生命科学与健康-第04章-免疫.ppt

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1、第四章 免疫,第一节 免疫学的诞生,一 柯赫（Robert Koch，1843-1910）四原则,二 巴斯德（Louis Pasteur，1822-1895）人工 免疫实践的开拓性工作,解决了鸡霍乱的免疫问题,解决了牛羊炭疽病的免疫问题,解决了恐水症的免疫问题,第二节 免疫系统,免疫的概念及免疫功能,免疫（immune）是高等生物体识别自身物质和非自身物质的能力，具有保护机体的作用，在一些情况下亦可引起疾病。,在正常情况下，这种生理功能对机体有益，可以产生抗感染、抗肿瘤等维持机体生理平衡和稳定的免疫保护作用；,但在一定的条件下，当免疫功能失调时，也会产生对机体有害的反应和结果，如引起超敏反应、

2、自身免疫性疾病和肿瘤疾病等。,免疫防御（immunological defence）,免疫防御是机体排斥外来抗原性异物的一种免疫保护功能。免疫功能在正常情况下，机体可抵抗病原微生物及其毒性产物的感染和损害，此功能即为抗感染免疫；在异常情况下，免疫防御反应过强会引发超敏反应，反应过弱或缺如可发生免疫缺陷。,免疫自稳（immunological homeostasis）,免疫自稳是机体免疫系统维持内环境相对稳定的一种生理功能。当免疫自身稳定功能处于正常情况状态时，机体可及时清除体内损伤、衰老、变性的血细胞和抗原-抗体复合物等抗原异物，而对自身成分保持免疫耐受；若免疫自身稳定功能失调，则可发生生理功

3、能紊乱或自身免疫性疾病。,免疫监视（immunological survillance）,免疫监视是机体免疫系统及时识别、清除体内突变、畸变的细胞和病毒感染细胞的一种生理保护作用。免疫监视功能失调时，机体突变细胞失控，有可能导致肿瘤发生，或因病毒不能被清除而出现病毒持续性感染状态。,二. 免疫系统,免疫系统,免疫器官,免疫细胞,免疫分子,中枢免疫器官,外周免疫器官,骨髓,法氏囊,胸腺,淋巴结,脾,粘膜相关 淋巴组织,造血干细胞,淋巴细胞,T、B淋巴细胞,第三群淋巴细胞,单核吞噬细胞,其他免疫细胞,抗体（antibody） ：IgG、M、A、D和E,补体,细胞因子（cytokine，CK）,免疫

4、器官,中枢免疫器官,骨髓（bone marrow）,法氏囊（bursa of Fubricius）,胸腺（thymus）,外周免疫器官,淋巴结（lymphoid node）,脾（spleen）,粘膜相关的淋巴组织,免疫细胞,造血干细胞（hemopoietic stem cell）,淋巴细胞（lymphoid node）,T淋巴细胞,B淋巴细胞,第三群淋巴细胞（third population of lymphocyte）,自然杀伤细胞（natural killer cell，NK细胞）,淋巴因子激活的杀伤细胞（lymphokin activated killer cell，LAK细胞）,单核吞

5、噬细胞,其他免疫细胞,其他免疫细胞,中性粒细胞（neutrophil）,嗜酸性粒细胞（eosinophil）,嗜碱性粒细胞（basophil）、肥大细胞,红细胞,抗体（antibody） ：IgG、IgM、IgA、IgD和IgE,免疫分子,抗体就是免疫球蛋白。,补体,补体系统（complement system）是由一系列蛋白质分子组成，能参与破坏或者清除那些与抗体结合的抗原，包括与抗体结合的细胞。,细胞因子（cytokine，CK）,细胞因子是指由活化免疫细胞或非免疫细胞（如骨髓或胸腺中的基质细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞等）合成分泌的、能调节细胞生理功能、介导炎症反应、参与免疫应答和组织修

6、复等多种生物学效应的小分子多肽，是除免疫球蛋白和补体之外的又一类分泌型免疫分子。,第三节：免疫反应类型及免疫反应发生,一. 免疫反应类型（三种分类方式）,正常免疫反应和异常免疫反应,正常免疫反应是一种生理性免疫反应。能够维持机体免疫功能的相对稳定性，提高抗病能力，抗御病原微生物等的侵袭，发挥机体自我稳定和免疫监视作用，防止自身免疫性疾病和肿瘤的发生发展。,异常免疫反应是一种病理性免疫反应。机体免疫失调、生理机能紊乱，出现过高或过低的反应。反应过高（反应过度）表现为变态反应和自身免疫病；反应过低（反应不足）表现为反复感染，容易发生肿瘤，常见于免疫缺损症病人。,特异性免疫反应和非特异性免疫反应,特

7、异性免疫反应是由后天获得，是机体在生理过程中，反复与抗原物质作斗争或通过人工预防接种而建立起来的免疫反应。有个体特征，针对性强，可专一地对某种抗原起反应。根据获得特异性免疫反应的方法不同，可将特异性免疫反应再分为自动免疫和被动免疫反应。前者是通过自然的感染或有意识地人工接种而获得的特异性免疫反应；后者是借助转输抗体或淋巴细胞，将免疫性从一个个体传递到另一个无免疫力的个体中而获得的特异性免疫反应。,非特异性免疫反应是由先天遗传而来，是生物在种系发生和进化过程中，不断与病原微生物等抗原物质作斗争而获得。有“种”的特征。非特异性免疫反应能对初次侵入机体的抗原起反应，对抗原无针对性，是机体免疫反应的基

8、础。,细胞免疫反应和体液免疫反应,细胞免疫：由机体内的免疫淋巴细胞及其产生的免疫活性细胞参与的免疫反应；,体液免疫：由抗体参与的免疫反应。,二. 免疫反应发生,种系发生与免疫反应,个体发育与免疫反应,“0”级阶段，可产生免疫耐受性，即在胚胎时，接触过某些抗原，将来成长的个体对这些抗原不产生免疫反应。,“”级阶段免疫反应是特异性抗体起主导作用。出生3个月后，新生儿体内开始合成免疫球蛋白，先出现的是IgM，随后是IgG和IgA等，6-12个月可以达到成年人水平。,“”级阶段的免疫反应（胚胎后期出现）是免疫活性细胞对相应抗原发生的特异性免疫反应。T淋巴细胞在此阶段起主导作用，抗体不起作用。,第四节

9、抗原 （antigen，Ag）,一. 抗原的基本概念及类别,抗原的基本概念,抗原是一类能够刺激机体免疫系统产生特异性免疫应答的，并能与相应免疫应答产物即抗体或致敏淋巴细胞在体内或体外发生特异性结合的物质。,抗原的定义,抗原必须具备以下几个条件：,抗原必须具有特定的化学基团；,抗原必须是大分子，否则易被机体排除，分子量一般在10000以上；,由于在免疫功能正常条件下机体对自身组织、蛋白质不形成免疫反应，因此抗原必须是异体大分子；,抗原在机体内不易被蛋白酶完全水解，否则易丧失抗原性。,抗原具有两种性能：,免疫原性（Immunogenicity）,是指抗原分子能够刺激免疫细胞，使之活化、增殖、分化，

10、最终产生免疫效应分子（如抗体）和免疫活性细胞（如致敏T细胞）的性能；这种物质称作免疫原（immunogen）。,免疫反应性（Immunoreactivity）,是指抗原分子能与相应的免疫应答产物（如抗体或致敏T细胞）在体内或体外发生特异性结合产生免疫反应的性能。,根据抗原的特性将抗原分为：,完全抗原（complete antigen）：,指同时具有免疫原性和免疫反应性的抗原，如大多数异种蛋白质、细菌及其外毒素、病毒和动物免疫血清等；,不完全抗原（incomplete antigen）或半抗原（hapten）,只具有免疫反应性的抗原为半抗原。 半抗原大多为小分子物质，如大多数的糖、类脂、某些药物

11、、简单化合物等。半抗原单独作用时无免疫原性，但与大分子蛋白质载体结合后形成半抗原载体复合物后，就具有了免疫原性，这种复合物不但可以刺激机体产生针对半抗原的抗体，也可刺激机体产生针对蛋白质载体的抗体。,根据抗原作用的强度，可将抗原分为：,变应原（allergen）,有些抗原能刺激机体发生病理性免疫应答即产生超敏反应，此类抗原称作变应原。,耐受原（tolerogen）,在某些特定的条件下，抗原也可诱导机体对该抗原表现出特异性无应答，即产生免疫耐受性，此类抗原被称作耐受原。,抗原的类别,天然抗原：天然的生物、细胞及天然的生物大分子 用天然抗原免疫动物时，其抗原性会因被免疫的动物与产生这些抗原的动物之

12、间亲缘关系的远近而有不同的表现。以这种关系来划分抗原，天然抗原可分为如下三类：,自身抗原（autoantigen）,抗原来自自身，是机体自身的正常组成成分。,同种型抗原（isoantigen）,抗原来自同种动物在遗传上是不相同的个体。,异种抗原（xenoantigen）,来自不同物种的抗原，但有极为相似的抗原性。,2) 人工抗原,经过人工化学改造的天然抗原即为人工抗原。,抗原与抗体的结合并非与整个分子所有部位结合，只是抗原分子的一部分特殊结构与抗体结合，这种特殊结构就称作抗原决定簇（antigenic determinant） 。抗原决定簇又称作抗原表位（epitope），是位于抗原物质分子表

13、面或其他部位的具有一定组成和结构的特殊化学基团，其功能是与免疫系统中淋巴细胞上的受体结合以及与相应抗体分子结合，是免疫原引起免疫应答以及与抗体产生特异性反应的基本结构单位。一个抗原分子可能有多个不同的决定簇。,抗原决定簇,3) 合成抗原和超抗原,合成抗原是化学合成的分子。,一般的多肽抗原只能被少数抗原特异性T细胞识别并激活相应的 T 细胞，正常情况下最多仅能刺激10000个T细胞中的一个。,只需极低浓度（如1-10ng/ml）即可诱发最大的免疫效应，可使5个淋巴细胞中的1个激活，是普通抗原刺激能力的2000倍，这种抗原称作超抗原（superantigen）。,二. 抗原的免疫特性,抗原的外源性

14、,免疫学理论中这种“非自身”成分的概念既包括异己成分，也包括自身免疫系统从为接触过的“自身”成分，尽管这些“自身”成分是动物体内的正常成分，但由于它们与免疫系统隔绝从未接触过，一旦因某种原因使之暴露于免疫系统面前，将被免疫系统视为“非自身”成分予以识别，并可诱发免疫应答，导致自身免疫疾病发生。此外，抗原的免疫原性的大小或作用的强弱和抗原（免疫原）与被免疫动物之间在系统发育上的距离有关，距离越远，免疫原性表现越强。不同物种之间的免疫原性一般大于同一物种中不同个体之间的免疫原性。,免疫原性与免疫个体及免疫方式的关系,免疫原性与免疫个体的遗传性的关系,抗原的剂量和佐剂 （adjuvant）,免疫原用

15、量过大会引起动物死亡或者引起免疫耐受性而不发生免疫应答 ；用量过少则不能产生有效刺激而产生期望的免疫应答。一般来说，免疫原性强的免疫原用量要少，而免疫原性较弱的免疫原用量可适当增大，并要多次免疫或加佐剂帮助。,佐剂有增强免疫应答的作用，主要表现三个方面：使抗原暂存，逐步释放刺激淋巴细胞；佐剂能引起肉芽肿或炎症细胞；参与刺激淋巴细胞增殖分化。佐剂是属于非特异性的免疫原性增强剂。使用佐剂的免疫注射常采用皮下或腹腔注射的方式，每次注射的时间间隔为一周以上；不使用佐剂的免疫注射常采用静脉注射的方式，每次注射的时间间隔为三天左右。,抗原的特异性和免疫优势 （immunodominant）,特异性表现在两

16、个方面：表现在免疫原性上，一种抗原只能诱发特异的免疫应答，应答只是针对抗原决定簇的，结果形成针对抗原决定簇的特异性抗体或者致敏淋巴细胞；表现在免疫反应上，实际上免疫原性的特异性也就决定了免疫反应的特异性。,尽管所有具免疫原性的抗原都能诱发免疫应答，但是不同的免疫原分子同时注射宿主，诱发的免疫应答是有差别的。有的免疫原能诱发产生高浓度的抗体，有的产生低浓度的抗体。同一种免疫原分子上有许多抗原决定簇，它们各自诱发免疫应答的能力也是有差别的，能诱发产生高浓度抗体的抗原决定簇称作免疫优势决定簇，不能诱发产生抗体的决定簇称作免疫静止（immunosilent）决定簇。,半抗原的免疫特性,半抗原本身不具有

17、免疫原性，它必须与某种载体耦联后才能表现出免疫原性。在耦联的分子中，半抗原相当于一个抗原决定簇，或者一个免疫优势残基，与其所诱发的抗体发生特异性结合。有时载体本身也会诱发抗体产生。 半抗原的免疫原性的大小与载体的性质有关，也与半抗原分子本身的结构是否被修饰有关。,第五节 免疫应答 （immune response）,简单地说免疫应答（immune response）是机体对侵染的自身防御反应，也就是机体受到抗原性异物刺激后，体内免疫细胞发生一系列反应以排除抗原性异物的生理过程。,主要包括：抗原递呈细胞对抗原的摄取、加工、处理和递呈；以及抗原特异性淋巴细胞识别抗原后的自身活化、增殖、分化；进而产

18、生免疫效应的过程。这里“侵染”应当是广义的，不仅有病原微生物及其产物，还有非生物物质；不仅有外来的，还有体内的能被免疫系统识别的细胞和抗原物质。,一. 免疫应答的特点,特异性,免疫系统的应答不是随机发生的，是针对不同的分子结构而发生的，是一个细胞克隆的受体只能与一种相应的抗原决定簇结合而诱发免疫应答。,适应性,机体的免疫系统能对所有各种各样分子做出特异性免疫应答，甚至对以前地球上从未出现过的新分子也能做出免疫应答，因为机体中有多种多样的细胞克隆分别与这 些分子结合之故，这些细胞克隆数量多达1010以上。,识别性,免疫系统对“非自身”抗原能识别、清除，而对“自身”分表现耐受，不引起免疫应答反应。

19、但因某些原因会使“自身”成分成为机体识别的抗原，发生自身免疫应答。,记忆性,第一次接触过的外来分子能被淋巴细胞记忆，当再次接触相同的抗原分子后免疫系统会作出快速、强烈的免疫应答。具有记忆效应的淋巴细胞细胞周期比一般淋巴细胞要长。,自我调节性,免疫应答具有自我调节的能力，一方面受抗原刺激淋巴细胞活化，另一方面也有一些细胞对免疫有抑制作用，如抑制性T细胞（Ts细胞）对Th细胞有抑制作用。同样抗体的产生达到一定浓度后也会出现抑制抗体产生的负反馈调节作用。这种自我调节想是机体维持正常的免疫应答平衡的重要基础，一旦自我调节失灵，机体免疫系统就会失去平衡，从而导致某些疾病的发生。,二. 免疫应答的过程,感

20、应阶段,免疫应答的感应阶段又称作抗原识别阶段。是抗原递呈细胞捕获、加工、递呈抗原和抗原特异性淋巴细胞识别抗原后启动活化的阶段。,2. 反应阶段,免疫应答的反应阶段又称作增殖分化阶段。是抗原特异性淋巴细胞（T、B细胞）接受抗原刺激后，在细胞因子的作用下，活化、增殖、分化为致敏淋巴细胞和浆细胞的阶段。在这一阶段内，有部分淋巴细胞中途停止分化，成为静止状态的免疫淋巴细胞，它们寿命较长，具有记忆功能，也称作长命记忆细胞，在间隔相当长的时间后，当它们再次与同一抗原相遇时，可迅速增殖分化为致敏淋巴细胞或浆细胞。,3. 效应阶段,免疫应答的效应阶段是浆细胞分泌抗体和致敏淋巴细胞释放淋巴因子或发挥特异性细胞杀

21、伤作用，即产生体液免疫和细胞免疫效应的阶段。,免疫反应二次反应比初次反应快而强,第六节 免疫系统疾病-HIV,第七节：传染,一 传染与传染病,疾病： 生物体在一定的条件下，由致病因素所引起的一种复杂而有一定表现形式的病理状态。,传染（infection）：,寄生物和宿主间发生相互关系的一个过程。,传染的内容：,当外源或内源的少量寄生物突破宿主的“三道防线”后，在宿主的一定部位生长繁殖，并引起一系列病理生理的过程。“三道防线”为机械防线、非特异性免疫防线和特异性免疫防线系统。,寄生物如果长期保持潜伏状态或亚临床的感染状态，则传染病不至于发生；相反，如果环境条件有利于寄生物的大量繁殖，并随之产生大

22、量的酶和毒素来损害宿主，则宿主就患了传染病。,二 决定传染结局的三个因素,病原体（pathogen）,病原体能否引起宿主患传染病，取决于病原体的毒力、侵入数量和侵入途径（门径）。即：,病原体,毒 力 致病力,侵袭力,吸附和侵入能力 繁殖和扩散能力 对宿主防御机制的抵抗能力,毒 素,内毒素 外毒素,侵入数量,侵入门径：呼吸道、消化道、皮肤伤口、多种途径,毒力（virulence），又称致病力（pathogenicity）： 表示病原体致病能力的大小。对细菌性病原体而言，其毒力就是菌体对宿主体表的吸附，向体内侵入，在体内定居、生长和繁殖，向周围的扩散和蔓延，对宿主防御机能的抵抗，以及产生损害宿主的

23、毒素等一系列能力的总和。,由于不同的细菌在形态结构、代谢类型、代谢产物、以及生长繁殖所需要的条件等方面存在着差异，因此它们的毒力也存在着差异；此外，同一种病原细菌，由于菌龄不同，生长状况不同，其毒力也存在着差异。 构成毒力的诸多因素可归结为侵袭力和毒素两方面：,侵袭力（invastiveness）： 指病原菌突破宿主防御机能，并在宿主体内进行生长繁殖和实现扩散蔓延的能力。有以下三方面：,吸附和侵入的能力： 吸附细胞表面和通过伤口侵入的能力。 繁殖和扩散的能力： 在宿主体内繁殖和扩散的能力 对宿主防御机能的抵抗力： 通过产生次级代谢产物抵抗宿主免疫细胞和抗抗生素性能。,毒素（toxin）,外毒素

24、（exotoxin）： 是指细菌在生长过程中不断分泌到细胞外或菌体外的毒性蛋白质，主要由G+菌产生。 内毒素（endotoxin）： 主要是G-菌的外壁物质，成分为脂多糖，活菌中不分泌到菌体外，只有在菌体自溶或人工裂解后才释放。 类毒素（toxoid）： 是指细菌的外毒素用0.3%-0.4%甲醛进行化学脱毒后仍保留着原有抗原性的生物制品，将其注射机体后，具有产生免疫作用。相当于疫苗。,侵入的病原菌数量： 不同的病原菌有着不同的致病剂量；同一种病原菌，致病力差异决定了致病剂量的差异；相同的病原菌，致病剂量相同，致病效果不同，这取决于宿主的抵抗力。 例如：Salmonella typhi（伤寒沙门

25、氏菌）引起伤寒须几亿至十几亿个细胞。毒力完全的痢疾志贺氏菌（Shigella dysenteriae）只需要7个细菌细胞即可引起痢疾。而Yersinia pestis（鼠疫耶尔森氏菌，旧称鼠疫巴氏杆菌）也只要几个细菌细胞即可引起宿主患鼠疫。p323,侵入门径： 病原菌侵入宿主体内需要合适的通道，这是由于宿主机体的不同部位、不同组织对不同的病原菌的敏感性不同。,消化道 呼吸道 皮肤伤口 泌尿生殖道 多种途径组合： 是指有些病原菌可通过上述4种中的2种以上的途径感染宿主，引起疾病。,上图显示了当一次小的集中SARS暴发之后的几种猜想。 曲线A：代表了没有采取任何控制措施的发病情况。 曲线B：暴发出

26、现的第30天开始，把出现症状到入院治疗的间隔平均缩短了2天，结果可以减少19%的发病人数。,曲线C：在B的措施基础上，于第45天停止了各区域之间的人员往来，结果减少了76%的发病人数。 曲线D：在B的基础上于第45天减少了50%的人员相互接触率和医院感染率。这样的措施能够阻止疫情的增长。 曲线E：在D的基础上于第55天减少了70%的医院感染率，结果显示疫情能够得到非常迅速的控制。,研究者在论文中写道“（这张图）说明，缩短从发病到入院的时间能够减少一些发病率，但是仅仅依靠这一措施不足以控制SARS疫情诸如增进医院的隔离措施、自愿减少人员接触和往来同样是必要的。”,宿主的免疫力（略）,传染的三种可

27、能结局,隐性传染（inapparent infection）,如果宿主的免疫力很强，而病原体的毒力相对较弱，数量又较少，传染后只引起宿主的轻微损害，且很快就将病原体彻底消灭，因而基本上不出现临床症状，称之为隐性传染。,病原体侵入宿主后，按病原体、宿主与环境三方面力量的对比或影响的大小决定传染的结局，不外乎有三种：,带菌状态,如果病原体与宿主双方都有一定的优势，但病原体仅被限制于某一局部且无法大量繁殖，两者长期处于相持的状态，称之为带菌状态。在隐性传染或传染病痊愈后，宿主常会成为带菌者，如不注意，就成为该传染病的传染源，十分危险。 例如：“伤寒玛丽”（Mary Mallon），美国女厨师，190

28、6年受雇于一名将军，三星期内将全家包括保姆在内11人中的6人传染患病，经检验她是一个健康的带菌者，粪便中连续排出沙门氏菌。后经仔细研究，证实以往在美国有7个地区多达1500个伤寒患者都是由她传染的。,显性传染（ apparent infection ）,如果宿主的免疫力较弱，或侵入病原体的毒力较强、数量较多，病原体很快在体内繁殖并产生大量的有毒产物，使宿主的细胞和组织蒙受严重损害，生理功能异常，于是就出现一系列的临床症状，称之为显性传染或传染病。,按发病时间的长短将显性传染分为：,急性传染（acute infection）,慢性传染（chronic infection）,病程为数天至数周。如霍

29、乱、流行性脑膜炎。,病程为数月至数年。如麻风病、结核病。,按发病的部位不同，显性传染又被分为： 局部感染（local infection） 全身感染（systemic infection） 毒血症（toxinmia） 菌血症（bacteremia） 败血症（septicemia） 脓毒血症（pyemia）,毒血症（toxinmia） 病原体限制在局部病灶，只有其所产生的毒素进入全身血流而引起的全身性症状。如 破伤风、白喉等。 菌血症（bacteremia） 病原体由局部的原发病灶侵入血流后传播至远处组织，但未在血流中繁殖的传染病。如伤寒的早期。,败血症（septicemia） 病原体侵入血流，并在其中大量繁殖，造成宿主严重损伤和全身性中毒症状。如铜绿假单胞菌（绿脓杆菌）等引起的败血症。 脓毒血症（pyemia） 一些化脓性细菌在引起宿主的败血症的同时，又在其许多脏器（肺、肝、脑、肾、皮下组织等）引起化脓性病灶。如今黄色葡萄球菌就可引起脓毒血症。,思考题： 免疫功能有哪几方面的内容？ 免疫系统由哪几部分组成？ 免疫应答包括哪些过程？ 抗原是如何进行分类的？ 抗原的主要性能有哪些？ 柯赫四原则的主要内容是什么？ 论述巴斯德在免疫学的主要贡献,