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                  學生論文|淺談免疫與疫苗
                  發布時間:2020-03-30 09:19:04 點擊次數:18725

                  小編說:

                  新冠病毒疫情自爆發以來,一直牽動著人們的心。我校高一生物競賽學生們在學習了人體免疫系統的知識后,在教練張立杰老師的指導下,通過查閱資料,整合知識,用活潑的方式和語言撰寫了一些科普文章,鞏固知識,提高能力,同時也宣傳了有關新冠病毒的知識。

                  今天為您推送的是丁天祎撰寫的《淺談免疫與疫苗》。

                   

                  淺談免疫與疫苗

                  作者:丁天祎 指導教師:張立杰

                  疫情當前,白衣天使們奮不顧身地趕赴一線戰場。我們雖在家中,不僅心系武漢,體內也進行著大大小小的“戰役”。即使是諾貝爾和平獎獲得者也不能保持體內的“和平”。

                  沒錯,我想要談的就是每個人都有的,阻止我們獲得諾貝爾和平獎的免疫系統及其免疫功能。

                  免疫系統不僅具有防御病原體的侵害這一作用,清除體內衰老損傷細胞、發現并清除癌細胞也在它的職責范圍內。

                  一、免疫防御

                  免疫防御共分為兩個部分,一為非特異性免疫,也稱先天免疫或自然免疫。這是在生物長期進化過程中形成的,屬于先天具有、相對穩定、無特殊針對性的對付病原體的天然抵抗能力。二為特異性免疫,也稱獲得性免疫或適應性免疫,是相對于上述非特異性免疫而言的。其特點為:生物在后天活動中接觸了相應的抗原而獲得的,其產物與相應的刺激物抗原之間是特異的,包括體液免疫系統,即抗體介導免疫,和細胞免疫,即細胞介導免疫系統。

                  1.非特異性免疫

                  對于人和高等的脊椎動物來說,非特異性免疫主要由自身的屏障結構,吞噬細胞的吞噬功能,正常組織和體液中的抗菌物質以及有保護性的炎癥反應這四方面組成。

                  首先,我們來說屏障結構。皮膚與黏膜是我們對抗病原體的第一道防線。它除了有機械性阻擋和排除作用,其分泌的某些化學物質也具有抗菌作用,如汗腺分泌的乳酸,胃黏膜分泌的胃酸和其他一些溶菌酶等。除了我們自身對病原體的抵抗,我們的皮膚與黏膜上還有一些其他的菌群,對病原體產生了拮抗作用。拮抗是指由某種生物所產生的特定代謝產物可以抑制其他種生物的生長發育的一種相互關系,比如我們耳熟能詳的青霉素就是青霉為了給自己爭取養料和生存空間,而分泌的一種破壞其他細菌(尤其是革蘭氏陽性菌)的細胞壁的物質,可以引起其他細菌的漲破而亡,而自身卻不受任何影響。除了皮膚與黏膜這個外部屏障,我們的身體內還有兩種內部屏障。其一是血腦屏障。玩過《瘟疫公司》反人類公司的小伙伴們,如果嘗試過使用Neurax蠕蟲,在歐氣爆發(非酋落淚)時,就有可能在不消耗DNA點數的情況下獲得突破血腦屏障的進化,這樣蠕蟲就可以侵入大腦,視蟲為神的打法。血腦屏障可以阻擋病原體及其有毒產物或者某些藥物從血流透入腦組織或腦脊液,具有保護中樞神經系統的功能。在孕婦體內還有一種血胎屏障,可以防止母體內的病原體侵入胎兒。

                  如果病原體突破了屏障結構,那么第二道防線——吞噬細胞的吞噬作用就將顯現。

                  《工作細胞》中的白細胞(左圖)和真實的正在吞噬念珠菌的白細胞(右圖)

                  最主要的吞噬細胞有三類,其一是嗜中性粒細胞,也就是我們平常口中所說的“白細胞”(其實有細胞核的血細胞都可以被稱為白細胞,這里指的就是嗜中性粒細胞);其二是以巨噬細胞為代表的各種單核吞噬細胞;其三是分布于淋巴液和脾中的樹突細胞。很多人在有發燒,咳嗽等一系列癥狀的時候,總會先去驗個血。血液化驗單上就能找到這些吞噬細胞的身影,出鏡率最高的就是嗜中性粒細胞。大部分人在出現這些癥狀時嗜中性粒細胞百分比都會偏高,也就是平常所說的“白細胞”太高了。吞噬細胞在遇到病原體時,會伸出偽足,將病原體胞吞入細胞內形成吞噬體,然后細胞內的各種溶菌酶進行溶解,達到殺菌的效果。
                  在我們的體液和組織中還含有多種的抗菌物質。他們一般不能直接殺滅病原體,而是配合免疫細胞抗體或者其他防御因子,使之發揮較強的免疫功能。下面主要介紹其中的干擾素。科學家們發現,先感染動物細胞的一種病毒會對后感染該細胞的另一種病毒產生抑制。由此提出設想,即模擬一個被病毒感染的環境,看看其能否抑制病原體的增殖,結果就發現了干擾素。它是高等動物細胞產生的一種糖蛋白,可以抑制病毒在細胞中的增殖。干擾素抗病毒的功能就像是氯氣凈水一樣,是一種廣譜的殺菌劑。目前的干擾素是一種抗病毒藥物,同樣也可以抗腫瘤。2003年的SARS就有人用過干擾素做實驗,結果是有效的。這無疑為我們抗擊新型冠狀病毒提供了一種思路。

                  為了使吞噬細胞更好的完成吞噬作用,體液中的抗菌物質更好的殺菌,機體也會做出一些調整,這就是炎癥。炎癥是機體對病原體的侵入或其他損傷的一種保護性反應,在相應部位出現紅、腫、熱、痛和功能障礙。相信很多人都聽說過,發燒不一定是件壞事。通過體溫的升高,可以降低某些病原體的繁殖速度,還有助于白細胞穿過血管壁進入淋巴組織,參與與病原體的戰斗。

                  2.特異性免疫

                  如果說非特異性免疫就像原始人拿著木棒打架,那么特異性免疫就是現代人研制出導彈,開著飛機轟炸,精準,殺傷力強,一擊致命。特異性免疫主要由兩種細胞來完成——B細胞和T細胞。B細胞負責體液免疫,T細胞主要負責細胞免疫。

                  在有病原體入侵機體時,有一些病原體在經吞噬細胞吞噬后并沒有喪失活性。但是經過吞噬細胞中溶菌酶的處理,病原體表面的抗原決定簇暴露出來。B細胞可以識別其上的抗原決定簇進行分化,進而形成分泌抗體的漿細胞和具有記憶功能的記憶B細胞。抗體是高等動物體在抗原物質刺激下,產生的一類能與相應抗原在體內外發生特異結合的免疫球蛋白。漿細胞產生抗體,其抗體去結合病原體上的抗原,從而將多個病原體粘合在一起,沉積下來更容易被吞噬。記憶B細胞可以記住每次入侵的病原體的抗原特征,從而在遭到再次入侵時,很快的分化出漿細胞,產生抗體對付這些病原體。關于B細胞的記憶能力有多強,科學家們做過這樣的一個實驗。1918年曾爆發過一場幾乎毀滅人類的流感,如今科學家對1918年前出生2008年已達91~101歲的八名老人進行免疫測定后,發現其中七人的B細胞依然可產生抗那場西班牙大流感的抗體。

                  眾所周知,病毒不可以獨立生活,必須寄生在活細胞中。然而B細胞只能在體液中殺滅病原體,已經侵入細胞的病原體該怎么辦呢?是T細胞登場的時候了。T細胞在接受抗原的刺激后,釋放淋巴因子。T細胞直接作用于被病原體侵入的靶細胞上,介導啟動細胞的凋亡進程。而淋巴因子可以結合在靶細胞的特異受體上,激活和調節免疫系統的多種功能。比如,吸引吞噬細胞和T細胞至感染部位,刺激炎癥反應,強化特異性免疫應答。本次新型冠狀病毒肺炎,就有淋巴因子風暴現象,即為病毒侵入肺部組織,引起免疫反應,T細胞釋放過多的淋巴因子,導致血管壁的透過性很強,甚至滲出血漿和血細胞,病人最終死于多臟器的水腫與衰竭和嚴重過敏類似。

                  二、免疫穩定和免疫監視

                  免疫穩定就是正常情況下機體可經常的清除損傷或衰老的自身細胞,并進行免疫調節以維護體內生理平衡。免疫監視就是識別、殺傷并及時清除體內突變細胞,防止腫瘤發生的一種功能。它可以預防癌癥。因此免疫力低下的人通常也容易患癌癥。

                  三、疫苗的產生與發展

                  既然在特異性免疫中,記憶淋巴細胞可以記住每次病原體的抗原特征,以應對下次的入侵。那么我們是否可以將減毒或滅毒的病原體主動引入體內,讓淋巴細胞完成相應的免疫呢?答案是肯定的,這就是人為的主動免疫,研制疫苗就是這一過程的關鍵。

                  相信大家應該都聽說過關于天花疫苗的故事。幾個世紀前的天花所帶來的災難是現在難以想象的,幾乎無藥可治,只能靠自己的免疫。有人發現,擠奶工幾乎不得天花病。原來是因為他們曾經感染過牛痘,然后便產生了對天花的抗體。那么把毒性對人小得多的牛痘病毒接種在人體內,使人產生抗體,不就可以很好地應對天花了嗎?天花疫苗就此誕生。天花從此不再是一種絕癥。1979年10月,世界衛生組織WHO正式宣布全球消滅了天花。

                  天花疫苗的出現,是人類找到了一種與天花病毒抗原性質相同的另一種病毒。但預防肺結核的卡介苗的出現就不是如此了。據說,卡介苗的發明者卡邁爾和介蘭在路過一片農田時,發現田里的土豆長得很小。他們以為是土豆品種的問題,但是種地的農民愁眉苦臉地告訴他們說,這些土豆剛開始種的幾代都很大,不過,隨著種的代數越來越多,它就長得越來越小。卡邁爾和介蘭由此得到啟發,如果不斷地培養結核桿菌,使其不斷的進行繁殖,是否也會出現退化現象,找到結核桿菌的減毒株,對人體沒有大的危害,還可以刺激人體產生抗體,兩全其美。在他們的不懈努力下,一代一代的結核桿菌培養過程后,終于出現了對人體傷害很小的減毒株,這也就是現代卡介苗的雛形。利用了減毒株的毒性,使體內產生抗體,而不至于使人體得結核病。值得一提的是,現代科學家發現,卡介苗也可用于腫瘤的治療。它可以激活體內的巨噬細胞,增強T和B細胞的功能,刺激NK細胞的活性,促進造血細胞生成,引起某些腫瘤的壞死,阻止腫瘤的轉移,消除機體對腫瘤抗原的耐受性等。這些都是卡邁爾和介蘭所沒有料到的。

                  我國衛生部在2007年前做全民免疫規劃接種的為“五苗防七病”,從2008年起又新增了“七苗防八病”,這一共12種疫苗分別為卡介苗、麻疹活疫苗、脊灰減毒疫苗、百白破三聯疫苗、乙肝疫苗、甲肝減毒活疫苗、流腦疫苗、乙腦減毒活疫苗、麻腮風聯合疫苗,以及重點地區和重點人群接種的出血熱雙價純化疫苗、炭疽減毒活疫苗和鉤體滅活疫苗。這些疫苗所防治的15種病分別為結核病、麻疹、脊髓灰質炎、百日咳、白喉、破傷風、乙型肝炎、甲型肝炎、流行性腦脊髓膜炎、流行性乙型腦炎、風疹、流行性腮腺炎、出血熱、炭疽和鉤端螺旋體病。同學們小時候應該打過大部分疫苗,尤其是百白破和卡介苗。在上臂上的那個小疤痕,就是打卡介苗留下的痕跡。筆者小時候走路不穩摔地上了,把頭磕破了,當時還去醫院里打了一針破傷風。國家推廣每個兒童都要注射脊髓灰質炎疫苗,甚至還有糖丸這種口服疫苗,相信大家應該都吃過吧。

                  上述通過注射疫苗所形成的特異性免疫稱為主動免疫,還有一種特異性免疫是直接給患者注射針對某種病毒的抗體,這一免疫方式稱被動免疫。被注射的抗體一般被稱為某某血清或某某球蛋白,如被毒蛇咬傷后要及時注射的的抗毒血清,就是針對相應蛇毒的抗體。注射抗體是用來急救的,而注射疫苗是用來預防的。舉例來說,注射狂犬疫苗是用來預防被狗咬而不得狂犬病;沒注射過狂犬疫苗的人被狗咬了,要及時注射抗狂犬病毒的抗體以結合病毒使之不能進入細胞而不得狂犬病。這次新型冠狀病毒疫情中,就有省份呼吁治愈出院者捐獻自己的血漿,就是為了從痊愈的患者血清中獲得抗新冠病毒的抗體,將其注射給新冠肺炎患者而減滅體內的病毒,達到治療的目的。這又給我們戰勝疫情增添了一份希望。

                  最后,在了解了免疫與疫苗后,我們要珍惜生命健康。勤洗手,正確洗手,出門戴口罩,不去人多的地方。多喝水,多吃蔬菜水果,增強自身免疫力。保持積極樂觀的心態,保持輕松愉悅的心情,相信我們一定會戰勝病毒,取得最后的勝利!

                  但憑勠力同心共相抗

                  縱使 度過千年萬年滄桑 絕不言降

                  如今眾志成城齊相抗

                  天下同心同德共擔當

                  哪怕 遭受千般萬般創傷 亦趨自強

                  普天華夏兒女興家邦

                  譜得戰歌一曲蕩氣回腸

                  屹立東方

                  文獻來源:微生物學教程 第三版 周德慶著

                  公眾號 混亂博物館 【混亂檔案室】你的肉身靠什么來抵抗疾病

                  圖片來源:360文庫

                  混亂博物館 【混亂檔案室】你的肉身靠什么來抵抗疾病

                  編輯/審核:梁健


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