免疫学笔记02 -B细胞、抗体和T细胞
B细胞为什么能产生65438+亿种不同的抗体这个谜，在1977之前没有搞清楚，后来被日本免疫学家Susumu Tonegawa解决了，他获得了诺贝尔奖，但后来他去研究神经了，这就是后话了。让我们谈谈利川金根的思路。
李传根认为，人体所有细胞的DNA都是一样的。当一个卵子开始受精时，受精卵开始分裂，细胞中的DNA代代相传。除非复制过程中没有错误，否则所有细胞都和原来受精卵中的DNA一样。然后李传根假设，虽然复制过程中通常不会出现错误，但可能会出现一些意外(注:免疫学中的意外已经出现)。他认为，我们体内所有的B细胞在开始时都有相同的DNA，但随着B细胞的成熟，那些参与合成抗体的DNA可能会发生变化，这些变化可能会产生6543.8亿种不同的抗体。
既然有了假设，黎川金根接着验证它(这也是做研究的思路，先提出一个假设，然后我们用一些实验来验证它)。
李传根比较了成熟B细胞和未成熟B细胞轻链的DNA序列。他发现这两类细胞中轻链的DNA序列是不同的，而且这种差异是以一种非常奇怪的方式呈现的。后来李传根等研究人员发现了分子机制。
每个B细胞的染色体上含有编码抗体重链的四类DNA模块(基因片段)的多个拷贝，分别为V、D、J、C。每个模块中的副本数量是不同的。例如，在人类细胞中，有40个不同的V片段，25个不同的D片段，6个不同的J片段等等。当B细胞合成重链时，它们会选择每种片段中的一种，将它们拼接在一起，组装成合成抗体的重链。流程如下:
轻链的合成过程类似于重链，即选择一些基因片段进行拼接，合成轻链。这些不同的排列组合大概会产生654.38+00万种不同的抗体，但这只是理论值的十分之一，显然是不够的。因此，为了产生更大的多样性，机体在拼接这些片段的过程中，会在连接处增加或删除一些碱基，这就是所谓的连接多样性。这个过程使抗体多样性的数量增加到6543.8+0亿。通过这种模块化的设计方法和连接多样性，我们人体利用少量的遗传信息，产生极其复杂的抗体多样性。
这里只是简单介绍一下抗体多样性的思想，这种多样性的具体机制会在本书后面的部分有更详细的介绍。
我们人体内大约有30亿个B细胞，但是只有1亿个不同类型的B细胞。从这个数字来看，平均大约30个B细胞可以产生针对特定抗原的抗体。但是还有一个问题，就是针对某个特定抗原产生相应抗体的B细胞太少了。如果我们的身体遇到大量的病原体，这些细胞的数量远远不够，需要更多的B细胞。这时，人体的免疫系统也有一种手段，那就是克隆选择。
当B细胞完成重链和轻链重排后，会在细胞表面表达BCR( B细胞受体)。每个B细胞表面大约有654.38+百万个BCR分子。对于同一个B细胞，这个B细胞上的所有bcr识别相同的抗原。B细胞表面的BCR会吸引一些抗原，这些抗原可以像“诱饵”一样与其Fab区结合。这种抗体称为同源抗原。但是，大多数B细胞不会遇到它的同源抗原。比如我们大多数人这辈子可能不会感染SARS病毒或者艾滋病病毒，所以这些B细胞产生的抗原就无法与这些病原体结合。
但是有些B细胞会遇到自己对应的抗原，然后B细胞会和这些同源抗原结合。这个事件会诱导B细胞的增殖，也就是说B细胞会从一个分裂成两个，再从两个分裂成四个。B细胞的增殖周期为12小时，这种持续增殖的时间会持续一周。最后，一个B细胞将分裂成20，000个相同的细胞，所有这些细胞都具有相同的BCR，它们识别相同的抗原。此时B细胞数量足够，完全可以投入战斗。这些B细胞会努力产生抗体，但产生的抗体与B细胞表面的BCR略有不同，不同的是产生的抗体不是锚定在B细胞表面，而是进入血液。一个B细胞在火力全开的情况下，每秒可以发射2000个抗体分子。战斗结束后(持续约一周)，许多这种B细胞会死亡。
仔细想想，这是免疫系统的一种微妙策略。
首先，免疫系统采用模块化设计的策略，通过少量基因产生大量不同的抗体来对抗病原体。
第二，B细胞会根据需要增殖，从而避免我们的身体被大量相同的B细胞所充斥，而这些B细胞可能大部分都是无用的。相反，我们只用少量的细胞，遇到相应的病原体，就会克隆增殖产生大量相同的B细胞，进而合成大量的抗体。
第三，当B细胞通过克隆增殖时，B细胞会起到抗体工厂的作用。
第四，当病原体被清除后，大部分B细胞会死亡。
在了解抗体之前，我们要明确一点，虽然抗体在对抗病原体的过程中起着重要的作用，但它并不直接杀死任何病原体。抗体的作用是在病原体上做一个标记，表明病原体会被杀死。抗体的这种功能被称为调理。调理这个词最初来自德语，意思是可以吃了。我们在这里用这个词表示抗体会结合到病原体的表面，如细菌或病毒。例如，当抗体的Fab区与病原体结合时，抗体的Fc区将与巨噬细胞表面的Fc受体结合，抗体利用这种策略将病原体与吞噬细胞连接起来，如下图所示:
然而，实际情况可能更复杂。当吞噬细胞(如巨噬细胞)将抗体结合到Fc端时，吞噬细胞的吞噬能力就会增强。但巨噬细胞表面还有其他受体(如TLR4)，这些受体也可以直接与病原体结合，而抗体对巨噬细胞的间接诱导只是增强了巨噬细胞可以吞噬的病原体种类。
抗体也用于其他方面。比如病毒侵入宿主细胞后，会通过宿主细胞表面的一些受体进入细胞，然后病毒会利用宿主细胞的蛋白质机器大量合成病毒本身的蛋白质来组装新的病毒。这些新合成的病毒随后会杀死宿主细胞，释放大量病毒，然后感染其他细胞。一些抗体可以与这些病毒结合，并阻止它们与宿主细胞表面结合。具有这种特性的抗体被称为中和抗体。
虽然抗体在抵抗病毒中起着重要的作用，但它们也有局限性。比如病毒已经进入细胞，抗体就无能为力了。这时就需要另一种细胞，杀伤T细胞，它是适应性免疫系统的另一个成员。成年人体内大约有3000亿个T细胞。t细胞和B细胞类似，主要体现在以下几点:
第一，从外观上看，T细胞和B细胞差别不大，在显微镜下人们很难区分。
其次，类似BCR的T细胞表面有T细胞受体(TCR)，TCR也是通过分子重排产生的，与BCR的产生原理相同。
第三，T细胞通过克隆选择增殖，大约持续1周，过程缓慢，但特异性高。
t细胞和B细胞也有区别，主要体现在以下几点:
第一，B细胞是在骨髓中产生的(注:B细胞的B指的是腔上囊，即法氏囊，是鸟类的免疫器官，也是B细胞产生的地方，但后来发现哺乳动物的B细胞在骨髓中成熟，英文称为骨髓，这两个器官的首字母都是B细胞，也叫B细胞)，而T细胞在胸腺中成熟(。
第二，B细胞产生的抗体可以识别很多有机分子，而T细胞只专注于识别蛋白质抗原。
第三，B细胞可以以抗体的形式分泌BCR，而T细胞的TCR固定在其表面，不会分泌到血液中。
第四，B细胞可以自己识别某些抗原，而T细胞只能识别其他细胞呈递的抗原(这个后面会讨论)。
有三种主要类型的T细胞，如下所示:
第一，杀伤T细胞，但更多时候叫做细胞毒性淋巴细胞(CTL)，CTL主要针对那些被病毒感染的细胞，也就是说，它解决的是细胞内部的病毒问题。当CTL接触到被感染的细胞时，会诱导后者自杀。
二是辅助性T细胞，Th)，它分泌一些细胞因子，指挥其他免疫细胞发挥非常重要的作用，比如会释放IL-2和IFN-γ，如下图:
第三，调节性T细胞(Treg)。Treg细胞的作用是抑制免疫系统的过度反应，从而避免杀死自己。
下一篇笔记将简要介绍T细胞和抗原呈递。