关于特异性免疫总结导图的疑问及解答

 

李心雯　吕翼

摘要:为适应高中学生的认知发展规律，高中教材对特异性免疫相关过程进行了适当的简化处理，但这种做法有时可能会给师生的理解带来一定的困难，甚至引发疑问或误解。基于与一线生物学教师的深入交流，本文针对教材“特异性免疫”课后习题附带的一张总结导图所引发的诸多疑问进行了详细的解答，并在此基础上进行了必要的补充说明，旨在为中学生物学相关内容的教学提供参考。

“免疫调节”与日常生活紧密相连，学习免疫学相关知识有助于学生形成相应的生命观念。人教版普通高中教科书《生物学·选择性必修1·稳态与调节》(以下简称“教材”)对相关内容进行了阐释。鉴于篇幅限制及高中生身心发展特点，教材对该部分免疫学内容进行了相应简化，但这容易导致学生在深入学习时产生较多困惑。

教材第75页“练习与应用”第一大题第3小题展示了体液免疫和细胞免疫过程(见图1),该图呈现了机体首次和再次接触抗原时免疫系统间的协调配合，常被教师用作课后小结或检测学生知识掌握程度的工具，以帮助学生系统性认识特异性免疫。然而，部分师生对于该图内容存在诸多疑惑。本研究查阅相关文献资料，回答了中学教师提出的一些疑点并加以扩展，期望能为中学生物学教学提供帮助。同时，为便于解释和理解，本文对图1中的相关过程进行了编号和标注。

图1体液免疫和细胞免疫过程

1 关于图1的几个疑问

1.1 图1中两种记忆T细胞的区别

辅助性T细胞(helper T cell, Th)和细胞毒性T细胞(cytotoxic T lymphocyte, CTL)是两种不同的T细胞亚群，这两种细胞表面共受体分子存在差异：Th表达CD4,通常所称的CD4⁺T细胞即指Th; CTL表达CD8,通常所称的CD8⁺T细胞便是CTL。当这些细胞初次接触抗原并被激活后，均可以分裂、分化产生相应的记忆细胞。图1展示的是两种不同的记忆T细胞，其中Th分裂、分化产生记忆CD4⁺T细胞，CTL分裂、分化产生记忆CD8⁺T细胞。这两种记忆T细胞再次与相应抗原相遇时都会迅速活化，进而增殖分化成对应的效应T细胞和新的记忆T细胞。

1.2 CTL能分化产生记忆T细胞，记忆T细胞也能分化产生CTL,这是否说明分化是可逆的?

这个问题的关键在于图1中两个CTL是否为同种细胞。按照教材内容，可将过程⑨和⑩描述为“CTL分裂、分化产生新的CTL和记忆T细胞”。教材将这两种细胞都称为“细胞毒性T细胞”,但实际上两者并不属于同一类细胞。图1上方的CTL是处女细胞毒性T细胞，也可以认为是CTL前体细胞，下方的则是效应细胞毒性T细胞(effector cytotoxic T cell)。

处女细胞毒性T细胞在抗原呈递细胞(antigen presenting cell, APC)表面活化信号及相关细胞因子的刺激下，会增殖和分化形成效应细胞毒性T细胞。效应细胞毒性T细胞能直接发挥细胞毒效应，识别并裂解被病原体感染的靶细胞。处女细胞毒性T细胞既能分裂又能分化，而效应细胞毒性T细胞高度分化不分裂。所以，过程⑨和⑩实际上是处女细胞毒性T细胞在遇到特异性抗原后，分裂并分化产生效应细胞毒性T细胞和记忆T细胞；而过程(15)是机体再次接触相同抗原时，记忆T细胞受到刺激，迅速分裂并分化产生新的效应细胞毒性T细胞，并不产生处女细胞毒性T细胞，故这里不能说明“分化是可逆的”。

1.3 CTL的活化过程是否也像B细胞的活化过程一样，需要两个信号的刺激?

B细胞的活化需要两个信号的刺激：B细胞膜上的特异性抗原识别受体(B cell receptor, BCR)与抗原特异性结合，是启动B细胞活化的第一信号，即过程①;第二信号为共刺激信号，由Th与B细胞表面多对共刺激分子相互作用产生，即过程(11),该过程也可以表示Th分泌细胞因子促进B细胞分裂和分化。这类活化B细胞时需要Th参与的抗原称为胸腺依赖型抗原(thymus dependent antigen, TD-Ag),包括绝大多数蛋白质类抗原。教材中所呈现的体液免疫过程是这类抗原引起的。此外，还有非胸腺依赖型抗原(thymus independent antigen, TI-Ag),如多聚蛋白质、细菌多糖、脂多糖等，其活化过程不需要Th的参与，且该过程一般不产生记忆B细胞。

T细胞的活化同样也需要双信号的激活和细胞因子的作用。但与B细胞的活化过程不同，T细胞表面的T细胞受体(T cell receptor, TCR)并不与抗原直接结合。机体中存在一组决定移植组织是否相容的基因群，即主要组织相容性复合物(major histocompatibility complex, MHC),其编码的分子在免疫应答中发挥重要作用。经典的MHC Ⅰ类分子和MHC Ⅱ类分子均具有抗原提呈功能，是T细胞特异性活化的结构基础。T细胞的活化依赖TCR与APC表面的抗原肽-MHC分子复合物(pMHC)的特异性结合，这是激活T细胞的第一信号。其中CTL与pMHC Ⅰ结合，而pMHC Ⅱ与Th结合。被病原体感染的细胞和产生突变蛋白的肿瘤细胞统称为靶细胞，它们也可以提呈pMHC Ⅰ复合体给CTL,属于广义的APC。教材第73页中提到的“被病原体(如病毒)感染的宿主细胞(靶细胞)膜表面的某些分子发生变化，细胞毒性T细胞识别变化的信号”即指CTL活化的第一信号，靶细胞膜表面发生变化是由于pMHC Ⅰ在内质网中组装，随后经高尔基体运输并表达在细胞膜表面所致。该过程在图1中可用②表示，或者用新增的箭头((23))表示可能会更加合理。T细胞与APC细胞表面的多对共刺激分子相互作用产生T细胞活化需要的第二信号，该过程同样也可以用过程②或者(23)表示。如果缺少任一信号，T细胞均会呈现无应答现象。不过，第二信号的产生过程在教材中并未呈现，可能是为契合学生认知规律，对细胞免疫过程进行了简化。T细胞活化后，同样也需要在Th分泌的多种细胞因子的作用下才能进一步增殖和分化，如白细胞介素2(IL-2)等。如果缺少细胞因子，活化后的T细胞将无法增殖和分化，直接进入凋亡。

综上所述，CTL的活化也需要两个信号的刺激。其中，第一信号是抗原刺激信号，第二信号是共刺激信号，这两个信号都可以用过程②表示。而过程(12)主要表示Th分泌细胞因子促进CTL增殖和分化，也有部分学者认为这是第三信号。

1.4 部分APC也会产生细胞因子，这些细胞因子是否也会影响CTL的分裂和分化?

教材中提到的APC主要为B细胞、树突状细胞和巨噬细胞，具有直接摄取、加工和提呈抗原的功能。部分APC也能合成和分泌多种细胞因子，从而调节适应性免疫应答过程或刺激细胞的增殖和分化。例如，树突状细胞和巨噬细胞都能合成和分泌白细胞介素12(IL-12),它能和白细胞介素18(IL-18)协同作用，诱导初始CTL活化。^[5]因此，部分APC产生的细胞因子也会影响CTL的分裂和分化，这可以用新增的过程(23)表示。

2 对图1的一些补充说明

图1中的大部分过程在教材中均有介绍，但仍有少部分过程未被提及，如过程⑧、(16)和(17),以下是对这几个过程进行的简单补充说明。

过程⑧表示Th向不同谱系分化。对于免疫细胞而言，一种类型细胞具有多种功能亚群是其鲜明的特点。Th前体细胞(Th0)在抗原性质以及细胞因子等因素的影响下，会分化为不同功能的效应T细胞亚群，主要包括Th1、Th2、Tfh、Th17和Treg等。Th1可以通过直接接触诱导CTL分化，也能通过释放淋巴因子诱导细胞免疫的发生。Th2和Tfh则辅助体液免疫过程。Th2能通过直接接触辅助B细胞活化，还能产生相应细胞因子促进B细胞的增殖和分化，进而产生抗体。Tfh则在浆细胞的形成过程中有着重要的作用，同时还参与抗体类别转换、高亲和力B细胞选择及记忆B细胞维持等过程，目前认为其是辅助B细胞产生抗体的主要细胞。^[6]Th17通过分泌一些细胞因子在固有免疫应答中发挥重要的作用。Treg发挥负性免疫调控作用，能抑制免疫应答和阻止自身免疫应答的发生。综上，图1中的“辅助性T细胞”实际上是指一类细胞；过程⑧是指Th0分化生成不同的效应T细胞亚群；参与或辅助细胞免疫、体液免疫这两个过程的Th并不一定相同，体现了Th在免疫调节中的精细分工。

过程(16)和(17)是由记忆CD4⁺T细胞分别指向记忆B细胞和记忆CD8⁺T细胞。二次免疫时记忆B细胞的高效应答需要记忆CD4⁺T细胞的参与。在此过程中，记忆B细胞作为主要的APC,能够激活记忆CD4⁺T细胞；后者活化后通过表达的膜分子及分泌的细胞因子，反过来促进记忆B细胞迅速增殖、分化为浆细胞，并分泌抗体^[7],即过程(16)。同时，记忆CD4⁺T细胞本身也会在抗原再次刺激下迅速活化，增殖、分化成相应的效应T细胞(即CD4⁺T细胞)和新的记忆T细胞。而CD4⁺T细胞对于记忆B细胞和记忆CD8⁺T细胞也有非常重要的作用。上文曾提到，Tfh可以促进记忆B细胞生存，以及维持免疫应答功能。CD4⁺T细胞也能辅助记忆CD8⁺T细胞维持数量。同时，记忆CD8⁺T细胞的再次免疫过程也依赖CD4⁺T细胞的辅助。当CD4⁺T细胞存在时，记忆CD8⁺T细胞的扩增会更多，记忆性免疫应答过程也会更高效。^[6]由此可见，记忆CD4⁺T细胞在二次免疫中发挥重要调控作用，而图1中以过程(16)和(17)对各路径进行了概括，这种简化方式更贴合学生的认知水平。此外，虽然这些过程并不都是记忆CD4⁺T细胞对记忆B细胞和记忆CD8⁺T细胞的直接作用，但是图1中表示的箭头(即过程(16)和(17)),与其他箭头不同，相对而言较为严谨。

3 结语

实际上，机体免疫过程错综复杂，不同病原体诱发的免疫应答并非完全相同。考虑到高中教材篇幅限制以及学生认知发展规律，教材对免疫应答过程进行了一定简化。因此，尽管图1提供了一个较直观清晰的特异性免疫总体过程模型，在教学过程中仍引发不少疑问。教师可以阅读相关免疫学教材或文献，系统梳理相关知识，以便在教学过程中更好地引导学生思考和分析，同时在必要时进行补充和说明。

来源：李心雯,吕翼.关于特异性免疫总结导图的疑问及解答[J].中学生物学,2026,42(03):75-77.