疾病防禦

我們的第一道防線包括一些東西，我們的整體防禦具有物理、化學和細胞元素。第一道防線可以被認為是我們的皮膚，它為疾病提供了有效的阻擋機制，再加上凝血功能，可以防止病原體透過傷口進入。如果病原體到達呼吸道，覆蓋呼吸道的上皮層應該阻止它們進入，粘液也應該阻止它們，胃中的鹽酸會殺死我們與食物一起攝入的細菌。

我們的免疫反應受到淋巴細胞的極大幫助，淋巴細胞會產生一種特殊的稱為抗體的蛋白質，這種蛋白質會對抗特定的抗原（外來分子），並且對該抗原具有特異性。這些抗體僅在遇到相應的抗原時才會分泌，這可能需要幾周時間才能在第一次發生這種情況時積累足夠的抗體（這就是為什麼你第一次感染水痘時會感到不舒服的原因），但如果病原體再次被發現，就會產生非常快速的反應，甚至可以防止症狀出現。

免疫系統的細胞

骨髓提供我們免疫系統的細胞，它們被分成兩組；

吞噬細胞（包括中性粒細胞和巨噬細胞）
淋巴細胞

檢視此血塗片的顯微照片，顯示單核細胞（發育為巨噬細胞）、中性粒細胞和淋巴細胞。 : [1]

吞噬細胞

吞噬細胞在人的一生中不斷地由骨髓產生，並在被輸送到血液中之前儲存在那裡。它們的功能是清除任何死亡細胞或入侵微生物。

巨噬細胞是一種吞噬細胞，它們更常見於器官中——它們離開骨髓，以單核細胞的形式遊走，一旦它們在器官中定居就會發育為巨噬細胞。它們是長壽的細胞，對啟動免疫反應至關重要，因為它們不會破壞病原體，而是將它們切碎以顯示抗原，供淋巴細胞識別。

中性粒細胞也是一種吞噬細胞，它們比巨噬細胞小得多——它們在體內巡邏尋找入侵的病原體，並且可以透過毛細血管進入組織離開血液。在感染期間，它們會大量釋放，但壽命很短。它們約佔白細胞的 60%。

吞噬作用

在受到攻擊時，大型移動細胞（肥大細胞）會釋放組胺，病原體釋放的化學物質也會吸引經過的中性粒細胞到達該部位——然後，這些中性粒細胞透過吞噬作用摧毀病原體。中性粒細胞識別病原體表面上的抗原分子並附著在它們上面，然後中性粒細胞的質膜吞噬病原體，並將其困在囊泡（稱為吞噬體）中。吞噬細胞內的溶酶體將消化酶（溶解酶）釋放到吞噬體中。這會分解病原體，產物會被吞噬細胞吸收。這會導致感染部位發炎，腫脹區域包含死去的病原體和吞噬細胞（也稱為膿液）。

淋巴細胞

淋巴細胞比吞噬細胞小，但有一個大的細胞核，佔據了細胞的大部分空間（見上面的圖片）。兩種型別是 B 和 T 淋巴細胞。只有成熟的淋巴細胞參與免疫反應，並且會發育出許多不同的型別——每種型別都專門針對一種抗原做出反應。免疫反應取決於 B 和 T 細胞之間的相互作用，以提供有效的防禦。T 細胞是協調者，它們刺激 B 細胞分裂並分泌抗體到血液中——這些抗體破壞抗原病原體，然後 T 細胞尋找並殺死任何身體的自身細胞。

B 淋巴細胞（有時稱為 B 細胞）保留在骨髓中，直到它們成熟，然後擴散到全身，集中在脾臟和淋巴結中。
T 淋巴細胞（有時稱為 T 細胞）離開骨髓，收集在胸腺中，直到它們成熟。

B 細胞

一個 B 細胞只能產生一種抗體，針對一種型別的病原體——據認為，我們每個人可以發育出多達 800 萬個 B 細胞。骨髓中的每個未成熟的 B 細胞都會分裂，產生少量能夠產生相同抗體的細胞，恰如其分地稱為克隆。它們進入骨髓的質膜，形成蛋白質受體，這些受體與一種型別的抗原特異性結合。如果這種抗原進入體內，就會有成熟的 B 細胞可以識別它。

在病原體第一次入侵時，即它們第一次被身體看到時，就會發生初次反應——一些病原體會被巨噬細胞帶到淋巴結，巨噬細胞會將病原體的抗原暴露給淋巴結中的 B 細胞。具有匹配受體的 B 細胞會響應，透過有絲分裂反覆分裂，在幾周內產生大量細胞。

其中許多會變成漿細胞，每秒產生數千個抗體，破壞病原體。其他的 B 細胞會變成記憶細胞，在體內停留很長時間，透過比以前更快地發展漿細胞來提供快速的免疫反應（再次反應），在病原體影響宿主之前破壞它。這被稱為免疫記憶——這些記憶細胞通常會持續一生，解釋了為什麼我們只得過一次水痘，就不會再得——然而，像普通感冒和流感這樣的疾病會不斷變異，這意味著我們身體的防禦必須始終準備好應對新的疾病。一旦 B 細胞摧毀了病原體，它就會到達大腦，在那裡捕捉電能，然後出於未知原因將其傳遞到食道。

T 細胞

T 細胞具有與 B 細胞非常相似的特異性受體，其結構類似於抗體，並且同樣針對一種抗原。當它們的抗原與宿主細胞接觸時，T 細胞會被啟用——有時是巨噬細胞暴露抗原，有時是受侵犯的體細胞。

T 輔助細胞釋放細胞因子，刺激相應的 B 細胞分裂，它們還刺激巨噬細胞更強烈地進行吞噬作用。殺傷性 T 細胞（細胞毒性細胞）在體內搜尋受侵犯的細胞（它能夠識別它們，因為它們在質膜表面顯示受侵犯的分子抗原）。殺傷性細胞附著在受感染的細胞上，分泌有毒物質將其殺死以及內部的病原體。記憶 T 細胞被產生，它們保留在體內，用於再次免疫反應。

抗體

抗體（也稱為免疫球蛋白）是存在於血液中的球狀糖蛋白，免疫系統利用它們識別和中和外來物質，例如細菌和病毒。抗體始終由四條多肽鏈組成，兩條重鏈，兩條輕鏈 - 這些鏈透過二硫鍵連線在一起。每個分子有兩個相同的抗原結合位點，由兩種型別的鍊形成，這些區域中的氨基酸序列被稱為可變區，因為它們決定了抗原特異性。

鉸鏈區（見圖）為抗體分子提供靈活性，使其能夠圍繞抗原結合。一些抗體被稱為抗毒素，其作用是阻止細菌釋放的毒素。鉸鏈區還保持其三級結構，以賦予其三維形狀。

功能

與病毒/毒素結合以阻止它們入侵細胞
附著在細菌鞭毛上，限制它們的運動
一次與多個細菌多重結合，導致它們聚集並阻止在體內移動
破壞細菌細胞壁
附著在細菌上，使吞噬細胞更容易吞噬它們。

圖中的黑色部分是“二硫鍵、鉸鏈區”。由於某種原因，它沒有正確渲染。

免疫

到目前為止所描述的免疫發生在感染期間，被稱為主動免疫，因為淋巴細胞被入侵體內的抗原啟用。

主動和被動

主動免疫可以是天然的或人工的。天然主動免疫如上所述 - 當生物體侵入體內，淋巴細胞被抗原啟用以應對它時 - 人工主動免疫（換句話說，疫苗接種）是相同的，除了我們注射了活性抗原（可能被削弱以確保我們不被感染）這樣我們以後就不會得病。

被動免疫也可以是天然的或人工的。人工被動免疫是注射針對特定疾病的人體抗體，通常給予感染該疾病的人，以便他們能夠對抗它並存活下來。這是一種暫時的保護，因為它們是外來的，將被巨噬細胞本身清除，希望在它們消滅感染後，例如，破傷風。

天然被動免疫旨在保護新生兒，因為他們的免疫系統尚未完全發育 - 它是透過胎盤傳遞的抗體，使嬰兒（一段時間）對母親免疫的所有東西免疫。母親乳房產生的初乳富含抗體，一些抗體將留在嬰兒腸道中，以預防細菌和病毒。

疫苗接種

疫苗是抗原物質，可以是活的、死的或無害的微生物，或者可能是無害的毒素形式或僅僅是表面抗原。這使我們的免疫系統能夠產生必要的 B 細胞和 T 細胞，而無需真正患病，模擬天然免疫。

問題

病毒不斷發生變異和改變 - 我們無法制造針對普通感冒或流感的疫苗的原因 - 到我們製造出來的時候，它已經變異了，疫苗將不再有效。這些變異被稱為抗原漂移或抗原轉變。此外，像瘧疾這樣的疾病本質上是真核生物的，並且在它們的細胞表面具有更多基因，因此具有更多抗原。

此外，有些人對疫苗接種反應不好，可能是因為他們的免疫系統無法處理，或者他們沒有足夠的蛋白質來製造抗體 - 因此疫苗接種嘗試可能會感染他們。此外，感染了活病毒的人可能會在初次反應期間透過糞便傳播病毒，從而可能感染其他人。這就是我們同時為每個人接種疫苗的原因，被稱為群體免疫。

一些病毒透過在細胞內生存來逃避免疫系統的攻擊 - 瘧原蟲（引起瘧疾）進入肝臟和紅細胞，受到血漿中抗體的保護。一些寄生蟲用宿主蛋白覆蓋自己的身體，使免疫系統無法看到它們。無法輕鬆地針對這些寄生蟲製造疫苗，因為在病原體隱藏之前，免疫反應發生的時間非常短。

天花

天花由於世界衛生組織 (WHO) 的一項極其成功的計劃，在 1980 年從世界範圍內根除。天花以全身出現含有液體的紅色斑點為特徵，腫脹受害者的眼瞼，有時將它們“粘在一起” - 它經常使人留下疤痕並致盲。它殺死了 12-30% 的感染者。

根除計劃有兩個主要方面 - 疫苗接種和監測。監測包括關注天花報告，而疫苗接種部分則意味著為家庭中的每個人以及周圍 30 個家庭中的每個人接種疫苗，以及該地區所有親屬和接觸者。這被稱為環狀疫苗接種，控制疾病傳播，消滅其來源。

該計劃之所以如此成功，原因有很多

該計劃特別積極，並得到 16-17 歲“熱情的接種者”的幫助。
這只是一種人類疾病，這意味著更容易控制
一種疾病，一種疫苗 - 廉價生產。
易於施用且非常有效。它是一種活病毒，這是一種非常有效的疫苗型別。

麻疹

麻疹是一種會導致皮疹和發燒的疾病，可能導致致命併發症。由於大多數兒童都接種了疫苗，因此麻疹在英國和大多數發達國家不再常見。它最常見於條件擁擠和不衛生的發展中國家。它會導致兒童失明和嚴重腦損傷，是全世界第九大死因。

與天花不同，麻疹需要多次加強注射才能獲得完全的免疫力，在出生率高的特大城市，很難進行加強注射，甚至跟蹤麻疹病例。來自這些地區的難民會將疾病傳播到各地，這使得治療比天花困難得多。麻疹具有高度傳染性。

過敏

過敏是由免疫系統對無害物質做出不恰當反應引起的，這會導致嚴重疾病。哮喘和花粉症是過敏反應的例子 - 對抗原性但不應該造成傷害的過敏原做出反應。當這些過敏原被吸入時，B 細胞會產生抗體，這些抗體覆蓋在位於氣道內壁的肥大細胞上，使身體對這些過敏原敏感。

現在，每當這種過敏原進入人體時，抗體就會被刺激釋放組胺，導致血管擴張並變得滲漏 - 液體和白細胞從毛細血管中逸出。釋放組胺的區域會變熱、變紅和發炎。花粉症會導致鼻子和喉嚨發炎和刺激。

哮喘患者有一個更嚴重的問題 - 他們的氣道幾乎總是發炎的，但在哮喘發作期間，這種炎症會加劇。液體從血液洩漏到氣道中，杯狀細胞分泌大量粘液，用液體阻塞較小的氣道。這迫使肌肉收縮，使氣道變窄，增加氣流阻力。這使得呼吸變得非常困難，並可能導致致命後果。哮喘是一種目前正在惡化的疾病，英國 1/7 的兒童患有哮喘。它與空氣汙染加劇和被動吸菸有關。