免疫应答是机体识别和清除病原体及异常细胞的核心生理过程，涉及复杂的细胞与分子机制。本指南旨在通过基础题库解析，结合实战应用案例，帮助读者系统掌握免疫应答的核心概念、关键环节及实际应用价值。文章将从免疫系统组成、免疫应答类型、关键分子机制、常见疾病关联及前沿应用等方面展开详细阐述。

一、免疫系统组成与功能基础

免疫系统由免疫器官、免疫细胞和免疫分子三大部分构成，各部分协同工作以维持机体稳态。

1.1 免疫器官

免疫器官分为中枢免疫器官和外周免疫器官。

  • 中枢免疫器官：包括骨髓和胸腺。骨髓是所有血细胞的起源地，也是B淋巴细胞成熟的主要场所；胸腺是T淋巴细胞分化、发育和成熟的场所。
  • 外周免疫器官：包括淋巴结、脾脏、黏膜相关淋巴组织（如扁桃体、派尔集合淋巴结）。这些器官是免疫细胞聚集、抗原识别和免疫应答发生的场所。

1.2 免疫细胞

免疫细胞主要包括淋巴细胞、吞噬细胞和抗原提呈细胞等。

  • 淋巴细胞：
    • T淋巴细胞：在胸腺成熟，分为辅助T细胞（Th）、细胞毒性T细胞（Tc）和调节性T细胞（Treg）。Th细胞通过分泌细胞因子辅助其他免疫细胞；Tc细胞直接杀伤感染细胞或肿瘤细胞；Treg细胞抑制免疫应答，防止自身免疫病。
    • B淋巴细胞：在骨髓成熟，分化为浆细胞后产生抗体，介导体液免疫。
  • 吞噬细胞：包括中性粒细胞、单核/巨噬细胞。中性粒细胞是急性炎症反应的主力；巨噬细胞可吞噬病原体、提呈抗原并分泌细胞因子。
  • 抗原提呈细胞（APC）：如树突状细胞（DC）、巨噬细胞和B细胞，能摄取、加工抗原并提呈给T细胞，启动特异性免疫应答。

1.3 免疫分子

免疫分子包括抗体、补体、细胞因子等。

  • 抗体（免疫球蛋白）：由B细胞产生，分为IgG、IgM、IgA、IgE、IgD五类。IgG是血清中含量最高的抗体，能通过胎盘；IgM是初次免疫应答中最早出现的抗体；IgA存在于黏膜表面，起局部防御作用。
  • 补体系统：一组血浆蛋白，通过经典途径、旁路途径和凝集素途径激活，形成膜攻击复合物（MAC）裂解病原体，同时促进炎症和调理吞噬。
  • 细胞因子：由免疫细胞分泌的小分子蛋白，如白细胞介素（IL）、干扰素（IFN）、肿瘤坏死因子（TNF）等，调节免疫细胞的活化、增殖和分化。

题库解析示例：

  • 题目：下列哪种细胞是体液免疫的主要效应细胞？ A. Tc细胞
    B. Th细胞
    C. 浆细胞
    D. 巨噬细胞
    答案：C。浆细胞由B细胞分化而来，负责产生抗体，介导体液免疫。Tc细胞介导细胞免疫，Th细胞辅助免疫应答，巨噬细胞主要参与吞噬和抗原提呈。

  • 题目：抗体通过胎盘的主要类别是？ A. IgM
    B. IgG
    C. IgA
    D. IgE
    答案：B。IgG是唯一能通过胎盘的抗体，为新生儿提供被动免疫保护。

二、免疫应答的类型与过程

免疫应答分为固有免疫（非特异性免疫）和适应性免疫（特异性免疫），两者相互协作。

2.1 固有免疫

固有免疫是机体的第一道防线，反应迅速但无特异性。

  • 屏障结构：皮肤、黏膜及其分泌物（如溶菌酶）。
  • 细胞成分：吞噬细胞、自然杀伤细胞（NK细胞）、γδT细胞等。NK细胞无需预先致敏即可杀伤病毒感染细胞和肿瘤细胞。
  • 分子成分：补体、细胞因子、急性期蛋白（如C反应蛋白）。
  • 炎症反应：组织损伤或感染时，血管扩张、通透性增加，吞噬细胞聚集至病灶，清除病原体。

2.2 适应性免疫

适应性免疫具有特异性和记忆性，分为体液免疫和细胞免疫。

  • 体液免疫：由B细胞介导，以抗体产生为特征。
    • 过程：抗原进入机体 → 被APC摄取、加工 → 提呈给Th细胞 → Th细胞激活B细胞 → B细胞增殖分化为浆细胞和记忆B细胞 → 浆细胞分泌抗体。
    • 抗体功能：中和毒素、调理吞噬、激活补体、介导ADCC（抗体依赖性细胞介导的细胞毒性）。
  • 细胞免疫：由T细胞介导，主要针对胞内病原体和肿瘤细胞。
    • 过程：抗原提呈 → Tc细胞活化 → 分化为效应Tc细胞和记忆Tc细胞 → 效应Tc细胞识别并杀伤靶细胞（通过释放穿孔素、颗粒酶或Fas/FasL途径）。
    • Th细胞辅助：Th1细胞分泌IFN-γ等激活巨噬细胞，增强细胞免疫；Th2细胞分泌IL-4、IL-5等辅助B细胞产生抗体。

2.3 免疫应答的调节

免疫应答需精细调控以避免过度反应或免疫缺陷。

  • 正向调节：共刺激信号（如CD28-B7）、细胞因子（如IL-2促进T细胞增殖）。
  • 负向调节：免疫检查点（如CTLA-4、PD-1）、调节性T细胞（Treg）、抗炎细胞因子（如IL-10、TGF-β）。

题库解析示例：

  • 题目：针对细胞内寄生菌（如结核杆菌）的主要免疫应答类型是？ A. 体液免疫
    B. 细胞免疫
    C. 固有免疫
    D. 两者协同
    答案：B。细胞内寄生菌需被Tc细胞识别并杀伤感染细胞，Th1细胞激活巨噬细胞增强杀伤能力，因此细胞免疫起主导作用。

  • 题目：抗体中和毒素的作用机制是？ A. 直接裂解毒素
    B. 与毒素结合阻止其结合靶细胞
    C. 激活补体破坏毒素
    D. 促进吞噬细胞吞噬毒素
    答案：B。抗体与毒素结合后，空间位阻阻止毒素与靶细胞受体结合，从而中和其毒性。

三、免疫应答的关键分子机制

免疫应答依赖于复杂的分子相互作用，包括抗原识别、信号转导和效应分子释放。

3.1 抗原识别

  • T细胞受体（TCR）：识别由MHC分子提呈的抗原肽。TCR与MHC-抗原肽复合物结合后，通过CD3复合物传递信号。
  • B细胞受体（BCR）：直接识别完整抗原（如蛋白质、多糖）。BCR与抗原结合后，通过Igα/Igβ传递信号。

3.2 信号转导

免疫细胞活化依赖于多条信号通路。

  • T细胞活化：第一信号（TCR-MHC-抗原肽）和第二信号（共刺激分子如CD28-B7）共同作用，激活下游NF-κB、NFAT和AP-1等转录因子，促进细胞因子基因表达。
  • B细胞活化：BCR信号与Th细胞提供的CD40L-CD40信号协同，激活B细胞增殖和分化。

3.3 效应分子

  • 穿孔素和颗粒酶：由Tc细胞和NK细胞释放，穿孔素在靶细胞膜上形成孔道，颗粒酶进入细胞诱导凋亡。
  • 细胞因子风暴：过度免疫应答时，大量细胞因子（如IL-6、TNF-α）释放，导致全身炎症反应综合征（SIRS），见于重症感染或CAR-T治疗副作用。

题库解析示例：

  • 题目：T细胞活化需要哪两个信号？ A. TCR-MHC和CD28-B7
    B. BCR-抗原和CD40-CD40L
    C. TCR-MHC和CD40-CD40L
    D. BCR-抗原和CD28-B7
    答案：A。第一信号来自TCR识别MHC-抗原肽，第二信号来自共刺激分子CD28与B7的结合。

  • 题目：穿孔素的主要作用是？ A. 激活补体
    B. 在靶细胞膜上形成孔道
    C. 诱导细胞因子释放
    D. 促进抗体产生
    答案：B。穿孔素由效应Tc细胞释放，在靶细胞膜上形成孔道，使颗粒酶进入细胞诱导凋亡。

四、免疫应答与疾病关联

免疫应答异常可导致多种疾病，包括感染性疾病、自身免疫病、过敏和肿瘤。

4.1 感染性疾病

  • 病毒性感染：如流感病毒，固有免疫（NK细胞、干扰素）和适应性免疫（Tc细胞、抗体）共同清除病毒。疫苗接种（如流感疫苗）通过模拟感染诱导记忆免疫。
  • 细菌性感染：如肺炎链球菌，抗体调理吞噬和补体激活是主要防御机制。抗生素可辅助清除细菌，但免疫缺陷患者易发生反复感染。

4.2 自身免疫病

免疫系统错误攻击自身组织，如类风湿关节炎（RA）和系统性红斑狼疮（SLE）。

  • RA：自身抗体（如类风湿因子）和T细胞介导的炎症导致关节滑膜损伤。治疗包括免疫抑制剂（如甲氨蝶呤）和生物制剂（如抗TNF-α抗体）。
  • SLE：多种自身抗体（如抗核抗体）形成免疫复合物沉积于肾脏、皮肤等，引发炎症。治疗需抑制B细胞和T细胞活性。

4.3 过敏性疾病

IgE介导的I型超敏反应，如过敏性鼻炎、哮喘。

  • 机制：过敏原致敏后，IgE结合肥大细胞和嗜碱性粒细胞，再次接触过敏原时释放组胺等介质，引起血管扩张、平滑肌收缩。
  • 治疗：抗组胺药、糖皮质激素、免疫疗法（脱敏治疗）。

4.4 肿瘤免疫

免疫系统可识别和清除肿瘤细胞，但肿瘤通过多种机制逃避免疫监视。

  • 免疫逃逸机制：下调MHC分子表达、分泌免疫抑制因子（如TGF-β）、招募Treg细胞。
  • 免疫治疗：如免疫检查点抑制剂（抗PD-1/PD-L1抗体）、CAR-T细胞疗法。CAR-T通过基因工程改造T细胞，使其表达嵌合抗原受体（CAR），特异性识别肿瘤抗原。

题库解析示例：

  • 题目：类风湿关节炎的主要免疫异常是？ A. IgE介导的过敏反应
    B. 自身抗体和T细胞攻击关节组织
    C. 补体过度激活
    D. NK细胞功能缺陷
    答案：B。RA是自身免疫病，以自身抗体（如类风湿因子）和T细胞介导的慢性炎症为特征。

  • 题目：CAR-T细胞疗法的核心原理是？ A. 增强固有免疫应答
    B. 通过基因工程使T细胞表达特异性受体识别肿瘤抗原
    C. 使用抗体中和肿瘤细胞
    D. 激活补体杀伤肿瘤
    答案：B。CAR-T通过基因改造使T细胞表达嵌合抗原受体，直接识别并杀伤肿瘤细胞。

五、免疫应答的实战应用

免疫学原理广泛应用于医学、生物技术和公共卫生领域。

5.1 疫苗设计与开发

疫苗通过模拟病原体感染，诱导免疫记忆，预防疾病。

  • 传统疫苗：减毒活疫苗（如麻疹疫苗）、灭活疫苗（如流感疫苗）、亚单位疫苗（如乙肝疫苗）。
  • 新型疫苗：mRNA疫苗（如新冠疫苗）、病毒载体疫苗（如腺病毒载体疫苗）。mRNA疫苗将编码病原体抗原的mRNA递送至细胞，翻译后引发免疫应答。
  • 案例：新冠mRNA疫苗（如辉瑞-BioNTech疫苗）通过脂质纳米颗粒递送mRNA，诱导中和抗体和T细胞应答，有效率超过90%。

5.2 免疫诊断技术

利用免疫应答原理检测病原体或生物标志物。

  • 酶联免疫吸附试验（ELISA）：检测抗体或抗原，如HIV抗体检测、新冠病毒抗原检测。
  • 流式细胞术：分析免疫细胞表型和功能，如CD4+ T细胞计数用于HIV感染监测。
  • 免疫组化：检测组织中抗原表达，用于肿瘤诊断（如HER2检测指导乳腺癌治疗）。

5.3 免疫治疗

针对免疫应答异常的疾病进行干预。

  • 单克隆抗体：如抗TNF-α抗体（英夫利昔单抗）治疗RA，抗PD-1抗体（帕博利珠单抗）治疗黑色素瘤。
  • 细胞治疗：如CAR-T治疗白血病、淋巴瘤。例如，Kymriah（tisagenlecleucel）用于治疗复发/难治性B细胞急性淋巴细胞白血病。
  • 免疫调节剂：如糖皮质激素抑制炎症，免疫抑制剂（如环孢素）用于器官移植抗排斥。

5.4 公共卫生与流行病学

免疫应答知识指导疾病防控。

  • 群体免疫：通过疫苗接种提高人群免疫水平，阻断传播链。例如，天花通过全球疫苗接种被根除。
  • 免疫监测：监测疫苗接种后抗体水平（如新冠疫苗接种后中和抗体滴度），评估保护效果。
  • 疫情应对：如新冠疫情中，快速开发疫苗和抗体检测，指导防控策略。

题库解析示例：

  • 题目：mRNA疫苗的工作原理是？ A. 注射灭活病毒
    B. 递送编码抗原的mRNA，由细胞翻译后引发免疫应答
    C. 直接注射抗体
    D. 使用病毒载体递送抗原基因
    答案：B。mRNA疫苗将病原体抗原的mRNA递送至细胞，细胞翻译后产生抗原，激活免疫系统。

  • 题目：CAR-T细胞治疗中，CAR的结构包括？ A. 抗原结合域、跨膜域、胞内信号域
    B. 仅抗原结合域
    C. 仅胞内信号域
    D. 抗原结合域和补体结合域
    答案：A。CAR通常由抗原结合域（如scFv）、跨膜域和胞内信号域（如CD3ζ、共刺激域）组成。

六、前沿进展与未来展望

免疫学研究不断推进，为疾病治疗带来新希望。

6.1 新型免疫疗法

  • 双特异性抗体：同时结合两个靶点，如CD3和肿瘤抗原，将T细胞募集至肿瘤细胞附近。例如，Blinatumomab用于治疗白血病。
  • 肿瘤疫苗：个性化疫苗，基于患者肿瘤突变设计，如mRNA肿瘤疫苗（如BioNTech的个体化癌症疫苗）。
  • 微生物组与免疫：肠道菌群调节免疫平衡，失调与自身免疫病、过敏相关。益生菌或粪菌移植可能成为治疗新策略。

6.2 技术驱动的免疫学

  • 单细胞测序：解析免疫细胞异质性，识别疾病相关亚群。例如，在肿瘤微环境中鉴定耗竭T细胞亚群，指导免疫治疗。
  • 人工智能：预测抗原表位、设计疫苗和抗体。如AlphaFold预测蛋白质结构，辅助抗原设计。
  • 基因编辑：CRISPR技术用于改造免疫细胞，如敲除PD-1增强CAR-T抗肿瘤活性。

6.3 挑战与伦理

  • 免疫治疗副作用：如细胞因子释放综合征（CRS）、神经毒性，需开发监测和管理方案。
  • 可及性与成本：CAR-T等疗法费用高昂，需优化生产流程降低成本。
  • 伦理问题：基因编辑免疫细胞的长期安全性、个性化疫苗的隐私保护。

题库解析示例：

  • 题目：双特异性抗体的主要作用机制是？ A. 仅中和病原体
    B. 同时结合两个靶点，如肿瘤细胞和T细胞
    C. 激活补体
    D. 抑制免疫检查点
    答案：B。双特异性抗体（如Blinatumomab）一端结合肿瘤抗原，另一端结合T细胞表面CD3，将T细胞募集至肿瘤细胞附近，增强杀伤。

  • 题目：单细胞测序在免疫学中的应用是？ A. 检测抗体滴度
    B. 分析免疫细胞异质性和功能状态
    C. 预测疫苗效果
    D. 诊断自身免疫病
    答案：B。单细胞测序可解析单个免疫细胞的基因表达，揭示细胞亚群和状态，用于研究肿瘤微环境、自身免疫病机制等。

七、总结与学习建议

免疫应答是生命科学的核心领域，其基础知识是理解疾病机制和开发疗法的关键。通过题库解析，我们巩固了免疫系统组成、应答类型、分子机制等核心概念；通过实战应用，我们看到了免疫学在疫苗、诊断、治疗和公共卫生中的巨大价值。

学习建议：

  1. 系统学习：从基础教材（如《免疫学》）入手，构建知识框架。
  2. 结合临床：关注免疫相关疾病案例，理解理论在实践中的应用。
  3. 跟踪前沿：阅读期刊（如《Nature Immunology》《Cell》）和综述，了解最新进展。
  4. 实践操作：参与实验（如ELISA、流式细胞术）或模拟分析（如免疫细胞数据挖掘），提升动手能力。
  5. 批判思维：思考免疫疗法的局限性和伦理问题，培养科学素养。

免疫学仍在快速发展，未来将有更多突破性疗法问世。掌握免疫应答基础，不仅能应对考试和临床问题，更能为参与生命科学创新奠定坚实基础。