生命科学导论-免疫学

1、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第一节：人类的免疫系统概述u什么是免疫？u拉丁文immunis 是免除服役、免除课税。u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：人类的免疫系统第一节：人类的免疫系统u什么是免疫？u 拉丁文immunis 是免除服役、免除课税。u 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。u免疫学是一门“新兴”的学科u 据记载，1000年前宋朝有人接种“人痘”的方式预防天花。u 英国医生Jenner在1796年首创接种“牛痘”预防天花。u 1870s，巴斯德和科赫首次用弱毒

2、疫苗接种，预防羊炭疽病、鸡霍乱、狂犬病等疾病u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（一）、免疫细胞造血干细胞造血干细胞 红细胞红细胞 血小板血小板骨髓干细胞骨髓干细胞粒细胞粒细胞巨噬细胞巨噬细胞淋巴干细胞淋巴干细胞NKNK细胞细胞CD8CD8+ +CD4CD4+ +B B 细胞细胞T T 细胞细胞CTLCTLTh2Th2Th1Th1一、免疫系统的基本组成一

3、、免疫系统的基本组成（一）、（一）、 免疫细胞免疫细胞u 粒细胞（Granulocytes）u 淋巴细胞（Lymphocytes）u 树突细胞（Dendritic Cells，DC）u 单核细胞（Monocytes）1、粒细胞系、粒细胞系 (Granulocytes)u 中性粒细胞 （Neutrophil）u 嗜酸性粒细胞 （Eosinophils）u 嗜碱性粒细胞 （Basophils）（一）、（一）、 免疫细胞免疫细胞1、粒细胞系、粒细胞系 (Granulocytes)u 中性粒细中性粒细胞（胞（Neutrophil）u是最主要的两类吞噬细胞之一，占白细胞总数的60%-70%。u胞浆中含多

4、种蛋白水解酶、过氧化物酶及防卫素u具有较强的杀伤细胞、真菌甚至病毒的能力免疫系统的“肉搏兵种”1 1、粒细胞、粒细胞系系 (Granulocytes)1、粒细胞系、粒细胞系 (Granulocytes)u嗜酸性粒细嗜酸性粒细胞胞(Eosinophils）u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u介导I型超敏反应调节1、粒细胞系、粒细胞系 (Granulocytes)u 嗜碱性粒细胞与肥大细胞嗜碱性粒细胞与肥大细胞(Basophils and mast cells ）u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）u胞浆颗粒中均含有组胺和肝素等炎症介质

5、u均表达IgE的高亲和力受体(FcR）介导I型超敏反应免疫系统的“侦察兵”1、粒细胞系、粒细胞系 (Granulocytes) 静息肥大细胞激活后 5 分钟激活后 60 分钟（一）、（一）、 免疫细胞免疫细胞u 粒细胞（Granulocytes）u 淋巴细胞（Lymphocytes）u 树突细胞（Dendritic Cells，DC）u 单核细胞（Monocytes）2、淋巴细胞（、淋巴细胞（Lymphocytes）u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1012个淋巴细胞，每天生成约109个淋巴细胞。u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，在抗原刺激下被

6、活化后具有进入外周组织的能力。u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）、（一）、 免疫细胞免疫细胞2、淋巴细胞（、淋巴细胞（Lymphocytes）u T 淋巴细胞淋巴细胞u 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。u 具有特异性识别抗原分子片段的受体TCRu 绝大多数T细胞表达CD4或者CD8分子。u CD4+T细胞：Th细胞，具有辅助B细胞和巨噬细胞活化的功能。u CD8+T细胞：CTL细胞，能够直接杀伤靶细胞，发挥免疫学效应。免疫系统的“司令和高级军官”CD

7、4CD4+ +T T细胞细胞u CD4+T细胞：辅助性T细胞（Th细胞）CD8+T细胞细胞u CD8+T细胞（细胞毒性细胞（细胞毒性T细胞，细胞，CTL）u 胞浆内含毒性颗粒（穿孔素、颗粒酶），能胞浆内含毒性颗粒（穿孔素、颗粒酶），能u 特异性杀伤肿瘤和病毒感染细胞特异性杀伤肿瘤和病毒感染细胞u 主要机制：主要机制：u (1) 颗粒外排（穿孔素，颗粒酶，颗粒溶解素）颗粒外排（穿孔素，颗粒酶，颗粒溶解素）u (2) Fas/FasL途径诱导靶细胞凋亡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颗粒外排途径CTL特异性

8、识别抗原肽：MHC-I分子复合物，导致靶细胞凋亡FasL2、淋巴细胞（、淋巴细胞（Lymphocytes）几个概念uCD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。u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。uMHC分子：Major Histocompatibility Complex，主

9、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（、淋巴细胞（Lymphocytes）u B 淋巴细胞淋巴细胞u占淋巴细胞总数的30%左右。u参与获得性免疫应答，主要功能是合成抗体分子。u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（、淋巴细胞（Lymphocytes）u NK细胞u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。u具有直接杀伤被病毒感染的细胞或者肿瘤细胞的能力。u杀伤细胞手段同CTL相似：通过分泌穿孔素或者Fa

10、sL杀伤靶细胞。免疫系统的“化学武器部队”（一）、（一）、 免疫细胞免疫细胞u 粒细胞（Granulocytes）u 淋巴细胞（Lymphocytes）u 树突细胞（Dendritic Cells，DC）u 单核细胞（Monocytes）（一）、（一）、 免疫细胞免疫细胞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、树突状细胞 Dendritic cells, DC) 免疫系统的“高级侦察兵”（一）、（一）、 免疫细胞免疫细胞u 粒细胞（Granulocytes）u 淋巴细胞（Lymphocytes）u 树

11、突细胞（Dendritic Cells，DC）u 单核细胞（Monocytes）（一）、（一）、 免疫细胞免疫细胞4、单核细胞与巨噬细胞、单核细胞与巨噬细胞 monocytes and macrophagesu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）。u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单核巨噬细胞的主要功能u 吞噬消化作用u 杀伤肿瘤细胞u 加工递呈抗原免疫系统的“肉搏兵”30单核巨噬细胞单核巨噬细胞（monocytes and macrop

12、hages）31免疫系统免疫系统“部队部队”组成组成肉搏兵肉搏兵（吞噬、消化）（吞噬、消化）导弹部队导弹部队（分泌抗体）（分泌抗体）化学武器部队化学武器部队（诱导调亡等）（诱导调亡等）肥大细胞、肥大细胞、树突细胞（树突细胞（DC）u 野战部队野战部队u 三军总司令三军总司令（启动适应性免疫反应）（启动适应性免疫反应）中性粒细胞、中性粒细胞、单核巨噬细胞单核巨噬细胞B 淋巴细胞淋巴细胞Tc 淋巴细胞、淋巴细胞、NK细胞细胞Th 淋巴细胞淋巴细胞u 民兵民兵（合成补体、分泌干扰素等）（合成补体、分泌干扰素等）肝细胞、表皮细胞等体细胞肝细胞、表皮细胞等体细胞（二）、（二）、 免疫器官免疫器官中枢免疫

13、器官 胸腺（Thymus) 骨髓（Bone marrow)外周免疫器官 淋巴结（Lymph nodes) 脾脏 (Spleen)胸腺（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胸腺的主要功能u T T细胞发育成熟的场所细胞发育成熟的场所l 阳性选择：赋予T细胞MHC限制性。l 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”骨髓骨髓u 是免疫器官，也是造血器官u 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u 是B细胞发育成熟的场所u 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

14、脾脏u 位于腹腔左上方，是体内最大的免疫器官u 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%）u 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”淋巴结淋巴结u 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u 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：人类的免疫系统第一节：人类的免疫系统u 一、免疫系统的基本组成u免疫细胞u免疫器官u 二、人体的免疫系统u人体的免疫系统分类1、天然免疫系统2、获得性免疫系统u抗原与抗体1、抗体的结构2

15、、抗体的生物学功能3、抗体的生成u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，无记忆性特点：反应快，无记忆性 人体人体的免疫系统的免疫系统天然免疫细胞天然免疫细胞干扰素抗病毒作用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ADAPTIVE IMMUNE SYSTEM物理屏障：皮肤

16、、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人体的免疫系统疫系统特点：反应快，无记忆性特点：反应快，无记忆性 特点：特点：反应慢，有记忆性反应慢，有记忆性 获得性免疫应答的记忆效应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Immune serumAg adsorbed serum

17、12+-albuminglobulinsMobilityAmount of protein二二、获得性获得性免疫系统免疫系统1、抗体、抗体分子的基本结构分子的基本结构（一）、抗原与抗体（一）、抗原与抗体抗体分子的类别抗体分子的类别u免疫球蛋白的重链可分为五种类型链IgA 链IgG 链IgD 链IgE链IgMu免疫球蛋白的轻链可分为两种类型型和型2、抗体、抗体分子的主要生物学功能分子的主要生物学功能u结合抗原，中和毒素（V区）u调理和吞噬ADCC（Antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity） u激活补体抗原结合区抗原结合区补体结合区补体结合区Fc段

18、段（一）、抗原与抗体（一）、抗原与抗体结合抗原、中和毒素结合抗原、中和毒素u中和反应：抗体结合抗原，以便吞噬细胞吞噬u聚集反应：抗体是双价的，可以使抗原聚集，以便吞噬。u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、抗体分子的主要生物学功能分子的主要生物学功能2 2、抗体、抗体分子的主要生物学功能分子的主要生物学功能调理和吞调理和吞噬噬 ADCC活化活化补体补体u 补体是存在于血浆中的一类蛋白质，参与免疫反应。u 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 2、抗体、抗体分子的主要生物学功能分子

19、的主要生物学功能问题：抗体是如何生成的？问题：抗体是如何生成的？u 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？u 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回答：免疫细胞表面有结合抗原的受体抗体生成的理论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）侧链学说侧链学说Paul Ehrlich模板学说：先有钥匙后有锁？模板学说：先有钥匙后有锁？AbAg淋巴细胞最初并不是淋巴细胞最初并不是分别带有不同受体的，分别带有不同受体的

20、，只有在它们与抗原分只有在它们与抗原分子接触之后，在子接触之后，在抗原抗原分子的影响分子的影响下才分化下才分化出与抗原分子的抗原出与抗原分子的抗原决定子互补的抗体决定子互补的抗体Frank Burnet 1900-1990Nobel 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。 克隆选择学说克隆选择学说IgG分子由两条分子由两条H链链和两条和两条L链链共价结合共价结合而

21、成。轻链包括而成。轻链包括VL和和CL两个结构域，重链两个结构域，重链含有含有1个个VH和和3个个CH 结构域。结构域。VH和和VL共共同组成抗原结合部位。同组成抗原结合部位。Ig分子中线对称，具分子中线对称，具有两个相同的抗原结有两个相同的抗原结合部位。合部位。抗体基因重排抗体基因重排抗体基因重排抗体基因重排u 编码抗体L链可变区的基因有三组u V 基因 400种拷贝u J 基因 5种拷贝u 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：40052=4000种u 编码抗体H链可变区的基因有四组u V基因 400种u D基因 5种u J基因 10种u C基因 8种这样，H链可变区

22、的编码基因可能有的组合方式是：4005108=160000种L链和H链组合在一起，可能出现的组合方式：4000160000=6.4108种再加上个体可能发生的突变，各种组合总数可达 109-1010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 VH C1.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mRNA7.Ig前体多肽 V1 V2 V3 Vn D1 D2 D3 Dn J1 J2 J3 J4 C C C C C V1 V2 D2

23、J3 J4 C C C C C V1 V2 D2 J3 J4 C C C C C V2D2J3 J4 C C V2D2J3 C C V2D2J3 CCJ4J4 V2 D2 J3 C V2 D2 J3 C L VH C Ig 重重 链链 基基 因因 重重 排排 引自高晓明医学免疫学基础u 抗原识别和抗原递呈u 免疫细胞活化、增殖和分化u 免疫效应免疫应答的基本过程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

24、生物一、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、细菌一、常见一、常见病原微生物病原微生物u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。u 病毒的分类u根据携带遗传物质不同：DNA病毒、RNA病毒和

25、蛋白质病毒。u根据宿主不同：噬菌体、植物病毒和动物病毒。2 2、病毒、病毒病毒的复制病毒的复制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、常见一、常见病原微生物病原微生物u 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。u 2.5%的碘酒u 70%-75%的乙醇u 3%过氧化氢u 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。u 高温蒸汽灭菌法u 紫外线照射u 电离辐射3 3、消毒与灭菌、消毒与灭菌二、常见传染性疾病二、常见传染性疾病(1)、细菌性痢疾u由痢疾杆菌引起的一种急性肠道传染病，简称菌痢。u菌痢根据病程可分为急性及慢性菌痢两类。u传染源：u 病人u 不洁净的水及食物（苍蝇）u 手接触u预防u 注意个人卫生，养成饭前、便后洗手的良好生活习惯u 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、细菌性传染病二、常见传染性疾病二、常见传染性疾病(2)、破伤风u破伤风是由破伤风杆菌经伤口感染的急性、中毒性疾病。u感染条件-经伤口感染；不洁净分娩u预