第七章：免疫

1、,免疫,免疫,第一节 免疫学发展简史,免疫学是在人类与传染病斗争的过程中发展起来。在长期实践中有很多流行性疾病，如麻疹、天花等，患病康复后很少第二次感染。,一、免疫学的诞生,二、免疫学形成阶段（三个阶段）,免疫学于18世纪末开始，至今经历了三个发展阶段：,第一阶段：免疫学形成阶段（16世纪18世纪末）,Edward Jenner（爱德华 琴纳）(1749-1822年)，13岁在Sodbury学医8年，1792年荣获医学博士学位。1796年5月14日他从挤奶女工接触牛痘而不生天花这一现象得到了启发，把牛痘的脓泡液接种于健康的男孩，待反应消退之后再用同样方法接种天花，男孩不再发病。1798年他发表

2、了开创新纪元的牛痘疫苗的报告。这一发现当时被称为Jenner牛痘疫苗接种，是人们与天花奋斗长达200年之久的最重要的武器。1980年5月8日在日内瓦召开的第33届世界卫生大会(WHA)上宣布全球消灭天花。在免疫科学真正确立之前，Jenner的贡献是巨大的，所以人们通常把免疫学的起源归功于他。,天花病毒 (Pox virus),每个喷嚏可产生100万个泡沫微粒,天花发病过程,7天,3天,5天,第二阶段：免疫学实验研究阶段（19世纪末20世纪中）,Louis Pasteur巴斯德(1822-1895年)是一位法国化学家、微生物学家和免疫学家。1880年他发现鸡霍乱杆菌的陈旧培养物能预防鸡霍乱的感染

3、，首先创造了减毒疫苗。为了纪念一个世纪前Jenner的功勋，他将这种方法称之为预防接种(vaccination)，并将这种制剂称之为疫苗(vaccine),相继他又创造了炭疽杆菌减毒疫苗，狂犬病的减毒疫苗，兴起了主动免疫的方法(active immunization)。,疫苗免疫机理研究 细胞免疫学说与体液免疫学说的争论,细胞免疫学说（1890）： Metchnikoff梅奇尼科夫（俄1883）首次发现吞噬细胞的吞噬作用。,体液免疫学说（1897）： Behring贝林(德1890)、北里（日本）首次发现白喉抗毒素（血清抗体）。 1891年首次用白喉抗毒素血清治好白喉病人。 抗体、抗原概念、血

4、清学试验形成。 Erlich欧利希（德 1897）提出“体液免疫学说” 。,Elie Metchnikoff(俄，1846-1916) 细胞免疫的倡导者，他在研究游走细胞即海星幼虫细胞的游走作用时，发现能吞噬外来的异物，并观察到水蚤的血液细胞能杀灭霉菌孢子，后来在兔及人体中用各种细胞进行实验，也发现白细胞有吞噬各种细菌的作用，因此认为机体的免疫机制，主要就是以增强了吞噬功能的白细胞所发挥的吞噬作用，即细胞学说。1908年他与Paul Ehrlich以关于抗体形成的侧链学说共获1908年的诺贝尔生理和医学奖。,Emil von Behring（德，1854-1917）和 北里柴三郎(日，Kita

5、sato)用白喉脱毒外毒素注射动物（马），在动物血清中发现了一种能中和白喉外毒素的物质，称为抗毒素。以抗毒素对白喉患者进行治疗，发现此种中和毒素的能力能被动地转移给正常动物，使后者获得抗白喉毒素的免疫力，因此称这种方法为人工被动免疫法。此后很多人从免疫动物或传染病病人血清中发现了多种能和微生物或其产物发生结合反应的物质，通称为抗体，而引起抗体产生的物质称为抗原。抗原和抗体因能发生特异性结合，为诊断传染病建立了血清学诊断方法。此二人在1901年共同获得诺贝尔生理和医学奖。,第三阶段：现代细胞、分子免疫学研究发展阶段（20世纪中期以来）,第二节 免疫概念与类型,一、免疫概念,免疫： 机体在长期进化

6、中所形成识别自我物质和排出异已物质，以维持机体生理平衡和自身稳定一种生理功能，称免疫。,一免疫（immunity） 免疫最早的概念可能来自18世纪中国医书免疫类方，其意义是预防疾病或免除瘟疫。 现代免疫学认为：免疫是指生物机体在识别异己过程中，识别自我和排除异己，以维持机体内环境平衡和稳定的保护性生理反应。,三、生理功能三方面,四、免疫类型,1、先天性免疫：动物先天具有对病原微生物及产物的不感受性。 2、获得性免疫：动物生后获得对某种病原体及其产物的不感受性。,五、免疫系统的基本组成,免疫系统,Fig 1 The immune System The immune System is the n

7、ame of a collection of Molecules, Cells and Organs whose complex interactions form an efficient system that is usually able to protect an,1.免疫器官(Organs of the Immune System),淋巴细胞发育成熟的场所 骨髓（bone marrow）、法氏囊（Bursa of Fabricius）和胸腺（thymus）,2.免疫细胞(Cells of the Immune System ),免疫细胞,免疫活性细胞,抗原提呈细胞,免疫辅助细胞,T

8、淋巴细胞,B淋巴细胞,单核巨噬细胞,树突状细胞,B淋巴细胞,粒细胞,肥大细胞,NK及K细胞,红细胞,血管内皮细胞等,嗜中性粒细胞,嗜酸性粒细胞,嗜碱性粒细胞,肥大细胞,肥大细胞,免疫细胞,抗原提呈细胞,免疫辅助细胞,T淋巴细胞,B淋巴细胞,单核巨噬细胞,树突状细胞,B淋巴细胞,粒细胞,肥大细胞,NK及K细胞,红细胞,血管内皮细胞等,嗜中性粒细胞,嗜酸性粒细胞,嗜碱性粒细胞,肥大细胞,肥大细胞,3.免疫分子(Cells of the Immune System ),免疫分子的种类相当繁多，主要有T细胞抗原识别受体(TCR)、B细胞抗原识别受体(BCR)、主要组织相容性抗原、白细胞分化抗原、粘附分

9、子、促分裂素受体、细胞因子受体、免疫球蛋FC段受体以及其它受体和分子。,第三节 抗原（antigen，Ag）,第三节 抗原（antigen，Ag）,抗原：抗原(antigen,Ag)是一类能刺激机体免疫系统使之产生特异性免疫应答，并能与相应的免疫应答产物（抗体和/或效应淋巴细胞）在体内或体外特异性结合的物质。,抗原 机体 抗体或致敏淋巴细胞，称免疫原性。 抗原抗体或致敏淋巴细胞结合 称反应原性。,抗原除可引起免疫应答外,在某些情况下，也可诱导机体对该抗原表现出特异性无应答状态,即产生免疫耐受; 有时还可引起病理性的过强的免疫应答即超敏反应。,异源性：正常动物机体内不含有的物质，主要表现在。 （

10、1）异种间物质：病原微生物与机体之间。 （2）同种异体物质：如人类个体间不同的血型抗原、人类主要组织相容性抗原、一个正常人皮肤移植给没有亲缘关系的烧伤病人身上，会发生排斥反应等。 （3）自体内隔绝的物质暴露：一些与免疫细胞隔绝的隐蔽成分或发生改变均的自身组织成分可成为自身抗原，如眼晶状体蛋白等。一旦被破坏进入血流中就会被免疫系统当成异己物质，被排出掉。,一、构成抗原的条件,特异性（specificity）是指物质间的相互吻合性、针对性或专一性。抗原特异性表现在两个方面： 抗原只能激活具有相应受体的淋巴细胞克隆，产生特异性抗体和效应淋巴细胞 抗原只能与相应抗体或效应淋巴细胞结合并发生反应。 如猪

11、瘟抗原只能与抗猪瘟抗体起反应。,二、抗原特异性,抗原决定簇 研究发现，用化学方法降解抗原后所获得的小分子降解产物(分子量0.21kD)仍具有与相应抗体特异性结合的能力。这表明抗原这一大分子物质中真正与抗体分子结合的化学基团仅仅是抗原分子的一小部分，这种抗原分子中与抗体特异性结合的或能被淋巴细胞抗原受体特异性识别的特殊化学基团即抗原决定簇（antigenic determinant），又称表位(epitope)。它们是抗原特异性的结构基础。,抗原决定簇的大小与相应抗体或抗原受体的抗原结合部位相当。 一般情况下，一个多肽决定簇含517个氨基酸残基；一个多糖决定簇含57个单糖；一个核酸半抗原的决定簇

12、含68个核苷酸。 抗原分子表面能与抗体结合的决定簇总数称为抗原结合价（antigenic valence）。大多数天然抗原分子表面具有多个相同和/或不同的抗原决定簇，是多价抗原。,根据决定簇结构或识别特点，可对抗原决定簇进行分类： 构象决定簇和顺序决定簇 构象决定簇（conformational determinant）指序列上不相连的氨基酸或单糖，由空间构象形成的决定簇，是 B 细胞或抗体识别的决定簇，一般位于分子的表面。 顺序决定簇(sequential determinant)指一段序列相连的氨基酸片段，又称线性决定簇(linear determinant)，多位于分子的内部，主要是T细

13、胞识别的决定簇，B细胞也可识别线性决定簇。,2.T细胞决定簇和B细胞决定簇 在免疫应答中，T细胞的抗原识别受体（TCR）和B细胞的抗原识别受体（BCR）识别的决定簇不同，分别称为T细胞决定簇和B细胞决定簇。 T细胞决定簇存在于抗原分子内部，为线性决定簇，需经抗原提呈细胞(antigen presenting cells，APC)加工，并与其MHC分子结合后，才被TCR识别。T细胞决定簇主要是多肽。,表 T细胞决定簇与B细胞决定簇特性的比较,1、完全抗原-凡具有免疫原性及反应原性两种特性的抗原称为完全抗原。通常说的抗原就是指完全性抗原；如大多数蛋白质、细菌、病毒、微生物组织成分等。 2、半抗原凡

14、不具免疫原性的小分子物质（半抗原），与某些大分子物质（载体）结合成复合物后，就可刺激机体引起免疫反应。如某些药物和大多数的多糖、类脂等。半抗原多为简单的小分子物质（分子量小于4kD），单独作用时无免疫原性，但与蛋白质载体（carrier）结合后就可获得免疫原性。 低分子化学物质例如青霉素、磺胺、氨基比林等，不具有免疫原性，但与血细胞或其它蛋白结合后，即转变为完全抗原。,三、抗原种类,Viral Structure,病毒抗原,抗体（免疫球蛋白）是动物机体受到抗原物质刺激后，由B淋巴细胞转化为将细胞产生的，能与相应抗原发生特异性结合反应 免疫球蛋白，这类免疫球蛋白称为抗体。,第四节 抗体：（Ant

15、ibody ，Ab ）,（二）免疫球蛋白的分类、结构及作用 免疫球蛋白可分为五大类： IgG-是体液免疫的主要物质，可抗菌，抗病毒，中和毒素。 IgA-担负局部免疫作用，即保护粘膜不受损害、阻挡抗原 的吸附。 IgM-抗菌，抗肿瘤。例如新生儿脐带血清中IgM。IgM水 平升高可能暗示胎儿在子宫内受感染。 IgE-在血清中含量最少，与变态反应有关。 IgD-畜禽中暂未发现，很少分泌，且易降解。,（三）抗体形成的一般规律 1、初次反应：抗原初次进入机体后，刺激机体经过一段潜伏期（3天数周）后才产生抗体，一般产生量少，维持时间短，抗体水平很快下降，这种初次接触抗原的反应称为初次反应。 2、再次反应：

16、经过一定时期后，当机体再次接受相同的抗原，潜伏期短，下降的抗体很快猛升到最高水平，比初次高10100，维持时间长，然后逐渐下降。 3、回忆反应：经很长时间后，体内产生抗体完全消失，但当再次接触相同抗原时，可使抗体水平再次突然升高，此为记忆细胞作用。（图）,四、抗体的特异性免疫 （一）免疫器官： 根据发生和作用的不同可分为两类： 1.中枢免疫器官：包括骨髓、胸腺、腔上囊（鸟类有，人和其它哺乳动物无）。是免疫细胞的发源地，可以把免疫细胞诱导分化成免疫活性细胞:T-细胞和B-细胞，并输送到周围的淋巴细胞器官内。在免疫反应中起司令部作用。,2.外周免疫器官：由脾脏、淋巴结和弥散淋巴组织组成。是免疫反应

17、的重要场所。在未受到抗原刺激时，这些免疫器官是由中枢免疫器官迁移而来，当受到抗原刺激后才会增殖，发生免疫反应。在免疫反应中起到前哨阵地的作用。 (二)免疫细胞：除T-细胞外还有即参与非特异性免疫反应也参与特异性免疫反应单核吞噬系统及粒细胞：主要有组织中的巨噬细胞，血流中的单核细胞，以及粒细胞（包括嗜中性、嗜酸性、嗜碱性白细胞）。这类细胞具有捕获抗原、处理抗原，并将处理后的抗原信息传给T、B淋巴细胞。,五、机体的抗传染免疫： （一）非特异性免疫： 非特异性免疫-是机体在长期进化和个体发育中所建立起的防御机能，可遗传后代，无针对性，也不因某一抗原物质刺激而免疫力增强，具有相对的稳定性。 构成非特异

18、性免疫的因素有： 1.皮肤和粘膜的屏障作用：动物机体体外皮肤和体内粘膜在阻挡外界病原微生物侵入中起到屏障作用。皮肤，产生脂肪酸、溶菌酶等杀死清除病原微生物。此外在皮肤、粘膜-上还附着一些正常菌群的微生物对外来的病原微生物有拮抗作用（口腔-中的唾液所含有的链球菌可产生过氧化氢，抑制白喉杆菌和脑膜炎球菌的侵入）。,2.吞噬细胞的吞噬作用：病原微生物突破皮肤、粘膜屏障后进入机体遇到的第二个屏障即吞噬细胞。 吞噬细胞主要有两类： 2.1小吞噬细胞：即血液中的嗜中性细胞。 2.2大吞噬细胞: 即血液中单核细胞和固定与组织中巨噬细胞。,2.3 吞噬细胞的吞噬和杀菌过程：当病原微生物或异物进入体内时，吞噬细

19、胞受趋化因子作用，首先是吞噬细胞向抗原（微生物等）靠近、聚集，然后伸出伪足包围异物形成吞噬体向吞噬细胞靠拢，并通过吞噬或吞饮方式将病原微生物或异物摄入细胞内（对细菌等较大异物，直接伸出伪足将其吞入细胞内，形成吞噬体；对病毒等较小的异物，则胞膜内陷，闭合形成吞饮小体），然后吞噬体或吞饮小体向胞浆内的溶酶体靠近，融合形成吞噬溶酶体，此时溶酶体中溶菌酶、髓过氧化物酶、吞噬细胞杀菌素等直接杀死微生物各种水解酶进一步消化水解消化后的残渣碎片排出细胞外。,吞 噬 过 程,细胞死亡破碎,完全吞噬-溶解释放病原体,不完全吞噬-布氏杆菌、结核杆菌等,吞噬作用的两种后果： 完全吞噬：病原体被吞噬细胞杀死降解，最后消除。大多数细菌被吞噬细胞吞噬后，可被完全彻底的消化或杀灭。 不完全吞噬：有些病原菌和兼性细胞内寄生菌如结核杆菌、布氏杆菌等在免疫低下的机体内虽然被吞噬，但不能被杀死，称为不完全吞噬。这种吞噬对微生物起了一定的保护和扩散作用，从而降低了药物及体液杀菌因素的杀菌作用。为传染病的发生造成有利因素。,3.正常体液因子的非特异性免疫作用 在健康动物的血液、组织液、淋巴液中，含有非特异性免疫作用的多种物质，如补体、溶菌酶、干扰素等。这些物质可直接或间接杀灭或裂解病原体，其作用无选择性。当它们与特异性抗体、吞噬细胞等其他防护因子配合时，能发挥较大的免疫防护作用。,4.机体组织的不感受性 指某些