第一节 概述
免疫(immunity)是指免除传染病;免疫学(immunology)则是阐明机体抗病机制和防止免疫应答不良后果的学科。免疫系统的重要生理功能就是对“自己”和“非己”抗原的识别应答:在功能正常的条件下,免疫系统对“非己”抗原产生排异反应,发挥免疫保护作用;对“自己”组织成分能够识别并耐受,不诱导免疫损伤。
一、免疫系统的功能
其主要作用有下列几个方面。
1.免疫防御(immune defense)
主要指抗感染,这仍是免疫系统应该担负的最重要的功能。不仅因为入侵机体的病原体种类繁多,包括细菌、病毒、真菌、支原体、寄生虫等,还因为新的病原体会不时地出现,并攻击机体造成危害。免疫防御功能过低或缺失,可发生免疫缺陷病;但若应答过强或持续时间过长,则可发生超敏反应。
2.免疫监视(immune surveillance)
主要针对体内出现的非己成分,包括肿瘤和衰变凋亡的细胞,免疫系统需要及时地识别和清除它们。应该说,基因突变可能致癌,这一威胁在机体内一直存在。但绝大多数个体并不罹患肿瘤,也就是说,免疫系统有能力在细胞刚有发生癌变时,就把它消灭在萌芽状态。
3.免疫稳定(homeostasis)
涉及机体对自身应答的耐受和调节。调节失控,引发自身免疫病和过敏性疾病。同时,免疫系统还可以与神经内分泌系统共处在相互平衡的网络之中,共同营造机体内环境的稳定。
认识免疫系统的三项功能,有助于全面了解免疫学学科的涵盖面和发展特点。
二、免疫学定义的不同理解
基于免疫系统的基本功能,可以从三个方面来理解免疫学:
1.免疫学是研究免疫系统结构和功能的学科。这条侧重于与机体其他系统相区分的一般性定义。
2.免疫学是阐述机体抗感染并免除其不良后果相关机制的学科。这条强调免疫系统抗感染并维持机体内环境稳定的定义。
3.免疫学是分辨自身和非己,并清除非己成分的学科。这是一条具有哲理性,并且高度抽象的定义,对于皮肤科更有价值。
以上从不同的角度和范畴理解免疫学,其中的第三条较好地显示了免疫学学科的特点,对于理解自身免疫性皮肤病、皮肤肿瘤等很有帮助。
三、免疫系统关于“自身”和“非己”的分辨
1.什么是“自身”?生物学中的定义是机体胚系基因(germline gene)的编码产物。体细胞突变后的肿瘤抗原标志成分就不再被视为“自身”,需要免疫清除以对抗肿瘤;对于黑素细胞,如果表面抗原发生突变成为“异己”遭受免疫清除,可以减少黑素瘤的发生。如果这种突变发生在毛囊部位,是否会因为黑素细胞的复制、增殖、远离毛囊的迁移形成“克隆性变异区”,免疫攻击后导致围绕毛囊的圆形白斑?这就可能解释白癜风部位毛发先白、白癜风复色从毛发根部开始的临床现象。类似的思考也适用于白癜风、晕痣和黑素瘤相关的白斑形成过程,对于晕痣的处理具有借鉴意义。
关于“自身”概念,免疫学中还要特别加上一条:免疫系统早期发育过程中遭遇过的物质。根据这一定义,外来抗原成分一旦接触未成熟的免疫系统,即有可能被视为“自身”。例如,向尚未完成免疫系统发育的新生小鼠体内输入同种异型细胞,受者免疫系统会将该细胞表面的非己抗原视为自身;小鼠长大后,可接受该同种异型细胞供者的移植物而不予排斥。这里,“非己”转化为“自身”,关键是动物在胚胎期或新生期遭遇了“非己”。如此,海边长大的小朋友容易对鱼虾蛋白成分过敏吗?多数临床观察显示,婴幼儿时期添加鱼虾蛋白食物可能有助于防治特应性皮炎,这也符合免疫系统早期发育诱导耐受的一般规律。
2.“自身-非己”分辨的差错和失衡引发疾病有两种极端的情况:一是将“非己”视为“自身”,造成免疫系统对“非己”清除不力,典型例子是肿瘤的发生和持续感染。细胞癌变如果因病毒感染或基因突变所致,产生的抗原并非由胚系基因编码,是为“非己”;恶变细胞能逃脱免疫监视而成为肿瘤,说明机体无力清除此类肿瘤抗原,原因之一可能是识别“非己”上出了问题。病原体更是常用各种策略(包括频繁突变和对抗原表位的遮蔽),诱导免疫系统对该“非己”成分的分辨出错,使病原体不能被有效地清除。在另一方面,机体一旦将自身成分视为“非己”而着力进行攻击,自己和自己过不去(body against itself),将演变成自身免疫病。如皮肤科经典疾病天疱疮就是机体针对自身表皮成分桥粒芯蛋白(desmoglein,DSG)产生抗体,并造成免疫损伤;美罗华(利妥昔单抗)能够抑制B细胞增殖、减少致病抗体生成,可能成为天疱疮治疗的一线选择。如果免疫学研究进一步阐明DSG抗原表位致敏T/B淋巴细胞产生特异性抗体的过程,有望开发针对DSG特异性B细胞/T细胞的免疫阻断方式,从而减少美罗华(利妥昔单抗)非特异性抑制大部分B细胞所带来的副作用。
四、免疫系统的“量-效”调节能力——对应答强度的自我感知及反馈调节
提起免疫,很容易想到过敏,给人以不可预测、过度无序的印象。近来逐步认识到,免疫系统能够针对自身应答的不足和过强实施反馈性自我调节;对免疫应答的自我调节,是免疫系统不同于其他系统的又一个重要特征。寻常狼疮(结核)镜下应该表现为干酪样(彻底坏死)肉芽肿,也可以表现为不伴坏死的肉芽肿,甚至不出现肉芽肿结构,临床可有果酱样坏死、萎缩瘢痕、疣状增生、结节性红斑、毛囊炎样结核疹等多种表现。若以麻风为例,则可观察到更为典型的免疫应答逐级变化的“量-效”关系(图4-2),可与肿瘤的免疫耐受相互借鉴。

图4-2 麻风免疫应答的“量-效”关系模型
在经典的Ridley-Jopling五级分类诊断中,最左端结核样型菌量最少、应答最强(免疫清除、elimination),往右菌量渐渐增加、应答逐次减弱(免疫均衡、equilibrium),最右端菌量最多、免疫耐受(escape)。该模型可与肿瘤免疫耐受模型相比照,最左端可以对应白癜风、中间为晕痣,最右端为黑素瘤。
抗原数量和浓度的变化是免疫系统感知的重要方面。有效的抗体应答很大程度上取决于抗原的剂量,过高或过低的抗原浓度不会诱导相应抗体的产生,称为低区耐受和高区耐受(图4-3),机制之一是免疫系统对抗原的感知具有量上的敏感性。在这个意义上,免疫耐受的产生也是一种免疫调节。
剂量大小直接决定应答性质的例子很多:抗原抗体复合物的产生严格依赖两者的浓度及适当的比例;抗体应答的产生依赖于初次免疫时抗原的剂量,过低和过高剂量分别引起低区耐受和高区耐受。以上例子表明,对量的精确感知,是免疫系统履行反馈调节的重要因素。

图4-3 抗体应答的产生依赖于初次免疫时抗原的剂量,过低和过高剂量引起不应答状态(低区耐受和高区耐受)
单个的TCR-pMHC复合物难以激活T细胞,当免疫突触造成诸多复合物发生聚合,使单一的亲和力演变成为功能性亲和力(functional avidity),激活才能有效地产生;亲和力强弱直接制约胸腺选择,胸腺细胞TCR与基质细胞自身MHC(或pMHC)结合的亲和力过强或过弱,都将引起胸腺细胞凋亡;适当的亲和力使T细胞得以成活并从胸腺进入外周。
NK细胞对自身MHC分子的感知,也具有“量-效”强度现象:这类细胞的激活性和抑制性受体都是以经典和非经典的MHC分子为主要识别目标。MHC分子的高度变异性、自身与外来MHC的抗原性差异,以及MHC表达的异常,直接影响NK细胞的活性。表明此类免疫细胞不仅活跃在抗感染和抗肿瘤的第一线,也是感知自身成分特别是改变了的MHC分子的重要元件。NK细胞这样一种特性,已超越受体仅识别病原体等非己成分的传统概念,具有更深层次的数量强度调控意义。