免疫系统通过先天免疫的模式识别受体(PRRs)与适应性免疫的抗原特异性受体(BCR/TCR)双重机制识别入侵者。 先天免疫细胞利用PRRs(如Toll样受体TLRs、NOD样受体NLRs等)识别病原体保守的病原体相关分子模式(PAMPs)(如细菌脂多糖、鞭毛蛋白、病毒RNA),快速启动炎症反应。适应性免疫则通过基因重排产生数以亿计的特异性受体(B细胞受体、T细胞受体),精准识别每个抗原表位,并建立免疫记忆。本文梳理免疫识别的分子基础与演化意义。
一、先天免疫识别:模式识别
1. 病原体相关分子模式(PAMPs)
- 细菌:脂多糖(LPS)、肽聚糖、脂磷壁酸、鞭毛蛋白、未甲基化CpG DNA;
- 病毒:双链RNA(dsRNA)、单链RNA(ssRNA)、病毒DNA;
- 真菌:β-葡聚糖、甘露聚糖;
- 寄生虫:某些糖蛋白。
2. 模式识别受体(PRRs)
| 受体家族 | 定位 | 识别配体 | 功能 |
|---|---|---|---|
| Toll样受体(TLRs) | 细胞膜/内体膜 | LPS(TLR4)、鞭毛蛋白(TLR5)、病毒RNA(TLR3/7/8) | 激活NF-κB、IRF,诱导炎症因子、I型干扰素 |
| NOD样受体(NLRs) | 胞质 | 细菌肽聚糖片段、细胞应激信号 | 形成炎性小体,激活IL-1β/IL-18 |
| RIG-I样受体(RLRs) | 胞质 | 病毒RNA | 诱导I型干扰素 |
| C型凝集素受体(CLRs) | 细胞膜 | 真菌β-葡聚糖 | 诱导炎症反应 |
二、适应性免疫识别:抗原特异性
1. 抗原(Antigen)
- 定义:能被适应性免疫系统特异性识别的分子(蛋白质、多糖、核酸等);
- 表位(epitope):抗原分子上被抗体或T细胞受体识别的特定区域。
2. B细胞受体(BCR)与抗体
- 基因重排产生巨大多样性(约10¹¹种);
- 识别天然构象抗原(无需加工呈递)。
3. T细胞受体(TCR)
- 识别由MHC分子呈递的抗原肽(需加工);
- MHC-I:提呈内源性抗原(病毒蛋白)至CD8+ T细胞;
- MHC-II:提呈外源性抗原(细菌蛋白)至CD4+ T细胞。
三、免疫识别的演化意义
先天免疫系统在演化上更为古老,存在于所有多细胞生物中,提供快速但非特异的防御。适应性免疫系统则出现在脊椎动物中,通过体细胞基因重排实现高度特异性识别,并形成免疫记忆。两种系统协同作用:先天免疫激活适应性免疫,适应性免疫增强先天免疫效应。这种双重识别机制使机体能够有效应对不断演化的病原体。