本文来自微信公众号：iSynBio造物 （ID：gh_1c7f920d8f21），主讲人：胡家志，文字：懂个皮，原文标题：《胡家志：疫苗的免疫系统激活记》，题图来自：《细胞工厂》
“在疾病的笼罩下，人们被骷髅军队塞进巨型棺材里。远处的浓烟，枯萎凋零的树木，到处竖立的绞刑架，抱着孩子死去的妇人，一个骑士拔出剑来对抗死亡，但是骷髅军却无处不在……”
这是荷兰画家彼得·勃鲁盖尔于1561年创作的《死神的胜利》中的一个画面。该幅作品取材于黑死病，画面中死神的入侵令人毛骨悚然，这些噩梦似的死尸展现了瘟疫给人们带来的恐惧。
虽然自然界中大部分微生物对人体无害，但有一小部分却是人类生活中的“捣蛋鬼”，它们就是造成“瘟疫”的罪魁祸首——病原微生物。面对这些“捣蛋鬼”，人类是如何抵御他们的？又是如何一次又一次从“死神的胜利”中侥幸逃脱的呢？
死神胜利的“罪魁祸首”：病原微生物
病原微生物一般分为五类：
1. 病毒：是最小的一类病原微生物，可以引起艾滋病、狂犬病、流行性感冒、脑炎等许多传染病。病毒作为无细胞结构的生物，由遗传物质（DNA或RNA）和外壳蛋白质两大部分组成。病毒不具备细胞结构，无法独立生长和复制，必须依赖宿主生物（细菌、真菌、细胞等）来生长繁殖。
2. 胞内细菌（结核分歧杆菌，李斯特菌等）：是常见的一类病原微生物。各种化脓性感染及伤寒、痢疾、百日咳等传染性疾病，都是病原菌引起的。
3. 胞外细菌（金黄色葡萄球菌等）：大多数的胞外细菌都是病原菌，它们一般寄居在宿主细胞外。当胞外菌感染时，病原菌主要位于宿主细胞外的组织液、血液、淋巴液等细胞外液中，摄取营养进行生长、繁殖。
4. 真菌：是比较高级的一类病原微生物，可引起各种皮肤癣病、白色念珠菌病、新型隐球菌病等。真菌菌体比细菌大，结构也较细菌复杂，有单细胞和多细胞两大类。单细胞真菌如酵母菌、类酵母菌。多细胞真菌由菌称和孢子组成，如霉菌。
5. 寄生虫（疟原虫、蛔虫等）：指具有致病性的低等真核生物，可作为病原体，也可作为媒介传播疾病。寄生虫特征为在宿主或寄主（host）体内或附着于体外以获取维持其生存、发育或者繁殖所需的营养或者庇护的一切生物。寄生虫对人体危害极大，像我们熟知的疟疾、血吸虫病、丝虫病、利什曼病和锥虫病都是由寄生虫引起的严重危害人体健康的疾病。
人类的文明史也是一部与“瘟疫”的斗争史。无论是亚欧大陆还是美洲版图，无论是遥远到千年前的三国时期还是近到20世纪，由病原微生物一手策划的“瘟疫战争”伴随着人类文明的发展。
从鼠疫到天花病毒，从霍乱弧菌到流感病毒，从麻风病到新型冠状病毒……每每提起，都让人不寒而栗，闻之色变。
那人类又是如何从一次又一次的“瘟疫战争”中侥幸存活下来的呢？究竟是谁在扮演着救世英雄的角色，一次又一次地带领人类躲过灾难？这就是免疫系统。如果把生活中的病原微生物比作是倾盆大雨，那免疫系统就是这大雨中的一把保护伞，为我们撑起一片“避风港”。
可是，为什么有了免疫系统，我们还是会生病呢？
这就是免疫系统的“木桶效应”。木桶效应讲的是一只水桶能装多少水取决于它最短的那块木板。而对于“我们有了免疫系统，还是会生病？”这个问题也正是由于每个人的免疫系统都存在“短板”，这就给了病原微生物可乘之机。
既然免疫系统这把保护伞不能保护我们永远不被雨淋，那我们如何才能更好地保护自己呢？这就是疫苗。
人类最伟大的发明之一：疫苗
疫苗是将病原微生物及其代谢产物，经过人工减毒、灭活或利用转基因等方法制成的用于预防传染病的生物制剂。
疫苗保留了病原菌刺激动物体免疫系统的特性。当动物体接触到这种不具伤害力的病原菌后，免疫系统便会产生一定的保护物质（免疫激素、抗体等）。当机体再次接触到这种病原菌时，免疫系统便会依循其原有的记忆，制造更多的保护物质来阻止病原菌的伤害。
通俗来讲，疫苗就是感染病原微生物前的“未雨绸缪”，通过让机体先接种疫苗来认识了这种病原微生物，从而在病原微生物真正到来时能够从容应对，保证生命机体的健康。
但疫苗的保护时效也有一定的阈值，并不像武侠小说里的“金钟罩、铁布衫”，习得盖世神功就能百毒不侵。不同的疫苗“有效期”也不尽相同。
例如，大家熟知的脊髓灰质炎(俗称小儿麻痹症)口服糖丸疫苗的免疫效果可以达到长期持久有效；新生儿接种的预防结核病的卡介苗免疫效果能维持3～4年；而一般的流感疫苗或狂犬疫苗在接种后的免疫力仅可持续1年或几个月。
关于疫苗的三个问题：
接下来，就请读者朋友们带着这三个问题继续阅读学习。
疫苗的免疫系统激活记
在接种疫苗后，机体免疫系统的应答机制包括固有免疫应答和适应性免疫应答两种机制。固有免疫应答是指机体的固有免疫细胞（吞噬细胞和树突状细胞等）和分子在病原体或抗原的刺激下活化，通过吞噬作用、杀伤清除抗原或病原体，产生非特异性免疫作用的反应过程。在经过0～12小时的瞬时应答和早期应答后，会诱导产生适应性免疫应答反应。
适应性免疫应答是指体内抗原特异性T/B淋巴细胞接受抗原刺激后，自身活化、增殖、分化为效应细胞，产生一系列生物学效应的全过程。根据参与免疫应答细胞种类及其机制的不同，可将适应性免疫应答分为B细胞介导的体液免疫应答和T细胞介导的细胞免疫应答两种类型。
与抗原特异性淋巴细胞特异性识别模式的不同，固有免疫细胞又是如何识别病原入侵的呢？
戴着“有色眼镜”的固有免疫细胞：模式识别受体
固有免疫细胞识别主要依赖于模式识别来区分“敌人”还是“友军”，这主要依靠固有免疫细胞表面的模式识别受体来实现对敌我的划分。
由于病原微生物表面存在一些人体宿主没有的、但却是许多相关微生物共享的、结构恒定且进化保守的分子结构，如病毒的双链RNA和细菌的脂多糖等等。固有免疫细胞正是依靠模式识别受体来对此精准识别。
模式识别就好像是小朋友们能立刻区分奥特曼和怪兽一样，当我们看到棱角分明的脸，长着像“鸭蛋”的眼睛，胸前闪着蓝光的能量灯以及身着红白蓝相间的作战服，就能辨别出这是奥特曼。而外型怪异、青面獠牙、行动笨拙的就知道这是怪兽。这种戴着“有色眼镜”，凭借“刻板印象”来区分的方式就叫做模式识别。
但小朋友又是如何具体区分来到地球、拯救世界的奥特曼是谁的呢？究竟是迪迦、戴拿、盖亚还是高斯？这种精准区分的形式就是“特异性识别”。
在体液调节过程中，抗原进入人体，人体需要对抗原进行识别，有些抗原在其表面有一种叫做抗原决定簇的物质。这就像是抗原的身份证，不同抗原的决定簇是不同的，T细胞正式通过这种“抗原的身份证”来特异性识别不同的抗原。识别之后，T细胞会将抗原决定簇传给B细胞，进而促使B细胞分化成记忆细胞和浆细胞。
机体内特异性清除病毒的“奥特曼”：淋巴细胞
淋巴细胞是白细胞的一种，是体积最小的白细胞。其由淋巴器官产生，主要存在于淋巴管中循环的淋巴液中，是机体免疫应答功能的重要细胞成分，不仅是淋巴系统几乎全部免疫功能的主要执行者，还是对抗外界感染和监控体内细胞变异的一线“士兵”。
淋巴细胞是一类具有免疫识别功能的细胞系，可大致分为T淋巴细胞（又名T细胞）和B淋巴细胞（又名B细胞）两类。
分工明确的作战部队：T细胞
杀手组织：细胞毒性T淋巴细胞
细胞毒性T淋巴细胞又称杀伤性T淋巴细胞，在免疫系统中主要扮演着“杀手”角色。其专门通过分泌各种细胞因子参与免疫作用。对某些病毒、肿瘤细胞等抗原物质具有杀伤作用，与自然杀伤细胞构成机体抗病毒、抗肿瘤免疫的重要防线。
指挥中心：辅助性T细胞
辅助性T细胞是一种T细胞（白细胞的一种），其在免疫反应中扮演中间过程的角色：它可以增生扩散来激活其它类型的产生直接免疫反应的免疫细胞。当受到抗原刺激时，可以增殖、分化、调节效应T细胞和记忆T细胞的表达；以及直接或间接协助B细胞和细胞毒性T细胞发挥作用。
免疫细胞中的“档案室”：记忆细胞
记忆细胞是由B细胞或T细胞分化而来的一种免疫细胞。在免疫反应中，吞噬细胞对侵入机体的疫苗抗原进行摄取和处理，呈递给T淋巴细胞，T淋巴细胞再刺激B细胞增殖、分化产生浆细胞和记忆B细胞。
与之类似，记忆T细胞是由T细胞增殖、分化产生的。记忆细胞对抗原具有特异性的识别能力，当抗原二次感染机体时，记忆B细胞可直接增殖、分化产生浆细胞或效应T细胞。通过这种将“记忆”中的杀毒方法再次调动出来的方式，快速产生与抗原结合抗体，应对病原入侵。
由于记忆细胞可在人体内存在数月，甚至几十年，而且记忆B细胞和记忆T细胞也存在相互促进协同作用（记忆B细胞可激活记忆T细胞，记忆T细胞可协助记忆B细胞），所以能够保护人体避免受到相应病原体的再次侵入，这也就是疫苗存在“保质期”的原因。
造物小结
民间有句俗语：“孩子出过疹和痘，才算解了阎王扣。”但现在，随着人们对免疫系统的深入了解和疫苗的问世推广，人们也不再害怕天花麻疹这些“捣蛋鬼”了。
由此可见，在人类疫苗发展史上，由牛痘预防天花引发的医学革命，为人类使用各种疫苗来预防和控制传染病谱写出了光辉璀璨的历史篇章。
如今人类利用疫苗消灭了天花、降伏了霍乱，控制了百日咳、白喉，擒获了破伤风、脊髓灰质炎……
疫苗为人类筑起了一道预防疾病的绿色屏障，疫苗让千千万万人免受传染病的侵扰，疫苗已然成为人类文明的“守护神”。“死神的胜利”是短暂的，相信真正的胜利属于伟大进步的科学文明。
主讲人简介：胡家志，博士，研究员。2012年毕业于北京大学生命科学学院生物化学与分子生物学专业，并获得博士学位。毕业后曾在哈佛大学医学院及波士顿儿童医院从事博士后研究工作，2016年获哈佛大学优秀华人生物学者奖。目前担任北京大学生命科学学院、北京大学-清华大学生命科学联合中心研究员，研究方向集中在免疫基因组学与人类疾病，专注于研究淋巴细胞抗原受体产生的多样性到抗原识别的特异性这一发育过程及该过程中的基因组稳定性维持机理，以及DNA代谢过程中淋巴细胞发生原癌性突变的分子基础。
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