4.4免疫学的应用（学生版）-高二生物讲义（人教版2019选择性必修1）

第4章免疫调节第4节免疫学的应用目标导航目标导航课程标准课标解读结合个人免疫接种的经历，探讨免疫制剂的作用；讨论器官移植与组织相容性抗原的关系，并探讨干细胞移植的价值。1、结合医学案例，理解疫苗的应用、器官移植的免疫排斥、免疫诊断的原理和应用。【学习目标】1.阐明疫苗发挥作用的原理（生命观念）。2.说出器官移植面临的问题，认同器官捐赠（社会责任）。3.尝试以解释、归纳和批判性思维等科学思维方式分析免疫应用相关的实例。增强疾病控制意识、激发积极参与全面健康生活宣传的社会责任。【任务驱动】鉴于新型冠状病毒肺炎疫情仍在世界范围内持续流行，奥密克戎（Omicron）毒株已取代德尔塔（Delta）毒株成为主要流行株，新型冠状病毒肺炎患者临床表现呈现新的特点，等情况。国家卫生健康委员会办公厅  国家中医药管理局办公室于2022年3月发布了新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第九版）：阅读、讨论新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第九版）"C:\Users\86135\Desktop\49854a49c7004f4ea9e622f3f2c568d8.pdf"。方案在新型冠状病毒疫苗接种部分指出：接种新型冠状病毒疫苗可以减少新型冠状病毒感染和发病，是降低重症和死亡发生率的有效手段，符合接种条件者均应接种。符合加强免疫条件的接种对象，应及时进行加强免疫接种。回答下面的问题：（1）新冠疫苗为什么能起到“保护”作用？疫苗注射到机体后回引起机体产生体液免疫和细胞免疫。使机体产生记忆B细胞及记忆T细胞，当新冠病毒再次感染机体时，机体产生的记忆B细胞和记忆T细胞，能够快速、高效地产生免疫反应，阻止病毒在机体内的扩散。（2）新冠病毒一直在变异，接种的疫苗会一直有效吗？随着病毒突变位点的变化，目前接种的新冠疫苗是否有效尚不能完全确定。但随着我国医疗水平的提升，科研人员一定会开发出相应的新疫苗。（3）新冠病毒在不断变异，新的传染病也可能会出现。是否可以设计一种用来预防多种疾病的疫苗呢？2018年4月28日，国家药品监督管理局有条件批准用于预防宫颈癌的九价HPV疫苗在中国上市。意味着开发出针对多种疾病的疫苗完全可能。但开发出能够针对所有疾病的疫苗目前还不太现实。疫苗研发需要考虑多方面的因素，开发出针对所有疾病的疫苗将是一种艰难而持久的研究。本着“应治尽治”的原则，2020年4月20日，武汉大学人民医院，对一位使用了62天ECMO人工肺的新冠肺炎终末期患者，进行了双肺移植手术。请同学们阅读、讨论教材83页“思考•讨论”器官移植所面临的问题及希望。医学上把用正常器官置换丧失功能的器官，以重建其生理功能的技术叫做器官移植。进行器官移植手术后，免疫系统会把来自其他人的器官当做“非己”成分进行攻击，这就是器官移植容易失败的原因。请同学们思考：（1）器官移植前可通过哪些措施减少免疫排斥，器官移植后可通过哪些措施减少免疫排斥？外来器官移植作为一种“异己成分”被受者免疫系统识别，受者会发起针对移植器官的攻击、破坏和清除的免疫学反应。临床最常见的急性排斥反应主要由细胞免疫介导，而超急性排斥反应和慢性排斥反应主要由体液免疫介导。因此，手术前做好供体的选择及筛选检查、受体的选择及处理，即运用各种免疫学方法选取与受者组织相容性抗原适应的供者，使移植术后排斥反应减轻，提高移植效果；此外还有非免疫学选择，根据供体来源，选取符合移植要求的器官，也是移植成功的必要条件。排斥反应是器官移植患者需要终生警惕的问题，目前临床上常规应用免疫抑制药物、疗法进行预防。术后早期是排斥反应的高发时间，常需联合应用大剂量免疫抑制药物进行预防，随着移植术后时间的延长，排斥反应的发生风险逐渐降低，可以逐步降低免疫抑制程度。移植器官筛选和免疫抑制剂的应用，大大提高了器官移植的成活率，给需要移植器官的患者带来了希望。但供体器官短缺也是世界各国器官移植方面普遍存在的问题。人们寄希望于利用干细胞培养相应的组织、器官。同时，也寄希望于唤醒潜藏于人们心灵深处的爱心，有更多的人加入到自愿捐献器官的行列中来。请思考：（1）干细胞培养组织、器官的原理是什么？干细胞是一种未分化的生物细胞，可以分裂（通过有丝分裂）去产生更多的干细胞。在哺乳动物中，从囊胚的内细胞团中分离的胚胎干细胞和在各种组织中发现的成体干细胞。在成年有机体中，干细胞和祖细胞作为身体的修复系统来补充成人组织。在正发育的胚胎中，干细胞能够分化成所有特异性细胞外胚层，内胚层和中胚层，能够维持再生器官的正常转化。（2）干细胞培养组织、器官在器官移植方面有什么优势？自体干细胞培养的组织、器官可避免产生免疫排斥反应，对传统治疗方法疗效较差的疾病多有惊人的效果。课前导学课前导学疫苗概念：通常用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品；机制：疫苗刺激机体产生特异性抗体和相应的记忆细胞，当病原体再次入侵时可以消灭病原体或引起二次免疫快速消灭病原体；例1：人被狗咬伤后，需立即注射狂犬疫苗。下列说法正确的是（）注射的疫苗属于抗体注射的疫苗属于抗原注射的疫苗机体无法识别疫苗是效应T细胞产生的例2：接种疫苗是预防传染病最有效、最经济的方式。有些疫苗需要二次接种，初次接种产生免疫后，按规定时间间隔再次接种。若提前进行再次接种，则会削弱二次免疫效果。下来解释合理的是（）提前接种导致初次免疫产生的记忆细胞凋亡数目少提前接种导致初次免疫产生的浆细胞分泌的抗体少疫苗会与初次免疫后存留的抗体结合被迅速清除疫苗会与初次免疫产生的效应T细胞结合被裂解器官移植（1）概念：医学上把用正常的器官置换丧失功能的器官，以重建其生理功能的技术叫作器官移植；（2）问题：免疫排斥（3）解决：免疫抑制剂免疫治疗（1）内容：直接注射免疫活性物质（抗体、细胞因子、血清等），增强人体抵御病原体的能力。知识精讲知识精讲知识点01疫苗（1）概念：通常是灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。（2）作用机理：是人们根据免疫反应的规律来设计的，当给机体输入外源抗原时（即接种疫苗后），免疫系统能够通过反应产生相应的抗体，而且这种反应具有特异性。除此之外，免疫系统还具有记忆性，免疫力能维持较长时间。（3）传统的疫苗种类：①减毒疫苗：丧失治病能力，毒性减弱或基本无毒的活菌或病毒。常见的有卡介苗、牛痘疫苗等。接种一次，且接种量少免疫时间长、效果好。②灭活疫苗：强抗原病原微生物用物理方法灭活后制作而成。常用的有伤寒疫苗、狂犬疫苗等，制备简单，保存时间长且相对较安全，接种量大，且需要多次接种。请同学们以小组思考讨论：某同学接种了流感疫苗，大夫提醒他说：“这一两天要留意，可能有轻微发热或其他症状。”为什么接种疫苗会有轻微的反应？疫苗通常是用灭活的或者减毒的病原体制成的生物制品，接种的疫苗作为抗原可激发机体发生免疫反应，有些疫苗尤其是减毒疫苗引发的免疫反应相对强烈，能引起可感知的反应。（4）新型疫苗：包括DNA疫苗和RNA疫苗。①DNA疫苗：指将编码某种蛋白质抗原的重组真核表达载体（如质粒）直接注射到动物体内，使外源基因在活体内表达，产生的抗原（外源基因表达的蛋白质）激活机体的免疫系统，从而诱发强而持久的体液免疫和细胞免疫应答。DNA疫苗更稳定、更经济、更容易生产，可用于预防，也可用于治疗。DNA疫苗使用一次，即能产生长期免疫力，无需增加剂量。②RNA疫苗：是将编码抗原决定蔟的mRNA通过一定的设计和修饰，导入细胞，以细胞为“工厂”，生产相应的蛋白质，进而引起机体产生免疫应答，RNA疫苗的特点有三个方面：不会整合到被免疫宿主的基因组中；可以在细胞质中直接翻译，无需运输到核内；免疫后抗原表达迅速达到高峰。请同学们思考与讨论：能否设计出一种用来预防多种疾病的疫苗？这种想法是可行的，因为免疫反应具有特异性，不同疫苗可以引发不同的免疫过程，产生不同的记忆细胞。理论上，制备这种疫苗时要保证其中含有不同的有效抗原成分。临床应用中已有不少此种疫苗，它们叫联合疫苗。（5）联合疫苗：含有一个或多个活的、灭活的生物体或提纯的抗原，由生产者联合配制而成，用于预防多种疾病或由同一生物体的不同种或不同血清型引起的疾病或不同生活周期传染病。联合疫苗包括多联疫苗（预防不同疾病）和多价疫苗（预防同一疾病的多个亚型或血清型），如百白破三联疫苗、流感三价疫苗等。知识点02器官移植（1）概念：医学上用正常的器官置换丧失功能的器官，以重建其生理功能的技术。（2）现状：器官移植已成为治疗多种重要疾病的有效手段，其主要原因有两点：器官保存技术和外科手术方法等的不断改进。高效免疫抑制剂的陆续问世。（3）条件：配型（供体与受体的HLA有一半以上相同）、免疫抑制剂。（4）原理：每个细胞表面都带有一组与别人不同的蛋白质——组织相容性抗原，也叫人类白细胞抗原，简称HLA。它们是标明细胞身份的标签物质，每个人的白细胞都认识这些物质，因此在正常情况下不会攻击自身的细胞。如果将别人的器官或组织移植过来，白细胞就能识别出HLA不同而发起攻击。因此，器官移植的成败，主要取决于供体与受体的HLA是否一致或相近。（5）面临的问题：免疫排斥、供体器官短缺。请同学们思考并讨论：利用自体干细胞培养出的组织器官进行移植，有何优点？利用由自身干细胞培养出的组织、器官进行移植，移植器官和受体的组织相容性抗原是相同的，移植后发生免疫排斥的可能性很小。知识点03免疫学在临床实践上的应用（1）免疫预防：指机体抵抗和清除病原微生物或其它异物的功能。免疫预防功能发生异常可引起疾病，如反应过高可出现超敏反应；反应过低可导致免疫缺陷病。（2）免疫诊断：是应用免疫学的理论、技术和方法诊断各种疾病和测定免疫状态，如检测病原体和肿瘤标志物。（3）免疫治疗：指针对机体低下或亢进的免疫状态，人为地增强或抑制机体的免疫功能以达到治疗疾病目的的治疗方法。对于免疫低下者使用免疫增强疗法，对于有些疾病则使用免疫抑制疗法。能力拓展能力拓展考法01疫苗【典例1】新冠病毒的RNA疫苗通过接种进入人体后，在人体细胞内合成抗原蛋白，引起免疫反应。mRNA疫苗作用的部分机制如图所示。下列叙述错误的是（）A．RNA疫苗以胞吞的方式进入吞噬细胞，体现了生物膜具有一定的流动性B．mRNA疫苗以自身为模板在人体细胞内合成抗原蛋白，最终引起免疫反应C．注射mRNA疫苗后产生的抗体长期存在体内使人得到保护D．I细胞释放淋巴因子，Ⅱ细胞增殖分化为记忆细胞和浆细胞【答案】C【解析】题图分析，图中疫苗被吞噬细胞吞噬后，释放出mRNA，而后翻译出相应的抗原蛋白，吞噬细胞将抗原蛋白呈递给T细胞Ⅰ，该细胞产生淋巴因子，并同时将抗原呈递给B淋巴细胞，即图中的细胞Ⅱ，该细胞增殖分化成记忆细胞（图中的细胞Ⅳ）和浆细胞（图中的细胞Ⅲ），浆细胞能合成并分泌抗体。RNA是大分子化合物，因此，RNA疫苗以胞吞的方式进入吞噬细胞，该过程依赖细胞膜的流动性，因而能体现了生物膜的结构特点——流动性，A正确；结合图示可以看出，mRNA疫苗以自身为模板在人体细胞内翻译出抗原蛋白，最终引起免疫反应，B正确；注射mRNA疫苗后诱发机体产生的抗体不能在人体内长期存在，因此也不能使人体得到长久的保护，C错误；I细胞为T淋巴细胞，可释放淋巴因子，Ⅱ细胞为B淋巴细胞，可增殖分化为记忆细胞和浆细胞，D正确。考法02器官移植【典例2】（2022·河北·秦皇岛一中高二期末）2022年3月22日，中科院与合作伙伴在《自然》杂志上发表了一项重量级世界首创研究，能够将人的多能干细胞转化为全能性的8细胞期胚胎样细胞，即相当于受精卵发育3天状态的全能干细胞。该研究成果可能使个体化器官再生成为现实，为全世界数百万需要器官移植的患者带来了希望。下列叙述错误的是（

）A．受精卵和人体早期胚胎细胞具有全能性B．细胞具有全能性的原因是细胞含有个体发育的所有基因C．多能干细胞能够直接发育成完整有机体，体现了其全能性D．异体器官移植引起排斥现象，是因为免疫细胞将移植的器官识别为外来异物，这个现象与细胞膜上受体有关【答案】C【解析】细胞的全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。细胞具有全能性的原因是：细胞含有该生物全部的遗传物质。受精卵和人体早期胚胎细胞都含有该生物全部的遗传物质，都具有全能性，A正确；细胞内含有个体发育所需的全部基因是细胞具有全能性的内在因素，B正确；多能干细胞能够发育为机体的多种组织细胞，没有形成完整的个体，没有体现其全能性，C错误；异体器官移植时存在细胞间排斥现象，主要与免疫细胞与移植的器官的细胞膜表面的糖蛋白与受体的识别相关，D正确。考法03免疫学在临床上的应用【典例3】（2022·湖北襄阳·高二期末）树突状细胞（DC）能够摄取肿瘤细胞，并将其抗原传递给T细胞，从而诱导特异性抗肿瘤免疫反应的发生。利用肿瘤细胞提取物体外冲击DC，可获得致敏的DC，将致敏的DC回输患者体内，可针对肿瘤进行免疫治疗。该疗法称为DC免疫疗法，已被应用于脑胶质瘤的辅助治疗，其流程如下图所示。下列说法正确的是（

）A．DC免疫疗法中，常采用肿瘤细胞提取物体外冲击“自体”DC，不采用“异体”DC，与免疫系统的免疫防御功能有关B．致敏的DC也可以制作成“DC疫苗”，刺激人体内记忆细胞的增殖分化预防脑胶质瘤的发生C．体外冲击获得致敏DC的过程中体现了细胞膜进行细胞间信息交流的功能D．肿瘤细胞中原癌基因突变为抑癌基因，细胞的黏着性降低，容易在体内分散和转移【答案】A【解析】人体免疫系统的防卫功能由三道防线构成，第一道防线是皮肤、黏膜及其附属物和分泌物；第二道防线是体液中的杀菌物质和吞噬细胞；第三道防线是免疫细胞和免疫器官构成的。第一和第二道防线构成人体的非特异性免疫，第三道防线构成特异免疫，包括体液免疫和细胞免疫。DC免疫疗法中，常采用肿瘤细胞提取物体外冲击"“自体"DC，然后回输至患者体内，而不采用“异体”DC，这和免疫系统具有防卫功能有关，该功能主要体现在免疫系统可消灭非己的细胞，A正确；致敏的DC可刺激T细胞分化为记忆细胞，若体内有脑胶质瘤细胞产生，记忆细胞可以识别并分化为效应T细胞将其清除，B错误；体外冲击获得致敏DC的过程依靠的是提取物冲击，并没有体现细胞膜进行细胞间信息交流的功能，C错误；肿瘤细胞中原癌基因和抑癌基因突变，细胞癌变，细胞的黏着性降低，容易在体内分散和转移，D错误。分层提分分层提分题组A基础过关练1．人体器官移植后不易成活，根据现代免疫学分析，移植器官的组织细胞相当于()A．淋巴细胞B．疫苗C．抗体D．抗原2．环孢霉素A是一种能抑制T细胞增殖的药物，它能使人体免疫系统处于无应答或弱应答状态。因此环孢霉素A可用于()A．提高器官移植的成活率B．清除宿主细胞内的结核杆菌C．降低恶性肿瘤的发病率D．治疗艾滋病3．下列分别属于免疫预防和免疫治疗的是()A．注射胸腺激素和口服抗体B．注射卡介苗和输入抗体C．注射麻疹疫苗和口服球蛋白D．移植胸腺和输入淋巴因子4．健康人体接种乙肝疫苗后一般不会发生的是()A．吞噬细胞摄取和处理病原体，并传递抗原B．B细胞增殖分化形成浆细胞和记忆B细胞C．细胞毒性T细胞和相应的靶细胞密切接触，使靶细胞裂解D．抗原—抗体特异性结合的产物被吞噬细胞吞噬消化5．(多选)有一种胰岛素依赖型糖尿病是由于患者体内某种T细胞过度激活为效应T细胞后，选择性地与胰岛B细胞密切接触，导致胰岛B细胞死亡而发病。下列叙述错误的是()A．这种胰岛素依赖型糖尿病属于自身免疫病B．患者血液中胰岛素水平高于正常生理水平C．效应T细胞将抗原传递给胰岛B细胞致其死亡D．促进T细胞增殖的免疫增强剂可用于治疗该病6．宫颈癌是常见的妇科恶性肿瘤，研究发现97%的宫颈癌都是由人乳头瘤病毒(HPV)引起，HPV疫苗可有效预防宫颈癌的发生。请回答下列问题：(1)HPV疫苗进入人体后，它会被巨噬细胞________暴露出HPV所特有的抗原，将抗原传递给辅助性T细胞，刺激辅助性T细胞产生________，促进B细胞增殖、分化，大部分分化为______细胞，产生抗体。(2)该疫苗在半年内需要定期注射三次，是为了获得__________________。(3)已接种HPV疫苗的人，仍有可能患宫颈癌，推测原因可能是________。题组B能力提升练1．2021年8月26日，弥漫性大B细胞淋巴瘤（DLBCL）患者陈阿姨从上海交通大学医学院附属瑞金医院血液科办理了出院手续。陈阿姨成为全国首位接受了CAR﹣T治疗后被评估症状完全缓解的患者。CAR﹣T治疗属于（

）A．手术切除 B．化学药物治疗C．放射治疗 D．免疫治疗2．免疫学是在人类与传染病斗争过程中发展起来的学科，有关免疫学的应用错误的是（

）A．疫苗通常是灭活的或减毒的病原体制成的生物制品B．接种疫苗后，人体可以产生相应的抗原C．免疫抑制剂可以大大提高器官移植的成活率D．免疫学的应用除了免疫预防，还包括免疫诊断和免疫治疗3.下列关于免疫学应用的叙述，错误的是（

）A．卡介苗是预防肺结核的疫苗 B．疫苗通常是灭活的或减毒的病原体制成的生物制品C．HLA必须完全相同才可以进行器官移植 D．免疫学在临床实践上的应用包括免疫预防、免疫诊断，免疫治疗4．随着免疫系统研究的逐步深入，免疫学在免疫预防、免疫诊断、免疫治疗和器官移植等方面得到了广泛应用。下列关于免疫学应用的叙述，错误的是（

）A．预防接种不是人体获得针对某种病原体的特异性免疫能力的唯一途径B．抗原和抗体特异性结合的特性可用于病原体和肿瘤的临床诊断C．外伤病人注射破伤风抗毒素（破伤风毒素的抗体）属于免疫治疗D．对于要进行器官移植的患者，可应用免疫抑制疗法题组C培优拔尖练1．(多选)下图为人体感染病原体后的病原体浓度变化，其中曲线3表示正常人，曲线1和2表示第二道防线缺陷或第三道防线缺陷患者，下列叙述正确的是()A．第二道防线缺陷病人，其第三道防线也受影响B．给曲线2的病人注射疫苗，会诱发特异性免疫C．在a点时，正常人体内含有针对该病原体的抗体D．曲线3的病原体浓度变化过程中，仅第三道防线发挥作用2．据英国媒体BBC报道，诺贝尔奖得主著名生物学家巴尔的摩教授说，艾滋病病毒疫苗的研制工作经过了20多年后仍没有希望取得突破。巴尔的摩认为，由于艾滋病病毒进化出了可以从人类免疫系统中保护自己的方式，已经找到愚弄人类的免