細胞(na?ve T cell)開始慢慢覺醒,經(jīng)過活化刺激,初始T細胞會變身效應(yīng)T細胞(effector T cell),效應(yīng)T細胞開始執(zhí)行免疫應(yīng)答的功能,清除體內(nèi)的病原微生物,任務(wù)結(jié)束之后,效應(yīng)T細胞不需要也不會無止境地擴增,大部分會選擇凋亡,余下的部分會變?yōu)橛洃汿細胞(memory T cell),成為免疫記憶保留下來,數(shù)月,數(shù)年,甚至幾十年。
? ? ? ?那么,簡單理解,T細胞的一生,就是從初始T細胞——效應(yīng)T細胞——記憶T細胞的過程。
? ? ? ?記憶T細胞的存在,是疫苗出現(xiàn)的基礎(chǔ)。我們用人工減毒的或者滅活的病原體,刺激人體產(chǎn)生針對此種病原體的記憶T細胞,在再次接觸病原體時能夠快速免疫應(yīng)答。
? ? ? ?記憶T細胞來源于效應(yīng)T細胞,還是初始T細胞?這個淵源由《Nature》蓋棺定論[1][2]。

? ? ? ?科學(xué)家們向DNA中插入甲基團來監(jiān)測,甲基化的改變是與基因表達的降低密切相關(guān)的。之后,通過分析初始T細胞、效應(yīng)T細胞和記憶T細胞中的甲基化情況,發(fā)現(xiàn)記憶T細胞是起源于一小部分效應(yīng)T細胞,雖然記憶T細胞暫時不表達效應(yīng)分子,但在遇到病原體時,是可以再度活化、再次分裂的。
? ? ? ?同屬獲得性免疫,B細胞卻貌似不是采用這樣的方式保存自己的記憶,這也是細胞免疫和體液免疫各具特色的原因之一。
二.記憶B細胞
? ? ? 與記憶T細胞的區(qū)別在于,B細胞的一生,是從初始B細胞——效應(yīng)B細胞 & 記憶B細胞,效應(yīng)B細胞也叫做漿細胞,是產(chǎn)生抗體的。
? ? ? 所以說,B細胞的活化是分工明確的,當被一個陌生的抗原接觸后,初始B細胞(na?ve B cell)大量增殖,其中多數(shù)分化為效應(yīng)B細胞(effector B cell)去解決異物,其余少部分則分化為記憶B細胞(memory B cell),只負責記憶敵人的信息,存活數(shù)年,甚至終生。
? ? ? ?發(fā)表在《Nature Immunology》的研究[3],揭示了B細胞活化后的明確分工機制:在初始免疫應(yīng)答的時候,有一部分活化產(chǎn)生的記憶B細胞在生發(fā)中心(germinal centers),經(jīng)歷了體細胞高頻突變和親和力成熟,這通常使得它們比未突變的前體具有更高的抗原親和力。

三.NK細胞與免疫記憶
? ? ? ?NK細胞是先天性免疫細胞,而先天免疫也具有免疫記憶這一功能,實在是顛覆了科學(xué)家的傳統(tǒng)認知,這一結(jié)果被刊登在《Science Immunology》雜志上[4],人類首先觀察到NK細胞在體內(nèi)也能夠形成接觸抗原的“記憶”功能,并且長達幾十年。

? ? ? ?其中,NK細胞與記憶T細胞、記憶B細胞都不同,它不僅僅是抗原介導(dǎo)的免疫記憶(記憶T/B細胞的記憶模式),它還能“記住”炎癥細胞因子的特殊環(huán)境。這種特殊性,造成NK細胞可以在下次碰到相同抗原體時就發(fā)動快速攻擊,還可以在感受到相似的炎癥環(huán)境后,就產(chǎn)生強烈的殺傷功能。
? ? ? ?科學(xué)家采用了一種小鼠模型,在該模型中,小鼠的免疫細胞被人類免疫細胞取代,因此具有“人源化”的免疫系統(tǒng)。然后,將部分小鼠暴露在艾滋病毒包膜疫苗中,接著,他們從小鼠的肝臟和脾臟中提取到了NK細胞分別培養(yǎng),然后將培養(yǎng)后的細胞暴露于另一種HIV包膜、流感病毒之后,或者什么都不接觸。
? ? ? ?結(jié)果如下圖所示,這些NK細胞再次接觸艾滋病毒包膜蛋白后,能夠啟動非常強烈的反應(yīng),對其它蛋白則是有限的或者無反應(yīng)。

? ? ? ?NK細胞也因為有了情報系統(tǒng)——“免疫記憶”的加持,在免疫系統(tǒng)整體中將擁有越來越重要的地位,成為免疫治療領(lǐng)域下一個亟待投入熱情的細胞類型。

? ? ? ?無論是T細胞、B細胞還是NK細胞,都是十分聰明的細胞,在它們擁有各自主要功能的同時,它們還能夠保存自身的實力,培養(yǎng)一部分記憶細胞,實現(xiàn)“免疫記憶”的情報功能,在下一次遇到相同細菌、病毒入侵,或者正常細胞相似變異時,能夠快速啟動免疫應(yīng)答,筑起健康的長城。

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參考文獻:
[1]Akondy RS, Fitch M, Edupuganti S, et al. Origin and differentiation of human memory CD8 T cells after vaccination[J]. Nature. 2017; 552(7685):362–367.
[2]Youngblood B, Hale JS, Kissick HT, et al. Effector CD8 T cells dedifferentiate into long-lived memory cells[J]. Nature. 2017; 552(7685):404–409.
[3]Shinnakasu, R., Inoue, T., Kometani, K., Moriyama, S., Adachi, Y., Nakayama, M., Kurosaki, T. Regulated selection of germinal-center cells into the memory B cell compartment[J]. Nature Immunology, 17(7), 861–869.?
[4]Nikzad R, Angelo LS, Aviles-Padilla K, et al. Human natural killer cells mediate adaptive immunity to viral antigens[J]. Sci Immunol. 2019; 4(35):eaat8116.


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