牛津通识读本:免疫系统

**章 什么是免疫系统？ 免疫系统与免疫力 大多数人都熟知免疫力这一概念。免疫力的主要含义是面对传染病时保持健康，换种比喻方式可理解为免除一些令人不快的税款。“Immunity”一词源自拉丁语，意为“不常见的”或“有特权的”。这种含义可能是人们通过日常观察所得出的：普通人容易感染疾病，而特殊的人则会受到保护或免于感染。 尽管在流行病（多数人被感染、少数人免于感染的情况）的语境下，免疫这一概念非常容易理解，然而它隐藏了一个鲜有人知的特征。如今，我们已经认识到是免疫系统让我们一直保持健康—免疫系统的基本要素对保持健康十分有效，只有当免疫系统存在缺陷时，我们才容易感染特定类型的疾病。换句话说，在进化过程中，免疫系统已经受千锤百炼，因此可以非常有效地对付许多传染性生物体，免疫系统通过将这些传染性生物体从体内清除或挡在体外而让个体不会罹患任何重大疾病。 新型病原体（可引起疾病的微生物体），尤其是跨物种感染人体的病原体（例如，埃博拉病毒），会给免疫系统带来一系列新的挑战—但幸运的是，设计免疫系统的目的就是为了克服这种难以预见的威胁。不过，还有许多其他生物体仅在免疫结构或防御系统受损或发育不足时（例如，在新生儿中）引起疾病，或者通过特定基因的突变而引起疾病。此类感染（例如，由某些类型的细菌和酵母菌引起的感染）通常被称为机会感染（即，它们仅在某些条件下致病）。一个著名的案例就是“泡泡男孩”戴维?? 维特尔：他的免疫系统非常脆弱，即使简单的身体接触也可能让他置身于严重感染的风险之中。正是此类案例—“自然条件下的实验”，或是可在实验室条件下进行研究的突变—让我们了解了免疫系统的正常功能，这就是所谓的“日常”宿主防御。如果脱离本书语境，用乔尼?? 米切尔的话来说就是：“当你失去时才知道自己拥有过什么。” 免疫系统不仅抵御来自外部的威胁，而且也抵御内部的威胁。免疫系统可视为一种用于维持体内现状的系统，即所谓的体内平衡。因此，当一种外部生物入侵体内时，就会激活免疫系统来消除它。然而，当个体内部出现异常的组织变化并形成癌症时（正常调节的组织转变为增长和定位不受自然控制的异常组织），免疫系统也会发挥作用，这一点正为越来越多的人所认识。在某些（非常罕见的）情况下，癌症实际上可能是由某种微生物引起的—例如，病毒与宫颈癌（人类乳头瘤病毒或HPV） 和某些淋巴癌（淋巴瘤，由爱泼斯坦—巴尔病毒引起）的形成有关。在这种情况下，免疫系统有可能对引起癌症的病毒做出反应。在许多其他情况下，免疫系统也有可能识别出癌组织内部的变化。本书稍后会对这一识别方式的诸多制衡机制进行讨论，而现代免疫学*令人兴奋的特征之一就是，可以利用免疫反应为癌症提供全新的有效治疗方法。 免疫系统的另一个重要特征，可由其所抵御的微生物体的特性得知。与宿主相比，细菌和病毒的基因组（生命体中遗传物质的总量）相对较小—例如，某些细小病毒只能编码两个完整的基因，而与此相比，人类能编码大约两万个完整的基因。病毒的基因组可以是RNA或DNA—RNA或DNA可以携带相同类型的遗传信息，只不过会表现出不同的病毒生活方式。病毒会大规模地快速复制这些基因组（在病毒感染期间，每毫升血液中可能会复制出数百万个病毒），这就使突变和自然选择过程可以快速进行。在某些情况下，病毒使用的复制机制甚至会加剧这种情况—某些RNA病毒的聚合酶（一种通过复制基因组从而复制病毒的蛋白质）缺乏校对功能。如果人类以这样的错误率复制其庞大的基因组，那将是一种灾难，但对于病毒而言，如果复制的基因组有缺陷，则很容易进行替换。 栖息在宿主细胞中的病毒，会利用宿主自身的机制将宿主的某些真实基因组整合至自身的基因组中。例如，感染了世界上大部分人口的巨细胞病毒（CMV）就已经把几个免疫基因整合至自己的基因组中，并进行修改而为己所用。显然，这种适应的主要动机是为了逃避宿主免疫系统—尤其是病毒会使用这种方法从而在单个宿主或种群中长期存在。这样做的结果是，宿主与病原体之间共同进化的过程延长了—在单个宿主中，病原体可以快速完成适应，甚至有可能在几天之内适应个体的免疫反应，例如HIV。 根据我们如何理解免疫系统，也可以推导出一个重要的结论—如果说病毒已经适应了通过诸如阻断化学信号或阻断整个细胞通路的方式来躲避宿主的免疫反应，或者有效对抗宿主免疫反应的某个方面，那么这就在很大程度上说明了在正常的宿主防御策略中存在特定的分子或通路，同时也说明了其所具有的局限性。就像安全服务可以利用黑客来测试网络的防御性能一样，研究病毒可以让我们了解大量关于正常免疫系统的功能以及如何操纵免疫系统的知识。罗尔夫??辛克纳吉和彼得??多赫蒂的合作研究方向就是如何通过淋巴细胞识别病毒，并因此获得了1996年的诺贝尔奖，而辛克纳吉则将病毒描述为免疫学“*好的老师”。 ……