食品免疫学课件

绪论,食品工业在中国得到了也正在进行着前所未有的发展。我国在基本解决了食品量的问题的同时，对食品质的安全也给予了越来越多的关注。食品（食物）能够给机体提供能量和营养，使机体保持健康、正常的状态。健康的机体是各个系统各个器官正常工作、正常运转的标志,这些系统和器官中就包括免疫系统和免疫器官。免疫系统包括免疫器官、免疫细胞、抗原抗体、细胞因子等。与对免疫系统及其功能的研究相关的学科称为免疫学。严格上讲免疫学是医学范畴，主要研究探讨免疫和疾病的关系，用免疫学的理论和方法对疾病进行预防、诊断和治疗。,食品免疫学所涉及的主要内容： 1、免疫学的基本理论和基础知识 2、食品中营养素与免疫的关系 3、食品中生物活性物质与免疫的关系 4、食品中有毒有害物质与免疫的关系 5、免疫学分析技术 其中2、3、4主要涉及食品中抗原性和变异性物质诱导机体发生免疫的内在规律及分子机理。 因此本课程包含了食品营养学、免疫学、生物化学等学科的内容；从分子生物学和细胞生物学的层面介绍本课程。,第一章 免疫学发展概况,一、免疫学定义（immunology） 免疫学是研究宿主免疫系统识别并消除有害生物及其成分的应答过程及机制的科学。 功能：免疫系统最重要的生理功能就是对“自己”和“非己”的抗原识别和应答。,功能正常情况下：对自身抗原不应答，对“非己”抗原应答并产生排斥效应，发挥免疫保护作用。如抗感染作用，抗肿瘤作用。 功能不正常的情况下：机体对自身抗原产生应答，如过敏性疾病、自身免疫病，免疫系统依靠识别“自己”和“非己”抗原的能力，起着排异和维持自身耐受的作用。,二、免疫学的发展,和其它学科一样，免疫学也是随着社会的发展和科学的进步而发生发展和成熟的。免疫学的发展共经历四个时期：经验免疫学时期，经典免疫学时期，近代免疫学时期和现代免疫学时期。,1经验免疫学时期（ 18世纪）,主要介绍人痘苗接种法 人类对免疫功能的认识是从抗感染免疫开始的。 世界上最早的原始疫苗，是一项伟大的贡献。 经验免疫学时期是人类认识机体免疫性的开端，为以后英国医生发明牛痘苗和法国免疫学家发明减毒疫苗提供了宝贵经验。这一时期，人类发现了免疫现象。,2经典免疫学时期（18世纪20世纪中叶）,是人类的免疫功能的认识由人体观察阶段进入了科学实验阶段。代表人物有英国的医生琴纳，法国免疫学家巴斯德、俄国动物学家梅契尼可夫、德国的学者贝苓和日本学者北里柴三郎。在经典免疫学时期取得的重要成果：,牛痘苗的发明 牛痘苗的发明归功于英国医生琴纳。琴纳从挤奶女工接触牛痘而不生天花这一现象得到启发，把牛痘（cowpox）的脓胞液接种于健康的男孩，待反应消退之后用同样的方法接种天花，男孩不再发病。1798年琴纳成功创造出牛痘苗，并公开推行牛痘苗接种法。这种疫苗给人体接种后，只引起局部反应，并不造成严重损害，而且最重要的是能有效地预防开花。这是世界上第一例成功的疫苗，为人类最终战胜天花做出了不朽的贡献。,这种疫苗弥补了人痘苗的不足，可在实验室大量生产。但当时人们并不知道天花和牛痘的病原体来自于细菌的病毒，而且微生物学尚未发展起来，所以琴纳的发明并没有上升到理论高度。,减毒活疫苗的发明（毒性减弱，抗原性质不变） 免疫学在琴纳发明牛痘苗之后的一个世纪都是停滞不前的。19世纪随着微生物学的发展，免疫学进而开始前进。这其中最有重要成果的是法国的化学家、微生物家、免疫学家巴斯德。 巴斯德定量性地分析了酒类发酵过程中各种物质的转化与微生物生长繁殖之间的关系，证明了酒精发酵和乳酸发酵都是微生物生命活动的结果。提出了加温灭菌的理论，为工业微生物学和医学微生物学奠定了基础。,巴斯德创造性地解决了细菌的分离培养，为制备纯的细菌病毒（病原体、抗原）创造了条件。如1881年，巴斯德用高温培养的方法培养了纯的炭疽杆菌制备了炭疽杆菌减毒疫苗；制备了狂犬病疫苗。 巴斯德推动了微生物学的发展，微生物学的发展为免疫学的形成奠定了基础。,俄国动物学家梅契尼可夫也是其中重要的一位代表人物。他研究游走细胞（海星幼虫细胞）的游走作用时，发现游走细胞可以吞噬外来的异物。在研究动物和人体时发现白细胞有吞噬各种细菌的作用，因此他认为机体的免疫机制是与白细胞的吞噬作用有关的，也就是细胞学说。,抗体的发现 抗体的发现归功于德国学者贝苓和日本学者北里柴三郎。1890年二人在实验室将白喉脱毒外毒素注射给实验动物，在实验动物的血清中发现能中和这种白喉外毒素的物质，称为抗毒素。将含有这种抗毒素的血清（免疫血清）转移给正常动物，使正常动物获得了中和外毒素的能力。,1891年二人用来自动物的免疫血清成功的治疗了一名白喉患者；接着又用来自动物的免疫血清成功地治疗了破伤风患者，开创了人类的人工被动免疫疗法（提高血清中、血液中抗体的量）。 此后很多人从免疫动物和传染病病人血清中发现了多种能和微生物及其产物发生结合反应的物质，如凝集素、沉淀素等等，统称为抗体。,补体的发现 19世纪末，发现了抗毒素之后，又发现了免疫溶菌现象。1895年Bordet将新鲜的免疫血清（其中含有抗体）在60加热30min后，再加入相应的细菌（抗原），发现只出现凝集现象，而无溶菌的现象。因此Bordet推断在免疫血清中可能存在两种与溶菌有关的物质。一种是对热稳定的物质，即抗体，能与相应的细菌特异性地结合，产生凝集；另一种是对热不稳定的物质，即为补体，它是正常血清的成分，无特异性，能协助抗体溶解细菌，必须有抗体的存在下才能发挥作用。,血清学方法的建立 在抗毒素发现之后，又接连在免疫血清中发现了凝集素、沉淀素等特异性组分。称之为抗体。能与相应的细菌发生特异性的结合反应，这种能引起抗体产生的物质称为抗原；抗原抗体特异性结合的性质成为血清学形成和发展的基础。血清学研究代表了免疫学发展的主流。,免疫化学的研究 在抗原抗体概念确立后，人们对其理化性质，抗原抗体特异性结合的化学基础产生了浓厚的兴趣。20世纪初，Landsteiner用芳香族有机化合物的分子偶联取到蛋白质上形成抗原，然后观察抗原抗体发生凝集反应时的分子结构基础。发现特异性反应是由小分子的结构和构象决定的。,抗体生成理论的提出 这是关于抗体是如何形成的理论，著名的学者是Paul. Ehrlich，他提出侧链学说。侧链学说的本质：抗毒素分子存在于细胞表面，当外毒素进入机体后，抗毒素分子与其结合，刺激细胞产生更多的抗毒素分子，由细胞表面脱落进入血液。他认为抗体的形成是机体的一种免疫应答现象，主要是体液中产生了相应的抗体，从而确立了体液免疫学说。,对抗体保护性免疫机制的探讨 对机体保护性免疫机制的探讨引起了学者们的极大关注。在此期间形成两大学派。一是以梅契尼可夫为代表的细胞免疫学派，该学派认为抗感染免疫是由体内的吞噬细胞所决定的；另一学派是为Paul. Ehrlich为代表的体液免疫学派，该学派认为血清中的抗体是抗感染免疫的主要因素。而补体的发现为体液免疫学派提供了支持。两个学派各持己见、争论不休，直到1903年才将两大理论联系到一起，学者认识到机体的免疫机制包括两个方面：体液免疫和细胞免疫。,3. 近代免疫学时期,20世纪中叶至20世纪六十年代，是近代免疫学时期。这一时期对生物体的免疫反应性有了更全面的认识，不断地向传统免疫学观念挑战，这一时期被称为免疫生物学时期。获得的成就主要有：,1).迟发型超敏反应的发现 德国的细菌学家郭霍发展结核病是由结核杆菌引起的。将结核杆菌给患者皮下再感染，以期达到免疫治疗的目的，结果相反，引起了局部的组织坏死。这种现象为迟发型超酶反应。它具有特异性，但与抗体产生无关。,2).免疫耐受的发现 包括天然耐受和人工耐受 不同血型细胞在彼此体内互不引起免疫反应的现象，称为天然耐受。 1954年Owen发现异卵双生的两头小牛体内有两种血型的红细胞共存而无排异反应。科学家又发现机体内处于发育阶段的免疫细胞无论接触自身抗原还是异己抗原，都可导致对相应抗原的耐受。,3).细胞系选择学说的提出 1958年澳大利亚免疫学家Burnet根据Ehrlich的“侧链学说”，提出细胞系选择学说，又称为克隆选择学说。学说的内容：体内存在很多针对各种抗原的相应细胞系，抗原进入机体后选择相应的细胞系与之结合，活化该细胞系，使之增殖并产生特异性抗体，或者分化成效应细胞或记忆细胞。,但是在胚胎期间，抗原进入机体后选择相应的细胞系与之接触，与上述情况相反，被选择的细胞系被排除或失去活性，处于抑制状态，而机体就会失去针对这种抗原的反应性，形成耐受（tolerance），从而解释了机体对自身抗原的耐受性。这个假说解释了很多免疫生物学现象。 如对抗原的识别、免疫记忆、免疫耐受、自身免疫病，其中自身免疫病是指免疫细胞突变形成与自身抗原反应的细胞系。Burnet因此获得诺贝尔奖。 这个理论虽然有不完善的地方，但它推动了现代免疫学的发展。,4. 现代免疫学时期,20世纪60年代至今是现代免疫学时期。在这一时期，明确地确认了淋巴细胞系在免疫反应中的地位，阐明了免疫球蛋白的结构和功能，对细胞因子进行了大量的研究。从分子水平证明了免疫球蛋白的多样性，尤其是80年代，分子免疫学取得了重大的进展。首先是抗体多样性遗传控制的研究取得突破性进展；再者由于生物技术的发展，抗原特异性T细胞克隆在体外建立。在这一期间，免疫学取得了重大成果。,1）免疫系统的研究 1957年，学者发现摘除鸡的法代囊可引起抗体产生缺陷，认为法代囊是抗体产生细胞存在的场所，并将能产生抗体的细胞称为B细胞。在哺乳动物中，摘除胸腺导致细胞免疫缺陷和抗体产生严重下降，认为存在于胸腺的免疫细胞主要执行细胞免疫，这种免疫细胞称为T细胞。同时还提出T细胞亚群的概念，后来学者们证实了成熟的T、B细胞在外周淋巴组织的分布以及T、B细胞在抗体产生过程中的协同作用，从而建立了免疫系统的组织学和细胞学基础。,2）.抗体结构和功能的研究 用木瓜蛋白酶水解抗体，证明了抗体是由多肽链组成的，并且抗体分子不均一。1964年世界卫生组织将其统一命名为免疫球蛋白，确立了免疫球蛋白的分类。IgG、IgM、IgA，后来发现了IgO、IgE。 1972年Edelman完成了人类免疫球蛋白全部一级结构测定，获得诺贝尔奖。,3）.免疫网络学说的提出 免疫网路学说实质是探讨了免疫调节机制。该学说认为抗体和淋巴细胞表面的抗原受体存在独特性，在抗原进入机体前，抗体处于相对稳定状态；当抗原进入后，稳定状态被打破，特异性抗体产生，当达到一定量时，可引起抗独特性抗体产生。这样就形成了独特性抗独特性免疫网络。指出抗原刺激引起的免疫应答不是无休止地进行，而是受独特性抗独特性免疫网络的制约，以维持机体的生理稳定和平衡。Jerne在1984年获生理学和医学诺贝尔奖。,4） 抗体多样性研究 日本学者利根川进根据以前学者的假设，利用分子杂交技术和CDNA克隆探