免疫系统生理

淋巴细胞的多样性

特定的免疫系统（换句话说，所有淋巴细胞的总和）实际上可以识别出自然界或科学界已经设计出的任何复杂分子。这种非凡的能力是由B和T淋巴细胞产生的数万亿种不同抗原受体产生的。每个淋巴细胞产生其自身的特异性受体，该受体在结构上组织起来，以使其对不同的抗原作出反应。细胞遇到可识别的抗原后，被刺激繁殖，带有该特定受体的淋巴细胞数量增加。

人体如何拥有如此多得令人难以置信的受体，它们随时准备对入侵的分子做出反应？要了解这一点，快速回顾基因和蛋白质将很有帮助。抗原受体分子是蛋白质，由一些多肽链（即通过称为肽键的化学键连接在一起的氨基酸链）组成。氨基酸组装形成特定多肽链的顺序由DNA的离散区域（称为基因）指定。但是，如果每个抗原受体的每个多肽区域都由不同的基因编码，则人类基因组（细胞染色体上携带的DNA中编码的所有遗传信息）将需要投入数万亿个基因来为这些免疫基因编码系统蛋白。由于整个人类基因组包含大约25,000个基因，因此个人无法为每个特定的抗原受体组分遗传一个基因。取而代之的是，存在一种从有限数量的基因中产生大量受体的机制。

继承的是每种类型的多肽链的基因片段库。随着每只淋巴细胞的成熟，这些基因片段被拼凑在一起，为组成特定抗原受体的每种多肽形成一个基因。替代基因片段的这种重排主要是随机发生的，尽管不是完全随机发生的，因此可以产生大量的组合。基因片段的不精确重组会产生额外的多样性，这一过程称为接合多样化（junction diversification），通过该过程可以缩短或延长基因片段的末端。基因重排发生在干细胞产生的淋巴细胞首先开始起作用的阶段，因此每个成熟的淋巴细胞只能产生一种受体。因此，仅由数百个基因组成的库就可以创建无限多种多样的抗原受体。

还有其他机制有助于受体多样性。在上面用简化术语概述的机制上叠加了另一个过程，称为体细胞突变。突变是细胞分裂过程中DNA微小变化的自发发生。当它发生在体细胞（希腊语中的“身体”）而不是种系细胞（蛋和精子）中时，称为体细胞。尽管体细胞突变可能是任何体细胞中的偶然事件，但它经常发生在编码淋巴细胞抗原受体的DNA中。因此，当淋巴细胞被抗原刺激分裂时，其抗原受体的新变异体可能会出现在其后代细胞上，其中一些变异体可能会更好地适合于负责原始刺激的抗原。