《水产动物免疫学》PPT课件.ppt

第一节海水鱼类及其他动物的免疫概念一、水产动物免疫及其主要功能1.水产动物免疫1）免疫（ImmunisImmune,Immunity）：指生物机体识别自身和异己物质，对自身物质形成天然免疫耐受，对异己物质产生清除作用的一种生理反应.病害角度：免疫是机体对病原产生抵抗力，使其免受感染的过程。正常：免疫对机体有利，可产生抗感染、抗肿瘤等维持机体生理平衡和稳定的免疫保护反应；异常：免疫可对机体造成伤害，如超敏反应、自身免疫疾病和肿瘤等。2）水产动物免疫学（Immunology）：指研究水产养殖动物免疫系统的组织结构与生理功能的一门新兴学科。,Chapter3.免疫学原理与应用,1,2.抗原与抗体的概念1)抗原：凡是能够刺激机体产生抗体和致敏淋巴细胞，并能与之结合引起特异性免疫反应的物质，称为抗原。2)抗体：机体免疫活性细胞受抗原刺激后，在体液中出现的由浆细胞产生的一类能与相应抗原发生特异性结合的球蛋白。简单说，抗体是一种免疫球蛋白(Immunoglobulin,Ig),Chapter3.免疫学原理与应用,2,3.免疫反应的功能1)免疫防御：为机体清除异己物质的一种免疫保护功能。正常：抗感染（消灭病原生物、中和毒素）异常：（过高）变态反应(超敏反应)；（过低）免疫缺陷症变态反应：某些抗原或半抗原再次进入致敏机体，在体内引起特异性体液或细胞免疫反应，由此导致组织损伤或生理功能紊乱。变态反应是由不同的免疫机理导致的对机体不利的生理过程。免疫缺陷症：指机体免疫系统由于先天性发育不良或后天遭受损伤所致的免疫功能降低或缺乏的系统综合症。,Chapter3.免疫学原理与应用,3,2)免疫稳定：机体免疫系统维持内环境相对稳定的一种生理功能。正常：消除体内衰老的和被破坏的细胞异常：（过高）自身免疫病自身免疫病：自身抗体或自身致敏淋巴细胞攻击自身靶抗原细胞和组织，使其产生的病理性改变或功能障碍。3)免疫监督：机体免疫系统识别、清除体内突变、畸形的细胞和病毒感染细胞的一种生理保护作用。正常：识别和消除突变细胞异常：（过低）易生恶性肿瘤、病毒持续感染。,免疫：水产动物免疫的基本概念,4,二、免疫系统的组成中枢免疫器官：骨髓、胸腺、法氏囊（禽类）免疫器官外周免疫器官：淋巴结、脾、黏膜相关的淋巴组织造血干细胞淋巴细胞：T淋巴细胞、B淋巴细胞、第三淋巴细胞群自然杀伤细胞(NK细胞)、淋巴因子激活的杀伤细胞(LAK细胞，lymphokineactivatedkillerce11)免疫免疫细胞抗原呈递细胞：单核吞噬细胞、树突细胞并指细胞（为T细胞递呈抗原）、朗罕细胞（被活化后从皮肤系统迁入淋巴组织并递呈抗原）、B细胞其他免疫细胞：中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、肥大细胞、红细胞抗体免疫分子补体：本质为酶原，为一组非特异性血清蛋白；细胞因子：细胞因子指由免疫细胞和某些非免疫细胞经刺激而诱导合成和分泌的一类生物活性物质，如淋巴因子等。,5,（一）免疫器官1、中枢免疫器官1）骨髓(Bonemarrow)样组织：鱼类无淋巴造血的骨髓，但在软骨鱼的眶区和颅下区存在淋巴组织或骨髓样组织，可形成血细胞，具有与高等脊椎动物骨髓相似的结构与功能。真骨鱼的肾脏也属骨髓样组织，是重要的淋巴器官，具造血功能。它分为头肾（前肾）和中肾（后肾、体肾）二部分。其中头肾失去排泄功能而成为免疫器官和造血组织，为鱼类中第二个发育的免疫器官，免疫细胞的发源地(产生B细胞和红细胞等，相当于哺乳类骨髓)；此外，受抗原刺激后，头肾增生并存在抗体产生细胞，说明其为鱼类重要的抗体产生器官(相当于哺乳类的淋巴结)。2）胸腺(Thymus)：真骨鱼类的胸腺位于？，它无皮质与髓质的分界线，胸腺由结缔组织被膜环绕，实质由上皮细胞网组成，在上皮细胞网中分布由淋巴细胞、巨噬细胞、树突状细胞和成熟的浆细胞等。鱼类的胸腺是T细胞分化成熟为具免疫活性的T细胞的场所，T细胞移至外周免疫器官后，可接受抗原刺激增殖分化产生免疫效能。鱼类胸腺的结构与功能随着季节和年龄的变化而变化。,免疫：水产动物免疫的基本概念,6,2、外周免疫器官外周淋巴器官为捕捉抗原、加工处理抗原和呈递抗原的结构基础。1）脾(Spleen)：为人体最大的淋巴器官，具有造血、贮血和过滤作用，也是成熟T、B细胞移居和接受抗原刺激后产生免疫应答的主要场所。A.人类1)脾的结构和细胞组成：a.脾表面由结缔组织包裹，被膜向实质内延伸成若干小梁，脾实质由红髓和白髓组成，两者交界处为边缘区（又称为移行区）。b.白髓：由小动脉周围淋巴鞘和鞘内淋巴泡两部分组成。小动脉淋巴鞘主要含T细胞，当抗原引起细胞免疫应答时，此区明显增大。淋巴滤泡主要由B细胞构成，接受抗原刺激后可出现生发中心，内含增殖分化的B细胞。c.红髓：分布在白髓周围，由脾索和脾窦组成。脾索主要是B细胞集居区，也有巨噬细胞和树突状细胞。脾窦又称血窦，有大量的巨噬细胞和血细胞。d.边缘区：红髓和白髓交界处为边缘区，内含T细胞、B细胞和巨噬细胞。,免疫：水产动物免疫的基本概念,7,8,2)脾的功能：a.在胚胎期为造血干细胞增殖分化的场所，具有造血功能；b.是血液的滤过器，可以清除血中的病原微生物和自身衰老损伤的血细胞。c.为T、B细胞移居和接受抗原刺激后发生免疫应答、产生免疫效应等重要场所。脾中的淋巴细胞60%为B淋巴细胞。B.鱼类脾的结构与功能a.有颌类才有真正的脾，软骨鱼类脾较大，分化为红髓和白髓，为造血器官；硬骨鱼类无明显红髓和白髓分化，但同时有造血和免疫功能。b.与头肾相比，脾在体液免疫反应中处于相对次要的地位，其受抗原刺激后的增殖反应以弥散的方式发生在整个器官上。c.硬骨鱼类受免疫接种后，其脾、肾和肝等器官的黑色素巨噬细胞增多，并与淋巴细胞和抗体生成细胞聚集在一起形成黑色素巨噬细胞中心，它的作用有：参与体液免疫和炎症反应；对异物进行贮存、破坏和脱毒；记忆细胞原发中心；保护组织免受自由基损伤。,免疫：水产动物免疫的基本概念,9,2）粘膜淋巴组织(MucosaAssociatedLymphaticTissue,MALT)：a.鱼类皮肤、鳃和消化道等器官的上皮组织中存在的淋巴细胞、巨噬细胞和各类粒细胞等都属于MALT。当机体受到抗原刺激后，巨噬细胞可对抗原进行处理和呈递，抗体分泌细胞(Antibodysecretingcell,ASC)会分泌抗体，与粘液中的溶菌酶和补体等非特异性的保护组织一道组成抵御病原感染的防线。b.鱼类MALT相对于其系统免疫系统有一定自主性，在其免疫接种方法选择和改进中有实际意义：口服免疫后，头肾、血液和肠都出现ASC，但鳃中和皮肤粘液中无；肛门插管接种抗原后可诱导肠、皮肤粘液和胆汁中产生特异性抗体，但血清中无；腹腔免疫4周后，头肾、血液和鳃中抗体分泌同时达到峰值，而肠只有到第7周才有显著反应；颗粒抗原浸泡免疫时，皮肤摄取能力远大于鳃，因此，口腔和腹腔免疫可明显刺激系统免疫应答，浸泡和肛门免疫更适宜于诱导粘膜免疫反应。c.教材中的肠道淋巴组织也属于MALT的范畴。,免疫：水产动物免疫的基本概念,10,（二）免疫细胞免疫细胞：泛指所有参与免疫应答或与免疫应答有关的细胞及其前体细胞，包括：淋巴细胞、单核吞噬细胞及其它抗原提呈细胞、粒细胞、红细胞和肥大细胞等。鱼类免疫细胞主要存在于免疫器官、组织以及血液和淋巴液中。1。T淋巴细胞：它由一群功能不同的异质性淋巴细胞组成，在胸腺内分化成熟，为胸腺依赖性淋巴细胞(Thymusdependentlymphocyte)的简称。成熟的T细胞随血流分布于外周免疫器官，并通过血液与组织间的淋巴细胞再循环游走于全身，执行其免疫功能。其在外周血中所占淋巴细胞总数的6580%。2。B淋巴细胞：在骨髓（骨髓样组织）中分化成熟，称骨髓依赖淋巴细胞。成熟的B细胞随血流分布于外周淋巴组织，主要功能为产生抗体，执行体液免疫。外周血中占淋巴细胞总数的1015%。,免疫：水产动物免疫的基本概念,11,3.NK细胞它为发现较晚的一群淋巴细胞，最主要功能为非特异性杀伤靶细胞，对多种肿瘤细胞和病毒感染的细胞具较强杀伤作用。约占510%。4.单核吞噬细胞它包括血液中的单核细胞（Monocyte,MC）和组织中的巨噬细胞。它不仅在非特异性免疫中发挥重要作用，在特异性免疫中也是不可缺少的细胞，有吞噬杀伤、抗原递呈和合成分泌细胞因子等作用。5.其他免疫细胞除上述免疫细胞外，血液中许多细胞均直接或间接参与免疫应答过程，如中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、肥大细胞和血小板等。,免疫：水产动物免疫的基本概念,12,13,（三）免疫因子免疫因子：由机体细胞产生，与免疫应答有关的、分泌到体液中或存在于细胞膜表面的分子统称为免疫因子。组成：它主要包括抗体、补体系统各成分、细胞因子及免疫细胞膜分子等。细胞因子(Cytokines)：由免疫细胞和某些非免疫细胞（如纤维母细胞、内皮细胞等）合成和分泌的，具有调节多种细胞生理功能的可溶性小分子蛋白质。细胞因子种类繁多，具有多种生物学活性，在免疫系统的调控中作用重大。,免疫：水产动物免疫的基本概念,14,三、免疫的主要类型1.天然免疫定义：指机体先天具有的正常生理防御功能，对各种不同的病原微生物与异物都有排斥和屏障作用，也称非特异性免疫。如：皮肤和粘液、粘液中的溶菌酶、吞噬细胞等2.获得性免疫定义：指机体对某一种或一类微生物或其产物所产生的特异性抵抗力，它是后天的，是生物体在生长发育过程中由于自然感染或预防接种后产生的。也称特异性免疫。1)自动免疫：因感染病原或注射抗原（疫苗）而获得的免疫抗原：凡能刺激机体产生抗体和致敏淋巴细胞，并能与之结合引起特异性免疫反应的物质。2)被动免疫：从母体获得抗体或因人工注射抗体而获得的免疫,免疫：水产动物免疫的基本概念,15,3)自动免疫和被动免疫的区别：a.发生作用时间：自动免疫：慢（1-4周）；被动免疫：快（立即）b.效果：自动免疫：可刺激机体持续产生抗体，再次接收抗原刺激将表现出再次反应或反应增强被动免疫：体内抗体数量不会增多，再次接触抗原也不出现增强反应c.维持时间：自动免疫：长（半年至终生）；被动免疫：短（2-3周）d.用途：自动免疫：预防感染；被动免疫：应急治疗,免疫：水产动物免疫的基本概念,16,四、水产动物免疫的特点1.水产动物病原与人类疾病关系不大，不易引起重视；2.水产动物免疫机制依赖于外界环境变化较为明显；3.水产动物抗体与人等高等生物的已知抗体不同，其疾病的免疫学防治方法尚在探索中；4.水产动物是变温动物，其免疫学研究必须在同一条件下进行五、水产动物免疫在病害防治中的意义1.通过人工免疫或对病后有免疫力个体筛选，培育免疫新品种(SPR)；2.通过人工免疫，可有效预防流行病的发生；3.免疫防治可有效避免药物残留及化学药物对水体的污染；4.免疫防治可避免长期使用抗生素等而产生的耐药性；5.疫苗防治可维持较长的药效时间。,免疫：水产动物免疫的基本概念,17,第二节水产养殖动物的非特异性免疫鱼虾贝类的非特异性免疫因子外部屏障：皮肤和粘膜屏障作用内部屏障：血脑屏障(血胎屏障)非特异性免疫细胞：吞噬细胞（粒细胞等）细胞和体液作用体液：补体、溶菌酶等,Chapter3.免疫原理及应用,18,一、鱼虾贝类的非特异性免疫1.外部屏障1)作用：a.机械阻挡和排除作用b.具非特异性抗菌物质：溶菌酶等c.正常菌群的拮抗作用2)种类A.粘液:a.屏障保护作用(可限制病原菌运动，阻止其侵入)b.含有溶菌和杀菌的多糖类和蛋白类，如溶菌酶等B.甲壳、皮肤和鳞片等：机械屏障作用2.体内屏障血脑屏障：由脑膜、脉络丛和脑血管等组成。为大脑与躯干屏障作用：防止病原和其他异物进入大脑,免疫：非特异性免疫,19,3.非特异性免疫细胞1)吞噬细胞：包括粒细胞、巨噬细胞和单核细胞作用：受病原和宿主产生的趋化因子作用接近并吞噬或杀伤病原2)非特异性细胞毒细胞：主要存在于肾脏和腹腔，血中少。作用：与哺乳动物NK细胞类似，能够杀伤病毒感染的靶细胞，从而具有抗感染作用,免疫：非特异性免疫,20,4.非特异性体液因子1)补体：A.来源与成分：存在于血清中，由多种非特异性血清蛋白(肝细胞、单核细胞产生)组成，它对热敏感，4520min失活B.作用：a.在抗原抗体反应中通过补体第二激活通路（经典途径）补充抗体作用（增强吞噬）；b.激活后的补体(形成膜攻击复合物)能溶解细胞膜，杀灭病原（溶解）；c.激活后的补体可促进吞噬细胞的吞噬和释放组胺等多种功能协助杀灭病原（有助于炎症应答），。,免疫：非特异性免疫,21,2)干扰素：A.定义：是一类在同种细胞上具有抗病毒活性的蛋白质.(其活性的发挥受细胞基因组的调节和控制，涉及RNA和DNA的合成)B.来源与成分：主要为由巨噬细胞和淋巴细胞分泌的蛋白质；机体产生干扰素的数量产生受温度影响明显。如：硬头鳟感染病毒后，10下，4d产生；15下，2d产生C.作用：干扰素为重要的抗病毒感染因子a.抗病毒增殖活性:诱发多种功能蛋白因子如PKR,A2DAR,OAS,MX,RNaseL等来实现抗病毒作用。b.免疫调节活性：增强免疫球蛋白IgG的受体表达，从而有利于巨噬细胞对抗原的吞噬和NK细胞对靶细胞的杀伤以及T、B淋巴细胞的激活。c.抑制肿瘤生长活性：可抑制肿瘤细胞的分裂增殖;可以增强肿瘤细胞表面的抗原性,使之易被机体免疫杀伤系统所发现并加以杀灭;可以通过免疫调节作用,增强机体的抗肿瘤的能力;IFNO可以调节抑癌基因P53和肿瘤坏死因子的表达来抑制瘤细胞的增殖促进肿瘤细胞的凋亡。d.抗寄生虫活性：通过激活巨噬细胞,产生呼吸爆发,释放氧自由基，通过氧自由基攻击脂质膜，寄生虫体被破坏。,免疫：非特异性免疫,22,3)溶菌酶A.来源与成分：存在于粘液、血清和巨噬细胞中，是一种水解酶（低分子碱性多肽）B.作用：可直接溶解杀死G+菌等病原微生物4)C反应性蛋白（CRP）A.来源与成分：组织损伤、感染或炎症所诱导的第一个蛋白，需Ca2+，如鲽、虹鳟、日本鳗等。B.作用：a.作为调理素可增加吞噬细胞的吞噬量b.能使真菌、细菌乃至寄生虫中的糖类（细胞壁多糖，CPS）和磷酸酯产生沉淀(CPS-CRP)，从而杀灭病原体。5)备解素：为-巨球蛋白，在补体和镁离子的参与下，能裂解某些细菌、原虫和杀灭某些病毒等。,免疫：非特异性免疫,23,免疫：非特异性免疫,6)转铁蛋白：为-球蛋白，血清中多见；7）植物凝集素（Lectin）：是非免疫源性蛋白，结合（凝集）微生物或抑制其生长，可能与免疫防御有关。8)其他体液因子：溶血素，蛋白酶等。,24,二、影响非特异性免疫的因素1.环境因素1)DO：缺氧可引起水生动物抗病力下降据此，有时可采用冲水、换水和充气等方法缓解病情2)水质：水体有毒物质可妨碍机体正常机能，免疫力下降3)水温：适宜的温度变化可抑制疾病的暴发2.营养因素1)营养不足，体质下降，机体抗菌力降低2)营养不足，机体细胞代谢下降，病毒感染率降低3.个体差异和年龄影响,免疫：非特异性免疫,25,第三节特异性免疫一、抗原（Antigen,Ag）1.抗原的概念1)抗原：是一种能够刺激机体免疫系统使之发生特异性免疫应答，并能与相应免疫应答产物或效应体细胞在体外或体内发生特异性结合的物质。2)抗原的两种性能：a.免疫原性：指抗原分子能刺激机体免疫细胞，并使之活化、增殖、分化，最终产生效应分子（抗体）或细胞体（致敏T细胞）的性能。b.免疫反应性：指抗原分子能与相应的免疫应答产物在体外或体内发生特异性结合产生免疫反应的性能。免疫原性和免疫反应性统称为抗原性。,Chapter3.免疫原理及应用,26,3)抗原的主要种类：a.完全抗原（completeantigen）：既有免疫原性又有免疫反应性的抗原称为完全抗原。大多异种蛋白质、细菌、病毒、细菌外毒素和动物免疫血清等都为完全抗原b.不完全抗原(incompleteantigen)：那些本身没有免疫原性而只有免疫反应性的物质,又称半抗原（hapten）半抗原大多为小分子物质，如大多数多糖、脂类、某些药物和简单化合物等、半抗原单独作用无免疫原性，当与大分子蛋白质载体结合形成半抗原载体复合物时，便可获得免疫原性。该复合物不但可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。4)特殊抗原：a.变应原(allergen)：是指能够引起人类变态反应（过敏反应）性疾病的物质。包括：粉尘、昆虫类、动物皮毛、植物及植物花草、食物等。b.耐受原(tolerangen)：能诱导机体对其表现无免疫应答(免疫耐受)的抗原。,免疫类型：特异性免疫,27,2.抗原的特性1)特异性：具有与相应抗体发生特异性反应的能力；2)异物性：正常情况下，能引起机体产生免疫应答的抗原都是异种或异体物质，机体本身的物质或细胞不能刺激机体产生免疫应答；并且，亲缘关系越远、组织结构间差异越大，抗原性越强。3)大分子胶体性：抗原的分子量较大(1万Da以上)，分子量小于4000Da的物质一般不具抗原性。同一类物质，其抗原性随分子量增大而增强4)结构复杂性：抗原要有一定的化学组成和复杂的结构抗原性：芳香类Pr.非芳香类Pr多糖核酸类脂5)完整性：抗原必须保持完整的化学活性基团才能具有抗原性，否则，将不能刺激机体产生抗体,免疫：特异性免疫,28,3.决定抗原免疫原性的因素某物质是否具有免疫原性，能否作为免疫原诱导机体产生免疫应答，与其本身的性质、机体对该物质的反应性及免疫的方式等直接相关。1)分子大小：凡具有免疫原性的物质均为大分子的有机物质（无机物不能作为免疫原，分子量低于4000的物质通常也无免疫原性）；为什么大分子物质免疫原性较强呢？a.分子量越大，其表面携带的抗原决定簇越多，因而对淋巴细胞刺激也越强；b.大分子胶体物质，化学结构稳定，在体内不易被破坏和清除，存留时间较长，使淋巴细胞得到较持久的刺激，有利于免疫应答的发生。2)化学结构与组成：大分子物质并不都有良好免疫原性，还与组成与结构有关如：明胶分子量虽达10万，但其组分为直链a.a.，易被分解破坏，免疫原性弱;若明胶分子上连接少量酪氨酸或谷氨酸等芳香族a.a.，免疫原性显著增强;以芳香族a.a.为主的Pr.，其免疫原性要明显高于非芳香族a.a.为主的Pr.,免疫：特异性免疫,29,3)异物性：免疫系统能识别自己和异己物质，对自身物质免疫耐受；对异己物质免疫应答。免疫原性与抗原和宿主种系关系远近有关，种系关系越远，免疫原性越强。具有异物性的物质包括以下三类：a.异种物质：如细菌、病毒、异种血清、植物蛋白等；b.同种异体物质：如人类红细胞表面血型抗原（A、B、O、Rh）等；c.改变和隐蔽的自身物质：主要包括在外伤、感染、辐射或药物作用下，组织结构发生改变的“自身”物质和释放入血的自身抗原，如甲状腺蛋白，等。4)免疫途径：相同抗原因免疫途径不同，产生的免疫效果也不同多数抗原须经非消化道(皮下、肌肉、体表或血液等)途径才能产生良好免疫效果；有些抗原(如须刺激肠粘膜相关淋巴组织的抗原)，只有口服免疫才有良好效果。5)机体应答性：抗原物质能否产生免疫原性还与机体的免疫应答能力有关。如：纯化多糖对人和小鼠有良好免疫原性，而对豚鼠则不能引起免疫应答。此外，抗原的免疫原性还与抗原剂量、佐剂、机体年龄与生理状态等因素有关。,免疫：特异性免疫,30,4.抗原的特异性与交叉反应抗原的特异性既表现在免疫原性上，也表现在免疫反应性上。表现在免疫原性：指某一抗原分子只能诱导相应淋巴细胞发生专一应答；表现在免疫反应性：指某一抗原分子只能与相应抗体或淋巴细胞发生专一结合。抗原的特异性是由抗原分子表面的抗原决定簇决定的。1)抗原决定簇（antigenicdeterminant）：指位于抗原分子表面、决定抗原特异性的特定化学基团，它是决定免疫应答和免疫反应呈现高度特异性的物质基础。又称表位（epitope）具体说，抗原决定簇就是与相应淋巴细胞上的抗原受体结合的部位，并且，只有两者结合才能激活淋巴细胞并引起免疫反应,免疫：特异性免疫,31,2)抗原决定簇的种类与组成a.种类：一个抗原表面可以有一种或多种不同的抗原决定簇；功能性(抗原)决定簇：指位于抗原分子表面易被相应淋巴细胞识别、启动免疫应答，同时能与相应抗体或致敏T细胞特异性结合发生免疫反应的决定簇。隐蔽性(抗原)决定簇：位于抗原分子内部，不能被淋巴细胞识别，无法触发免疫应答的抗原决定簇。它若经理化因素处理或经抗原提呈细胞加工后，也可将隐藏与抗原分子内部的决定簇暴露，成为功能性决定簇而发挥免疫作用。b.抗原结合价：一个抗原分子上能与相应抗体分子结合的抗原决定簇的总数单价抗原：有些半抗原只能和抗体分子中一个抗原结合部位结合，为单价抗原多价抗原：多数抗原有多个相同和不同抗原决定簇，能和多个抗体分子结合。c.组成：不同类型的抗原决定簇组成不同，一般有5-7个单体组成如：Pr类抗原：其抗原决定簇有5个左右氨基酸多糖类抗原：其抗原决定簇有6个左右单糖核酸类半抗原：其抗原决定簇有6-8个左右核苷酸残基,免疫：特异性免疫,32,3)抗原决定簇对抗原特异性的影响抗原决定簇的化学组成、排列及空间结构决定着抗原的特异性。天然抗原结构复杂，同种抗原有多种不同抗原决定簇，不同抗原也具有不同的抗原决定簇，因而各具特异性。4)共同抗原与交叉反应共同抗原：指具有相同的抗原决定簇的抗原。其中：类属抗原：存在于同一种属或近缘种属中的共同抗原称类属抗原；异嗜性抗原：存在于不同种属生物间的共同抗原称异嗜性抗原。交叉反应：由共同抗原决定簇刺激机体产生的抗体可和两种抗原结合发生反应。交叉反应有时也在两种抗原决定簇构型相似时发生。,免疫：特异性免疫,33,免疫：特异性免疫,34,5.抗原的分类根据分类方法不同，可以将抗原分为不同的类型。A.根据抗原的来源及与机体的亲缘关系分类(1)异种抗原：指来自另一物种的抗原物质。如各种微生物及其代谢产物、(2)同种异体抗原：指来自同种而基因型不同的个体的抗原物质，如人血型抗原；(3)自身抗原：指能引起自身免疫应答的自身组织成分，如改变和隐蔽的自身物质。B.根据抗原激活B细胞是否依赖T细胞辅助来分类(1)胸腺依赖性抗原（thymusdependantantigen,TD-Ag）：TD抗原：含T细胞抗原决定簇、需T细胞协助才能激活B细胞产生Ab（IgG为主）的抗原。（产生体液免疫和细胞免疫，即产生免疫记忆）如：病毒、细菌、细胞及各种蛋白质等抗原都属TD抗原(2)胸腺非依赖性抗原（thymusindependantantigen,TI-Ag）：TI抗原：只含B细胞抗原决定簇、不需T细胞协助可直接激活B细胞产生Ab（只有IgM）的抗原(只产生体液免疫，所以无免疫记忆)如：革兰氏阴性菌的LPS、荚膜多糖等。C.抗原的其它分类方法：如依性能分完全抗原和半抗原，依组分分蛋白质抗原、脂蛋白抗原、糖蛋白抗原、多糖抗原和核蛋白抗原等，依获得方式分天然、人工和合成抗原等。,免疫：特异性免疫,35,6.细菌抗原细菌是重要的病原体，其成分十分复杂，每种结构及其代谢产物均有不同的抗原成分，每种细菌都是一个由多种抗原组成的复合体。细菌抗原的种类：a.表面抗原：包括荚膜抗原和微荚膜（其厚度在0.2m以下，必须以电镜或免疫学方法才能证明）抗原；b.菌体抗原：指位于细菌细胞壁、细胞膜和细胞质上的抗原；c.鞭毛抗原：存在于鞭毛上的抗原；d.菌毛抗原：存在于菌毛上的抗原；e.外毒素和类毒素：毒素是Pr，具很强免疫原性，可刺激机体产生抗毒素外毒素：为细菌产生的一类蛋白质，具强抗原性类毒素：为外毒素经0.3-0.4%甲醛脱毒而成，具强抗原性外毒素和类毒素均能刺激机体产生抗毒素,免疫：特异性免疫,36,7.佐剂（adjuvant）1)定义：指与抗原同时或预先注入机体后，能够非特异性地增强机体对抗原的免疫应答能力的物质。2)种类：a.无机佐剂：主要为含铝化合物，如：铵明矾、氢氧化铝、磷酸铝等b.有机佐剂：主要为微生物及其代谢产物，如分枝杆菌(结核杆菌)、LPS等c.合成佐剂：一些合成物质，如PolyI:C、PolyA:U等d.油剂：如矿物油（石蜡油）、植物油、花生油乳化佐剂、弗氏佐剂等3)弗氏佐剂：由矿物油(石蜡油)、乳化剂(羊毛脂或吐温80)和杀死的分支杆菌(如结核杆菌)等组成的佐剂。a.完全氟氏佐剂：以上三种成分俱全的佐剂b.不完全氟氏佐剂：不含分支杆菌的氟氏佐剂，其对机体刺激作用较弱,免疫：特异性免疫,37,4)作用：a.增加抗原的免疫原性（增加抗原的表面积）；b.增强抗体对抗原的免疫应答能力；c.改变抗体产生的类型；d.引起或增强迟发型超敏反应。5)作用机制：（作用机制尚未完全了解，主要可能有以下原因）主要是促进淋巴细胞的增殖、分化，改变抗原的物理形状，使抗原在体内维持较长时间，易于巨噬细胞的摄取、处理并提呈给淋巴细胞，从而提高抗原的免疫原性，增强机体对抗原的应答能力。6)使用方法：预先使用或与抗原同时使用,免疫：特异性免疫,38,二、免疫球蛋白(Immunoglobulin,Ig)1.免疫球蛋白与抗体的基本概念(1)免疫球蛋白：指具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。Ig过去称为球蛋白，主要存在于血液和其他分泌液中。(2)膜表面免疫球蛋白(Surfacemembraneimmunoglobulin,SmIg)：B细胞膜上可作为抗原识别受体的免疫球蛋白。(3)抗体(Antibody,Ab)：机体免疫细胞被抗原激活后，由分化成熟的终末B细（浆细胞）所合成与分泌的一类能与相应抗原特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。抗体是重要的免疫分子，主要存在于血液、体液和粘膜分泌液中。细胞免疫：由免疫细胞介导的免疫反应。体液免疫：由抗体介导的免疫反应。抗体=免疫球蛋白？Why?,免疫：特异性免疫,39,抗体都是免疫球蛋白，但免疫球蛋白并不都是抗体。如：骨髓瘤蛋白的化学结构与Ab相似(属Ig)，但无抗体活性，无免疫功能；SmIg的化学结构与Ab相似，能与Ag特异性结合，但它不是激活的B细胞产生。免疫球蛋白是化学结构上的概念，但抗体是生物学功能上的概念。2.作为抗体必须具备的条件：1)只有脊椎动物的浆细胞才能产生；2)必须有抗原刺激；3)能与相应抗原产生特异性结合；4)其化学本质是一种具免疫功能的球蛋白。,免疫：特异性免疫,40,3.Ig的化学结构H链V区Ig分子是由一个或多个单体组成；L链V区如：IgG、IgD和IgE均为单体分子L链C区每个Ig单体呈Y形对称结构。H链C区每个单体是由二硫键连接的四条肽链组成；四条肽链包括2条重链(H链)和2条轻链(L链)；Ig单体的结构重链：约由450个或570个氨基酸组成，它包括5类：、。Ig因重链的种类不同分为5类：IgG(链)，IgA(链)，IgM(链)，IgD(链)，IgE(链)轻链：约由214个氨基酸组成，以二硫键与重链相连。它有2类：型和型每条肽链包括可变区(V区)和稳定区(C区)。重链可变区(VH)和轻链可变区(VL)都是抗原特异性结合部位。在结构上与抗原结构互补(因而又称互补决定区),免疫：特异性免疫,41,42,4.不同动物中Ig的类型根据CH上同种型决定簇的不同，将Ig分为5种：IgA、IgG、IgM、IgD和IgE.其中，IgG、IgA和IgM又依CH氨基酸组成和H链间二硫键数目的差异，分成若干亚类：IgG1、IgG2、IgG3、IgG4；IgA1、IgA2；IgM1和IgM2。1)哺乳类：a.人、鼠：IgG,IgA,IgM,IgD,IgE;b.兔：IgG,IgA,IgM;c.其他：IgG,IgA,IgM,IgE;2)鸟类：IgG,IgA,IgM;3)两栖类：IgG,IgM;4)鱼类：IgM;5)无脊椎动物：无Ig,免疫：特异性免疫,44,5.各种Ig的特性与功能1)IgG：a.来源与性质：主要由脾和淋巴结的浆细胞合成，常以单体形式存在于血清和其他血清中。它在人体的含量最高(3/4)、半衰期最长(23d)、易透过毛细血管，因而可广泛分布到组织和其他体液中。分子量15万Da.b.作用：(1)抗感染作用，抗毒素及大多抗菌和抗病毒抗体均属IgG；IgG还是唯一能通过胎盘的Ig，是新生儿抗感染的重要因素。(2)不少自身抗体和引起II、III型变态反应的抗体也属IgG;(3)IgG与补体结合后可通过传统途径激活补体；(4)IgG能与巨噬细胞、中性粒细胞和NK细胞表面相应受体结合，从而发挥调理吞噬和抗体依赖的细胞毒性(ADCC效应)，从而杀伤耙细胞。,免疫：特异性免疫,45,2)IgM：a.来源与性质：(1)主要由脾的浆细胞合成，它是由5个IgM单体借一个J链和若干个二硫键连接而成的五聚体，是5类Ig中分子量最大的(95万Da)，故称巨球蛋白。(2)它不能透过血管壁，主要分布于血液中，占血清Ig总量的10%左右；(3)为个体发育中合成最早的Ig，在胎儿晚期已能合成，但它不能通过胎盘；(4)是人体免疫后最早出现的抗体；(5)IgM是目前鱼类中唯一确认的抗体类型。b.作用：其作用与IgG类似，具有杀菌、溶菌、调理吞噬及凝集作用等，不过，由于IgM抗原结合效价最高，是高效能的抗菌抗体，它的上述作用均比IgG强。,免疫：特异性免疫,46,单体,47,3)IgA：(1)分为血清型IgA和分泌型IgA(SIgA)两种类型。前者85%为单体，少数为含J链的二聚体，主要由肠系膜淋巴组织浆细胞产生；后者为二聚体(双体)。(2)人体含量仅次于IgG(占10-15%)，分子量为18-20万Da。(3)是少数在消化道中不被消化的Pr之一；(4)婴儿出生4-6个月后才能合成，但可从母乳中获得SIgA(5)SIgA主要分布于呼吸道、消化道、泌尿生殖道粘膜表面以及唾液、泪液、初乳和与粘膜相关的分泌液中，是局部粘膜防御感染的重要因素；(6)血清型IgA具有中和毒素、调理吞噬的作用。,免疫：特异性免疫,48,4)IgD：(1)以单体形式存在于血清中，含量低，仅占人体血清Ig总量的1%。(2)结构与IgG类似，不能通过胎盘，也不能激活补体。(3)血清中的IgD功能尚不清楚，但B细胞表面的IgD(SIgD)是成熟B细胞的重要标志，它是B细胞的抗原识别受体，在接受抗原刺激后对B细胞活化、增生和分化其调节作用；5)IgE：(1)以单体形式存在于血清中，是系统进化最晚出现的Ig，也是含量最低的Ig，仅占血清Ig总量的0.001%.(2)在过敏性疾病和某些寄生虫感染病人血清中其含量显著增高；(3)产生部位与SIgA相似，主要由呼吸道（如鼻咽、扁桃体、支气管)和胃肠道粘膜固有层的浆细胞产生。,免疫：特异性免疫,49,50,第四节免疫学方法及其应用一、基本概念1.血清学反应：抗原与相应抗体在体外发生的特异性结合反应;2.免疫学反应：抗原与相应抗体在体内发生的特异性结合反应;3.抗原抗体反应：抗原与相应抗体在体外或体内发生的特异性结合反应；4.免疫诊断学：用体液免疫或/和细胞免疫的方法来诊断有关疾病的科学。二、血清学反应的特点1.特异性与交叉性：a.特异性：一种抗原一般只能与其相应的抗体结合；b.交叉性：当不同抗原具有相同抗原决定簇时，其结合又具有交叉性2.表面性与可逆性：a.表面性：抗原与抗体分子结合是分子表面的结合；b.可逆性：抗原抗体结合后，在一定条件下仍可分开，且其性质不变。可逆性是免疫吸附层析法提取免疫纯抗原或抗体的理论基础。,Chapter3.免疫原理及应用,51,3.定比性：抗原与抗体需按一定的比例结合一般情况下，抗原表面的抗原决定簇是多价的，而抗体上的抗原受体通常是单价的或二价的，二者只有以一定比例结合才能出现可见的血清学反应。4.阶段性:抗原抗体反应具有明显的阶段性1)抗原抗体的特异性结合阶段：时间短（数秒），不可见2)抗原与抗体反应的可见阶段：慢（数分至数天），有凝集、沉淀等5.高度敏感性：可用于检测极微量的抗原与抗体。如：血清中和试验可用于检测含量低至10-3g/ml的鱼类病毒；ELISA(酶联免疫吸附试验)可检测含量为10-3g/ml的细菌性病原6.条件依赖性：抗原抗体间出现可见反应要提供最适的条件，如：pH值(一般为6-8)；温度(37-45)；适当的电解质(如生理盐水)；震荡(增加抗原抗体相互接触的机会)等。,免疫：免疫学方法及其应用,52,三、主要的抗原抗体反应（一）凝集反应（Agglutination）1.定义：颗粒性抗原(如完整的红细胞或细菌)与相应抗体结合，在一定条件下，经过一定时间形成肉眼可见的凝集物，称为凝集反应。用于凝集反应的抗原称为凝集原；用于凝集反应的抗体称凝集素2.种类:(1)直接凝集反应(directagglutination)：颗粒性抗原直接与相应抗体结合所出现的凝集现象。玻片法：属定性试验，常用于细菌和ABO血型鉴定试管法：属定量试验，用已知Ag测定血清中相应Ab及其数量。在该试验中，将出现明显凝集反应的血清最高稀释度称为该抗体的效价或滴度。,免疫应用：免疫学方法,53,(2)间接凝集反应(indirectorpassiveagglutination)：将可溶性抗原先吸附于一种与免疫无关的载体颗粒表面，再与相应抗体作用，在合适电解质存在时，出现载体颗粒被动凝集现象。常用载体有人O型红细胞、乳胶颗粒、活性炭等，并因载体不同而分别称为间接血凝试验、间接乳凝试验和间接炭凝试验。,免疫应用：免疫学方法,54,（二）沉淀反应(precipitation)1.定义：可溶性抗原(如血清蛋白、多糖和细菌抽提液等)与其相应抗体在合适条件下出现肉眼可见沉淀物的现象。用于沉淀反应的抗原称为沉淀原；用于沉淀反应的抗体称沉淀素沉淀反应包括环状沉淀反应、絮状沉淀反应以及由此派生出来的琼脂扩散免疫试验等。其中，前两者敏感性不高，已少用，派生方法现仍广泛应用。2.沉淀反应的种类与应用：1)经典方法：a.环状沉淀反应：在小试管中加入抗血清+缓慢加入待测抗原(数分钟)结果：阳性白色沉淀环；阴性无b.絮状沉淀反应：将已知抗体与待测抗原混匀于试管或凹玻片结果：阳性絮状沉淀；阴性无,免疫应用：免疫学方法,55,2)现代方法：a.单免疫扩散(singleimmunodiffusion)：将适当浓度的已知抗体预先混在11.5%琼脂内制成凝胶板，再以适当距离在板上打孔，孔中加入待测抗原，当抗原向周围扩散时，与板上的抗体相遇，并在最合适的比例处形成白色沉淀环。因沉淀环直径与抗原浓度成正比，因此，若先用已知浓度的抗原制作标准曲线，便可依沉淀环直径测定待测抗原浓度。结果：阳性白色沉淀环；阴性无b.双向免疫扩散(doubleimmunodiffusion)：预先制备琼脂板，根据需要在琼脂板上打孔，再将抗原、抗体分别加入不同孔内，使两者相互扩散，若抗原抗体相对应，则二者在合适比例处形成白色沉淀线。若反应中有两种或两种以上抗原抗体系统，在琼脂中即可出现两条或两条以上的沉淀线。该方法可用来分析和鉴定复杂的抗原成分，或测定抗原、抗体提取物的纯度。缺点是所需时间较长和灵敏度不高。,免疫应用：免疫学方法,56,c.对流免疫电泳(Counterimmunoelectrophoresis,CIE)：将抗原和抗体分别加入半固体琼脂孔内，在碱性缓冲液中（如PH8.6）进行电泳时，蛋白质抗原带负电荷，在电场中由阴极向阳极移动。抗体等电点较抗原高，在此缓冲液中带阴离子少，分子量大，泳动较慢，同时因电渗作用（电渗是电场中溶液对于固体的相对移动，琼脂是酸性物质含有较多的硫酸根，在碱性缓冲液中带负电，而与它接触的溶液带正电，因此液体向阴极移动，产生电渗），反而向阴极泳动，这样就使抗原、抗体在电场中相对移动，而形成对流。经过一定泳动时间后，在比例最适处，形成肉眼可见的白色沉淀线。由于电场作用，限制了抗原和抗体多方向的自由扩散，加速了泳动的速度，缩短了反应时间，提高了灵敏度。缺点是多组抗原抗体存在时沉淀线易重叠在一起，缺乏分辨力。,免疫应用：免疫学方法,57,（三）补体结合试验1.定义：有补体参与，以绵羊红细胞和溶血素作指示系统的抗原抗体反应2.组成：有2个系统共5种成分1)检测系统：包括已知抗原(或抗体)和待测抗体(或抗原)2)指示系统：包括绵羊红细胞和溶血素(绵羊红细胞的特异性抗体)3)补体：取自豚鼠的新鲜血清3.补体结合反应的基本原理1)补体可与任何抗原抗体复合物相结合；2)指示系统遇补体后就出现明显的溶血反应,免疫应用：免疫学方法,58,4.操作过程和结果1)阳性反应：+补体抗原(体)+待测抗体(原)抗原抗体复合物抗原抗体和补体复合物+指示系统(绵羊红细胞和溶血素复合物)结果：（因此时无游离的补体与指示系统结合）不发生溶血2)阴性反应：+补体抗原(体)+待测抗体(原)抗原+抗体抗原+抗体+补体(游离)+指示系统(绵羊红细胞和溶血素复合物)发生溶血绵羊红细胞、溶血素及补体复合物3）作用：用于检测血清中抗体的存在与否？,免疫应用：免疫学方法,59,（四）中和反应定义：特异性抗体与相应抗原结合后，能抑制抗原的多种生物学活性（如：毒性、酶活性和病毒感染性等）的反应。1.病毒中和试验:是病毒在活体内或细胞培养中被特异性抗体中和而失去感染性的一种试验，可用来检查患病后或人工免疫后机体血清中中和抗体的增长情况，也可用来鉴定病毒或研究病毒抗原结构。2.毒素中和试验:抗毒素与外毒素结合后使外毒素性消失的试验。临床可用抗毒素治疗由细菌外毒素所致的疾病。该试验也可用于抗毒效价的测定。,免疫：免疫学方法及其应用,60,四、现代免疫标记技术（immunolabellingtechnique）定义：将抗原或抗体用荧光素、酶、放射性同位素或电子致密物质等加以标记，以提高抗原抗体反应以及抗原或抗体检测灵敏度的一类新技术。免疫标记技术敏感性高、特异性强、应用范围广(抗原或抗体定量、定性、定位)（一）免疫荧光技术（immunofluorecencetechnique）1.定义：用荧光物标记抗体来检测细胞或组织中相应抗原或抗体的技术，又称荧光抗体技术。2.荧光物种类：异硫氰酸荧光素、罗丹明荧光素、二氯三嗪基氨基荧光素等3.种类：包括直接法、间接法和补体法,免疫应用：免疫学方法,61,例：直接法：将待测标本（抗原）固定于玻片表面，滴加已知荧光抗体后再以缓冲液冲洗，干燥后于荧光显微镜下观察。(1)过程：+待测抗原荧光素+抗体荧光抗体(一段时间后冲洗)荧光镜检测结果：(2)结果：阳性可见带荧光的抗原抗体复合物；阴性无荧光(因为带荧光的抗体不能与抗原结合，被冲洗掉)(3)用途：用以检测病毒感染细胞、细菌和沉积于组织中的免疫复合物等。(4)特点：简单、特异性高；敏感性低、同时检测多种抗原时较复杂。,免疫应用：免疫学方法,62,(二)免疫酶技术(immunoenzymatictechnique)or酶免疫测定1.定义：用酶标记抗体或抗原来检测抗原或抗体的方法.应用范围极广。2.显示方法：用酶的特殊底物来处理反应后的标本，通过酶催化底物的显色反应来测定抗原或抗体的存在。以酶标仪作定量或定性分析。3.标记酶：辣根过氧化物酶（HRP）和碱性磷酸酶；它们与抗原或抗体结合后活性不受影响。4.底物：邻苯二胺和对硝基苯磷酸酯。5.特点：敏感性高、特异性强，既可定性又可定量。6.常用方法：目前应用最多的为酶联免疫吸附试验（enzymelinkedimmusorbentassay,ELISA)：是利用抗原或抗体能非特异性吸附于聚苯乙烯等固相载体表面的特性，使抗原-抗体反应在固相载体表面进行的一种免疫酶技术。它目前包括直接法、间接法、双抗体夹心法、双夹心法、抗原竞争法、抑制性测定法和桥联法等多种。,免疫应用：免疫学方法,63,例1.直接法：用于检测抗原或抗体（特别是总抗体浓度）a.用于检测抗原时：以不同稀释度的待测样品(Ag)包被酶标板反应板，孵育后洗涤封闭酶标板，孵育后洗涤加入酶标抗体，孵育后洗涤加入底物，测定酶促反应强度。b.用于检测抗体（待测样品中的总抗体）时：以不同稀释度的待测样品(Ab)包被酶标板反应板，孵育后洗涤封闭酶标板，孵育后洗涤加入酶标抗抗体，孵育后洗涤加入底物，测定酶促反应强度。,免疫应用：免疫学方法,64,例2.双抗体夹心法：主要用于测定大分子抗原过程：以纯化的特异性抗体或含抗体的血清包被酶标反应板，孵育后洗涤封闭液封闭酶标板，孵育后洗涤加入待测样品，孵育后洗涤加入酶标抗体，孵育后洗涤加入酶底物，测定酶促反应强度。加待测抗原加酶标抗体已知抗体吸附抗原抗体复合物酶联抗体抗原抗体复合物,免疫应用：免疫学方法,65,（三）放射免疫测定技术(Radioimmunoassay,RIA)1.定义：用放射性同位素标记来检测抗原抗体反应的高灵敏度的技术。主要用于求抗原的量。2.原理与方法：其基本原理为：待测抗原和标记抗原对有限量抗体存在竞争性结合：Ag*+AbAg*-Ab；Ag+AbAg-Ab(1)抗原用同位素(如131I、3H等)标记后仍能与相应抗体特异性结合；(2)将两类抗原与抗体混合后，两类抗原均能与抗体结合，当Ag*和Ab数量恒定，且Ag*与Ag之和大于Ab上结合点数目时，Ag*与Ag存在竞争抑制：Ag数量增加，Ab-Ab生成量增加，Ag*-Ab数量就减少，游离的Ag*就增多。(3)用层析等方法将Ag*-Ab和Ag-Ab复合物(bind,B)与游离Ag*和Ag(free,F)分离，测定B和F的放射活性。计算B/F值，绘制B/F和Ag量的关系曲线图。(4)预先用一系列已知浓度的未标记抗原和一定量的标记抗原及抗体混合，以相同方法绘制B/F和Ag量的关系的标准竞争抑制曲线图。(5)试验时，在同样条件下，根据待测Ag的放射性结合率，依标准曲线查出Ag量。,免疫应用：免疫学方法,66,（四）荧光和化学发光免疫技术A.荧光免疫技术1.定义：用荧光素（如异硫氰酸荧光素、四乙基罗丹明和四甲基异硫氰酸罗丹明）标记来检测抗原抗体反应的免疫分析技术。2.种类：包括荧光免疫组织化学(如荧光抗体)技术和荧光免疫测定。B.发光免疫分析定义：利用物质的发光特征(如辐射光波长、发光的光子数)与产生辐射的物质分子的结构常数、构型、数量等密切相关，通过受激分子发射的光谱，发光衰减常数、发光方向等来判断该分子的属性；通过发光强度来判断物质的量的免疫分析技术。,免疫应用：免疫学方法,67,该技术是将发光分析（化学发光和生物发光）和免疫反应相结合而建立的一种新型超微量分析技术。这种方法兼具有发光分析的高灵敏性和抗原抗体反应的高度特异性。原理：,68,（五）免疫电镜技术1.定义：在保持抗体免疫性的前提下，用高电子密度的标记物（如铁蛋白、金等），或用经细胞化学方法处理使电子密度增高的标记物（如辣根过氧化物酶等酶类）标记抗体后，将标记抗体与相应抗原结合，然后用电子显微镜观察的技术。又称电子显微镜免疫细胞化学技术。2.种类：(1)非包埋法免疫染色：该法是以超