安徽理工大学 医学免疫学.ppt

医学免疫学 Medical Immunology,分子生物学（Molecular Biology） 免疫学（Immunology） 细胞生物学（Cell Biology）,推动现代生命科学前进的三架马车,第一章 免疫学发展简史与展望,第一节 免疫学简介,免疫学（Immunology）是研究免疫系统的结构与功能，理解其对机体有益的防卫功能和有害的病理作用及其机制，以发展有效的免疫学措施，实现防病治病的目的。 免疫学是研究宿主免疫系统识别并消除有害生物及其成分的应答过程及机制的科学,免疫学(immunology) 拉丁原文 immunis exception from charges 免除税赋、免除疫患 引申而来,分类： 基础免疫学 研究免疫系统的组织结构 生理功能 信号传导及其调节等 临床免疫学 应用免疫学理论与技术 研究疾病的机制、诊断、治疗和预防,现代研究认为人体内存在一个负责免疫功能的 完整解剖系统免疫系统 一、免疫系统的基本功能：,1、免疫防御 (immunological defence) 排斥外源性抗原异物的功能,2、免疫自稳 (immunological homeostasis) 识别和清除自身衰老残损的组织细胞和自身变性原,3、免疫监视 (immunological surveillance) 杀伤和清除异常突变细胞的能力,3、免疫耐受 ：自身耐受、外来应答 4、免疫调节：调节机体整体功能，调节免疫系统功能,宿主体内的免疫系统识别和清除,免疫功能是由免疫系统完成的的，免疫系统是由免疫组织和器官、免疫细胞及免疫活性分子等组成。 免疫细胞对病原体或肿瘤细胞的适当应答，使之清除。 免疫系统产生的免疫应答过高或过低，均为异常。,二、免疫应答的特点,固有免疫应答（innate immune response）1.组成 （1）屏障结构 皮肤和粘膜屏障，血脑屏障，胎盘屏障 （2）吞噬细胞 吞噬、分解生物大分子，杀灭病原体。 （3）正常组织和体液中的杀菌物质 抗体、补体、溶菌酶等,2. 特征 （1）出生时即具有，遗传获得 （2）反应迅速，针对范围广，也称非特异性免疫。,适应性免疫应答（adaptive immune response） （特异性免疫）,1. 组成 （1） 体液免疫 B细胞介导 （2） 细胞免疫 T细胞介导,2. 特征 （1）个体出生后，由于接触抗原而获得。 （2）针对性强（特异性强），也称特异性免疫。 （3）有多样性、记忆性、耐受性和自限性。,固有免疫应答,巨噬细胞、NK细胞非特异性杀伤 细胞因子（Cytokines）导致炎症细胞渗出引起炎症,适应性免疫应答,T、B淋巴细胞被抗原活化 抗原是指一组能被T或B细胞识别的有机物质，包括多肽、寡糖及脂质酸等小分子。T、B细胞通过TCR、BCR的识别有严格的特异性。 T、B细胞的克隆扩增及分化 B细胞通过BCR识别和结合抗原而活化，在B细胞生长因子作用下，进行克隆扩增。TCR需与APC处理过的抗原多肽结合，在T细胞生长因子作用下进行克隆扩增。,第二节 免疫学发展简史,一、 经验免疫学时期,医治天花 （唐开元年间，公元731741年） 我国11世纪开始接种人痘 18世纪后叶，Jenner发明牛痘，19世纪欧洲推广,二、科学免疫时期,病原菌的发现和疫苗使用的推广 Pasteur观察到细菌、发明培养基、制备疫苗；Koch提出病原菌致病的概念 抗体的发现、应用及细胞免疫的研究,（一）抗体的发现 德国学者Behring和日本学者北里于1890年在Koch研究所应用白喉外毒素给动物免疫，发现在其血清中有一种能中和外毒素的物质，称为抗毒素。将这种免疫血清转移给正常动物也有中和外毒素的作用。这种被动免疫法很快应用于临床治疗。Behring于1891年应用来自动物的免疫血清成功地治疗了一个白喉患者，这是第一个被动免疫治疗的病例。为此他于1902年获得了诺贝尔医学奖,（二） 抗原的结构与抗原特异性Landsteiner（1910）等人首先应用偶氮蛋白的人工结合抗原，研究抗原-抗体反应特异性的化学基础开始的。认识到决定抗原特异性的是很小的分子，他们的结构不同，使其抗原性不同。,（三）抗体是免疫球蛋白 20世纪30年代，通过电泳证明，抗体是-球蛋白 （四）抗体是四肽链结构 1959年，Porter 和Edelman对抗体结构进行研究证明 （五）超敏反应 20世纪初发现动物Ab致血清病，后来von pirguet进一步证明 （六）免疫耐受的发现 1945年Owen发现 （七）Burnet学说及其对免疫学发展的推动作用 克隆选择学说,免疫耐受现象的发现与证实:Oven（德国）发现免疫耐受现象,随后Medawar（英国）进一步用实验证实了免疫耐受现象,并指出在动物胚胎发育期或新生期接触抗原,可对之发生免疫耐受,直到成年期,对该抗原不发生免疫应答,第三节 现代免疫学时期,抗原识别受体多样性的产生 1978年Tonegawa发现抗体基因重排是B细胞抗原识别受体多样性的原因 信号转导途径的发现 细胞程序性死亡途径的发现 CTL表达FasL，靶细胞表达其受体Fas 造血与免疫细胞的发育 免疫细胞多能造血干细胞神经干细胞,应用免疫学的发展 DNA疫苗、基因工程制备重组细胞因子、免疫细胞治疗、完全人源抗体及口服自身抗原预防自身免疫疾病,免疫学经历了四个迅速发展阶段,1876年后，多种病原菌被发现，用已灭活及减毒的病原体制成疫苗，预防多种传染病，使疫苗得以广泛发展和使用 1900年前后，抗原与抗体的发现，揭示出“抗原诱导特异抗体产生”这一免疫学的根本问题，促进了免疫化学的发展及抗体的临床应用 1957年后，细胞免疫学的兴起，人类理解到特异免疫是T及B淋巴细胞对抗原刺激所进行的主动免疫应答过程的结果，理解到细胞免疫和体液免疫的不同效应与协同功能 1977年后，分子免疫学的发展，得以从基因活化的分子水平，理解抗原刺激与淋巴细胞应答类型的内在联系与机制,免疫界获诺贝尔奖： 1900年 以来14项 1970年 以来6项 20世界获得诺贝尔医学生理学奖的免疫学家,20 世纪获得诺贝尔医学生理学奖的免疫学家,21世纪的免疫学,人类基因组计划完成，已进入后基因时代，从基因结构转向功能基因研究。 今后仍要以免疫细胞及免疫学方法为主要手段，研究并开发功能基因及功能蛋白，以防治疾病、提高健康、预防生物恐怖。免疫学必将做出更大贡献。,第二章 免疫组织和器官,1、呼吸系统 2、消化系统 3、血液循环系统 4、神经系统 5、骨骼运动系统 6、生殖系统 7、泌尿系统 8、内分泌系统,9、免疫系统,免疫系统是机体不可或缺的生理系统之一,组织结构：器官，细胞(如造血干细胞、淋巴细胞、抗原提呈细胞、粒细胞、肥大细胞、红细胞等)，分子（如免疫球蛋白、补体、细胞因子、膜分子等），循环系统 功能结构：固有免疫系统，适应性免疫系统,免疫系统组成,Organs of the Immune System,中枢免疫器官 （Central lymphoid organ）或初级淋巴器官（Primary lymphoid organ） 外周免疫器官 （Peripheral lymphoid organ）,免 疫 器 官,Organ or tissue that provides a microenvironment necessary for lymphocytes maturation,第一节 中枢免疫器官 （Central lymphoid organ）,骨髓和法氏囊（Bone Marrow and bursa of Fabricius）,胸腺（Thymus）,A primary lymphoid organ that is required for the generation of immunocompetent CD3CD4 and CD3CD8 cells necessary for adaptive immune response.,一、骨髓（Bone Marrow ） 是各种血细胞和免疫细胞发生和分化的场所。 结构：红骨髓和黄骨髓，红骨髓具活跃的造血功能，主要构成为造血组织和血窦，而造血组织中的基质细胞主要包括网状细胞、成纤维细胞、血管内皮细胞、巨噬细胞等，由基质细胞及其分泌的多种细胞因子（IL-3、IL-4、IL-6、GM-CSF等）和细胞外基质共同构成造血诱导微环境（hemopoietic inductive microenvironment,HIM） 功能：各类血细胞和免疫细胞发生的场所；B细胞分化成熟的场所；体液免疫应答发生的场所（再次免疫应答;既中枢又外周免疫器官）。,法氏囊（Bursa of Fabricius）-相当于哺乳动物骨髓,Bruce Glick and Charlie Chang,二、胸 腺（Thymus） 结构: 皮质：发育早期胸腺细胞为主(85-90%，未成熟T细胞)，上皮性网状支架（胸腺上皮细胞：包绕胸腺细胞、产生激素细胞因子抚育胸腺细胞）及巨噬细胞、树突状细胞等 髓质：上皮性网状（胸腺上皮细胞）为主，少量较成熟胸腺细胞及单核巨噬细胞、DC。,血-胸屏障：皮质毛细血管及其周围具有屏障作用 功能：分泌多种激素(多种细胞因子:SCF、IL-1-2-6-7、TNF-a、GM-CSF等，胸腺肽类分子：胸腺素、胸腺a肽、胸腺生成素等)，促进胸腺细胞分化；是T细胞分化、发育和成熟的主要器官。 年龄变化：新生儿胸腺相对较大，至青春期达30-40克，此后胸腺开始萎缩。,胸腺小叶中靠近边缘的皮质区密集地布满了胸腺细胞，靠近中心的髓质区则细胞稀少。胸腺为胸腺细胞的发育、成熟提供微环境。,胸腺的组织结构Thymic Tissue Architecture 胸腺是由不同来源的多种类型细胞构成的(The thymus is made up of various cell type derived from different origin). 从组织上来讲(Histologically),胸腺有三种明确的组成（ the thymus has three distinct components）:包膜下皮质（ subcapsular cortex）,皮质（ cortex）和髓质（ and medulla）. T细胞或胸腺细胞的发育是以嵌进上皮网状结构即胸腺基质为基础的（Developments of T cells or thymucytes are found embedded in an epithelial network known as thymic stroma）. 胸腺基质提供前T细胞迅速增殖分化的诱导微环境（The thymic anlage provides an inductive environment that allows precursor T cells to rapidly expand and differentiate）.,第二节 外周免疫组织和器官（Peripheral lymphoid organ）,粘膜相关淋巴系统 （mucosa-associated lymphoid system）,脾脏（spleen）,淋巴结（lymphnodes）,扁桃体（tonsil）,一、淋巴结,淋巴结是被膜包囊物，非常策略地分布于全身去接受和过滤来自于外周组织间隙液和淋巴液中的抗原及细胞（Lymph nodes are encapsulated strictures that are strategically placed throughout the body to receive and filter antigens and cells from peripheral interstitial fluid and lymph). 所有淋巴液最终汇到胸导管并回到外周血中All lymph nodes eventually drain into the thoracic duct and back to the peripheral blood.,淋巴结结构 淋巴结被膜外侧有数条输入淋巴管，门处有动静脉、神经和输出淋巴管。实质分为皮质和髓质。靠近被膜的浅层皮质区有生发中心（左）。右图显示生发中心的显微结构。,生发中心,次级淋巴滤泡,副皮质区,初级淋巴滤泡,输入淋巴管,髓索,输出淋巴管,髓窦,高内皮小静脉是淋巴组织中的一种特殊小静脉（HEV are specialized venules found in lymphoid tissues）. 淋巴细胞从血流中迁移入淋巴组织依赖于高内皮小静脉细胞（Lymphocytes migrate from blood into lymphoid tissues by attaching to and migrating across the high endothelial cells of the vessels）.,High endothelial venule，HEV（高内皮毛细血管后微静脉）：深皮质区内皮细胞组成，淋巴细胞再循环中起主要作用,初级淋巴小结（primary follicle）：静息的初始B细胞 次级淋巴小结（secondary follicle）= 生发中心（germinal center）：主要含受Ag刺激后增殖分化的B淋巴母细胞,次级淋巴组织中的生发中心是体液免疫应答过程中B细胞大量增殖、选择、死亡的场所（Germinal centers in secondary lymphoid tissues are sites of intense B cell proliferation, selection, and death during Ab responses）.当激活的B细胞迁移进入淋巴结时生发中心形成围绕滤泡树突细胞网络 （Germinal centers form around follicular dendritic cell network when activated B cells migrate into lymphoid follicles）.,生发中心（germinal center）,淋巴结功能,T细胞（占75%）和B细胞（占25%）定居的场所 免疫应答发生的场所 参与淋巴细胞再循环（高柱状内皮细胞） 过滤作用（淋巴窦内M ）,二、脾脏 经血液循环进入脾脏的T细胞分布于动脉周围淋巴鞘（PALS）的内侧，而B细胞则分布于PALS的边缘，与边缘血窦比邻。B细胞聚集的区域可见淋巴小结和生发中心。脾血窦的周边布满了巨噬细胞，它们能够吞噬血液中的细胞碎片以及外来微生物或者抗原。,白髓,红髓,动脉周围淋巴鞘,初级滤泡,边缘区,生发中心,被膜,小梁,血管窦,中央动脉,生发中心,动脉周围 淋巴鞘,淋巴小结,边缘区,被膜,脾索,边缘区,静脉窦,动脉周围 淋巴鞘,脾 脏 的 结 构,脾白髓,红髓,B细胞冠,边缘窦,生发中心,边缘区,中央动脉,动脉周围淋巴鞘,脾 脏 （Spleen） 白髓（white pulp） （1）动脉周围淋巴鞘（periarterial lymphatic sheath，PALS），围绕在动脉周围的弥散淋巴组织，主要由T细胞组成，相当于副皮质区。 （2）淋巴小结，主要由B细胞组成，可发展成生发中心，常出现于PALS的一侧。 红髓（red pulp） 占脾实质的2/3，分布于小梁周围及白髓之间。 （1）脾索， （2）脾血窦， 功能 滤血（M 、网状内皮细胞）、免疫（TB定居、免疫应答场所）、造血（胚胎期）、储血（血窦）,三、粘膜免疫系统（粘膜相关淋巴组织）,呼吸道、肠道、泌尿生殖道固有层和上皮细胞下散在无被膜淋巴组织； 某些带有生发中心的器官化的淋巴组织，如扁桃体、小肠派氏集合淋巴结、阑尾。 人体粘膜表面积约400M2，约50%淋巴组织存在于粘膜系统，是局部特异性免疫应答的主要部位。,肠免疫,滤泡,诱导场所,绒毛,初级滤泡,肠 道 淋 巴 系 统 免 疫 应 答,M细胞:为特化的抗原转运细胞,顶部胞质较薄,核位于基底部,基底部质膜内陷成 穹隆,内含多个淋巴细胞、M和DC。,皮氏小结接受外来抗原和免疫应答的机制 位于皮氏小结上方的M细胞从小肠腔内吞饮外来抗原颗粒，在细胞内形成吞饮小体。吞饮小体穿过M细胞，在其另一侧排出，传递给小结内的巨噬细胞或者树突细胞，由它们活化Th细胞。Th细胞辅助B细胞活化并分泌IgA抗体，经小肠绒毛细胞以分泌型IgA的形式分泌于小肠粘膜的表面。,第三节 淋巴细胞归巢与再循环,一、淋巴细胞归巢 循环至外周免疫器官的淋巴细胞通过其表面归巢受体（粘附分子）与高内皮小静脉HEV中内皮细胞表面相应血管地址素（粘附分子配体）结合，得以归巢。,二、 Recirculation of lymphocytes (淋巴细胞再循环),Both T and B cells continuously circulate and recirculate, blood to lymph to blood. Approximately 1-2% recirculate every hour. NK cells are only found in blood, spleen and liver. 淋巴结：血液TB 深皮质区 HEV 定居 髓窦 输出淋巴管 胸导管 血液 脾：血液TB脾动脉 穿过血管壁 白髓 脾索 脾血窦脾静脉 血液循环 其他组织：血液TB穿过毛细血管壁 组织间隙 淋巴液回流 局部淋巴结 输出淋巴管 胸导管 血液循环,淋巴细胞再循环 来自外周组织的引流淋巴液经初级、次级淋巴结抵达胸导管并进入血液循环系统。经过心脏及动脉循环的血液淋巴细胞中，未活化淋巴细胞再次进入淋巴结和脾脏，少数活化细胞进入外周组织，发挥免疫学效应。淋巴细胞在血液与淋巴系统之间大约1224小时循环一周。,脾 脏 （5小时）,血液循环 （30分钟）,骨髓、上皮 腹腔,淋巴结 （12小时）,粘摸下组织 其它组织 肝 、大脑,输出淋 巴管,输 入 淋 巴 管,45%,42%,10%,活化淋巴细胞,未活化淋巴细胞,不参加再循环的细胞 （ ？）,10%,52%,再循环意义,淋巴细胞在外周免疫器官和组织分布更合理； 淋巴组织可不断从循环池中得到新的淋巴细胞补充，有利于增强机体免疫功能； 通过再循环，增加了T、B与抗原与APC接触机会； 通过再循环，使机体免疫器官与组织相互联系构成一个有机整体。,谢 谢,第三章 抗 原,抗原（antigen，Ag）是指能与TCRBCR或抗体结合，具有启动免疫应答潜能的物质。 抗原是免疫应答的启动剂，指能诱导免疫系统发生免疫应答，并能与免疫应答的产物（抗体及效应T细胞）在体内外发生特异性结合的物质。,基本特性：免疫原性，即能刺激机体产生免疫应答，包括诱导产生抗体及效应T淋巴细胞；抗原性，指与抗体或效应T细胞发生特异性结合的能力。 免疫原性（immunogenicity):指抗原分子能够刺激免疫细胞，使之活化、增殖、分化，最终产生免疫效应分子抗体和/或致敏T细胞的性能。 免疫反应性（immunoreactivity):指抗原分子能与相应免疫应答产物（抗体或致敏T细胞）在体内或体外发生特异性结合产生免疫反应的性能。 完全抗原具有（免疫原性免疫反应性）特征的物质 半抗原只有免疫反应性、没有免疫原性的物质 完全抗原半抗原载体,载体(Carrier，C) ：大分子，Pro.等 半抗原(Hapten，H)： H1、H2、H3 完全抗原(Ag) = C + nH,在某些情况下，抗原可诱导机体产生免疫耐受，其抗原称耐受原；抗原也可引起变态反应，称变应原（al1ergen）。,第一节 抗原的异物性与特异性,一、异物性 抗原免疫原性的本质是异物性，是免疫原的核心。 所谓异物，是指化学结构与宿主自身成分不同或在胚胎期机体的免疫活性细胞从未接触过的物质。,具备异物性的物质有三种： 1. 异种物质 非己物质是异物，一般说抗原与机体之间的亲缘关系越远，组织结构差异越大，其免疫原性越强。如各种病原体、动物蛋白制剂等对人是强抗原。 2. 同种异体物质 3. 自身抗原 自身成分在胚胎期未与免疫活性细胞充分接触过的物质，也是异物，也具有免疫原性。如：精子、脑组织。眼晶状体蛋白和免疫球蛋白的独特型抗原，都是免疫原性强的自身抗原等 。,二、特异性 指某一抗原分子只能诱导相应淋巴细胞发生免疫应答的专一性，以及某一抗原分子只能与相应抗体或致敏淋巴细胞特异性结合的专一性。 抗原特异性是免疫应答中最重要的特点，也是免疫学诊断和免疫学防治的理论依据。 （一） 抗原决定基 抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团，称抗原决定基（antigenic determinant），它是TCRBCR及抗体特异结合的基本单位，又称表位（epitope)。 表位的性质、数目和空间构象决定着抗原的特异性。 抗原特异性的物质基础,抗原决定基结构 构象决定基 指序列上不相连的多肽或多糖，由空间构象形成的决定基，见于BCR或抗体识别的决定基，一般位于分子表面； 顺序决定基 指一段序列相连续的氨基酸片段，又称线性决定基，多位于抗原分子的内部，主要是T细胞决定基。 BCR亦可识别线形决定基。,功能性抗原决定基 位于分子表面的表位易被BCR或抗体结合，称功能性 抗原决定基，其中有个别化学基团起关键作用，称免疫 优势基团。位于分子内部的不能与 BCR或抗体结合的表 位，称隐蔽性抗原决定基，它可因理化因素而暴露在分 子表面成为功能性表位，或因蛋白酶解或修饰（如磷酸 化）产生新的表位，它们均可成为自身抗原，诱发自身 免疫病。,抗原决定基的化学组成、排列及空间结构决定着抗原的特异性(抗原氨基酸残基位置和间矩与免疫原性关系),T细胞表位与B细胞表位 在免疫应答中，TCR和BCR所识别的抗原表位不同，分别称为T细胞表位和B细胞表位。用胰高血糖素免疫小鼠，可产生针对N未端117氨基酸残基的抗体和针对C未端1829氨基酸残基的T效应细胞。胸腺依赖抗原分子中，必有T细胞表位和B细胞表位。迄今为止尚未发现一个表位能同时被T细胞和B细胞识别。B细胞识别的表位往往是天然的，位于抗原分子表面或转折处。B细胞表位为构象决定基或顺序决定基，但都是抗原分子的三级结构。T细胞表位是由抗原提呈细胞加工提呈的抗原多肽，呈线性排列。,半抗原-载体效应 在人工抗原中，半抗原为简单的有机化学分子，半抗原与蛋白质载体偶联后，可诱导出抗半抗原抗体。在免疫应答中，B细胞识别半抗原，并提呈载体表位给CD4+ T细胞，Th细胞识别载体表位，即以载体（T细胞决定基）把特异T-B细胞之间连接起来，T细胞才能激活B细胞，称载体效应。在天然抗原中，常存在T及B细胞表位,共同抗原（commen antigen ) 天然抗原表面常带有多种抗原决定基，每一种B细胞决定基都可引起一种特异抗体产生。因此复杂抗原能使机体产生多种抗体。因而在两种不同的抗原之间可以存在相同或相似的抗原决定基，称共同抗原。 交叉反应（cross-reaction) 由共同抗原刺激机体产生的抗体除能与相应抗原发生反应外，还能与含有共同抗原的其他抗原发生反应，称为交叉反应。,主要为：抗原因素和机体因素 （一）一定的理化性状 1.分子量大小 抗原的分子量一般10kD，且分子量越大，免疫原性越强。 2.一定的化学组成和结构 免疫原性物质还须具备复杂的化学组成与特殊的化学基团。芳香族氨基酸越多，免疫原性越强；分子结构越复杂，免疫原性越强。 3.分子构象和易接近性 分子构象是指抗原分子中 一些特殊化学基团的立体结构，它决定该抗原分子是否能与相应淋巴细胞表面的抗原受体吻合，从而启动免疫应答。易近性乃指抗原决定基是否易被淋巴细胞的抗原受体所接近。 4.一定的物理性状 环状分子蛋白质较直链分子蛋白质免疫原性强，聚合状态的比单体免疫原性强。,第二节、影响抗原免疫应答的因素,二、宿主因素 1. 遗传因素 个体对抗原刺激产生应答的能力受遗传因素控制。高应答品系/低应答品系 2. 年龄、性别与健康状态,一、根据抗原的性能分类 1. 完全抗原 同时具备两种性质的抗原称为免疫原, 即完全抗原 2.不完全抗原 只具备抗原性的抗原称为半抗原,第三节、抗原的种类,第三节、抗原的种类 一、根据诱生抗体时是否需 Th细胞分类 1.胸腺依赖性抗原(thymus dependent antigen, TD-Ag ) 亦称T细胞依赖抗原，其刺激机体B细胞产生抗体依赖于Th细胞辅助，大多数天然抗原属于此类。如病原微生物、血细胞、血清蛋白等。 共同特点：多由蛋白质组成，分子量大，表面决定基种类多，但每一种决定基的数量不多且分布不均匀。 免疫应答特点：既引起体液免疫，也引起细胞免疫； 产生抗体以IgG为主，也可产生其他类型抗体；可产生免疫记忆。,2.非胸腺依赖抗原(thymus independent antigen, TI -Ag) TI抗原亦称T细胞非依赖性抗原， 其刺激机体产生抗体无需Th细胞的辅助，TI-Ag是由多个重复的B细胞表位组成，天然TI-Ag种类较少，如细菌脂多糖、荚膜多糖、聚合鞭毛素等。 共同特点：抗原结构比较简单，表面决定基种类单纯，排列密集而有规律，可直接激活B细胞。 免疫应答特点： 只引起体液免疫，不产生细胞免疫；只产生IgM 类抗体；无免疫记忆。,抗原决定簇,T细胞协助,激活的细胞,引起免疫记忆,产生抗体的种类,胸腺依赖/非依赖性抗原的区别,TD-Ag,TI-Ag,T细胞,是,成熟B细胞,能,IgG,体液和细胞免疫,B细胞,否,未成熟B细胞,不能,IgM,体液免疫,TD 抗原和 TI 抗原的特点,二、根据抗原与机体的亲源关系分类 1异嗜性抗原（heterophilic antigen） 乃一类与种属无关，存在于人、动物及微生物之间的共同抗原，又称Forssman抗原。如，A族溶血性链球菌表面成分与人肾小球基底膜及心肌自身组织具有共同抗原，故溶血性链球菌感染后，其刺激机体产生的抗体可与具有共同抗原的心、肾组织发生交叉反应，导致肾小球肾炎或心肌炎 2. 异种抗原(xenogenic antigen) 指来自不同种属的抗原。 3同种异型抗原（allogenic antigen） 指同一种属不同个体所具有的特异性抗原。红细胞血型抗原，包括ABO、Rh等40余个抗原系统；人类主要组织相容性抗原，即人白细胞抗原（HLA）（详见后）。 4自身抗原(autoantigen) 正常情况下，机体免疫系统对自身正常组织或细胞处于耐受状态。在某些病理情况下自身抗原成分可诱导机体产生自身免疫应答。 5. 独特型抗原（idiotypic antigen）TCR及BCR或Ig的V区所具有的独特的氨基酸序列和空间构象。,三.根据抗原是否在抗原提呈细胞内合成分类 1.内源性抗原 指在抗原提呈细胞内新合成的抗原 2.外源性抗原 指并非由抗原提呈细胞合成、来源于细胞外的抗原,其他分类 1. 产生方式:天然抗原;人工抗原 2. 物理形状:颗粒性抗原;可溶性抗原 3. 化学形状:蛋白质抗原;多糖抗原;多肽抗原 4. 诱导免疫应答反应:移植抗原;肿瘤抗原;变应原;过敏原;耐受原,第四节 非特异性免疫刺激剂 一、超抗原 正常情况下，普通蛋白质抗原可激活机体总T细胞库中万分之一至百万分之一的T细胞。但一类被称为超抗原(superantigen, SAg)，极微量即可激活多克隆的T细胞，产生极强的免疫应答的抗原物质。 超抗原(SAg)的一端与TCR的V区结合，另一端与APC表面的MHC类分子结合，不受MHC限制。 两类：外源性超抗原 如葡萄球菌肠毒素A-E等 内源性超抗原 小鼠乳腺肿瘤病毒产生的蛋白 SAg与机体的某些生理和病理效应有关。,二、免疫佐剂 免疫佐剂（immune adjuvant） 一类预先或与抗原同时注 入体内，可增强机体对该抗原的免疫应答或改变免疫应答的 类型的物质。 (一)、免疫佐剂的种类 1.有机佐剂 包括微生物及其代谢产物，如卡介苗、短小棒 状杆菌、百日咳杆菌，以及霍乱毒素B亚单位(CTB)、G-菌的 LPS和类脂A等；某些细胞因子及热休克蛋白等。 2.无机佐剂 如氢氧化铝、明矾等 3. 人工合成制剂 如多聚肌苷酸：胞苷酸(poly I:C) 4.油剂 如弗氏佐剂、矿物油、植物油等。目前动物实验最 常用的为弗氏不完全佐剂（石蜡油/植物油+羊毛脂/吐温80的 混合物）、弗氏完全佐剂（前者+卡介苗）。,二、免疫佐剂的作用机制 改变抗原的物理性状，延缓抗原降解和排除，从而更有效地刺激免疫系统； 刺激单核/巨噬细胞系统，增强其处理和递呈抗原的能力 刺激淋巴细胞增殖与分化。 （三）佐剂的应用 增强特异性免疫应答，用于预防接种及制备动物抗血清； 作为非特异性免疫增强剂，用于抗肿瘤与抗感染的辅助治疗。,第四章 免疫球蛋白,抗体分子,抗体生物体最奇妙的分子,无限的多样性（diversity) 功能与结构的双重性 可变区抗原特异性结合 恒定区生物学效应功能 分泌型和膜型表达,与抗体有关的诺贝尔奖获得者,抗体与免疫球蛋白的概念,抗体（antibody，Ab）分子是能与抗原特异结合的大分子球蛋白。包括可溶性抗体分子和和膜性抗体分子。 免疫球蛋白分子（immunoglobulin，Ig）具有抗体活性或化学结构与抗体相似的的球蛋白。,抗体的发现及其特性,一、发现：1890年德国学者Behring和日本学者北里用白喉杆菌外毒素免疫动物，在其血清中发现一种能中和这种外毒素的组分称为抗毒素。这是在血清中发现的第一种抗体。 二、抗体的理化性质 1、抗体是球蛋白（Globulin） 通过电泳证明抗体是两种球蛋白 后又经电泳分析，超速离心分析和分子量测定等方法，发现大部分抗体是r球蛋白，小部分是球蛋白。 所以早期对抗体性质的研究证明抗体不是由均质性球蛋白（）组成，是异均性的。,2、免疫球蛋白（lmmunoglobulin, Ig） 为了准确描述抗体球蛋白的性质，在60年代初提出将具有抗体活性的球蛋白称为免疫球蛋白。从此r球蛋白则改称为IgG，BIM称为IgM，而BIA称为IgA，其后又发现IgD和IgE。 抗体主要存在于血清中，但也存在于体液和外分泌液中，所以含有抗体的血清称为免疫血清。B细胞表面上也存在免疫球蛋白，称为膜表面免疫球蛋白Surface membrane Ig,SmIg。,第一节、 免疫球蛋白的结构,（一） 免疫球蛋白的基本结构 Ig分子基本结构是由四个肽链组成的，包括二条较小的轻链和二条较大的重链，轻链与重链之间是由二硫键连接形成Ig分子单体，分为氨基端（N端），羧基端（C端）。 1、重链和轻链 （1）重链（heavy chain，H链） 450-550个氨基酸残基组成，分子量50-75KD，含糖数量不同，4-5个链内二硫键，可分为5类，、链，不同的H链与L链（或）组成完整的Ig分子。分别称为：IgM，IgG，IgA，IgD和IgE。 （2）轻链（light chain，L链）214个氨基酸残基组成，通常不含碳水化合物，分子量为24KD，有两个由链内二硫键组成的环肽，L链可分为：Kappa（）与lambda（）2个亚型。,第一节、 免疫球蛋白的结构,（一） 免疫球蛋白的基本结构 2、可变区和恒定区 （1）可变区（Variable region，V区） L链N端 1/2处（VL）108-111个氨基酸残基，H链N端1/5-1/4处（VH）118个氨基酸残基，V区有一个肽环65-75个氨基酸残基。 可变区可分为高变区（hypervariable region, HVR）和骨架区（framework region, FR），VL的HVR在24-34，50-56，89-97氨基酸位置。VH的HVR在31-35，50-56，95-102氨基酸位置。分别称为VL和VH的HVR1，HVR2，HVR3。 高变区为抗体与抗原的结合位置，称为互补决定区（complementarity-determining region, CDR），VL和VH的HVR1，HVR2，HVR3又分别称为CDR1，CDR2，CDR3，其中CDR3具有更高的高变程度，H链在与抗原结合中起重要的作用。,（2）恒定区（constant region，C区） L链C端1/2处，105个氨基酸， H链C端3/4-4/5处，331-431个氨基酸。 在同一种属动物中是比较恒定的,是制备第二抗体进行标记的重要基础。 3、铰链区（hinge region）: 位于CH1和CH2之间。由脯氨酸等十几个氨基酸组成。具有柔曲性。可以伸展、弯曲和转动。有利于与不同距离的抗原表位结合，又有利于暴露抗体分子的补体结合点。,:,第一节、 免疫球蛋白的结构,（二） 免疫球蛋白的功能区 链内二硫键折叠成球形区称为功能区（domain）约由110个氨基酸组成。氨基酸的顺序具有高度的同源性。 1 L链功能区：2个，（VL，CL各一个） 2 H链功能区：IgG，IgA，IgD，4个（V区1个，C区3个）, IgM，IgE，5个（V区1个，C区4个） 3 功能区的作用： （1） VL和VH是抗原结合的部位（FV区）。 （2） CL和CH上具有同种异型的遗传标记。 （3） CH2具有补体结合点。 （4） CH3具有结合单核细胞，巨噬细胞，粒细胞，B细胞，NK细胞，Fc段受体的功能。,第一节、 免疫球蛋白的结构,（三）免疫球蛋白的水解片段 铰链区有蛋白水解酶的酶切位点。 1、木瓜蛋白酶在重链间二硫键的N端将其裂解成分子量基本相等的三个片段：2个Fab和1个Fc片段。Fab能够与抗原结合，称为抗原结合片段（Fab），Fc能够与细胞表面的Fc受体结合。Fc具有免疫原性和抗原性。因它容易形成结晶，故称为可结晶片段（Fc）。 2、胃蛋白酶在重链间二硫键的羧基端将其裂解成分子量两个不同的片段：一个由两个V区连在一起的大片段F（ab）2和一些Fc裂解的小碎片pFc。pFc分子量小，丧失免疫原性。,二、 免疫球蛋白的结构,（四）J链与分泌片 1 J链（joining chain）：存在于IgA，IgM中，在其组成和体内转运中具有一定作用。 2 分泌成分（secretory component，SC）：分泌成分是IgA上的一个辅助成分，对抵抗外分泌液中的蛋白水解酶的降解具有重要作用。,第二节、免疫球蛋白的异质性,概念：不同抗原甚至同一抗原刺激B细胞产生的免疫球蛋白，在其特异性以及类型等诸方面均不同，呈现出明显异质性（heterogeneity）。 外源因素所致的异质性是由于多样性抗原的存在，这些抗原可刺激机体产生的抗体总数是巨大的（Ig多样性），包含针对各种抗原表位的许多不同抗原特异性的抗体，以及针对同一抗原表位的不同类型的抗体。 内源性因素所至的异质性Ig分子本身也包含有多种不同的抗原表位，呈现不同免疫原性（血清型），由此Ig具有三种血清型：同种型、同种异型、独特型。,第三节、免疫球蛋白的功能,（一）V区的功能 抗体与抗原的特异性结合： 刺激抗体产生的物质为抗原，抗体分子只与其相应的抗原发生结合称为特异性结合。例如，白喉抗毒素只能中和白喉杆菌外毒素，而不能中和破伤风外毒素，反之亦然。,第三节、免疫球蛋白的功能,（二）C区的功能 1激活补体：在一定条件下，抗体分子可以与存在于血清中的补体分子相结合，并使之活化，产生多种生物学效应，称之为抗体的补体结合现象，揭示了抗体分子与补体分子间的相互作用。,2.调理作用： 抗体可增强吞噬细胞的吞噬作用。在体外的实验中，如将免疫血清加入中性粒细胞的悬液中，可增强对相应细菌的吞噬作用，称这种现象为抗体的调理作用。自此揭示了抗体分子与免疫细胞间的相互作用。为了说明抗体分子这些生物学功能，必须进一步了解抗体分子的结构与功能的关系。,3. 抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（antibody dependent cell-mediated cytotoxicity, ADCC）。 4. 介导I型超敏反应：IgE诱导的细胞脱颗粒，释放组胺，合成由细胞质来源的介质，如：白三烯，前列腺素，血小板活化因子等引起的I型超敏反应。 5. 通过胎盘：IgG是唯一可通过胎盘从母体转移给胎儿的Ig。是一种重要的自然被动免疫，对于新生儿的抗感染有重要作用。,第四节、各类免疫球蛋白的特性与功能,（一） IgG IgG是血清中含量最高（10mg/ml）半衰期最长的抗体分子，单体结构，有4个亚类（IgG1，IgG2，IgG3和IgG4）。是再免疫应答的效应分子，是最重要的抗感染性抗体。具有多种功能： 1、结合抗原（中和细菌毒素、阻止病毒进入易感细胞病毒，抑制病毒的繁殖等）。 2、激活补体 3、调理吞噬 4、通过胎盘（是唯一能够通过胎盘的抗体） 5、抗体依赖细胞介导细胞毒效（ADCC）,第四节、各类免疫球蛋白的特性与功能,（二） IgM IgM是血清中分子量最大的五聚体结构的抗体分子，有10个抗原结合点。没有铰链区，有4个CH结构域（CH1、CH2、CH3、CH4）。 其特点是： 1、是在个体发育过程和免疫应答过程中最早出现的抗体 2、初次免疫应答的主要效应分子。 3、结合抗原（中和毒素）、激活补体、调理吞噬作用均比IgG更有效 4、不能通过血管进入组织。 5、膜性IgM（surface IgM，sIgM）是单体结构，它是B细胞抗原受体（BCR）,第四节、各类免疫球蛋白的特性与功能,（三）IgA IgA有两型：血清IgA（单体）和分泌型IgA（二聚体）。IgA有两个亚类（IgA1和IgA2） 分泌型IgA由两个IgA单体与J链和分泌片结合而成。分泌型IgA是人体外分泌液中的主要抗体。 分泌型IgA由黏膜相关淋巴组织（MALT）产生，对防御病原微生物入侵起重要作用，是局部反应性抗体。 （四）IgD IgD是单体结构的抗体。血清IgD含量极低。膜性 IgD存在于成熟B细胞表面，因此，它是成熟B细胞的主要标志。它也是B细胞抗原受体（BCR）。,第四节、各类免疫球蛋白的特性与功能,（五）IgE IgE是血清中含量最低的抗体。也是单体结构。没有铰链区，有4个CH结构域（CH1、CH2、CH3、CH4）。血清IgE的含量也很低，只有IgG的4万分之一。 IgE的CH2、CH3能够与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的IgE- Fc受体（FcR）结合，介导型超敏反应。与抗寄生虫感染有关。,第五节、人工制备抗体,（一）多克隆抗体（polyclonal antibodies）：第一代抗体，是指由多克隆B细胞群产生的、针对多种抗原决定簇的混合抗体。 （二）单克隆抗体（monoclonal antibodies）：第二代抗体，单克隆抗体：是指由一个B杂交瘤细胞活化、增殖、分化产生的子代细胞克隆分泌的、针对一个抗原决定簇的抗体。,第五节、人工制备抗体,（三）基因工程抗体（genetically engineering antibodies）：第三代抗体，对Ig基因结构与功能的了解与DNA重组技术相结合，根据研究者的意图在基因水平对Ig分子进行切割、拼接或修饰，甚至是人工全合后导入受体细胞表达，产生新型抗体。 1、嵌合抗体（chimeric antibody） 2、重构抗体（reshaped antibody） 3、单链抗体（single chain antibody） 4、单区抗体（single domain antibody）,补体系统,补体：是存在于人和脊椎动物血清与组织液中一组经活化后具有酶活性的蛋白质,Jules Bodet (1870-1961), Discoverer of complement,第一节 补体的组成和理化性质,补体的由三部分组成： 补体的固有成分：参与经典激活途径的成分（C1、C4、C2）；甘露聚糖结合凝集素激活途径的MBL；丝氨酸蛋白酶；参与旁路激活途径的成分（P、D、B因子）；共同：C3、C5C9。 参与调节的成分（C1抑制物、I因子、H因子、C4结合蛋白等） 补体受体：CR15、C3aR、C2aR、C4aR,C3 分子组成及其各种结合位,理化性质,1.化学组成均为糖蛋白，多数为球蛋白，少数几种为或球蛋白。 2.补体各成分中以C3含量最高，D因子含量最低。,3.补体系统各固有成分均分别由肝细胞、巨噬细胞、小肠上皮细胞及脾细胞等产生。 4.某些补体成分性质极不稳定，许多理化因素等均可使补体失活。,补体系统的命名 （P50）,参与补体经典途径的固有成分：按发现先后命名C1-C9 补体系统的其他成分以英文大写字母表示:如B、D、P、H、MBL等。 参与调节的成分以功能命名：如C1抑制物、C4结合蛋白等 补体活化后的裂解片段以该成分符号后附加小写英文字母：如C3a。,第二节 补体的激活,在生理情况下，大多数血清补体成分以酶前体的形式存在。 补体的激活过程是一系列扩大的连锁反应。 由抗原抗体复合物结合C1q启动激活的途径为经典途径；由MBL结合至细菌启动激活的途径，为MBL途径；由病原微生物等提供接触表面，而从C3开始激活的途径称为旁路途径。,补体反应实际上是一系列酶促反应，其最终结果是在靶细胞膜表面形成MACs，同时产生具有生物学活性的补体小分段。,一、补体活化的经典途径,激活物及激活条件 免疫复合物是经典激活途径的主要激活物质。 C1仅与IgM的CH3区或IgG1-3的CH2区结合才能活化； 每一个C1分子必须同时与两个以上Ig的Fc段结合才能被激活； 游离或可溶性抗体不能通过经典途径激活补体,IgM CH3区，IgG CH2区,C1分子的结构与功能 C1由 一个C1q、两个C1r 和两个C1s分子的共同组成。一个C1q分子如果同时与两个以上的Fc段结合将造成其构象的变化，继之使C1r和C1s活化，启动补体活化的经典途径。,补体攻膜单位 细胞膜表面的C3b5b与C6、C7、C8依次结合形成C5b678复和物。该复和物诱发C9在细胞膜表面共聚，形成膜表面的通道结构MACs，造成胞膜的穿孔损伤。,MACs 的效应,二、补体活化的MBL途径,三、旁路途径,激活物质 细菌内毒素、酵母多糖、葡聚糖、凝集的IgA和IgG4等 旁路途径可以识别自己与非己（沉积自身Cell表面迅速灭活、而微生物表面缺乏调节蛋白） 旁路途径是补体系统重要的放大机制（反馈性放大机制）,C3b,C3bB,C3,C3 与 C3b 正 反 馈 环