第 1 部分 健康状态下的免疫系统
1 概述
从几个方面来看，免疫学的确是一门较难学习的学科。首先，这门学科中具有大量的细节内容，有些时候，这些细节会妨碍你对一些基本概念的理解。要克服这种困难，我们得随时将我们的视野置于整个学科的框架之中，而这可能又会使你陷入无所不在的细节内容之中。其次，在学习这一学科的过程种，你会发现每一具有普遍意义的规律，都有可能存在例外。免疫学家喜欢这些另外的存在，因为这些另外世界上能为理解免疫系统的整体功能提供各种线索。第三，在学习免疫学时，我们将会发现所学习的内容正在不断地变化。就像你们所看到的，免疫学领域中有众多的未解之谜，而且有些在今天看来是正确的问题，明天就可能被证明为错误的。我将试图让你们领会到目前免疫学领域中存在的东西；并且，我也会不时讨论某些有可能是正确的免疫学假设。但是必须记住，尽管我希望努力为你们的学习创造条件，但我在本书中告诉你们的有些知识可能在未来发生改变。
也许，造成免疫学是一门较难的学科的主要原因，就是因为免疫系统是一个“网络系统”，它涉及许多不同的组分，而且它们彼此之间相互作用。假设你正在观看一场电视转播的橄榄球比赛，而摄像机只锁定一个运动员始终不变，你所看到的只是他一个人在球场上忽而全速奔跑，忽而停下来，你可能什么都不清楚。
然而当你在大屏幕前观看同一场比赛时，你才能明白：这紧张的比赛使两个后卫追逐着那一个运动员在前后奔跑，目的是最终阻止这个球员完成一个底线得分的过程。免疫系统就像这样一支橄榄球队，这支球队就是运动员组成的网络，它们必须相互配合才能完成一场比赛，而只关注其中的任何一个队员均没有任何意义。你必须对其进行整体的观察。这个道理也就是这一讲所要达到的目的，这个目的可以称之为“免疫动力学”。在这里，我将对免疫系统做简明扼要的介绍，使你们对这个系统中的每一组分以及他们之间的相互作用有一全面了解，在接下来的讲座中，我再对其进行详细介绍。
1.1 物理屏障
我们机体防卫病原体入侵的第一道防线就是由物理屏障组成的。虽然我们倾向于认为皮肤是机体的主要屏障，但其覆盖的面积只有2平方米。相反，由黏膜所覆盖的消化道、呼吸道、生殖道等，其覆盖面积达到400 平方米，这一巨大范围亦是机体的重要屏障。对于病毒、细菌以及寄生虫等病原体，它们对机体的感染依赖于越过这些物理屏障。
1.2 先天免疫系统
任何这类的外部入侵病原体，当其越过皮肤或黏膜的屏障后，都要面对我们的第二道防线——先天免疫系统。免疫学家称此为先天是因为这一防卫似乎是所有动物天生都具有的。这一先天系统的工作机制是十分惊人的。
假设你刚刚洗完一个热水澡，当你走出浴缸跨到地板上时，一片碎木屑扎进了你的脚趾，而那个木片上正好有许多细菌，那么在几个小时内，你就会发现脚趾上的这个被木屑扎的部位开始红肿，这表明，你的免疫系统已经开始工作了。
在你的组织中正游动着一群群白细胞帮助你抗击细菌的进攻。对我们而言，组织看似完整的固体——与之相比较我们是这么大，但对一个细胞来说，组织则像一块巨大的海棉，其内的孔洞可以让单个细胞在其中自由地移动。巨噬细胞是存在于组织中的一种防御细胞，也是先天免疫系统中最著名的角色，当一个细菌进入机体组织细胞时，巨噬细胞就是这个细菌所见到的最后一个细胞。下图就是一个巨噬细胞正在吞噬细菌的电子显微镜照片。
你肯定注意到巨噬细胞并不是坐等细菌主动送上门来。对，巨噬细胞是主动去抓住细菌的。因为细菌以及其他入侵病原体能够释放化学信号对巨噬细胞产生引导作用。当遇到细菌时，巨噬细胞首先是由一个称为“吞噬体”袋（小泡）吞噬细菌，这个小泡随后被转入巨噬细胞内部，并与另一个称为溶酶体的小泡融合，后者含有很强的化学物质和酶，它们能够破坏细菌。这整个过程就称为吞噬作用，下面的图示可以说明这一连续的过程。
你也许会问，为什么这个细胞要称为巨噬细胞呢？我们知道“巨（macro）”意为很大，巨噬细胞显然就是一个很大的细胞。“噬（phage）”源自希腊文，其意为“吃”。因此，巨噬细胞就是一个大的猎食者。事实上，除了抵抗入侵者，巨噬细胞的功能还包括了收集组织内的垃圾，它几乎能吞噬所有的机体废物。免疫学家利用它的这个好胃口，让巨噬细胞吞进一些铁屑，然后就可以用一个小磁铁，将巨噬细胞从细胞混合物中分离出来，这的确很有用。
那么，巨噬细胞是从哪里来的呢？事实上，机体内的巨噬细胞和所有的血细胞都是在骨髓中产生的。在那里，它们来自一种能够自我更新的称之为“干细胞”的潜能细胞，干细胞可以形成所有的血细胞。这里的自我更新意为当一个干细胞生长至一定程度并分裂为两个子细胞时，它遵循“一个给你，一个给我”的原则，从而使其中的一个子细胞可以变回为干细胞，而另外一个则可以继续变为成熟的血细胞，而当后一个子细胞成熟时，它必须选择分化成不同类型的血细胞。当然，如你所想，这种选择并非随机的，而是在严格的控制之下做出的，以保证机体具有充足的各种必需血细胞。下图表示了一些不同的细胞由干细胞分化而来。
巨噬细胞最早存在于骨髓，当其第一次离开骨髓并进入血液时，它们被称为单核细胞。在任何时间，在机体内都有大约20亿个这类年轻的“巨噬细胞”循环于血液中，也许听起来有些悚然，但对它们的存在，你应该感到高兴。如果没有它们的存在，机体将有很大的麻烦。通常，单核细胞在血液中的寿命平均是3天，在这段时间里，这些细胞可以运动至毛细血管壁的内皮细胞之间的裂缝。通过在这些卵圆形的细胞之间伸出“伪足”，单核细胞可以离开血液进入组织，并在其中成熟为巨噬细胞。一旦进入组织中，巨噬细胞就到处收集机体内的垃圾，等待机体在受伤感染病原体时履行其功能。
当巨噬细胞吞噬细菌后就释放出一些化学物质，这些化学物质可以增加流至伤口附近的血流量，导致组织发红；一些化学物质还引起血管壁细胞的收缩，使得毛细血管会向组织中渗出液体，从而导致局部的肿胀。另外，巨噬细胞释放的化学物质还会刺激伤口周围组织中的神经，递送痛觉信号至你的大脑，提醒你的局部有不正常的现象出现。
在对付细菌的战斗中，巨噬细胞还能产生称为细胞因子的蛋白质进行免疫系统不同细胞之间的相互交流。一些细胞因子可以诱导正在伤口附近毛细血管中游动的其他巨噬细胞和免疫细胞，使它们移出血液循环参加对抗正在增多的细菌。
因此，由于先天免疫系统驱除入侵者的抗击战斗，使得你的感染局部很快产生强烈的炎症反应。
可想而知，对机体而言这是一项伟大的策略。由于机体巨大的面积需要防卫，因此应配备足够的“哨兵（巨噬细胞）”以巡查可能的入侵者。当这些哨兵发现了敌人，它们就送回信号，召集更多的防御者聚集到伤口部位，这些巨噬细胞能够在援兵到来之前尽其所能阻止入侵者。因为先天免疫反应中的成分如巨噬细胞，都已能够程序化地识别许多最常见的入侵病原，所以机体的先天免疫反应是如此之快，以至于整场战斗在短短数天内就可以结束。这就是为什么下周六的晚上，受伤的脚趾已完好如初，你也就可以再次泡热水澡了。
当然，在先天免疫系统中还有其他的成分，例如，与巨噬细胞一样能吞噬入侵者的其他细胞；先天免疫系统还包括补体蛋白，它们可以在细菌细胞壁上打孔；以及更加神秘的自然杀伤细胞。自然杀伤细胞能够破坏被细菌、寄生虫和病毒感染的细胞，甚至癌细胞。其神秘之处就在于它们是如何知道其所要杀灭的对象的。
1.3 获得性免疫系统
几乎99％的动物都只需要自然屏障和先天免疫系统就足以保其安全，但对于脊椎动物（例如人类），还将有第三道防卫体系——获得性免疫系统。这个实际上能够使我们获得保护的防卫系统几乎能抵御所有的入侵病原体。
有关为什么需要这一特殊防御层次的观点多种多样。有人认为，这是因为脊椎动物太过于复杂，亦可能是因为其后代太少。甚至还有人认为获得性免疫系统是为了保护我们不受肿瘤的侵害，但我个人不同意这一观点，肿瘤更像是由生育后代后经历其他疾病的进化压力和衰老而导致的疾病。所以，获得性免疫不像是为了对付肿瘤而进化产生的，而它更像是为了保护我们和其他脊椎动物免受病毒的侵害，因为，正如你将看到的，先天免疫系统并不足以有效针对病毒的侵害。
获得性免疫存在的第一个线索来自于18世纪90年代，当时爱德华.詹纳开始给英国人种痘来预防天花病毒。那个时候，天花曾是一个严重的公共卫生问题。
成千上万的人死于该病，还有更多的人因此毁容。詹纳注意到挤奶女工经常感染上一种称为牛痘的疾病，她们手上出现了类似于天花病毒引起的脓疱，然而詹纳发现挤奶女工患牛痘之后，就再也不会感染上天花。
因此，詹纳决定做一个大胆的实验，他从一挤奶女工所患的牛痘病变处收集了一些脓性分泌物，并将此接种于一名叫James Phipps的小男孩体内。随后，当Phipps再次接种从天花病人的痘疱中收集的脓性分泌物时，他居然没有被感染。在拉丁语中，“Vacca”的意思是牛，由此我们得到“vaccine（疫苗）”这一词。
历史通过这一事件使爱德华.詹纳成为了英雄，但我以为在那个时候真正的英雄是那个小男孩。试想一想，当一个大个子男人手持一只针管和一管脓液向你走近时，会是什么样的感觉。虽然今天是不会有这样的事了，但无论如何我们还是应该感谢詹纳这个试验的成功，因为它为我们开辟了一条免疫接种的道路，从而挽救了无数人的生命。
但应该强调的是，预防天花的疫苗接种仅仅能够保护机体抗击天花病毒或与其非常相近的病毒（如牛痘病毒）的感染。Phipps仍然可能患腮腺炎、麻疹以及其他的疾病，这就是获得性免疫系统的典型特征——它所获得的抵抗力仅针对特异的入侵病原体。
1.3.1 抗体和B细胞
最终，免疫学家确定了对抗天花的免疫力是由于循环于免疫个体血液中的一类特定蛋白，这类蛋白被命名为抗体，而诱导这些抗体产生的物质则被称为抗原。
在上述例子中，抗原就是牛痘病毒。下面的示意图中表明了原型抗体，免疫球蛋白G（IgG）的基本结构。
如图中所示，一个IgG抗体分子是由两对不同的蛋白组成——重链和轻链。
由于这个特定的结构，每个抗体都具有两个特定的“手臂”（Fab区域），它们可以结合抗原，在血液中，IgG 占所有抗体的75％，另外还有4种其他类型的抗体，即IgA、IgD、IgE 和IgM。所有这些抗体都是由B细胞产生，B细胞是一类白细胞，其源于骨髓，然后成熟为被称为“浆细胞”的“抗体工厂”。
除了能以其手臂结合抗原外，抗体分子的恒定区域（Fc）——“尾”——能够与受体（Fc受体）结合，这些受体存在于诸如巨噬细胞之类的细胞表面。实际上，抗体的Fc区的特异性结构决定了抗体的类型（如IgG、IgA等）、其在免疫系统中将结合的细胞以及其发挥的功能。
每一个抗体结合一个特定的抗原，因此，要能够结合众多各不相同的抗原，就需要许多的各不相同的抗体，那么如果我们要利用抗体保护机体免受可能面临的每一种入侵者的侵袭，我们需要多少种不同的抗体呢？对此，免疫学家做过粗略的估计，其结果是需要一亿个抗体分子。因为抗体分子中结合抗原的部位是由一个重链和一个轻链组成，这就意味着需要 10000个不同的重链分子和10000个不同的轻链分子混合匹配，才能在理论上得到一亿个不同的抗体分子。但是人类细胞中总共仅有40000个基因，如果每个重链和每个轻链都需要不同的基因来编码，那么一半的基因将用于制造抗体分子，这可能吗？瞧，我们已经遇到大问题了。
1.3.2 抗体多样性的产生
对B细胞如何产生足够数量不同种类抗体分子，以保护机体抵御所有病原的解释有二部分组成：其一称为克隆选择原则；其二是组合设计的原则，亦就是抗体基因的构建方式。
1.3.2.1 克隆选择
克隆选择原则实际上就是每个B细胞仅能制造出具有一种抗原结合区的抗体分子，也就是说，这类抗体只特异针对特定的抗原，该抗原被称为这类抗体的同源抗原。这些抗体分子就分布于其所产生的B细胞表面，而通过这些抗体分子即B细胞受体（BCR），B细胞即可以识别存在于细胞外的同源抗原。众所周知，细胞通常都是依靠横跨于细胞膜上、类似天线一样的受体来感知外界的变化，也就是利用受体分子识别外界的特定分子，并依赖于由这个受体导入的信号而做出相应反应。也就是这样，细胞能感知其生存的外界环境并对环境做出反应。每个B细胞表面都具有上千个 BCR分子，但在特定的B细胞上所有这些受体都只识别相同的同源抗原。
当B细胞受体与同源抗原结合之后，B细胞即被激活，体积增大并分裂成两个子代细胞，这即是免疫学家称为“增殖”的过程。两个子代细胞继续分裂成为4个细胞，如此继续，每个细胞生长和分离的周期大约是12小时，这一增殖期通常可以持续一周。在此期末，将产生大约有20000个完全一样的细胞所组成的克隆，其中每个B细胞表面具有能识别相同同源抗原的受体。这个克隆中的大多数成员将最终成熟为浆B细胞，它们即可以产生大量的抗体并释放到血液和组织中。
简而言之，一个B细胞可以识别它的同源抗原，识别后的B细胞即被选择增殖以形成一个B细胞的克隆群体，这个细胞群体所具有的受体均能识别相同的抗原。这就是克隆选择原则，它已经被认为是免疫学的主要概念之一。
1.3.2.2 组合设计
如上所述，每个B细胞仅仅制造一种抗体，由此我们仍然面临着如何产生1亿个不同的B细胞，以便当需要时，根据保护机体的需要产生抗体，这个问题最终于1977年被Susumu Tonegawa解决，为此他获得了诺贝尔奖。当Tonegawa开始研究这个难题时，一个公认的定理是机体中的每个细胞的DNA都是相同的，这定理有很清楚的事实证明，因为在卵子受精后，卵子中的DNA被复制，这些副本继之传给子代细胞，在那里，它们又被继续复制，并再次传给下一代的子代细胞，如此继续。因此，除了在复制过程中出现错误之外，机体的每一个细胞自始至终都具备与受精卵相同的DNA。但是，Tonegawa假设尽管上述过程一般来说是正确的，但可能存在着许多例外。他认为机体内所有的B细胞都开始于一套相同的DNA，但当这些细胞在成熟的过程中，编码抗体的基因可能发生了改变，而这些改变可能足以产生我们所需的1亿种不同的抗体。
Tonegawa决定通过比较成熟B细胞与不成熟B细胞种编码抗体轻链的DNA序列来验证自己的假设。的确如此，他发现这些来自成熟B细胞与不成熟B细胞编码轻链的基因序列是不同的。而这种差异以一种非常有趣的方式来表现，这就是Tonegawa 和其他人所发现的，成熟B细胞中的抗体基因是通过组合设计来形成的。
在每一个B细胞中，编码抗体重链基因的染色体具有4种类型DNA元件（基因片段）的多个拷贝存在，这 4 种片段分别称为V、D、J和C。而每一种片段的每一个拷贝之间可有一定的差异。例如，在人类B细胞中，V片段大约有不同的50余种，D片段大约有不同的20余种，J片段大约有不同的6种等，而每一个B细胞就是通过选择（或多或少是随机的）每类片段中的一种并将它们组合在一起，以组装一个成熟的重链基因，其方式如下图示意。
这种用于产生多义性的混合排列的方式在此以前已被人们所了解，例如人类细胞能利用20种不同的氨基酸通过混合排列的方式产生数目巨大的不同蛋白质分子。在产生遗传多样性方面，一个个体从其父母亲所继承的染色体通过混合排列的方式，形成了一套染色体进入其卵子或精子细胞中，造物主一旦得到了一个好的设想，就会不断地使用它，而组合设计是造物主的最佳设想之一。
编码抗体分子轻链的基因是由选取不同基因片段再加以组合从而构成的。因为具有如此众多的不同基因片段可供混合排列，所以大约可以产生 1 千万个不同的抗体——这似乎还不够。因此，为了实现更丰富的多样性，当基因片段组合在一起后，还会有额外的 DNA 碱基插入或去除。加上这种结合多样性，产生 1 亿种不同的B细胞并制造各种不同的抗体，应该就没有什么问题了。这种利用组合设计和结合多样性的神奇方式，仅需要少量的基因片段（大约 300 个），即可以产生难以置信的抗体多样性。
1.3.3 抗体的功能
令人感到兴趣的是，尽管抗体在机体防御外来病原入侵方面有着重要的意义，但它们并不会杀灭任何这类病原。它们的工作只是给入侵病原植入一个“死亡之吻”，亦就是对病原给予一个要予以消灭的标记。因此抗体仅仅做到鉴别入侵病原的工作，而让其他的成分来做下一步消灭病原那些又累又脏的粗活儿。
我们常见的病原多是细菌和病毒。抗体能结合这两类病原，并将其标记为消灭的对象。免疫学家常说抗体能够“调理（opsonize）”这些病原。这个词来源于德语，意为“为吃某物做准备”。我个人的看法，这个词等同于“修饰”，如下图所示，抗体可以结合细菌或病毒的多个部位，从而修饰其表面。因而，当抗体调理细菌或病毒时，抗体分子是以它们的 Fab 区域与病原结合，留下它们的 Fc 端以便与细胞如巨噬细胞表面的 Fc 受体结合。这实际上在病原和吞噬细胞表面之间形成了一个类似桥梁的联系，使得病原与细胞接近，从而利于细胞对其的吞噬（即吞噬作用的发生）。
事实上，这个过程中更为巧妙的地方还在于：当一个吞噬细胞的 Fc 受体结合了已对病原体产生调理作用的抗体分子时，这吞噬细胞的胃口就会大大增加，使随后的吞噬作用更为有效。
当出现病毒的入侵时，抗体还能发挥更多的重要作用。我们知道，病毒是一种依靠结合于细胞表面特定受体分子而进入细胞的寄生物，当然，病毒所结合的受体并非机体专门为它们的入侵所设。这些受体是正常的受体，就像 Fc 受体一样，它们具有正常的生理功能，但病毒在进化中学会了利用这些受体为自己提供方便。一旦病毒进入细胞后，它们就利用细胞内的合成机制大量复制自身，产生的子代病毒破坏细胞而逸出，有时会杀死细胞而感染其他相邻细胞。作为抗体功能的一部分，它能与细胞外的病毒结合，从而阻止病毒进入细胞或阻止其进入细胞后的复制增殖。因此抗体的这种特性就称为中和作用，而具有这种结合能力的抗体就称为中和抗体。例如，某些中和抗体可以结合病毒与细胞受体结合的特定部位，从而阻断病毒在细胞表面的“停泊”，当出现这种现象时，病毒就被“晾在细胞外面”，也就是被抗体调理而准备接受下一步吞噬细胞的吞噬了。
1.3.4 T 细胞
虽然抗体能够标记病毒，使其易于受到吞噬并降解，并能阻止病毒感染细胞，但在抗体防御病毒的功能中也存在缺陷——一旦病毒进入了细胞，抗体便不能与之结合，经过病毒将安然无恙地在细胞内复制成千上万的子代病毒，造物主早就意识到了这个问题，并且找到了解决这一问题的手段，她创造了获得性免疫系统团队中另一成员，即著名的“杀伤性T细胞”。
在人体内，T细胞约有 10 12 个，这一数量级概念已充分提示了其重要性。从形态上看，T细胞与B细胞很相似，实际上，即使在显微镜下免疫学家也无法将二者区分开来。而且与B细胞一样，T细胞也产生于骨髓，并在其表面上具有类抗体样的分子，称为T细胞受体（TCR）。TCR也是通过混合排列及组合设计的策略形成的。因此TCR也和BCR一样具有多样性。另外，T细胞也遵循克隆选择的原则，即当其受体分子与同源抗原结合时，会导致T细胞的增殖以形成一个具有抗原特异性的T细胞克隆。完成这一克隆增殖过程大约持续一周，因此和抗体反应一样，T细胞反应较慢但具有特异性。
尽管T细胞和B细胞之间有很多相似之处，但二者也有许多重要的差异。如B细胞在骨髓中发育成熟的，而T细胞则在胸腺中发育成熟。另外B细胞产生的抗体可以识别有机分子，但 T细胞仅仅识别蛋白质抗原。再有，B 细胞能以抗体形式释放出其受体，而 T细胞受体则是紧贴于T细胞表面的。最重要的是，B细胞可以自己识别抗原，而T细胞则象一位英国绅士，仅仅识别那些被其他细胞提呈给它的抗原分子。下面我将机体解释这一点。
T细胞可以分为3类，即杀伤性T细胞（通常也称为细胞毒淋巴细胞，即CTL）、辅助性T细胞和调节性T细胞。杀伤性T细胞是可以摧毁病毒感染细胞的强有力武器，其杀伤过程是通过与特异性的靶细胞接触，使靶细胞启动自杀程序。这种“辅助自杀”的方式是针对那些已经感染了细胞的病毒的最有效杀伤方式，因为当病毒感染的细胞死亡之时，其中的病毒也就随之消灭了。第二种类型的T细胞，即辅助T细胞（Th）。可以形象地说，Th 细胞的作用有如免疫系统这支球队中的四分卫。它通过分泌我们称之为细胞因子的一类蛋白质分子而起到核心的作用，细胞因子对免疫系统中的其他细胞具有显著的作用。通常，这些细胞因子被称为如白介素 2、干扰素γ之类，它们的功能将在后面具体讨论，在这里，我们必须清楚认识到 Th 细胞是“细胞因子工厂”这一事实。
第三种类型的T细胞——调节T细胞，目前还非常神秘。免疫学家研究这类细胞非常困难，其部分原因在于它们独特的表面标志还没有搞清楚，因此无法方便地将这类T细胞从其他T细胞群体中分离出来。一般认为，调节T细胞可以协助调控其他类型T细胞的功能，但它们如何做到这一点尚不清楚，因为目前还很难对调节T细胞具体机制下定论。
1.3.5 抗原的提呈
需要特别阐明的是抗原如何提呈给T细胞。已经证实称为主要组织相容性复合物（MHC）蛋白在抗原提呈过程中执行“提呈”的作用，而T细胞则是用其受体来分析确认所提呈的抗原。如你所知，“histo”意味着组织，主要组织相容性蛋白除了作为提呈分子外，还与器官移植过程中的排斥反应相关，实际上，当你听到某位肾衰竭患者在等待一个匹配的肾脏时，就意味着移植手术中的供体和受体的 MHC 分子应试图相配。
MHC 分子有两种类型，通常称为 MHCⅠ类和 MHCⅡ类。其中 MHCⅠ类分子在机体大多数细胞表面都有分布，但量的差异幅度很大，它们的功能就像一块告示牌，能通知杀伤性T细胞在其他细胞内有什么变化发生。例如，当一个人体细胞被病毒感染后，病毒蛋白质的片段就可以装载到 MHCⅠ类分子上，然后转移到被病毒感染细胞的表面。通过侦测到展示在 MHCⅠ类分子上的这些蛋白质片段，杀伤性T细胞用其受体结合这个细胞，从而确定该细胞已被病毒感染而应加以消灭。
MHCⅡ类分子也发挥一种“告示牌”的功能，但这一功能主要是针对辅助 T细胞的激活。在机体中，只有某些特定的细胞才能制造 MHCⅡ类分子，这些细胞被称为抗原提呈细胞（APC）。如巨噬细胞就是一种优秀的 APC。在细菌感染过程中，巨噬细胞将会吞噬细菌，将消化了的细菌蛋白片段与 MHCⅡ类分子结合，并将此复合物形式的分子展示在巨噬细胞表面。通过其T细胞受体的识别，辅助T细胞可扫描到巨噬细胞上 MHCⅡ类分子上的新的细菌感染的信息。综上所述，MHCⅠ类分子可以在细胞内出现某种异常时向杀伤性T细胞发出警报，而 MHCⅡ类分子则在 APC 表面展示在细胞外出现的异常向辅助性T细胞提供信息。
从下图可见，尽管是 MHCⅠ类分子是由一条长肽链（称为重链）和一条短肽链（即β2-微球蛋白）所组成，MHCⅡ类分子是由两条长肽链（即α链、β链）组成，但是这两类分子还是非常相似的。
当然，我知道从这样的平面图中难以显示这些分子的真实形状，因此，我将用几个直观的图像来示意。下图是从T细胞受体的视点显示了一个空的 MHC 分子，你可以看到 MHC 分子中有一个大沟可以容纳蛋白质片段。
而下图是填满了蛋白质片段的 MHCⅠ类分子。
我说这是 MHCⅠ类分子，是因为肽段刚好填满了沟。已证实 MHCⅠ类分子所形成的沟两端是封闭的，因此蛋白质片段必须刚好约为 9 个氨基酸才能填入其中，而 MHCⅡ类分子则不同于此。
你可以看到肽段溢出了沟。这与 MHCⅠ类分子一样因为 MHCⅡ类分子所形成的沟两端是开放的，所以所容纳的蛋白质片段的长度在 15 个氨基酸左右最为合适。
MHC 分子形成的结构类似于小圆面包，而蛋白质片段类似于其中所夹的维也纳小香肠。如果你假想我们机体的细胞在其表面存在一个个热狗，你就不会再对抗原的提呈而感到困惑了。抗原的提呈与上面的图示完全一致。
1.3.6 获得性免疫系统的激活
由于B细胞和T细胞是如此具有潜力的武器，造物主特地设置获得性免疫系统在其发挥功能前必须被激活。综合看来，B 细胞和T细胞都称为淋巴细胞，它们如何激活的过程也就是免疫学中的关键问题之一。为介绍这个概念，我将阐述辅助T细胞是如何被激活的。
辅助T细胞激活的第一步是识别被MHCⅡ类分子展示在APC表面的同源抗原，但是仅对提呈抗原的识别是不够的，激活还需要第二个关键信号。第二个信号是非特异性的（对所有抗原均为相同），它涉及到 APC 表面的一个蛋白质分子（B7），当其与辅助T细胞上的相应受体（CD28）结合时，就形成了第二个信号。
当你使用你在银行的保险箱时，你就体会这样两个关键结构形成的系统的实例。你有一把特定开启该保险箱的钥匙，这把钥匙只能用于开这把锁，而不能开别的锁。而银行职员则提供第二把钥匙，它适用于所有的保险箱，很显然，只有当两把钥匙同时插入保险箱锁中，保险箱才能开启，单独使用你特定的钥匙或单独使用银行职员的钥匙都无法打开，需要同时使用两把。那么，你认为为什么辅助T细胞和获得性免疫系统的其他细胞要两个信号才能被激活呢？当然是为了安全，就象你的银行保险箱，因为这些细胞具有很强的杀伤力，所以它们只能在适当的时候被激活。
一旦辅助T细胞由两个信号系统激活后，它就迅速增殖，形成一个能够识别相同抗原的由许多辅助T细胞组成的克隆。随后这些辅助T细胞随之成熟，形成能够产生细胞因子以引导免疫系统反应的功能细胞。
1.3.7 次级淋巴器官
如果你曾想过获得性免疫系统是如何在病原攻击时被激活的，你有可能开始怀疑这是否会发生，因为对于一个特定的入侵病原，必须被带有相应特异性的TLR 识别，而为了这些T细胞被激活，它们必须与“看见”入侵病原的那个 APC保持联系。假定这些T细胞和 APC 分布于全身各处，在侵袭结束前这一情况可能不会发生。幸运的是，为使这样一种系统工作成为可能，造物主设计了“次级淋巴器官”，其中最为我们熟知的即是淋巴结。你可能对此还不太了解，下面我将简单地对其做一解释。
在你的家中具有两套管道系统，一套从户外引入，并经所需的水龙头而供人所需，这套系统是具有压力系统，压力由户外的水泵所产生，而另外一套系统则是排水管道系统，包括水池的排泄管，淋浴、卫生间的排泄管道。这套系统没有压力，其中的水是借助重力而流入下水道。二者的相互联系之处，就是废水的再循环过程。
人体中的管道系统与此非常类似，人体具有一套压力系统即心血管系统，其中血液由心脏泵向全身。但是人体还有另一套管道系统――淋巴系统，该系统是无压力的，其中引流的是由血管壁渗入组织中的液体，即淋巴液。若没有这套系统，我们的组织就会充满了液体，我们看起来就会像“面团宝宝（Pillsbury Doughboy）”一样，幸运的是，淋巴系统将身体组织中的淋巴液集于淋巴管中，在肌肉收缩的影响下，通过一系列具有单向流动瓣膜的淋巴管，汇集于躯体上部，并再进入血液之中。在这张图中，你可以看到淋巴液在最终回到血液的过程中，经过了许多这一系统的中间站，即淋巴结。
人体中有数以千计的淋巴结，它们的大小不一，有的很小，有的很大犹如蚕豆。入侵的病原如细菌、病毒等，可以由淋巴液带到临近的淋巴结，另外，已经在组织中摄取了外源抗原的 APC，亦常集中于淋巴结来执行提呈任务。同时，T细胞、B细胞则从一个淋巴结移到另一个淋巴结，寻找那些同源抗原。因此，淋巴结实际上发挥了一种“约会酒吧”的功能，在这里，T细胞、B细胞、APC以及某些抗原为了交流和激活的目的汇集在一起。在淋巴结这样一个小小的环境中，这些细胞和抗原分子相遇，的确是造物主通过增加它们相互作用的概率而有效激活获得性免疫系统的手段。
1.3.8 免疫记忆
在B细胞和T细胞激活、增殖形成具有相同抗原特异性的克隆以及最终战胜入侵病原之后，它们大多数都将死亡，这是一件好事，因为我们不需要让衰老的B细胞和T细胞塞满了我们的免疫系统。但另一方面，少量具有特定识别能力的B细胞和T细胞存留在体内也是一件好事，以防相同的病原再次入侵机体，从而避免了获得性免疫系统的再次从头启动。实际上，免疫系统也正是这样做的。而这些剩余残留者的B细胞和T细胞通常被称为记忆细胞，它们的数量较原初的 B细胞和T细胞多，并且更易于激活。最为免疫记忆的结果，获得性免疫系统能够在第二次类似病原攻击时迅速产生反应，从而使机体不再出现感染的症状。
1.3.9 自身耐受
正如前面所说的，B细胞受体和T细胞受体所具有的多样性，使得它们能够识别如何入侵的病原。但这将引发一个问题，这就是因为这些受体具有这样的多样性，它们其中的某些肯定会识别我们的自身分子，如那些组成我们细胞的分子，还有循环在血液中的某些蛋白质如胰岛素之类，如果这样的情况真的发生，那我们的获得性免疫系统就将攻击我们自己的身体，并且我们将死于自身免疫病。幸运的是，机体形成了各种方法教会B细胞和T细胞懂得辨别我们的自身增殖与入侵病原 。有关淋巴细胞如何在某些信号的调节下对自体分子表现一种耐受性的机理还有待于进一步深入了解，而且一旦这个重要问题得以阐明，那发现者定能好的诺贝尔奖，不过，尽管这一机理尚有待研究，但可以认为，使B和T细胞在自身耐受过程中受到调节的过程肯定是由十分严格的系统操纵的，因为免疫系统攻击自身而导致的自身免疫病发生率相对总的群体而言毕竟是十分低的。
1.4 先天免疫系统与获得性免疫系统的比较
现在你已经了解了一些主要的队员，我将强调在先天免疫与获得性免疫“队伍”间存在的差异。理解这些差异是理解免疫系统如何工作的关键。
假如你在城里，有人偷了你的鞋，你渗出寻找一家可以再买一双鞋的店，你发现的第一家鞋店具有款式多样、花色各异、大小不一的鞋，并且店家服务周到，能够为你提供完全满足你要求的鞋。但当你付款时，你却被告知你必须等待一周或甚至两周的时间，因为这家鞋店专门为顾客需求定做鞋，需要时间。但你现在马上需要鞋！你是赤脚的，在拿到定做的鞋之前你至少应该在你脚上穿上些什么东西。于是他们把你送到了对面街的鞋店，这里具有大多数所需的大众尺码和式样，因此你能够找到一双立刻解决问题的鞋。
这个过程像极了先天免疫系统和获得性免疫系统工作的情况。先天免疫系统的主要成分，如巨噬细胞，已经在机体中列阵以待，可以抗击少量我们日常可能遇到的入侵病原。多数情况下，先天免疫系统足以有效而快速地应对之类入侵病原，以至于获得性免疫未被激活。然而在某些情况下， 也可能无法抵御入侵病原，而必须由获得性免疫系统才能完成对入侵病原的消灭。这就需要一段时间，因为虽然获得性免疫系统的B细胞和T细胞能够消灭几乎所有病原的大量攻击，但这些武器必须特殊定做。与此同时，先天免疫系统将尽其力将入侵病原控制在感染局部，以帮助机体度过难关。
1.5 先天免疫系统的规律
就在不久以前，免疫学家还认为先天免疫系统的唯一功能仅仅是为在获得性免疫系统启动期间提供对入侵病原的快速反应。然而目前已经清楚，先天免疫系统所能做的远远多于此。
获得性免疫系统的受体具有如此之多的多样性，以至于它们可以和自然界几乎所有的蛋白质分子作用。但是，获得性免疫系统却无法确定哪些蛋白质分子对机体是危险的，而哪些又是无害的。所以获得性免疫系统是如何区分谁是朋友，谁是敌人的呢？答案是这依赖于先天免疫系统所做的判断。
与获得性免疫系统受体所表现的多样性相反，系统免疫系统的受体则主要用于检测一些我们日常生活中遇到的常见病原，例如病毒、细菌、真菌以及寄生虫等。另外，先天免疫系统的受体也能检测到一些被特殊的病原（如一种新的病毒）所破坏的细胞。总而言之，先天免疫系统能够感知危险并激活获得性免疫系统。
因此从某种意义上讲，先天免疫系统是开启获得性免疫系统对入侵病原特定反应的枢纽，但深入地看，先天免疫系统除此之外的实际功能要多的多。它能够收集来自入侵病原的各种信息并加以2整合分析，做出相应的程序化反应计划。
随后将这样一个程序化的反应计划传递给获得性免疫系统，告诉后者在下一步的特异性反应中，应该应用何种武器（B细胞还是杀伤性T细胞），以及这些武器应该在机体的哪些部位使用。因此，如果可以把辅助T细胞当作获得性免疫系统这支球队的四分卫，那么先天免疫系统则可以认作是整个机体免疫系统的教练了。它能够寻找确定敌方，制订作战计划，并指派信使通知四分卫去进行具体行动。
1.6 结语
到此，我们可以结束对有关免疫系统的基本概述了，这些简单的介绍应该给你一个有关免疫系统工作的基本概念了。在接下来的六讲中，我们将逐一对先天免疫系统及获得性免疫系统中的重要部分给予重点的个别介绍，并着重介绍这些组分在什么地方，以什么方式和其他成分产生相互作用，从而使这个系统的功能得以最佳发挥。在最后两讲中，我们将介绍免疫系统在疾病的具体过程中所发挥的作用。
