高中“免疫”教學(xué)常見問題釋疑

張明明（蚌埠第二中學(xué) 安徽蚌埠 233000）

高中生物學(xué)教材“免疫”部分內(nèi)容經(jīng)典，但限于篇幅，內(nèi)容有限，且免疫學(xué)發(fā)展迅速，難免使人發(fā)生誤解，導(dǎo)致各種教輔和考試中出現(xiàn)錯誤，給教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)帶來很多困惑。本文將常見疑問和解答進行歸納。

1 T 細胞是否能識別抗原？T 細胞和B 細胞是否都能直接識別抗原？

T 細胞（T lymphocyte）通過T 細胞的抗原識別受體（T cell receptor，TCR）識別抗原信號，B 細胞（B lymphocyte）通過B 細胞的抗原識別受體（B cell receptor，BCR）識別抗原信號；但與BCR 不同，TCR并不能直接識別抗原，只能特異性識別抗原提呈細胞（antigen－presenting cell，APC）或靶細胞表面提呈的抗原肽－MHC 分子復(fù)合物。T 細胞這種既要識別抗原肽，又要識別復(fù)合物中的自身主要組織相容性抗原（major histocompatibility antigen，MHC抗原）的特性稱為MHC 限制性，即TCR 并非與抗原直接結(jié)合，而是與APC 表面的抗原肽－MHC分子復(fù)合物特異性結(jié)合，MHC 分子接納抗原肽的結(jié)構(gòu)，是位于該分子遠膜端的抗原肽結(jié)合槽。其中MHCⅡ類分子的抗原肽結(jié)合槽兩端開放，與之結(jié)合的最適抗原肽約含13～18 個氨基酸，MHCⅠ類分子的抗原肽結(jié)合槽兩端封閉，接納的抗原肽長度有限，為8～10 個氨基酸殘基［1］。而B 細胞的BCR則主要由膜表面的IgM 和IgD 等免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）構(gòu)成的。識別抗原時不需APC 的加工和提呈，亦無MHC 限制性，故能特異性識別完整抗原的天然構(gòu)象（也能識別抗原降解所暴露表位的空間構(gòu)象），且能識別蛋白質(zhì)以外的多種抗原。由此可見，T 細胞不能直接識別抗原而B 細胞能直接識別抗原，主要是由BCR 和TCR 的結(jié)構(gòu)和特點不同導(dǎo)致的；另一方面，從抗原表位分析，TCR 僅識別由APC 加工后與MHC 分子結(jié)合為復(fù)合物并表達于APC 表面的線性表位，可位于抗原分子的任意部位，而BCR 識別的表位，大多為位于抗原分子表面的構(gòu)象表位（少數(shù)為線性表位），無需APC 加工和提呈即可直接激活B 細胞，故B細胞是可直接識別抗原的，T 細胞則不能。

2 什么是抗原提呈？抗原加工和提呈的過程是怎樣的？

抗原提呈是表達于APC 表面的抗原肽－MHC分子復(fù)合物（peptide－MHC complex，pMHC）被T細胞識別，從而將抗原肽提呈給T 細胞，誘導(dǎo)T 細胞活化的過程。

在抗體介導(dǎo)的特異性免疫應(yīng)答（體液免疫）中，以B 細胞加工和提呈抗原的過程為例（其他專職性APC 加工和提呈抗原的過程與B 細胞類似），BCR 首先與抗原特異性結(jié)合，之后，B 細胞主要通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用攝取外源性抗原，攝取的抗原在胞內(nèi)形成內(nèi)體或吞噬溶酶體，再與富含MHCⅡ類分子，含有多種酶類且為酸性環(huán)境的MHCⅡ類小室（MHC classⅡcompartment，MIIC）融合，在MIIC 中抗原被降解為多肽，并逐步形成穩(wěn)定的抗原肽－MHCⅡ類分子復(fù)合物，然后轉(zhuǎn)運至B細胞膜表面，供Th 細胞識別，從而完成抗原提呈過程。

在T 淋巴細胞介導(dǎo)的特異性免疫應(yīng)答（細胞免疫）中，宿主細胞的內(nèi)源性蛋白抗原被蛋白酶體降解后，將8～12 個氨基酸的抗原肽選擇性地轉(zhuǎn)運至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)，與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)組裝的MHCⅠ類分子的抗原肽結(jié)合槽結(jié)合形成抗原肽－MHCⅠ類分子復(fù)合物，再經(jīng)高爾基體將此復(fù)合物轉(zhuǎn)運至細胞膜上，供CTL 細胞識別，從而完成抗原提呈過程。

3 吞噬細胞是否是主要的抗原提呈細胞？T 細胞是否有加工和提呈抗原的能力？

目前已確認樹突狀細胞（dendritic cell，DC）是功能最強、唯一能直接激活初始T 細胞的專職性APC，是主要的抗原提呈細胞。無論是在體液免疫還是在細胞免疫中，DC 都扮演了極其重要的角色，即初始T 細胞的激活。單核／巨噬細胞和B 淋巴細胞同樣作為典型的APC，也參與抗原的提呈，但與DC 不同，它們僅能刺激已活化的效應(yīng)T 細胞或記憶T 細胞。DC 成熟后會遷移至淋巴結(jié)或脾臟，失去吞噬功能［2］，故DC 并不屬于典型的吞噬細胞，且以單核/巨噬細胞為代表的吞噬細胞雖攝取和加工抗原的能力很強，但提呈抗原的能力較弱，故吞噬細胞并不是主要的抗原提呈細胞。

在體液免疫過程中，外源性抗原主要通過MHCⅡ類分子途徑加工與提呈。主要由專職性APC（DC、單核／巨噬細胞和B 淋巴細胞）完成；在細胞免疫過程中，內(nèi)源性抗原主要通過MHCⅠ類分子途徑加工與提呈。由于所有有核細胞均表達MHCⅠ類分子，因此，所有有核細胞均具有通過MHCⅠ類分子途徑加工和提呈抗原的能力。即在體液免疫中，T 細胞并沒有加工和提呈抗原的能力，但在細胞免疫中，T 細胞作為靶細胞，與所有有核細胞一樣，具有通過MHCⅠ類分子途徑加工和提呈抗原的能力。

4 細胞免疫的概念及細胞免疫中T 細胞是如何被激活的？

在高中教材中，描述細胞免疫為T 細胞主要靠直接接觸靶細胞“作戰(zhàn)”，這種方式稱為細胞免疫［3］。這種敘述偏重于CTL 的功能，而忽略了Th等T 細胞的作用。嚴格來說，從Th0 細胞向Th1細胞分化開始，就已經(jīng)開始啟動細胞免疫過程，即細胞免疫指T 淋巴細胞介導(dǎo)的適應(yīng)性免疫應(yīng)答；所以在學(xué)習(xí)細胞免疫概念時，關(guān)注CTL 功能的同時亦不要忽略Th 細胞特別是Th1 細胞的作用。

高中教材對體液免疫中B 細胞被激活的過程敘述較為完整，但對細胞免疫中T 細胞，特別是CTL被激活的過程則并未介紹。T 細胞的激活是從各器官組織攝取抗原并加工和表達pMHCⅡ的DC 進入外周免疫器官，與定居于胸腺依賴區(qū)的初始T 細胞的相遇開始的，二者短暫可逆接觸后，能特異性識別抗原肽的T 細胞將進入下一階段與APC 特異性結(jié)合，然后在抗原刺激信號和共刺激信號雙信號及不同的細胞因子的作用下，活化的T 細胞進一步增殖分化為輔助T 細胞（helper T cell，Th）和細胞毒性T 細胞（cytotoxic T lymphocyte，CTL）等效應(yīng)T 細胞。Th 的前體細胞在不同性質(zhì)的抗原、不同的細胞因子和APC 表達的共刺激分子作用下，分別增殖分化為Th1 細胞和Th2 細胞。大部分情況下，CTL 前體細胞需要在APC（靶細胞）表面的pMHCⅠ的特異性活化信號和Th1 細胞分泌的細胞因子的作用下，增殖分化為CTL。簡言之，DC 對初始T 細胞進行激活是細胞免疫中Th、CTL 激活的共有過程，而CTL 與體液免疫中B 細胞被激活的過程相似之處在于大部分情況下都需要Th 細胞分泌細胞因子促進該過程（Th1 細胞主要輔助CTL 的活化，Th2 細胞主要輔助B 細胞的活化），只是靶細胞替代B 淋巴細胞完成了后續(xù)的激活過程。

5 特異性免疫的各個階段分別在哪里進行？

5.1 淋巴細胞接受抗原刺激的場所與刺激后的變化 以體液免疫為例，抗原在淋巴結(jié)內(nèi)或組織中被DC 攝取，在淋巴結(jié)內(nèi)將加工后的抗原肽提呈給初始T 細胞，使其活化并增殖分化為Th 細胞，通過T-B 細胞的相互作用，被相同抗原激活的B 細胞在淋巴結(jié)或脾內(nèi)，大量增殖形成生發(fā)中心，并分化成漿細胞。即淋巴細胞接受抗原刺激發(fā)生在其定居的場所——外周免疫器官。漿細胞一部分留在淋巴結(jié)（或脾臟）中分泌抗體，但壽命較短，大部分則通過血液循環(huán)遷移至骨髓，長期持續(xù)性產(chǎn)生高親和力抗體，故骨髓、淋巴結(jié)和脾是體內(nèi)產(chǎn)生抗體的主要器官。與B 細胞主要定居于免疫器官不同，大部分已在外周淋巴器官定居的T 細胞還要參與淋巴細胞的再循環(huán)，這樣既可增加淋巴細胞與抗原及抗原提呈細胞接觸的機會，又可使體內(nèi)的淋巴細胞在外周免疫器官和組織的分布更趨合理，有利于動員各種免疫細胞和效應(yīng)細胞，遷移至病原體、腫瘤所在部位，從而增強整個機體的免疫功能。

5.2 再次免疫的場所 發(fā)生再次免疫的場所與初次免疫類似，例如記憶B 細胞在外周免疫器官受抗原再次刺激而被活化，隨后經(jīng)淋巴液和血液遷移至骨髓，在此分化為成熟漿細胞，持久地產(chǎn)生大量抗體，并釋放至血液循環(huán)，是血清抗體的主要來源，而在外周免疫器官發(fā)生的再次免疫應(yīng)答，其抗體產(chǎn)生速度快，但持續(xù)時間相對較短。記憶T 細胞則更易被激活，對抗原濃度和共刺激信號依賴更低，能產(chǎn)生更多的細胞因子且對細胞因子的敏感性也更高，以增強體液免疫和細胞免疫過程。大部分記憶B 細胞和記憶T 細胞形成后，離開外周免疫器官，進入血液中參與再循環(huán)。

現(xiàn)行高中生物學(xué)教材缺少免疫過程的完整介紹，使教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)出現(xiàn)碎片化，難以全面、系統(tǒng)、直觀地理解整個免疫過程，希望本文能作為教材的有益補充，有助于“免疫”教學(xué)。