动物遗传学：第9章 免疫遗传基础

第九章

免疫遗传学基础（Immunogenetics）免疫遗传学研究的内容免疫遗传学是免疫学与遗传学相互渗透发展起来的一门边缘学科。主要研究抗原、抗体及它们之间相互作用的遗传本质，基因重徘产生免疫的多样性，免疫应答过程中的遗传调控和抗原、抗体、抗原受体、补体等各种免疫活性物质的基因调控以及免疫缺陷的遗传学问题。免疫遗传学研究的内容抗原遗传抗体遗传免疫应答遗传补体的遗传和干扰素的遗传免疫遗传学基础主要内容第一节免疫学基本概念第二节抗原与抗体第三节主要组织相容性复合体第四节补体系统第五节免疫遗传学与动物育种第一节

免疫学基本概念——一个富有传奇色彩的科学词汇起源：Immunis：exemptfrom‘charges’控诉,税役引申：Immune[i’mju:n]：exemptfromdiseases现代：以特异性识别机体的各种抗原性成分为基础，协助机体对自身某些细胞和外来的异物（主要为病原成分）进行选择性清除，以维持自身的结构与功能稳定。Immune中国古代的免疫知识晋朝 葛洪 肘后方 天行发斑疮隋唐 王焘 外台秘要 豌豆疮唐开元年 江南赵氏 鼻苗种痘术，时苗宋真宗年 峨嵋山人 痘术(VARIOLATION)

明隆庆年 传代减毒（熟痘）明朝的《治痘十全》和清朝的《痘疹定论》

一、免疫学简史

（HistoryofImmunology)

尽管免疫学是近年才确立的一门新学科，但其发展历史可追溯到很久以前。在约两千年前古代人们就了解到长期接触某种传染病的人对该病有抵抗力，并陆续在实践基础上开始了应用免疫学方法预防传染病的伟大创举，作为成果之一是在1980年从地球上消灭了曾令人类极为恐怖的天花瘟疫。

1979年10月26日：世界卫生组织宣布天花病被消灭

1980年：全球消灭天花证实委员会要求各国停止预防天花的免疫种痘。人类广泛应用免疫学方法防治的第一种病是天花，据文献追记最早在唐朝我国民间已利用人痘苗来防治；11世纪(宋真宗时)宰相王旦就曾接请人给儿子王素种过人痘.到16世纪初(明隆庆时)，我国医生已广泛用天花的干痂(人痘)作为免疫原,成功预防了天花，但其术仍为医家秘传．清康熙时(1662-1722)，医家朱纯嘏公开了种痘术(<<痘疹定论>>1713)，其后有关技术才广为人知，传播于天下，并很快传入欧洲，启发后人发明了牛痘。天花疫苗的发明ProgressionofSmallpoxDay7Day3Day5天花病毒

(Poxvirus)中国的人痘制作方法：人工将人痘（生苗）传代7次，得到熟苗，抗原性得以保留而毒性尽除，使用无危险而有效。传播：最早是俄罗斯，而后传入朝鲜、日本，后经俄罗斯传入土耳其。1721年，经英国驻土耳其大使夫人Montagu（马大姑）将其传入英国。欧洲的牛痘18世纪欧洲天花流行，牛羊不能幸免。挤奶工人感染牛痘，但不会全身感染发病，愈后再不会得天花。英国乡村医生Jenner(真能)的发现：牛痘脓液注射预防天花。菌苗的发现细菌学的发展：Leeuvenhoek,1676

麻风分枝杆菌（1874）炭疽芽胞杆菌（1877）肺炎链球菌（1880）

结核分枝杆菌（1882）

破伤风梭菌（1884）二、Immunology免疫学：研究机体自我识别和对抗原性异物排斥反应的一门科学。免疫系统：人体内存在一个负责免疫功能的完整的解剖体系即免疫系统，与神经和内分泌等其他系统一样，这个系统有着自身的运行机制并可以与其他系统相互配合，相互制约，共同维持机体在生命过程中总的生理平衡。概述——免疫的基本特性1识别自身和非自身，recognitionofselfandnonself这是免疫应答的基础免疫细胞膜表面的抗原受体+外来抗原的表位（epitope）识别很精细，包括异种之间，同种不同个体之间2特异性，specificity即免疫具有很强的针对性3免疫记忆，immunologicalmemory对相同抗原物质的再次进入具有记忆，会产生更快、更强的免疫应答。概述——免疫的基本功能1.抵抗感染，defense指动物机体抵御病原微生物感染和侵袭的能力。免疫功能亢进变态反应（allergy）免疫功能低下或缺陷机会感染（opportunisticinfection）2.自身稳定，homeostasis清除机体产生的大量衰老死亡细胞功能异常自身免疫病（autoimmune

disease）3.免疫监视，Immunolgicalsurveillance肿瘤细胞的发现和清除功能低下或失调肿瘤（tumor）发生免疫系统功能的生理和病理表现功能名称生理功能病理表现免疫防御

清除病原微生物及超敏反应（强）其它抗原性异物免疫缺陷病（弱）免疫自稳

清除损伤或衰老细胞自身免疫性疾病免疫监视

清除突变或畸变细胞，肿瘤或病毒持续防止肿瘤发生，杀伤性感染病毒感染细胞免疫系统对“自己”与“非己”的识别。对“自己”成分的免疫耐受，对“非己”成分的免疫应答这涉及细胞间的信息传递、细胞内信号传递和能量转换等生命过程的基本特性，对生命活动的研究有着重要意义。

免疫：机体受到抗原物质刺激而产生特异性免疫应答的过程。

天然免疫：机体依赖自身天然存在的屏障结构来防御有害物质或病原微生物，这些结构包括皮肤、黏膜、血液和淋巴组织中的巨噬细胞、自然杀伤细胞及各种细胞因子等。获得性免疫：指非遗传所致，个体通过与外源性物质接触而被诱导和激活的特异性的免疫能力。艾滋病（acquiredimmunodeficiencysyndrome）获得性免疫缺陷综合症AIDS：1981年于美国率先报道；是感染人类免疫缺陷病毒（简称HIV）后引起的一种致死性传染病。HIV主要破坏人体的免疫系统，使机体逐渐丧失防卫能力而不能抵抗外界的各种病原体，因此极易感染一般健康人所不易患的感染性疾病和肿瘤，最终导致死亡。获得性免疫：可分为体液免疫和细胞免疫;及主动免疫和被动免疫。

体液免疫：以Bcells产生抗体来达到保护目的的免疫机制。属后天的免疫机制。

细胞免疫：凡是由免疫细胞发挥效应以清除异物的作用即称为细胞免疫。由T细胞介导。

获得性免疫的特征两大特征：（1）记忆；（2）可增强天然免疫的防御能力，能够直接或集中地作用在抗原进入部位而更有效地清除抗原。获得性免疫的类型体液免疫：由血液中的抗体分子介导，能特异地识别和清除抗原，可通过血清或血浆传递给未免疫者。细胞免疫：由T细胞介导，可通过细胞从已免疫者传递给未免疫者。体液免疫作用机制当抗原(病菌或病毒)第一次感染人体时，会被行先天免疫的细胞所吞噬、清除，而其中一部分细胞特称APC，它们除了能吞噬、分解抗原，还能将分解后的碎片呈现给Bcell，使之活化、分裂，并筛选出对抗原最具亲和力的抗体，抗体的variableregion能与抗原产生专一性的结合，阻止它感染正常细胞，并用另一端的Fcportion与巨噬细胞结合，使巨噬细胞吞噬抗原，达到消菌的目的。主动免疫是指在抗原的刺激下，人体的免疫系统对抗原出反应，产生了专门对付该抗原的抗体，以后，如果再碰到这种抗原的话，抗体等免疫物质就会主动地去攻击这种抗原，保护人体不受侵害。这个过程就是主动免疫的过程。打预防针就是主动免疫的方法之一。被动免疫则是直接将抗体类物质输入人体，不需身体的免疫系统“制造”抗体。用于治疗。注射丙种球蛋白，就是被动免疫的一种。

三、免疫系统的组成

免疫器官：胸腺，骨髓、脾、淋巴结等。

免疫细胞：淋巴细胞、吞噬细胞等。

体液中的各种抗体和淋巴因子等。第一节免疫系统

TheimmunesystemImmuneSystem----是机体执行免疫功能的组织机构，是产生免疫应答的物质基础。**3个组成部分：

免疫器官，Immuneorgan

免疫细胞，Immunocyte

免疫分子，Immunemolecule第一节免疫系统一、免疫器官，Immuneorgan

－－－淋巴细胞和其它免疫细胞发生、分化、成熟、定居和增殖以及产生免疫应答的场所初级（一级）免疫器官，Primaryimmuneorgan-------淋巴细胞等免疫细胞发生、分化和成熟的场所（中枢免疫器官，centralimmuneorgan）次级（二级）免疫器官，Secondaryimmuneorgan------成熟的T细胞和B细胞定居、增殖和对抗原刺激产生免疫应答的场所（外周免疫器官，Peripheralimmuneorgan）第一节免疫系统一、免疫器官，Immuneorgan（一）中枢免疫器官，Centralimmuneorgan

包括骨髓(bonemarrow)、胸腺(thymus)、腔上囊（bursa）及其类同结构。胸腺和腔上囊起源于胚胎早期，为淋巴上皮结构，是诱导淋巴细胞增殖分化为免疫活性细胞的器官。新生动物时切除，则造成淋巴细胞缺乏，影响免疫功能。

第一节免疫系统一、免疫器官，Immuneorgan（二）外周免疫器官，Secondary(Peripheral)immuneorgan包括脾脏（spleen）、淋巴结（lymphnode）和消化道、呼吸道和泌尿生殖道的淋巴小结等。起源于胚胎晚期的中胚层，并持续存在于整个成年期，切除后一般不明显影响免疫功能。

第一节免疫系统黏膜相关淋巴组织，Mucosa-associatedlymphoidtissues，MALT——微生物进入机体的主要部位是含有黏膜上皮细胞的上皮表面，大约50%的淋巴组织位于黏膜表面。这些被统称为黏膜相关淋巴组织（MALT）。包括：鼻相关的淋巴组织，NALT(nasal)肠道相关的淋巴组织，GALT(gut)比如，Peyer‘spatches支气管相关的淋巴组织，BALT(bronchus)泌尿生殖系统相关的淋巴组织骨髓bonemarrow是体内重要的造血器官，同时也是各种免疫细胞发生和分化以及产生抗体的场所。髓样干细胞红细胞系、单核巨噬细胞系、粒细胞系。淋巴干细T、B前体细胞T、B细胞既是一级免疫器官，也是重要的二级免疫器官。

血细胞生成与干细胞发育分化胸腺thymus是T细胞成熟和发育的主要器官。未成熟的T细胞前体从骨髓迁移到胸腺，成为胸腺细胞，然后发育、分化成为成熟的T细胞，释放到外周免疫器官。由第三咽囊的内胚层分化而来，位于胸腔前部纵隔内、胸骨后心脏上前方。主要免疫功能：1）T细胞成熟的场所；2）产生胸腺激素。腔上囊或类同结构（BursaorBursaAnalogue）

腔上囊（法氏囊）位于泄殖腔上方，盲囊状。鸟类特有。哺乳动物的肠道淋巴结，扁桃体及骨髓有类似功能。其主要作用为控制体液免疫。胚胎期用睾丸酮或可的松抑制腔上囊发育，或孵化时切除可影响体液免疫。

脾spleen外包被膜，实质分为2部分，中央为白髓；红髓量多，位于白髓周围。红髓——贮存红细胞，捕获抗原和生成红细胞。脾索中含有大量B细胞和浆细胞以及巨噬细胞、树突状细胞等。白髓——发生免疫应答。淋巴鞘主要由T细胞组成（胸腺依赖区）；淋巴小结和生发中心含有大量B细胞（非胸腺依赖区）。脾的免疫功能：1）血液滤过作用；2）滞留淋巴细胞作用；3）产生免疫应答的重要场所；4）产生吞噬细胞增强激素。淋巴结lymphnode沿淋巴循环径路分布。圆形或豆状，外包被膜，其次是被膜下淋巴窦、皮质、副皮质和髓区。皮质区主要由B细胞聚集而成，为非胸腺依赖区。接受抗原刺激后，B细胞分裂增殖形成生发中心（germinalcenter)，内含不同分化阶段的B细胞、浆细胞和少量T细胞。副皮质区为T细胞集中区，为胸腺依赖区。髓质由髓索和髓窦组成。髓索中含有B细胞、浆细胞和巨噬细胞等。髓窦内有大量巨噬细胞。

鸡无淋巴结，但有弥散的淋巴组织；鸭、鹅等水禽有2对淋巴结：颈胸淋巴结和腰淋巴结。淋巴结的免疫功能：过滤和清除异物作用产生免疫应答的场所Tonsil扁桃体Adenoid腺的Thymus胸腺LymphnodeSpleenPeryer’spatches淋巴集结Appendix阑尾BonemarrowLymphaticvessel淋巴管淋巴结的结构被膜capsule皮质cortex副皮质paracortex

生发中心germinalcenter髓质medulla第一节免疫系统二、免疫细胞，

Immunocyte

-----凡参与免疫应答或与免疫应答有关的细胞。免疫活性细胞，Immunocompetent

cell(ICC)

mainlyT,Bcells；Kcell&NKcell辅佐细胞，Accessorycell(AC)单核巨噬细胞，mononuclearphagocyte

(Mφ)

树突状细胞，dendriticcell(DC)其它细胞

粒细胞，Granulocyte----neutrophil

（PMN）,eosinophil，basophil&mastcell

红细胞，Erythrocyte(redbloodcell)第一节免疫系统二、免疫细胞，

Immunocyte免疫活性细胞，

ICC－－接受Ag刺激后能分化增殖、产生特异性免疫应答的细胞辅佐细胞（即抗原递呈细胞，antigenpresentingcell,APC）-----能捕捉和处理Ag、把Ag递呈给ICC的细胞，在免疫应答中起辅助作用。polymorphonuclearcell，PMN：多形态核细胞CellsoftheImmuneSystemAllderivefromthebonemarrowTwomainlineages

：derivefromthebonemarrowhematopoieticstemcells:Lymphoidlineage——Tcells,Bcells,NaturalKiller(NK)cellsMyeloidlineage——Monocytes,Macrophages,Dendriticcells,Megakaryocytes,Granulocytes淋巴细胞淋巴细胞类型：T淋巴细胞、B淋巴细胞、NK细胞T淋巴细胞：主要分为T辅助细胞（HelperTcell,Th）和细胞毒性T细胞（cytotoxicTcell,Tc）。B淋巴细胞：可分为B1和B2细胞。淋巴细胞的作用特点：淋巴细胞决定了适应性免疫应答的特异性（specificity）和记忆性（memory）。淋巴细胞在一级免疫器官中产生并成熟；在二级淋巴器官/组织中发挥作用。能迁移到组织中和经淋巴管返回血流（再循环）

T淋巴细胞T细胞是胸腺依赖性淋巴细胞（thymusdependentlymphocyte）的简称。T细胞的发育：T细胞前体从骨髓进入胸腺（thymus）皮质，然后向髓质移动，最后到达髓质而成为成熟的T淋巴细胞，随后迁移到二级淋巴器官和组织。T辅助细胞（HelperTcell,Th）——主要功能是协助其他细胞（B细胞）发挥免疫功能。细胞毒性T细胞（cytotoxicTcell,Tc）——介导杀伤受感染的细胞（主要是病毒感染细胞）。B淋巴细胞和浆细胞B淋巴细胞（Bonemarrowdependentlymphocyte，or，bursadependentlymphocyte）是由哺乳动物骨髓或鸟类法氏囊中淋巴样前体细胞分化成熟而来。浆细胞（plasmacell）由活化的B细胞而来，能分泌针对特异性抗原（antigen，Ag）的抗体（antibody，Ab）。B细胞在骨髓中产生，并迁移到二级淋巴器官中，在此与外源性抗原作用，发生免疫应答。在抗原激活时和有Th辅助时，B细胞增殖并成熟为记忆细胞（memorycell）或浆细胞（plasmacell）。B细胞有B1和B2两种，其中B2是常规B细胞，担负体液免疫功能（产生抗体）。Lymphocyte，LNeutrophil&lymphocyteTlymphocyte，erythrocyteandplatelet三、免疫分子，Immunemolecules补体（Complements）系统细胞因子，Cytokines：包括干扰素（Interferon）、白细胞介素（Interleukin)等急性期蛋白（Acutephaseprotein）防御素（defensin)抗体，Antibodies受体，Receptors：(TCR，BCR，FcR，MHC分子，等)第一节免疫系统第二节抗原与抗体抗原（antigen,Ag）:

凡是能够刺激机体的免疫系统产生抗体或效应细胞，并且能够和相应的抗体或效应细胞发生特异性结合反应的物质，就叫做抗原。抗原决定簇抗原物质表面具有的某些特定的化学基团，抗原依此与相应的抗体或效应T细胞发生特异性结合，即抗原决定簇。抗原有两种性能，即免疫原性和反应原性。免疫原性是指能够刺激机体产生抗体或效应细胞；反应原性是指能够和相应的抗体或效应细胞发生特异性结合反应。兼备这两种性能的物质叫做完全抗原。如病原体、异种动物血清等。只具有反应原性而没有免疫原性的物质叫做半抗原。如青霉素、吗啡等。

抗原的特性抗体（antibody,Ab）:机体受抗原刺激后产生的，并且能与该抗原发生特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。抗体的分布：主要分布于血清中，也分布于组织液及外分泌液中，如乳汁中，所以新生儿在一定时间内可由于获得母体乳汁内的抗体而获得免疫。

功能区（domain）

轻链L:可变区VL，稳定区CL

重链H:可变区VH，稳定区（CH1，CH2，CH3）

抗体分子多样性的遗传机制一个机体何以能产生多达106～108种具有不同抗体特异性的Ig分子，其机制至今虽未完全清楚，但从基因的结构组成及重排中可找到一些答案。众多v区基因和一个或少数几个c区基因不连续地排列在染色体上，它们在DNA水平随机地结合是Ig分子多样性的基础，而体细胞突变又可增大v区的库容。Ig基因重排（组）重链基因人类重链基因位于第14号染色体上，基因结构非常复杂，分为4个不连续的基因节段，从着丝点5＇末端起依次为：可变区（vh）基因、多样性区（diversityregion，dh）基因、接合区（jh）基因和稳定区（ch）基因（图2-5）。第三节主要组织相容性复合体导致排斥反应的抗原称为组织相容性抗原，能够对此抗原进行快而强的排斥反应的免疫系统称为主要组织相容性系统MHS，编码MHS的基因群为主要组织相容性复合体MHC；同样，引起慢而弱的排斥反应的基因群称为次要组织相容性复合体mHCMHCMHC的意义抗原特异性淋巴细胞不能识别游离或溶解状态的抗原，只识别MHC分子非共价结合的抗原。当抗原与MHC分子结合形成复合物并呈递到T细胞表面时，T细胞才能与带有MHC-抗原复合物的细胞相互作用，并被激活。抗原与Ⅰ类还是Ⅱ类分子结合，决定为激活的T细胞种类，也因此出现不同性质的免疫应答。两条分开的肽链两条结合肽链MHC基因区

一

小鼠H-2复合体定位：第17号染色体构成：K、I、S、D/L等位基因

根据编码分子不同分成三类：Ⅰ类基因：

K、D、L位点---编码Ⅰ类分子的α链Ⅱ类基因：

I位点I-A亚区---编码Ⅱ类分子Aα和Aβ链

I-E亚区---编码Ⅱ类分子Eα和Eβ链III类基因：

S区（I区与D区之间）