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什麼是免疫系統(immune system)?

微生物中的成分，即抗原(antigen)，進入生物體內，引發了免疫系統。

免疫系統分散在全身，以提供對外來細胞或感染的病原體進行防禦性的攻擊反應。免疫細胞通過血管系統或淋巴系統分佈到全身。免疫系統的細胞可分為淋巴細胞（T細胞，B細胞和NK細胞），嗜中性粒細胞和單核細胞/巨噬細胞。這些都是所有類型的白細胞。免疫系統的主要蛋白質包括信號蛋白（稱為cytokine），抗體(antibody)和補體蛋白(complement protein)。

哪些器官與免疫系統(immune system)有關?

免疫系統主要分佈在人類的淋巴組織，淋巴器官的分類如下所示。

1) 初級淋巴器官：（位於中樞的淋巴器官；Primary or Central lymphoid organs）是免疫細胞成熟並分化的主要場所，包含以下兩種器官

• 胸腺 (thymus)：胸腺是位於上胸部的器官。未成熟的淋巴細胞離開骨髓並找到通往胸腺的途徑，在那裡它們被「教育」成為成熟的T淋巴細胞 ，T代表來自胸腺 (Thymus)的淋巴細胞。
• 骨髓 (bone marrow)：在骨髓開始發育的幹細胞被稱為 B淋巴細胞。B代表來自骨隨 (Bone marrow)的淋巴細胞。

2) 次級林巴器官：（位於周邊的淋巴器官：Peripheral or Secondary Lymphoid Organs）是發生先天免疫、抗原呈現、後天免疫及淋巴球聚集的場所，包含以下的器官

• 扁桃體 (tonsil)：扁桃腺是喉嚨中淋巴細胞的集合。
• 肝臟 (liver)：肝臟是負責合成「補體系統」蛋白質的主要器官。此外，它含有大量的吞噬細胞，當它通過肝臟時會吸收血液中的細菌。
• 脾臟 (spleen)：脾臟是「T淋巴細胞」，「B淋巴細胞」和「單核細胞」的集合之處。可過濾血液並且是提供有機物和細胞相互作用的地方。
• 淋巴結 (lymph nodes)：淋巴結是全身「B淋巴細胞」和「T淋巴細胞」的集合之處。細胞聚集在淋巴結中以相互通信。
• 血液 (blood)：血液是循環系統，將免疫系統的細胞和蛋白質從身體的一部分運送到另一部分。

3）第三淋巴器官（Tertiary lymphoid organs；TLOs）

人體內淋巴器官分佈：

圖片來自https://immunobites.com/2018/06/24/organs-of-the-immune-system/

免疫系統有哪些類別?

免疫系統包含 1)先天免疫系統 (innate immune system)和 2)後天免疫系統 (adaptive immune system)。

1)先天免疫系統 (innate immune system): 即時、無記憶性、專一性低

2)後天免疫系統 (adaptive immune system): 費時、有記憶性、專一性高

什麼是先天免疫系統(innate immune system)?

先天免疫反應是身體防禦的第一道防線，特點是立即展開攻擊進行毒殺或吞噬。人體的防禦策略，主要依靠保護屏障，毒性分子和吞噬細胞來阻隔、破壞和吞噬入侵的微生物（包括細菌，病毒，真菌）和較大的寄生蟲（如蠕蟲）。

先天免疫系統是由對抗感染的防禦組成，一旦病原體感染就可以立即活化先天免疫系統，對感染的先天反應會迅速而可靠地展開防禦性攻擊，先天免疫細胞只要偵測到外來物質或病原體 (pathogen)，就會立即展開毒殺的免疫反應，不需要有先前受到感染的經驗值。

甚至嬰兒也有很好的先天免疫反應。先天免疫系統基本上由物理保護屏障、生物性防禦及免疫細胞所構成，這些障礙物的目的在將病毒，細菌，寄生蟲和其他外來顆粒排出體外或限制其擴散和移動到全身的能力。

先天免疫系統包括：

• 物理保護屏障；如皮膚、胃腸道、呼吸道、鼻咽、纖毛、睫毛等體毛。
• 生物性防禦；如體溫、分泌物、粘液、膽汁、胃酸、唾液、眼淚和汗液。
• 免疫細胞；先天免疫相關的白細胞包括：自然殺傷細胞（Natural killer cells）、肥大細胞（mast cells）、嗜酸性粒細胞（eosinophils）、嗜鹼性粒細胞( basophils）、包括巨噬細胞（macrophages）和中性粒細胞（neutrophils）在內的吞噬細胞（phagocytic cells）、以及樹突細胞（dendritic cells）。這些細胞的作用在於識別和消滅可能導致感染的病原體。

免疫細胞的種類及特徵:

                            圖片來自NIH

什麼是後天免疫系統(Adaptive immune system/Acquired immune system)?

後天免疫是體內防禦系統的第二道防線，需要與病原體 (pathogen) 接觸之後，藉由分解病原體 (pathogen)，獲得其 DNA 及 RNA 來做為日後的識別標誌。日後一旦感染，會進行有記憶性的確定病原體 (pathogen)，之後會展開專一性高的毒殺反應。

後天免疫反應需要數天甚至數週才能建立 - 比先天免疫只需數小時來說，後天免疫的反應時間相對較久。然而後天免疫對病原體更具特異性，並具有記憶力。以便為宿主提供長期保護，使其免受同一類型病原體的再感染;在重新曝光時，這種記憶將促進有效和快速的反應。

後天免疫是在暴露於來自病原體或疫苗接種的抗原後發生的免疫。當先天免疫反應 (第一線防禦反應) 不足以控制感染時，後天免疫系統會被啟動。事實上，如果沒有先天免疫系統的信息，就無法動員後天免疫反應。

後天免疫是由淋巴細胞來進行包含兩種類型：1) T細胞的細胞介導的免疫反應，只要偵測到腫瘤細胞就去攻擊並溶解它。2) B細胞是體液免疫反應，B淋巴球會產生抗體對抗入侵者。人體血液循環中的淋巴細胞約為80％至90％的T細胞，和10％至20％的B細胞。

1) T細胞:幹細胞 (progenitor)在胸腺 (Thymus)之後會成熟並成為T細胞（因此稱為“T細胞”）。成熟的 T 細胞表面變會有接受抗原的受體 (T cell receptor)。    T 細胞之免疫反應策略為細胞介導的免疫反應，T細胞將直接攻擊那些已經被感染的細胞，使得病原體無法在細胞與細胞間蔓延。T細胞主要可分為以下三個主要群體。

• 輔助T淋巴細胞 (Helper T Lymphocytes):輔助T細胞是免疫反應的必要調節劑。雖然它們沒有直接針對入侵病原體進行破壞的能力，但它們協調了來自多種其他細胞類型的協調反應。為了消除對宿主的威脅，輔助T細胞促進記憶抗體反應的產生，以確保宿主能夠對隨後的感染做出快速有效的反應。它們的識別主要是經由主要「組織相容性複合體-II」 (Major Histocompatibility Complex II, MHC II)及「糖蛋白CD4」。
• 胞殺T淋巴細胞 (Cytotoxic T Lymphocytes): 細胞毒殺T細胞是CD8陽性(CD8+) T細胞，其專門用於直接殺死被感染的病毒，癌細胞或以其他方式受損的細胞。它們的識別主要是經由主要「組織相容性複合體-I」 (Major Histocompatibility Complex I, MHC I)及「糖蛋白CD8」，以便在病原體複製和逃逸之前鑑定和破壞受感染的細胞，從而阻止細胞內感染的進展。
• 調節性T細胞（Regulatory T cell, T-regs）:有兩種基本類型的T-regs，在胸腺中產生的 tTregs 和免疫反應中誘導的 iTregs。調節性T細胞（Regulatory T cell, T-regs）在免疫反應過程中扮演煞車的反應，避免過度發生的免疫反應，使免疫系統恢復體內平衡。

圖片來自https://immunobites.com/2018/06/24/organs-of-the-immune-system/

2) B細胞存在於骨髓內，骨髓內有血球幹細胞，血球幹細胞在骨髓 (bone marrow)內成熟而成為 B 細胞，其表面會有接受抗原的受體。B 細胞能被活化以分泌專一性的抗體，可以對抗零星分佈的病原。抗體在血液中循環並滲透到其他體液中，在那裡它們特異性結合刺激其產生的外來抗原。抗體結合也標誌著入侵病原體的破壞，主要是透過使先天免疫系統的吞噬細胞更容易攝取它們。僅僅由B細胞合成，就可產生數十億種形式的抗體，每種形式具有不同的氨基酸序列和不同的抗原結合位點。它們統稱為免疫球蛋白（縮寫為Ig是血液中含量最豐富的蛋白質之一，佔血漿中總蛋白質重量的約20％目前免疫球蛋白可區分為五類包含 IgA, IgD, IgE, IgG, and IgM。

圖片來自Sylvia, Lynne M.. "eChapter 22. Allergic and Pseudoallergic Drug Reactions." Pharmacotherapy: A Pathophysiologic Approach, 9e Eds. Joseph T. DiPiro, et al. New York, NY: McGraw-Hill, 2014