生命科学导论 免疫学

1、第七章,人类健康与传染性疾病,主讲教师：关树文,吉林大学生命科学学院,第一节：人类的免疫系统概述,?,什么是免疫？,?,拉丁文,immunis,是免除服役、免除课税。,?,简单的说免疫就是机体识别“自我”与“非我”，并,对“非我”进行清除的生理作用。,第一节：人类的免疫系统,?,什么是免疫？,?,拉丁文,immunis,是免除服役、免除课税。,?,简单的说免疫就是机体识别“自我”与“非我”，并对“非我”,进行清除的生理作用。,?,免疫学是一门“新兴”的学科,?,据记载，,1000,年前宋朝有人接种“人痘”的方式预防天花。,?,英国医生,Jenner,在,1796,年首创接种“牛痘”预防天花。,

2、?,1870s,，巴斯德和科赫首次用弱毒疫苗接种，预防羊炭疽病、鸡霍,乱、狂犬病等疾病,?,免疫学的研究方法在其他领域（生物化学、分子生物学）,的研究中的应用很广泛,第一节：人类的免疫系统,一、免疫系统的基本组成,（一）、免疫细胞,1,、粒细胞,2,、淋巴细胞,3,、树突细胞和单核细胞,（二）、免疫器官,1,、中枢免疫器官,2,、外周免疫器官,二、获得性免疫系统,（一）、免疫细胞,造血干细胞,红细胞,血小板,骨髓干细胞,粒细胞,巨噬细胞,淋巴干细胞,NK,细胞,CD8,+,CD4,+,B,细胞,T,细胞,CTL,Th2,Th1,一、免疫系统的基本组成,（一）、,免疫细胞,?,粒细胞（,Gran

3、ulocytes,）,?,淋巴细胞（,Lymphocytes,）,?,树突细胞（,Dendritic Cells,，,DC,）,?,单核细胞（,Monocytes,）,1,、粒细胞系,(Granulocytes),?,中性粒细胞,（,Neutrophil,）,?,嗜酸性粒细胞,（,Eosinophils,）,?,嗜碱性粒细胞,（,Basophils,）,（一）、,免疫细胞,1,、粒细胞系,(Granulocytes),?,中性粒细胞（,Neutrophil,）,?,是最主要的两类吞噬细胞之一,，占白细胞总数的,60%-70%,。,?,胞浆中含多种蛋白水解酶、过,氧化物酶及防卫素,?,具有较强的

4、杀伤细胞、真菌甚,至病毒的能力,免疫系统的“肉搏兵种”,1,、粒细胞系,(Granulocytes),1,、粒细胞系,(Granulocytes),?,嗜酸性粒细胞,(Eosinophils,）,?,胞浆中富含碱性蛋白肽，该蛋,白肽能够结合于寄生虫的表面,，介导其体表损伤,?,介导,I,型超敏反应调节,1,、粒细胞系,(Granulocytes),?,嗜碱性粒细胞与肥大细胞,(Basophils and mast cells,）,?,胞浆中含有椭圆形深蓝色（嗜,碱）颗粒（肥大细胞仅存在于,组织中）,?,胞浆颗粒中均含有组胺和肝素,等炎症介质,?,均表达,IgE,的高亲和力受体,(,FcR,）介

5、导,I,型超敏反应,免疫系统的“侦察兵”,1,、粒细胞系,(Granulocytes),静息肥大细胞,激活后,5,分钟,激活后,60,分钟,（一）、,免疫细胞,?,粒细胞（,Granulocytes,）,?,淋巴细胞（,Lymphocytes,）,?,树突细胞（,Dendritic Cells,，,DC,）,?,单核细胞（,Monocytes,）,2,、淋巴细胞（,Lymphocytes,）,?,淋巴细胞是分布于血液、淋,巴液中体积较小的游离细胞。,人体中大约有,10,12,个淋巴细,胞，每天生成约,10,9,个淋巴,细胞。,?,体内的淋巴细胞在血液循环,系统和淋巴系统之间不断循,环，在抗原刺

6、激下被活化后,具有进入外周组织的能力。,?,根据细胞的功能以及膜表面,的标志将淋巴细胞分为,T,细,胞、,B,细胞、,NK,细胞,（,Natural Killer Cells) 3,个群。,（一）、,免疫细胞,2,、淋巴细胞（,Lymphocytes,）,?,T,淋巴细胞,?,占外周血淋巴细胞总数的,60%,左右。是获得性免疫应答发生过程,中最重要的免疫细胞类群。,?,具有特异性识别抗原分子片段的受体,TCR,?,绝大多数,T,细胞表达,CD4,或者,CD8,分子。,?,CD4,+,T,细胞：,Th,细胞，具有辅助,B,细胞和巨噬细胞活化的功能。,?,CD8,+,T,细胞：,CTL,细胞，能够

7、直接杀伤靶细胞，发挥免疫学效应。,免疫系统的“司令和高级军官”,CD4,+,T,细胞,?,CD4,+,T,细胞：辅助性,T,细胞（,Th,细胞）,CD8,+,T,细胞,?,CD8,+,T,细胞（细胞毒性,T,细胞，,CTL,）,?,胞浆内含毒性颗粒（穿孔素、颗粒酶），能,?,特异性杀伤肿瘤和病毒感染细胞,?,主要机制：,?,(1),颗粒外排（穿孔素，颗粒酶，颗粒溶解素）,?,(2) Fas/FasL,途径诱导靶细胞凋亡,CTL,识别靶细,胞后，颗粒内,容物穿孔素和,颗粒酶释放,穿孔素,在靶细,胞膜上构筑小,孔，细胞裂解,颗粒,颗粒外排途径,凋亡途径,CTL,特异性识,别抗原肽：,MHC-I,分

8、子复,合物，导致靶,细胞凋亡,FasL,Fas,2,、淋巴细胞（,Lymphocytes,）,几个概念,?,CD,分子：是,Cluster Determinant,或者,Cell Differentiation,的缩写，是淋巴细胞表面标记分子，后面常缀以发现,顺序的序号。表达某种膜表面分子的细胞也被称为该,分子阳性细胞，如,CD4,+,细胞、,CD8,+,细胞等。,?,抗原递呈细胞：,Antigen Presentation Cell (APC),，能够,通过一种称之为“,MHC”,的蛋白分子将内源或外源性,肽段递呈于细胞表面，供,T,淋巴细胞识别。,?,MHC,分子：,Major Histo

9、compatibility Complex,，主要组,织相容性复合体的简称。因与器官移植排斥相关而得,名，但主要的生理功能为递呈抗原。人的,MHC,称为,HLA,即,Human Leukocyte Antigen,，人白细胞抗原,2,、淋巴细胞（,Lymphocytes,）,?,B,淋巴细胞,?,占淋巴细胞总数的,30%,左右。,?,参与获得性免疫应答，主要功能是合成抗体分子,。,?,有特异性识别抗原分子的受体,BCR,。,免疫系统的“导弹部队”,2,、淋巴细胞（,Lymphocytes,）,?,NK,细胞,?,细胞体积较大，胞浆中含有大的细胞颗粒，故又被,称为大颗粒淋巴细胞。,?,具有直接杀

10、伤被病毒感染的细胞或者肿瘤细胞的能,力。,?,杀伤细胞手段同,CTL,相似：通过分泌穿孔素或者,FasL,杀伤靶细胞。,免疫系统的“化学武器部队”,（一）、,免疫细胞,?,粒细胞（,Granulocytes,）,?,淋巴细胞（,Lymphocytes,）,?,树突细胞（,Dendritic Cells,，,DC,）,?,单核细胞（,Monocytes,）,（一）、,免疫细胞,?,DC,是功能最强的专职抗原递,呈细胞（,APC,）,?,DC,细胞表达高水平的,MHC,类分子，具有直接激活,初始,T,细胞能力,?,参与免疫应答调控,3,、树突状细胞,Dendritic cells, DC),免疫系

11、统的“高级侦察兵”,（一）、,免疫细胞,?,粒细胞（,Granulocytes,）,?,淋巴细胞（,Lymphocytes,）,?,树突细胞（,Dendritic Cells,，,DC,）,?,单核细胞（,Monocytes,）,（一）、,免疫细胞,4,、单核细胞与巨噬细胞,monocytes and macrophages,?,单核细胞体积较大，蹄状核（左，普通光镜）。透射电镜显,示其高尔基体发达、粒体丰富、胞浆颗粒明显（中）。扫描,电镜显示腹腔巨噬细胞粘附于玻璃表面（右）。,?,单核巨噬细胞有很强的变形运动和吞噬能力,单,核,巨,噬,细,胞,单核巨噬细胞的主要功能,?,吞噬消化作用,?,杀

12、伤肿瘤细胞,?,加工递呈抗原,免疫系统的“肉搏兵”,30,单核巨噬细胞,（,monocytes and macrophages,）,31,免疫系统“部队”组成,肉搏兵,（吞噬、消化）,导弹部队,（分泌抗体）,化学武器部队,（诱导调亡等）,肥大细胞、,树突细胞（,DC,）,?,侦查部队,（募集炎症细胞,抗原递呈）,?,野战部队,?,三军总司令,（启动适应性免疫反应）,中性粒细胞、,单核巨噬细胞,B,淋巴细胞,Tc,淋巴细胞、,NK,细胞,Th,淋巴细胞,?,民兵,（合成补体、分泌干扰素等）,肝细胞、表皮细胞等体细胞,（二）、,免疫器官,?,中枢免疫器官,胸腺（,Thymus),骨髓（,Bone

13、marrow),?,外周免疫器官,淋巴结（,Lymph nodes),脾脏,(Spleen),胸腺（,Thymus),是一个扁平的双叶器官，出现于胚胎发育的,第,9,周，是发生最早的免疫器官,胸腺的主要功能,?,T,细胞发育成熟的场所,?,阳性选择：赋予,T,细胞,MHC,限制性。,?,阴性选择：保证,T,细胞对自身抗原不能够识别,免疫系统的“黄埔军校”,骨髓,?,是免疫器官，也是造血器官,?,其内的造血干细胞是所有血细胞（包括免疫细,胞）的共同祖先,?,是,B,细胞发育成熟的场所,?,骨髓基质细胞为干细胞和,B,细胞的发育提供微,环境,免疫系统的“导弹部队训练营”,脾脏,?,位于腹腔左上方，

14、是体内最大的免疫器官,?,脾脏中的免疫细胞主要有,T,细胞（,35%,），,B,细胞,（,55%,）和巨噬细胞（,10%,）,?,是血液的主要滤器，脾中的巨噬细胞能有效的直,接清除病原体及衰老的红细胞,免疫系统的“全国总兵营”,淋巴结,?,遍布全身，通过淋巴循环与血液相连，成熟,的淋巴细胞在其间往复流动,?,淋巴结的主要功能是过滤淋巴液、捕捉外源,性物质并且为,T,和,B,淋巴细胞的活化与应答提,供微环境,免疫系统的“兵营”,第一节：人类的免疫系统,?,一、免疫系统的基本组成,?,免疫细胞,?,免疫器官,?,二、人体的免疫系统,?,人体的免疫系统分类,1,、天然免疫系统,2,、获得性免疫系统,

15、?,抗原与抗体,1,、抗体的结构,2,、抗体的生物学功能,3,、抗体的生成,?,免疫应答的基本过程,人,体,内,的,两,道,防,线,天然免疫系统,INNATE IMMUNE SYSTEM,获得性免疫系统,ADAPTIVE IMMUNE SYSTEM,物理屏障：,皮肤、粘膜,化学物质：,干扰素、蛋白、补体,细胞：,NK,细,胞、吞噬细胞、,嗜酸性细胞,特点：反应快，无记忆性,人体的免疫系统,天然免疫细胞,干扰素抗病毒作用,病毒入侵后细胞产生干扰素，进而作用于同种细胞，,使之获得抗病毒能力,人,体,内,的,两,道,防,线,天然免疫系统,INNATE IMMUNE SYSTEM,获得性免疫系统,AD

16、APTIVE IMMUNE SYSTEM,物理屏障：,皮肤、粘膜,化学物质：,干扰素、蛋白、补体,细胞：,NK,细,胞、吞噬细胞、,嗜酸性细胞,免疫活性细胞,T,、,B,细胞,免疫活性分子,抗体,人体的免疫系统,特点：反应快，无记忆性,特点：反应慢，有记忆性,获得性免疫应答的记忆效应,（一）抗原与抗体,?,抗原（,Antigen,，,Ag,）是一类能被,识别并,启动特异性免疫应答、并能与相应的特异性免疫应答产,物（抗体和致敏淋巴细胞）在体内外发生特异性结合的,物质。,?,抗体（,Antibody,，,Ab,）：是一类糖蛋白分子；体内由浆,细胞产生；,特异性的与抗原结合,T,、,B,淋巴细胞,I

17、mmune serum,Ag adsorbed serum,1,2,+,-,albumin,globulins,Mobility,A,m,o,u,n,t,o,f,p,r,o,t,e,i,n,二、获得性免疫系统,1,、抗体分子的基本结构,（一）、抗原与抗体,抗体分子的类别,?,免疫球蛋白的重链可分为五种类型,链,IgA,链,IgG,链,IgD,链,IgE,链,IgM,?,免疫球蛋白的轻链可分为两种类型,型和,型,2,、抗体分子的主要生物学功能,?,结合抗原，中和毒素（,V,区）,?,调理和吞噬,ADCC,（,Antibody-dependent cell-mediated,cytotoxicit

18、y,）,?,激活补体,抗原结合区,补体结合区,Fc,段,（一）、抗原与抗体,结合抗原、中和毒素,?,中和反应：抗体结合抗原，以便吞噬细胞吞噬,?,聚集反应：抗体是双价的，可以使抗原聚集，以便吞噬。,?,沉淀反应：抗体结合后，使可溶性抗原大分子沉淀，便于,吞噬。,2,、抗体分子的主要生物学功能,2,、抗体分子的主要生物学功能,调理和吞噬,ADCC,活化补体,?,补体是存在于血浆中的一类蛋白质，参与免疫反,应。,?,活化补体：抗体结合在细菌细胞表面，,FC,段结合,并活化一系列补体，活化了的补体分子会在细菌,细胞膜上打个洞，使后者裂解并死亡。,2,、抗体分子的主要生物学功能,问题：抗体是如何生成的

19、？,?,问题二：免疫细胞表面对付千变万化的抗原的,受体又是从哪里来的呢？,?,问题一：免疫细胞如何识别千变万化的抗原？,回答：免疫细胞表面有结合抗原的受体,抗体生成的理论,侧链学说,（,Side chain theory,）,模板学说,（,Template theory,）,克隆选择学说,（,Clonal selection theory,）,侧链学说,Paul Ehrlich,模板学说：先有钥匙后有锁？,Ag,淋巴细胞最初并不是,分别带有不同受体的，,只有在它们与抗原分,子接触之后，在抗原,分子的影响下才分化,出与抗原分子的抗原,决定子互补的抗体,Frank Burnet 1900-1990

20、,Nobel Prize 1960,?,体内早已准备好多种带有不同受,体的淋巴细胞，当一种抗原侵入,人体后，在无数种淋巴细胞中，,只有表面本来就带有和这种抗原,互补的,受体的少数淋巴细胞能和,抗原结合。一经结合，这种淋巴,细胞就恢复了分裂的能力，连续,分裂产生大量带有同样抗体的淋,巴细胞群。克隆选择学说。,克隆选择学说,IgG,分子由两条,H,链,和两条,L,链,共价结合,而成。轻链包括,V,L,和,C,L,两个结构域，重链,含有,1,个,V,H,和,3,个,C,H,结构域。,V,H,和,V,L,共,同组成抗原结合部位。,Ig,分子中线对称，具,有两个相同的抗原结,合部位。,抗体基因重排,抗体

21、基因重排,?,编码抗体,L,链可变区的基因有三组,?,V,基因,400,种拷贝,?,J,基因,5,种拷贝,?,C,基因,2,种,C,这样，,L,链可变区的编码基因可能有的组合方式是：,400,5,2=4000,种,?,编码抗体,H,链可变区的基因有四组,?,V,基因,400,种,?,D,基因,5,种,?,J,基因,10,种,?,C,基因,8,种,这样，,H,链可变区的编码基因可能有的组合方式是：,400,5,10,8=160000,种,L,链和,H,链组合在一起，可能出现的组合方式：,4000,160000=6.4,10,8,种,再加上个体可能发生的突变，各种组合总数可达,10,9,-10,1

22、0,种,外显子,1,内含子,RNA,转录本,mRNA,蛋白质多肽链,基因,1,基因,2,基因,3,基因,4,外显子,2,外显子,4,外显子,3,内含子,内含子,染色体,DNA,完整基因,基,因,的,结,构、,转,录,与,翻,译,L V,H,C,1.,胚系基因,2.,基因重排,3.,重排基因,4.RNA,转录本,5.mRNA,剪切,6.,成熟,mRNA,7.Ig,前体多肽,V,1,V,2,V,3,Vn,D,1,D,2,D,3,Dn,J,1,J,2,J,3,J,4,C,C,C,C,C,V,1,V,2,D,2,J,3,J,4,C,C,C,C,C,V,1,V,2,D,2,J,3,J,4,C,C,C,C

23、,C,V,2,D,2,J,3,J,4,C,C,V,2,D,2,J,3,C,C,V,2,D,2,J,3,C,C,J,4,J,4,V,2,D,2,J,3,C,V,2,D,2,J,3,C,L V,H,C,Ig,重,链,基,因,重,排,引自高晓明医学免疫学基础,?,抗原识别和抗原递呈,?,免疫细胞活化、增殖和分化,?,免疫效应,免疫应答的基本过程,第二节：微生物与传染性疾病,第二节：微生物与传染性疾病,一、常见病原微生物,1,、细菌,2,、病毒,3,、消毒与灭菌,二、常见传染性疾病,1,、细菌传染病,2,、病毒传染病,一、常见病原微生物,?,细菌是一类个体微小（几微米）、,结构简单的原核单细胞生物。根

24、据,其外形可分为球菌、杆菌和螺旋菌,三类。,?,根据,Christian Gram,创立的细菌染色,方法，可将细菌划分为革兰氏阳性,菌（,G,+,）和革兰氏阴性菌（,G,-,）。,细菌的致病性,?,通过在体内快速的生长繁殖直接造,成机体细胞和组织的破坏。,?,分泌细菌毒素（,toxin,）,?,内毒素（,endotoxin,）,?,外毒素（,exotoxin,）,1,、细菌,一、常见病原微生物,?,是一类具有基因、复制、进化、并,占据着一定的生态学地位的生物实,体，是结构及其简单、性质十分特,殊的一种生命形式。,?,病毒的分类,?,根据携带遗传物质不同：,DNA,病毒、,RNA,病毒和蛋白质病

25、毒。,?,根据宿主不同：噬菌体、植物病毒,和动物病毒。,2,、病毒,病毒的复制,1,、吸附,2,、侵入,3,、脱壳,4,、病毒大分子的合成,5,、装配与释放,一、常见病原微生物,?,消毒：指杀死物体上病原微生物的方法，芽胞或非,病原微生物可能仍存活。,?,2.5%,的碘酒,?,70%-75%,的乙醇,?,3%,过氧化氢,?,灭菌：用剧烈的物理、化学方法杀灭物体上所有的,细菌（包括芽孢）的方法。,?,高温蒸汽灭菌法,?,紫外线照射,?,电离辐射,3,、消毒与灭菌,二、常见传染性疾病,(1),、细菌性痢疾,?,由痢疾杆菌引起的一种急性肠道传染病，简称菌痢。,?,菌痢根据病程可分为急性及慢性菌痢两类。,?,传染源：,?,病人,?,不洁净的水及食物（苍蝇）,?,手接触,?,预防,?,注意个人卫生，养成饭前、便后洗手的良好生活习惯,?,注意饮食卫生，不喝生水，不食不洁瓜果，不吃变质食物,1,、细菌性传染病,二、常见传染性疾病,(2),、破伤风,?,破伤风是由破伤风杆菌经伤口感染的急性、中毒性疾病。,?,感染条件,-,经伤口感染；不洁净分娩,?,预防,?,伤口的应急处理,?,新生儿及产妇,?,破伤风疫苗,1,、细菌性传