导 读
如第1章和第2章所述，人类识别外来（非自身）物质主要有两个系统：先天免疫系统和适应性免疫系统。
先天免疫系统的特征是存在吞噬细胞和血液蛋白，它们利用模式识别分子识别入侵的微生物，如：甘露聚糖结合凝集素(MBL)和toll样受体(TLRs)就是常见的模式识别分子。它们能识别并结合存在于微生物而非宿主细胞中的各种分子。MBL可以将甘露聚糖结合在细菌、病毒和真菌的表面。甘露聚糖不存在于健康宿主细胞的表面，但存在于受损细胞的表面。因此，MBL可以识别结合微生物以及受损的宿主细胞，但不能识别正常细胞。虽然MBL能够区分健康和疾病，但它被描述为“非特异性”，因为它不能区分细菌和病毒，也不能区分不同类型的细菌。这种特异性的缺乏是先天免疫系统模式识别分子的关键特征。
先天免疫系统依赖于一些预先存在的分子和细胞去非特异性地攻击入侵者;这个系统可以很好地保护我们免受各种感染。一般来说，先天系统通过清除感染源来防止感染。然而，它不能对微生物或其他异物(抗原)做出特异性反应。微生物的进化速度比脊椎动物快得多，因此它们能够通过改变自身结构逃避非适应性防御系统。这就是脊椎动物发展出适应性免疫系统的原因之一，它依赖于基因重排产生大量预先存在于淋巴细胞上的受体（库），这些受体基本上可以识别任何抗原。
1、抗原识别分子
在适应性免疫系统中有三组分子专门负责识别外来抗原。前两组是在B和T细胞上发现的位于细胞表面的受体。B细胞受体(BCR)是从分化的B细胞(浆细胞)分泌出来的一种可溶性抗原受体，称为抗体。第三组抗原受体在主要组织相容性复合体(MHC)中进行编码。这组基因在人类被称为人类白细胞抗原(HLA)。MHC分子的功能是将抗原肽呈递给T细胞。T细胞受体(TCR)、BCR和MHC分子具有相似的结构，它们是具有免疫球蛋白折叠的蛋白质分子家族的一部分;这个家族被称为免疫球蛋白超家族(见第9章)。Fig3.1总结了三种类型的抗原受体的不同之处。
2、B细胞受体(BCR)和T细胞受体(TCR)
如第2章所述，适应性免疫系统的有效运行依赖于克隆选择。每个B细胞或T细胞在其细胞表面表达一种独特的抗原受体。在遇到外来抗原时，表达最匹配的抗原受体的细胞会分裂并产生具有相同受体的子细胞(克隆)。受体的多样性是由基因重排产生的(见第6章和第7章)，这使得大量的受体可以由数量有限的基因组成，从而提供识别抗原所需的多样性。
因此，B细胞和T细胞抗原受体以基因片段的形式遗传，在淋巴细胞发育时才能形成一个完整的抗原受体基因。在基因重新排列的过程会产生不同的受体阵列。从理论上讲，一个人的B淋巴细胞制造不同抗体分子的数量可能高达10的11次方（个）。这就是为什么人们认为有足够的B细胞和T细胞抗原受体来识别我们所处的环境中的所有抗原，比如微生物。请记住，并不是微生物中的每一个抗原的受体都需要存在。免疫系统只需要识别微生物中众多潜在抗原中的一个，就可以通过干扰微生物的生长和分裂能力来保护宿主。
在免疫应答过程中，编码B细胞抗原受体的基因也会经历一个称为超突变的过程，以产生更适合外来抗原的受体。这种编码抗原结合位点的序列的快速突变过程创造了更多独特的受体和更特异、更多样化的受体库。除了通过相似的遗传机制产生外，B细胞和T细胞的抗原受体在它们的蛋白质结构方面也是相似的。它们有一种被称为免疫球蛋白折叠的蛋白质结构特征，这是几个受体家族常见的。在这些受体家族中，包括免疫细胞上发现的抗原受体，平行的氨基酸链都是折叠成一个紧凑的球状结构域。
3、主要组织相容性复合物分子(MHC)
MHC最初因其在组织排斥(相容性)中的作用而命名，是由MHC基因编码的第三类抗原受体分子。主要有两类，I类MHC分子基本上存在于所有细胞上，II类MHC分子主要存在于抗原提呈细胞(B细胞、巨噬细胞和树突状细胞)上。I类和II类MHC分子的主要功能均是向T细胞递呈抗原肽。此外，MHC还有一个作用是调节自然杀伤(NK)细胞。
MHC分子的结构将在第8章详细描述，它们的功能将在第10章描述。简而言之，TCR只有在与MHC分子形成复合物时才能识别外来抗原。TCR与外源肽和MHC分子上的残基接触，这是一种不同于B细胞抗原受体的抗原识别，B细胞抗原受体直接与抗原结合。双重识别的要求将TCR分子与BCR分子区分开来。MHC分子的生理功能是捕获并显示来自细胞相关微生物(如宿主细胞中制造的病毒蛋白)的抗原，以供T细胞识别。
编码MHC分子的基因是我们所已知的人类基因组中变异最大的基因。它们被认为是广泛多态的，这意味着同一基因存在多个等位基因或多种形式。然而，它们的多样性存在于整个群体中，而不是存在于个体中。Fig3.2比较了MHC多样性与免疫球蛋白和TCR多样性。每个人大约有六种不同的I类和II类MHC基因产物。考虑到他们的父母可能有完全不同的HLA基因，大多数人的细胞表面有12个不同的I类和II类MHC分子。B细胞或T细胞受体在个体的每个淋巴细胞中都是不同的，但所有的MHC等位基因在个体中都是相同的，个体之间是不同的。因此，在整个种群中，有可能一些MHC分子可以结合来自特定微生物的抗原肽，也有可能任何给定的个体都不能结合来自该微生物的肽。这意味着群体中的一些人可能比其他人更容易感染某种特定微生物引起的疾病。例如，如果你的MHC分子的结构使你不可能识别和结合来自特定病毒的任何肽抗原，你就不能激活T细胞对感染该病毒的细胞反应，因此，你就会很容易感染该病毒引起的疾病。然而，MHC分子中多肽结合槽的广泛特异性(在第8章和第10章中描述)使得来自某种特定微生物的任何多肽都不能结合某个人的MHC分子的可能性极小。
BOX 3.1 人类白细胞抗原多样性的优势
有些基因多态性比感染更具优势。最广为人知的例子是镰状细胞的特性和对疟疾的保护。具有镰状细胞特征的人的基因是血红蛋白β-链异常的杂合子。这种异常基因的纯合子导致严重的镰状细胞疾病和血液学问题。另一方面，具有镰状细胞特征的杂合子只有轻微的血液学问题。此外，异常基因的杂合性使红细胞对疟疾的寄生具有抵抗力。因此，镰状细胞的特性将严重疟疾的风险降低了90%。疟疾仍然是世界一些地区一种的重要传染病，例如在撒哈拉以南的非洲。许多非洲血统的人仍然携带着不正常的血红蛋白基因，而这在其他种族中已经变得非常罕见。疟疾和镰状细胞特征之间的关系促进了人类进化，是病原体介导的选择的一个例子。
主要组织相容性复合物(MHC)基因的表现不同，但他们的巨大的多样性也是受到病原体驱动的。不同的MHC等位基因呈递来自特定感染的抗原的能力各不相同；因此，特定的MHC等位基因可能使受感染的个体或多或少地倾向于有利的疾病结局。这已被证明适用于艾滋病病毒和乙型肝炎病毒(HBV)感染。病原体介导的MHC选择中，不同的机制如下：杂合子优势：如果群体中的个体倾向于MHC等位基因的杂合子，他们更有可能具有保护性等位基因。罕见的等位基因优势：一种新的感染可能进化并成功，因为它避开了人群中流行的MHC等位基因。在这种情况下，携带罕见MHC等位基因的个体更有可能存活下来。这两种模型都支持MHC等位基因的遗传多样性。换句话说，一个群体中可用的MHC等位基因越多，该群体在新感染中存活的可能性就越大。
尽管MHC多样性降低了人类种群被新出现的感染消灭的风险，但它在移植中造成了重大问题。正如你将在第34章中看到的，成功的移植需要供者和接受者尽可能具有相似的MHC等位基因。由于MHC的多样性，对于任何可用的随机肾脏，任何患者在所有MHC等位基因上都只有十万分之一的机会相同。
参考：同第一章，以后不再重复说明。
