绪论 水生动物免疫基础

1、姜有声姜有声E-mail:课程概要课程概要免疫系统免疫系统抗原抗原免疫应答免疫应答补体补体抗体、细胞因子抗体、细胞因子正常正常应用应用肿瘤免疫肿瘤免疫抗感染免疫抗感染免疫免免疫疫学学防防治治免疫缺陷免疫缺陷移植免疫移植免疫自身免疫病自身免疫病超敏反应超敏反应天然天然免疫免疫T、B淋巴细胞淋巴细胞异常异常获得性获得性免疫免疫天然免疫细胞天然免疫细胞免免疫疫学学检检测测第一章第一章 绪论绪论3 免疫学简介免疫学简介 免疫学发展简史免疫学发展简史 现代免疫学的发展现代免疫学的发展 水生动物免疫研究现状水生动物免疫研究现状 4 免疫免疫： 免免患瘟患瘟疫疫，免免患患疫疫病病 “疫疫”: 民皆病之谓疫民

2、皆病之谓疫 = 流行性传染病流行性传染病 “瘟疫瘟疫”：烈性：烈性/急性的流行性传染病急性的流行性传染病 immune：免疫：免疫; 来自拉丁语来自拉丁语 immunis （免税，免病）（免税，免病） immunity：免疫性：免疫性，免疫力，免疫力 免疫的基本概念免疫的基本概念immune cells: 免疫细胞免疫细胞immune system: 免疫系统免疫系统 免疫的由来：免疫的由来：免疫免疫(immune)(immune)最早的含最早的含义是指义是指免除瘟疫免除瘟疫，就是怎么样使自己，就是怎么样使自己“不得不得病病”，保持健康状态。，保持健康状态。 比如：锻炼身体、加强营养、避免接触

3、比如：锻炼身体、加强营养、避免接触等方法，都会使人们少得病、等方法，都会使人们少得病、 “不得病不得病”。 后来随着对免疫功能的深入了解，我们后来随着对免疫功能的深入了解，我们对免疫的定义就比最初的要全面了。对免疫的定义就比最初的要全面了。6传统的传统的“免疫免疫”概念概念对病原微生物的再感染有抵抗力对病原微生物的再感染有抵抗力。机体对病原微生物机体对病原微生物（细菌，病毒）（细菌，病毒）及其及其有害产物有害产物（毒素）（毒素）的侵入，具有抵抗力。的侵入，具有抵抗力。 7现代的现代的“免疫免疫”概念概念 机体识别机体识别( (区分区分) )自身成分和异己物质，自身成分和异己物质， 产生一系列特

4、定的应答过程产生一系列特定的应答过程, ,最后排除异最后排除异 物，对自身组织形成耐受，以维持内环物，对自身组织形成耐受，以维持内环 境稳定的一种生理功能。境稳定的一种生理功能。 免疫的最初概念：免疫的最初概念：免除瘟疫免除瘟疫 免疫的传统概念：免疫的传统概念：抗感染免疫抗感染免疫 现代免疫的概念：是现代免疫的概念：是机体识别机体识别“自身自身”与与“非己非己”抗原，对自身抗原形成天然耐受，抗原，对自身抗原形成天然耐受，对对非己抗原产生排斥反应的一种生理功能。非己抗原产生排斥反应的一种生理功能。病原微生物感染病原微生物感染机体对抗机体对抗（免疫学）（免疫学）免疫免疫(immunity)：机体识

5、别和排除抗原异物的生理功能机体识别和排除抗原异物的生理功能机体抵抗病原微生物的能力，即机体抵抗病原微生物的能力，即抗传染免疫抗传染免疫。传统的免疫概念：传统的免疫概念：在实验室在实验室11免疫的传统概念和现代概念免疫的传统概念和现代概念 比较比较有利，也可能有害有利，也可能有害有利有利（保护机体作用）（保护机体作用）对机体作用对机体作用耐受耐受/发生免疫应答发生免疫应答耐耐 受受(不发生免疫应答不发生免疫应答)自身成分自身成分识别和清除异物抗原识别和清除异物抗原抗感染抗感染（清除病原生物）（清除病原生物）异物抗原异物抗原现代概念现代概念传统概念传统概念12 免疫的两面性免疫的两面性 通常对机体

6、有利通常对机体有利（保护性免疫）（保护性免疫）排除外来异物排除外来异物抗原抗原，对自身组织不反应（，对自身组织不反应（耐受耐受）。）。可产生可产生抗感染、抗肿瘤和维持机体生理平衡抗感染、抗肿瘤和维持机体生理平衡 及稳定的保护作用及稳定的保护作用 可能损害机体可能损害机体（病理性免疫）（病理性免疫） 攻击、损害自身组织攻击、损害自身组织。如：超敏反应、自身免疫病和肿如：超敏反应、自身免疫病和肿瘤等瘤等 在应用上，免疫是侧重于在应用上，免疫是侧重于“不得病不得病”，如疫苗用于预防，如疫苗用于预防；而不是治疗疾病，如抗毒素用于治疗。而；而不是治疗疾病，如抗毒素用于治疗。而“不得病不得病”是最好的医学

7、手段。是最好的医学手段。13免疫的基本功能免疫的基本功能1. 免疫防御免疫防御: 是机体针对外来病原体的抗感染功能。正常可是机体针对外来病原体的抗感染功能。正常可防御病原体的感染；过强可产生超敏反应，过弱则防御病原体的感染；过强可产生超敏反应，过弱则表现为免疫缺陷。表现为免疫缺陷。2. 免疫监视免疫监视: 是机体免疫系统识别、清除体内突是机体免疫系统识别、清除体内突 变、畸变细变、畸变细胞以及被病毒感染细胞的生理性保护作用。胞以及被病毒感染细胞的生理性保护作用。 免疫监免疫监视功能丧失可能导致肿瘤发生或出现病毒的持续感视功能丧失可能导致肿瘤发生或出现病毒的持续感染。染。143. 3. 免疫耐受

8、（免疫自稳）免疫耐受（免疫自稳）: : 正常情况下正常情况下, , 对自身组织成分不产生免疫应答对自身组织成分不产生免疫应答, ,处于自身免疫耐受状态。异常时可发生生理功能紊处于自身免疫耐受状态。异常时可发生生理功能紊乱、自身免疫病等。乱、自身免疫病等。4. 4. 免疫调节：免疫调节： 参与机体整体功能的调节参与机体整体功能的调节免疫功能的分类：免疫功能的分类：超敏反应：又称变态反应，是机体再次受到相同抗原物质刺激后，超敏反应：又称变态反应，是机体再次受到相同抗原物质刺激后，表现出组织损伤或生理功能紊乱的异常免疫反应表现出组织损伤或生理功能紊乱的异常免疫反应16免疫保护免疫保护免疫损伤免疫损伤

9、17 免疫的类型和主要特征免疫的类型和主要特征 固有免疫固有免疫/天然免疫天然免疫 非特异性免疫非特异性免疫(nonspecific immunity) 适应性免疫适应性免疫/获得性免疫获得性免疫 特异性免疫特异性免疫 (specific immunity)体液免疫体液免疫(humoral immunity）- B cells 细胞免疫细胞免疫 (cellular immunity）- T cells1819 两类免疫的特征区别：两类免疫的特征区别：固有免疫固有免疫：非特异性免疫非特异性免疫(nonspecific immunity) 是个体出生时就具有的是个体出生时就具有的天然免疫天然免疫，

10、通，通过过遗传获得遗传获得，是机体在长期进化过程中，是机体在长期进化过程中逐渐逐渐建立起来的，其针对外来异物的范建立起来的，其针对外来异物的范围广，不针对某个特定的异物抗原，围广，不针对某个特定的异物抗原，反反应迅速应迅速。 20 获得性免疫获得性免疫 特异性免疫特异性免疫(specific immunity): 个体个体在出生后在出生后，在环境中受抗原刺激下，在环境中受抗原刺激下， 后天产生，针对特定抗原，后天产生，针对特定抗原，有特异性有特异性，有，有免疫记忆性免疫记忆性，反应，反应缓慢缓慢的免疫。的免疫。表现方式：表现方式： 特异性免疫应答特异性免疫应答 包括：包括： 细胞免疫（细胞免疫

11、（cellular immunity) 体液免疫体液免疫 （humoral immunity) 21两种类型免疫的基本特征 固有固有/天然免疫天然免疫 适应性免疫适应性免疫获得方式获得方式出生即具有出生即具有,遗传获得遗传获得 出生后在抗原刺激出生后在抗原刺激下获得，后天产生下获得，后天产生维持时间维持时间短短 长长作用产生作用产生时间时间即刻发生，即刻发生，几分几分几小时几小时缓慢发生和建立缓慢发生和建立56 天后才产生免疫天后才产生免疫 针对异物针对异物针对范围广泛，针对范围广泛，无抗原特异性无抗原特异性 针对某种异物，针对某种异物， 有抗原特异性有抗原特异性回忆反应回忆反应无无 有有排除

12、异物排除异物效率低效率低效率高效率高表现方式表现方式天然防御屏障反应天然防御屏障反应 特异性免疫应答特异性免疫应答22（一）传染病预防（一）传染病预防（二）疾病治疗（二）疾病治疗（三）免疫诊断（三）免疫诊断（四）免疫检测（四）免疫检测 (五五)检测动物体内的微量活性检测动物体内的微量活性物质物质（六）检测药物残留（六）检测药物残留免疫学应用免疫学应用23免疫学的发展简史免疫学的发展简史萌芽时期-经验时期初盛时期 -实验免疫学近代免疫学飞跃时期(1950年起）24古代人们发现古代人们发现: 患某种传染病痊愈后，不会患同样的传染病患某种传染病痊愈后，不会患同样的传染病能防止再患同样的传染病的能力，

13、就是免疫。能防止再患同样的传染病的能力，就是免疫。中国古代发明了人痘苗接种方法的预防天花，中国古代发明了人痘苗接种方法的预防天花， 被世界公认为被世界公认为免疫学研究的开端免疫学研究的开端， 是免疫学发展史上的是免疫学发展史上的第一个里程碑第一个里程碑。 1.萌芽时期-经验时期25天花是古老的烈性传染病：未患天花者都可能天花是古老的烈性传染病：未患天花者都可能 被感被感染，感染后均可发病，发病后，死亡率染，感染后均可发病，发病后，死亡率3040%，1.萌芽时期-经验时期Day 3Day 726天花患者与毁容者天花患者与毁容者1 1历史上天花曾经肆虐历史上天花曾经肆虐3000年前在古代中国，印度

14、和埃及的古医书及僧侣经年前在古代中国，印度和埃及的古医书及僧侣经 文中，就有了天花这种急性传染病的相关记录。文中，就有了天花这种急性传染病的相关记录。公元前公元前l160年统治古埃及的法老拉美西斯五世，从其木年统治古埃及的法老拉美西斯五世，从其木 乃伊考证出他面部就有天花疤痕。乃伊考证出他面部就有天花疤痕。公元三四世纪罗马帝国出现大规模天花流行，饱受公元三四世纪罗马帝国出现大规模天花流行，饱受 天花的肆虐。天花的肆虐。大约到了六世纪非洲暴发天花，八世纪欧洲也难逃一劫。大约到了六世纪非洲暴发天花，八世纪欧洲也难逃一劫。十七十八世纪天花传入大洋洲在西半球肆虐；十七十八世纪天花传入大洋洲在西半球肆虐

15、；十八世纪末在欧洲的所有盲人中，三分之一以上是由天十八世纪末在欧洲的所有盲人中，三分之一以上是由天 花引起的失明。花引起的失明。墨西哥人口随着西班牙殖墨西哥人口随着西班牙殖民者的到来而急剧下降民者的到来而急剧下降死于天花的帝王：死于天花的帝王： 中国清世祖爱新觉罗中国清世祖爱新觉罗福临福临 ( 1661) 日本天皇日本天皇Gokomyo（1654） 和和 Higashiyama（1709）; 英国女皇玛丽二世（英国女皇玛丽二世（1694） 俄国沙皇彼德二世（俄国沙皇彼德二世（1730） 法国国王路易十五（法国国王路易十五（1774） 奥地利皇帝奥地利皇帝 Ferdinand四世四世(1654)

16、和和Joseph一世（一世（1711）29中国古代发明了人痘接种技术，可以预防天花中国古代发明了人痘接种技术，可以预防天花 中国从宋朝起用人痘接种预防天花中国从宋朝起用人痘接种预防天花古代中医书籍上古代中医书籍上的小儿出天花图的小儿出天花图30人痘接种技术传到邻国人痘接种技术传到邻国英国驻土耳其大使夫人英国驻土耳其大使夫人Mary Wortle Montagu 将人痘接种技术传到英将人痘接种技术传到英国等国家国等国家3117961796年，英国乡村医生琴纳年，英国乡村医生琴纳(Edward Jenner)(Edward Jenner)创造了接种牛痘技术，可以预防天花，创造了接种牛痘技术，可以预

17、防天花，Edward JennerEdward JennerCowpox vaccinationCowpox vaccination：1796179817961798vaccine vaccinationvaccine vaccination34当时的一幅漫画，描绘了天花接种后可能出观的反应，尽管天花接种显然非常当时的一幅漫画，描绘了天花接种后可能出观的反应，尽管天花接种显然非常有效和安全，但在一段相当长的时间里仍是无知的人攻击的靶子以及受到迷信有效和安全，但在一段相当长的时间里仍是无知的人攻击的靶子以及受到迷信者的批判。者的批判。1798年英国格罗斯特郡年英国格罗斯特郡Edward Jenn

18、er 发明用接种发明用接种牛痘来预防天花获得成功，牛痘来预防天花获得成功，并发表论文。此后推广至全并发表论文。此后推广至全球，使天花流行得以控制。球，使天花流行得以控制。 最后一例天花病人于最后一例天花病人于1976年年在索马里被治愈，其后未再在索马里被治愈，其后未再发现。发现。 最后一例天花患者最后一例天花患者索马里：阿里索马里：阿里 毛毛 马林马林19791979年年1010月月2626日日世界卫生组织正式宣布消灭世界卫生组织正式宣布消灭天花天花Active immunity(主动免疫主动免疫) is induced by vaccines prepared from pathogens

19、or their products.Passive immunity（被动免疫）（被动免疫） is provided by the administration of preformed antibody in preparations called immune globulins.Passive-active（被动（被动-主动免疫）主动免疫） immunity involves giving both immune globulins to provide immediate protection and a vaccine to provide long-term protection.

20、2.初盛时期-科学免疫学（实验免疫学）时期 active immunization VaccinationVaccination uLate 1800s : R. Koch Late 1800s : R. Koch infectious diseases caused infectious diseases caused by microorganisms by microorganisms specific pathogens caused specific pathogens caused specific diseasespecific diseaseu1890s: Pasteur 18

21、90s: Pasteur isolate microorganisms and isolate microorganisms and culture bacterial successfullyculture bacterial successfully Robert Koch 40(1)人工主动和被动免疫的研究18901890年，法国化学家，年，法国化学家，巴斯德，研制出多种减巴斯德，研制出多种减毒疫苗毒疫苗, ,用于预防鸡霍用于预防鸡霍乱乱, ,炭疽杆菌炭疽杆菌, ,狂犬病等狂犬病等疾病。疾病。（人工（人工主动主动免疫方法）免疫方法） . anti-cholera ( . anti-cho

22、lera (霍乱霍乱):1878, old ):1878, old attenuated culture of chicken attenuated culture of chicken cholera cholera - - vaccine vaccine . anti-anthrax( . anti-anthrax(炭疽炭疽): rabies(): rabies(狂犬狂犬病病)vaccine)vaccine (live attenuated (live attenuated 减毒减毒 vaccine), vaccine), Louis Pasteur(1822-1895)passive i

23、mmunizationpassive immunization1888 exotoxin produced by Diphtheria 1891 Diphtheria antitoxin ( Behring )1901 Nobel prize serum antitoxins passive immunity . Humoral immunity-体液免疫体液免疫 (Ehrlich) . Antiserum-抗血清抗血清 , antibody (Ab) . antigen (Ag) . Serology- 血清学 Ehrlich4318901890年，年，Von BehringVon Behr

24、ing和和KitasatoKitasato在在Robert KochRobert Koch实验室，实验室，制备出：制备出：抗白喉杆菌外毒素的抗血清抗白喉杆菌外毒素的抗血清（含有抗体），治疗白喉儿童（含有抗体），治疗白喉儿童获得成功。获得成功。（人工（人工被动被动免疫方法）免疫方法）44机体免疫机制的研究细胞免疫学说 (cellular immunity)。 梅契尼可夫（俄国）梅契尼可夫（俄国）(Metchnikoff) 发现发现:白细胞有吞噬功能白细胞有吞噬功能,能吞噬和清除各种病原微生物。能吞噬和清除各种病原微生物。在此期间，对机体免疫机制的研在此期间，对机体免疫机制的研究，出现了两种学说究

25、，出现了两种学说：Neutrophil45体液免疫学说体液免疫学说 (humoral immunity)保尔保尔.欧立希（德国）欧立希（德国）(Paul Ehrlich):体液中产生的抗体体液中产生的抗体,能清除各种病原微生能清除各种病原微生物或者能中和细菌毒物或者能中和细菌毒素。素。Humoral immunity (HI)Humoral immunity (HI) -Panl Ehrlich -Panl Ehrlich Cellular immunity (CI)Cellular immunity (CI) -Elie Metchnikoff : -Elie Metchnikoff : M

26、icroorganisms engulfed and destroyed Microorganisms engulfed and destroyed by phagocytic cells- by phagocytic cells-巨噬细胞巨噬细胞1903, Wright & Dauglas:1903, Wright & Dauglas: Both HI and CMI are very important Both HI and CMI are very important for keeping healthy of the body for keeping healthy

27、 of the body1908, Nobel prize: Role of phagecytosis 1908, Nobel prize: Role of phagecytosis 吞噬吞噬( Metchnikoff) ( Metchnikoff) and antitoxin-and antitoxin- 抗毒素抗毒素(Ehrlish) in immunity(Ehrlish) in immunity Louise Pasteur: Louise Pasteur: attenuated vaccineattenuated vaccineMetchnikoff : Metchnikoff :

28、phagocytic cellphagocytic cellBehring : Behring : anti-serumanti-serum（AbAb ）Ehrlich MetchnikoffEhrlich Metchnikoff HIHI CICIConflict each other, Conflict each other, Promote developmentPromote developmentPasteurPasteurBehringBehringEhrlichEhrlich Metchnikoff Metchnikoff 直到直到19031903年年WrightWright发现

29、抗体能够与吞噬发现抗体能够与吞噬细胞协同作用，增强吞噬细胞的吞噬销细胞协同作用，增强吞噬细胞的吞噬销毁能力，由此证明体液免疫和细胞免疫毁能力，由此证明体液免疫和细胞免疫均为体内所必需，争论才止。均为体内所必需，争论才止。48(1)(1)免疫系统发现和确定免疫系统发现和确定 (2)(2)抗体的研究抗体的研究(3)(3)免疫机制的理论研究免疫机制的理论研究3. 近代免疫学飞跃时期(1950年起)49 免疫学作为一个极好的研究手段与模型系统，免疫学作为一个极好的研究手段与模型系统，与与基因组学、蛋白组学、遗传学、分子生物学、细基因组学、蛋白组学、遗传学、分子生物学、细胞生物学、发育生物学、结构生物学

30、、生物化学、胞生物学、发育生物学、结构生物学、生物化学、生理学、新兴的生物信息学等多个前沿学科的结生理学、新兴的生物信息学等多个前沿学科的结合，合，必将产生新的理论与应用上的突破，从而更必将产生新的理论与应用上的突破，从而更好地理解生老病死的基本现象，了解生命本质，好地理解生老病死的基本现象，了解生命本质，揭示疾病的发病机制、有效防治疾病。揭示疾病的发病机制、有效防治疾病。第三节第三节 现代免疫学的发展现代免疫学的发展50 现代免疫学时期现代免疫学时期1.1.抗原识别受体多样性的产生抗原识别受体多样性的产生2.2.信号转导途径的发现信号转导途径的发现3.3.细胞程序性死亡途径的发现细胞程序性死

31、亡途径的发现4.4.造血与免疫细胞的发育造血与免疫细胞的发育5.5.应用免疫学的发展应用免疫学的发展 (1)DNA(1)DNA疫苗疫苗 (2)(2)基因工程制备重组细胞因子基因工程制备重组细胞因子 (3)(3)免疫细胞治疗免疫细胞治疗 (4)(4)完全人源抗体完全人源抗体 (5)(5)口服自身抗原口服自身抗原, ,预防自身免疫病预防自身免疫病51 免疫学研究的发展近况免疫学研究的发展近况: : 作为生命科学领域中的一块肥沃原野，免疫学研究的范作为生命科学领域中的一块肥沃原野，免疫学研究的范围极为广阔。原有的领域不仅有待深入开发，而且已经渗透围极为广阔。原有的领域不仅有待深入开发，而且已经渗透到

32、生命科学的各个方面，形成了众多的边缘学科，亟待探索到生命科学的各个方面，形成了众多的边缘学科，亟待探索和研究的奥秘俯拾皆是，吸引大批科学家为之耕耘，并不断和研究的奥秘俯拾皆是，吸引大批科学家为之耕耘，并不断结出硕果。结出硕果。 2020世纪以来，诺贝尔奖惠顾免疫学领域世纪以来，诺贝尔奖惠顾免疫学领域1818次，约占次，约占2020。 2020世纪世纪7070年代以来，免疫学每年代以来，免疫学每1010年就有年就有3 3次获奖。次获奖。 525354551 1、呼吸系统、呼吸系统2 2、消化系统、消化系统3 3、血液循环系统、血液循环系统4 4、神经系统、神经系统5 5、骨骼运动系统、骨骼运动系

33、统6 6、生殖系统、生殖系统7 7、泌尿系统、泌尿系统8 8、内分泌系统、内分泌系统9 9、免疫系统、免疫系统免疫系统是机体不可或缺的生理系统之一免疫系统是机体不可或缺的生理系统之一56固有免疫系统固有免疫系统获得性免疫系统获得性免疫系统巨噬巨噬 自然杀自然杀 细胞细胞 伤细胞伤细胞T细胞及细胞及B细胞细胞 抗体抗体 淋巴结淋巴结lgM lgG lgA lgD lgE无脊椎动物无脊椎动物原生动物原生动物海绵动物海绵动物蠕形动物蠕形动物节肢动物节肢动物昆虫、虾蟹昆虫、虾蟹蜘蛛蜘蛛 + - + - + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

34、- - 脊椎动物脊椎动物软骨鱼类软骨鱼类鲨鱼、鲑鱼鲨鱼、鲑鱼硬骨鱼类硬骨鱼类两栖类两栖类爬行类爬行类鸟鸟 类类哺乳类哺乳类人人 类类 + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - + - - - - - + + - - - - + + - - - - + + + - - + + + + - - + + + + + + + 免疫系统随着动物向高等进化而进免疫系统随着动物向高等进化而进化化门或亚门门或亚门排斥异己排斥异己排斥移植排斥移植的特异性的特异性免疫记忆免疫记忆吞噬作用吞噬作用包围保护包围保护非特异体非特异体液因子液因子吞噬性变吞噬性变形虫样体形虫样体腔细胞腔细胞白细胞分化白细胞分化诱生诱生特异特异性抗性抗体体原生动物+（酶不相容）-+-多孔动物+（阻止集聚）+-+-腔肠动物（珊瑚、海蜇）+（移植物坏死）+（短期） -+（围绕移植物增生）-环节动物（蚯蚓）+（初次及再次排斥+短期+（PHA杀菌素）+(向细胞趋化）+（对PHA应答 ）-软体动物（蜗牛、蛤）+？+（PHA杀菌素)+-节肢动物（虾蟹）+？+-棘皮动物（海参）+（