結構生物化學/細胞訊號通路/免疫系統
免疫系統
- 世界上充滿了各種各樣的寄生蟲、細菌和病毒，其中許多對人體具有潛在的危害或破壞性。然而，人類具有抵抗陌生生物體的非凡能力，他們將這種防禦歸功於他們的免疫系統。免疫系統是機體識別自身與外來物質的方式。人體可以產生超過 108 種不同的抗體和 1012 種 T 細胞受體。所有這些都代表著機體可以結合並開始破壞的不同外來入侵者。
免疫系統適應
- 人體免疫系統可以基本上應對無限數量的不同病原體。它透過改變其免疫細胞來做到這一點。這種巨大的變異性和靈活性源於進化原理。世代的繁殖和選擇導致了這個強大的系統，它由兩個相互關聯的系統組成。
- 體液免疫反應利用抗體，抗體是由 B 淋巴細胞中的漿細胞分泌的。抗體，也稱為免疫球蛋白，是可溶性蛋白，可以識別並結合外來入侵者，將它們標記為破壞。抗體結合的外來入侵者上的部位被稱為表位或抗原決定簇。如果機體在抗體結合入侵者表位時產生免疫反應，則入侵者分子為免疫原。
- 細胞免疫反應利用細胞毒性 T 淋巴細胞，也稱為殺傷性 T 細胞。這些細胞會破壞表面帶有外來標記的細胞。細胞毒性 T 淋巴細胞在其表面具有特殊的受體，這些受體介導這種免疫反應。
- 輔助性 T 淋巴細胞是一種特殊的 T 細胞，參與體液免疫反應和細胞免疫反應。它們刺激 B 淋巴細胞和細胞毒性 T 淋巴細胞的專門化和增殖。
體液免疫反應
- 免疫球蛋白 G 是血清中最常見的抗體。由於它有兩個結合位點，因此能夠交聯多個抗原。它還具有片段靈活性，或多肽區域的靈活性，允許角度變化。這使得抗體能夠在多個結合位點結合抗原。
- 免疫球蛋白 M 是機體接觸抗原後第一個進入血清的抗體。它能夠結合免疫球蛋白 G 無法結合的許多多價抗原。免疫球蛋白 A 是唾液、淚液和其他外部體液中的主要抗體。它是機體防禦細菌和病毒的第一道防線。免疫球蛋白 E 抵禦寄生蟲，但也導致過敏反應。
- 抗體具有結構域，或共同序列，它們採用免疫球蛋白摺疊結構。免疫球蛋白 G 具有 12 個免疫球蛋白結構域，由一對反平行 β 摺疊組成，這些摺疊透過二硫鍵和疏水性結合在一起。該結構中有兩個特別重要的結構。首先，在一端有三個高變區環，它們為產生抗體和 T 細胞受體提供了機制。這些環允許抗體結合特定分子。其次，結構末端的氨基和羧基允許結構域形成鏈在一起。免疫球蛋白結構域共同形成免疫球蛋白摺疊結構，這種結構非常普遍，以至於超過 700 個基因編碼至少具有一個免疫球蛋白摺疊結構的蛋白質。
- 體液免疫系統也稱為抗體介導系統。首先，巨噬細胞，一種特殊的血細胞，透過吞噬作用吞噬外來入侵者。它們消化入侵者，然後在其細胞膜上顯示入侵者的片段。輔助性 T 細胞在識別到這一點後，會迅速繁殖。這被稱為啟用階段。然後，輔助性 T 細胞透過化學訊號與 B 細胞接觸，B 細胞也開始迅速繁殖。這被稱為效應階段。B 細胞分裂，其子細胞可能是漿細胞，它們產生大量抗體以發出消滅抗原的訊號，也可能是 B 記憶細胞，它們會持續存在於機體內，使機體在未來幾年內對該抗原保持免疫力。
細胞免疫反應
- 許多病毒和分枝桿菌很難檢測到。適當的 T 細胞受體可以識別有害的外來入侵者，並識別哪些細胞應該發生凋亡或細胞死亡。這可以防止對周圍細胞造成損害。細胞免疫反應也稱為細胞介導系統。它涉及細胞毒性 T 細胞，它們識別其他細胞何時被外來入侵者感染。結果，它們吞噬並摧毀受感染的細胞。細胞毒性 T 細胞對於免疫系統也至關重要，因為它們可以識別並摧毀更大的入侵者，如寄生蟲。
- 與 B 細胞一樣，T 細胞也會產生記憶細胞。機體 T 和 B 記憶細胞的組合使其能夠更快地應對相同外來入侵者進入機體的情況。這被稱為二次反應。
所以呢？
- 免疫系統顯然對於在充滿外來入侵者、細菌和病毒的世界中維持機體健康至關重要。然而，機體產生 T 和 B 記憶細胞的能力在健康領域提供了應用。如今，越來越多的疫苗已被創造出來，使機體對世界上各種疾病產生免疫力。這對於當今社會中仍然猖獗的疾病具有巨大的潛力。也許有一天，會有針對癌症的免疫接種。
來源：Berg, Jeremy 和 Stryer, Lubert。生物化學：第五版。美國：W.H. Freeman and Company，2002。