第八章 免疫学的基础理论.doc

电子教案：第八章 免疫学的基础理论第八章 免疫学的基础理论 第一节 免疫的概念、功能和类型 第二节 非特异性免疫 第三节 特异性免疫 第四节 变态反应 第一节 免疫的概念、功能和类型一、免疫的概念免疫学是人们在与传染病长期做斗争中发展起来的一门古老而又年轻的科学。免疫一词来源于拉丁语“Immunis”，亦是免除税役或免除奴役的意思，将之引用于医学上，以示免除瘟疫或免除感染，既是机体对病员微生物及其产物具有不同程度的抵抗力.免疫学的研究范围，以往一直被局限于传染病的特异性预防、诊断和治疗.随着免疫学理论和实践的发展，现已证实，有很多免疫现象与微生物有关，如动物的血型、同种异体器官移植反应、过敏反应、自身免疫及肿瘤免疫等.可见免疫的概念实际上已大大超过了抵抗感染的范围。现代免疫学的概念是机体“识别”自己与非己和清除非己的复杂生理学机能的总和。动物在长期的进化过程中，形成了与非己物质做斗争的免疫系统.机体的免疫系统支持这种功能。近年来，随着科学技术的发展，免疫学的知识被广泛的应用与生物科学的各个领域，免疫学已成为一门独立的学科.随着免疫技术的广泛应用和免疫理论体系的建立，又派分出很多学科，如基础免疫学、医学免疫学、兽医免疫学、免疫病理学、免疫血清学、免疫化学、肿瘤免疫学、移植免疫学、临床免疫学以及分子免疫学等等.其中兽医免疫学的侧重点在于免疫血清学和抗感染免疫，尤其应重视免疫学诊断、预防和治疗，这是学习本章的重要内容。二、免疫的基本功能(一)抵抗感染动物机体对病原微生物感染具有不同程度的抵抗力。由于机体无时无刻不生活在各式各样的微生物包围之中，时时刻刻都有成千上万的微生物从消化道、呼吸道、皮肤和黏膜进入动物体内，其中也包括侵入机体的病原微生物。清除这些病原微生物是机体抵抗感染的具体表现。如果机体抗感染功能失调:免疫功能低下或者免疫缺陷，就会引起反复感染；相反，如免疫异常亢进时，就会导致机体发生变态反应。(二)自身稳定机体在正常条件下每天都有大量的细胞衰老和死亡，这些细胞如果积累在机体内，就会毒害细胞的正常的生理功能。而机体免疫系统的另一个重要功能，就是能不断的清除损伤的、衰老的、死亡的细胞，维护机体正常的生理活动.如果自身稳定功能失调，就会产生自身抗体，引起自身免疫病，危及机体。(三)免疫监视免疫监视就是严格监视机体突变细胞的出现，.机体正常细胞由于在化学的、物理的、病毒等致病因素的诱导下变成异常的细胞，也可自然产生异常细胞。这些细胞一旦出现，机体的免疫系统予以识别将其歼灭。但是当机体免疫功能低下时，异常细胞大量增殖，从而出现肿瘤。三、免疫的类型机体抗感染免疫，包括机体防止微生物的侵袭和扩散，清除病原微生物及其产物的有害作用，恢复一系列生理功能。免疫可概括为两大类:一类是天然非特异性免疫，既先天性免疫；另一类为后天获得特异性免疫，既为获得性免疫。依照免疫的生理机制，可将免疫分为以下类型:(一)先天性免疫先天性免疫是动物生下来就有的免疫，它是在动物进化过程中建立起来的防御机能，是一种可以遗传的生物学特性。先天性遗传有”种”的特点，动物种类不同，易感染性不同，如牛不感染马鼻疽，马不感染牛瘟，猪不感染鸡新城疫等。先天性免疫具有相对的稳定性，在大多数情况下，甚至将大量的病原微生物注入体内，也不能使其感染。例如将大量鸡新城疫病毒注入猪体内，也不能使其发病.但是当环境条件改变，动物体质衰弱，这种稳定性也会遭到破坏.例如鸡一般情况下不感染炭疽杆菌，如人为的将鸡体温降至37炭疽杆菌既可在鸡替内繁殖，引起传染而发病。先天性免疫也存在与动物种内的某些品系及某些个体.易感动物种内的个别品种系对某种病原微生物却具有特殊抵抗力，如有的品系的小白鼠能抵抗肠炎沙门氏菌的感染。在品系选育中，往往选择出具有抗病力强的品系及个体。(二)获得性免疫动物在出生后获得的对某种病原微生物及其有毒产物的不感受性，称为获得性免疫。它是由于机体在受病原微生物及其产物的刺激作用后，各个免疫系统发生改变而形成的。获得性免疫具有特异性，如猪患猪瘟痊愈后或接种猪瘟疫苗后，只能使该猪具有对猪瘟的免疫，而对其他的病原微生物仍有感受性。获得性免疫根据抗原刺激物的来分，可分为天然获得性免疫和人工获得性免疫；根据机体免疫的形成来分，又可分为自动免疫和被动免疫。1.自动免疫 是动物直接受到病原微生物及产物的作用后，由动物本身产生的免疫。（1）天然自动免疫 动物在自然感染了某种传染病，痊愈后常能获得对该病的免疫力，或者动物经过隐性传染后而获得免疫，称为天然自动免疫.如猪感染猪瘟耐过后，人感染天花痊愈后，均有很强的免疫力，有时甚至终身免疫。（2）人工自动免疫 动物由于接种了某种疫苗或类毒素等生物制品以后产生的免疫。其持续时间长短，因疫苗的种类、性质及机体反应等因素而不同，一般说来自动免疫期较长。2.被动免疫 是依靠已经免疫的其他机体输给的抗体而获得免疫。（1）天然被动免疫 动物在胚胎发育时期通过胎盘，或出生后通过乳汁，或通过鸡胚，从免疫的母体被动的获得免疫，称为天然被动免疫。人及灵长类动物可以通过胎盘将免疫传给胎儿，猪、牛、马则通过初乳而获得母源抗体，禽类则通过蛋传给雏禽。天然被动免疫的时间短，往往在2-4天内消失。（2）人工被动免疫 给机体注射高免血清或高免卵黄抗体而获得的免疫，称人工被动免疫。其免疫力产生迅速，注射后立刻产生免疫力，但持续时间很短，一般1-2周，多用于治疗或紧急预防。回到顶部 第二节 非特异性免疫机体的免疫应答包括非特异性免疫应答和特异性免疫应答。非特异性免疫是动物在进化过程中所形成的阻挡病原微生物侵入及杀灭、吞噬病原微生物的免疫，是先天性的，可遗传的。包括以下几方面：一、机体非特异性免疫的主要因素（一）防御屏障皮肤黏膜是动物机体防御外物的第一道防线。完整的皮肤对外物侵入起着机械的阻挡作用,皮肤上的汗腺分泌物中的乳酸及不饱和脂肪酸，有一定的杀菌作用。当皮肤损伤时，细菌则乘机而入，引起感染。黏膜除了机械阻挡外，腺体分泌液中含有溶菌酶及杀菌物质，对黏膜表面起着化学屏障作用。眼泪和唾液中冲洗及杀菌作用，有助于清除病原体。气管、支气管上皮细胞纤毛的有节律地向上摆动，能阻止异物的侵入及将异物排除。消化道的胃酸和胆汁均具有杀菌作用，亦可阻止病原体的侵入。侵入皮肤黏膜的病原体，将被阻留在淋巴结中。淋巴结可以固定微生物，阻止它们向周围及深部组织扩散，并动员杀菌物质将病原杀灭，因而当局部感染时该部淋巴结肿大。由脑、脑膜的毛细血管壁和由神经细胞形成的胶原膜构成的血脑屏障，能阻止病原体由血液进入脑组织和脑脊髓中。血脑屏障是个体发育过程中逐步形成的，幼畜、婴儿血脑屏障未发育完善而易感侵害脑的传染病，如仔猪易发生的伪狂犬病，婴儿易发生流行性脑炎。血胎屏障则是由母体子宫内膜及血管和胎儿绒毛膜及血管所形成的胎盘构成，是保护胎儿免受感染的防卫结构，可阻止病原微生物侵入胎儿。除上述防御屏障外，还有血管屏障。（二）炎症及吞噬作用从生物进化的观点来看，吞噬作用是一种原始的非特异性免疫。单细胞生物即具有吞噬和消化异物的功能，发展到哺乳动物和人类，其吞噬功能则更趋完善。动物机体内广泛分布着各种各样的吞噬细胞：包括网状内皮系统的巨噬细胞和血液中中性多核白细胞、单核细胞都具有吞噬功能，可将侵入体内的病原微生物吞噬消化，在抗传染性中具有一定作用。各种吞噬细胞吞噬微生物的作用是不相同的，例如：嗜中性多核白细胞主要吞噬一些能引起急性传染病的病原体；单核细胞则吞噬一些能引起慢性传染病的病原微生物。病原微生物被吞噬细胞吞噬后，遭到彻底消化或杀灭。一些专性和兼性的细胞内寄生性微生物（如结核杆菌、布氏杆菌等）虽被吞噬，却不被杀灭，仍可在细胞中生存及繁殖，则被吞噬细胞带到身体内其他部位造成传染过程的扩大。病原体一旦突破机体屏障而侵入体内，机体中各种吞噬细胞及体液因素则趋向病原入侵部位，围歼病原，往往在病原体侵入部位出现炎症反应。在炎症内积聚大量体液防御因素，细胞死亡崩解后释放的抗感染物质（溶菌酶），以及炎症部位的糖原酵解作用增强所产生的有机酸，都可有效地杀灭病员微生物。在炎症过程中还能抑制病原体向外扩散，局限于炎症部位。局部的炎症则表现为该部位的红肿和组织损伤，这是由于机体的各种杀菌物质和吞噬细胞在与病原微生物作斗争中所产生的。在吞噬细胞受到破坏，死亡崩解后，从而引起炎症部位化脓。当毒力较强的病原微生物可从炎症区扩散，进入淋巴结，或侵入血液到其他组织器官，引起器官的功能障碍。（三）正常体液因素健康动物血液及组织液内含有的补体、干扰素、备解素，均具有一定的抑菌作用，对细菌、病毒感染呈现一定的抵抗力。1.补体 是存在于正常人和动物血清中的具有酶活性的一组蛋白质（有9个功能单位：即C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9，其中C1又有3个亚单位：C1q、C1s、C1r）。当抗原抗体复合存在时，补体可被激活，表现出溶菌和杀菌作用。各种动物的补体含量不同，以豚鼠的含量为最高。动物体内补体含量较为稳定，不因免疫而增高。补体性质不稳定，其活性受各种理化因素的影响，5630min即可被破坏，称为灭活。一些常用的消毒药也可将其破坏，阳光照射、振荡、室温下放置过长时间，都可被破坏补体的活性。补体除了在抗原抗体结合物中参与细胞和细菌溶解外，也是在机体自身稳定和保护性反应中清除异物的重要物质，可在许多免疫病中造成组织损伤。2.干扰素 组织培养细胞或机体细胞，在病毒或其他干扰素诱生剂的作用下，可产生一种低分子量的可溶性糖蛋白，这种物质叫做干扰素。当这种物质进入其他未感染细胞时，可诱导细胞产生能抑制病毒的复制的抗病毒蛋白质。在脊椎动物，几乎所有类型的细胞，如成纤维细胞、白细胞、巨噬细胞等，均可产生干扰素，但不同类型的细胞产生干扰素的能力差异很大，一般以白细胞产生能力较强。干扰素不仅具有广谱的抗病毒作用，而且能抑制一些细胞内感染细菌、真菌，并有抗肿瘤的作用。干扰素还有调节机体免疫的功能。3.其他体液因素 健康动物血液和组织液中含有溶菌酶、备解素、碱性多肽等物质，这些物质都有一定程度的抑制及杀灭微生物的作用。溶菌酶能破坏细胞壁肽聚糖的合成，对革兰氏阳性菌具有抑制及杀灭作用。正常血清中的备解素是一种球蛋白，它与镁离子及补体等共同构成机体的备解系统，不仅对革兰氏阴性菌如大肠杆菌、沙门氏菌及少部分革兰氏阳性菌具有杀灭作用，也能杀灭某些病毒，如对鸡新城疫病毒、流感病毒具有明显的杀灭能力。二、影响非特异性免疫的因素上述的防御屏障、吞噬作用、体液因素等，都是构成非特异性免疫的因素。对初次侵入机体的任何微生物，表现着杀灭及清除的反应。但这些防御手段在不同的种类、年龄的动物，对不同的微生物作用往往不同。先就影响非特异性免疫的因素简述如下：（一）遗传因素一种动物对大多数微生物具有先天性免疫力，只对少数病原体易感，在同一种动物不同品系之间或个体间也有差异，是由于一些动物机体对某些入侵的病原微生物生长繁殖缺乏适宜条件，或存在抑制因素，使病原微生物在机体中不能繁殖足够的数量，不能破坏机体生理机能，造成传染。免疫的这种种间、品系间或个体的差异，是由遗传基因所控制的。如家禽的体温高达41摄氏度以上，不适宜炭疽杆菌的生长，故不能致病。某些机体缺乏相应的受体，如流感病毒囊膜上的 血凝素，须与细胞上的受体结合才能吸附与细胞上，如无受体则不能发病。又如致病性K88大肠杆菌能否侵入猪小肠上皮细胞，导致黄痢病，则决定于上皮细胞中有无K88受体。（二）年龄因素不同年龄的动物对病原微生物易感性和免疫力都不同。不少病原微生物只侵害幼龄动物，例如小鹅瘟病毒、致病性大肠杆菌和引起犊牛下痢的轮状病毒等。另一些则发生在一定年龄，如猪丹毒发生3月龄以上的猪。（三）环境因素及应激作用自然环境因素，如气候、温度、湿度等，对机体免疫力也有很大影响。营养极度不良，缺乏维生素等，可导致机体抵抗力下降，免疫功能失调而发生感染。应激反应是指机体受到强烈刺激时，如剧痛、创伤、烧伤、过冷、过热、肌饿、疲劳、电离辐射等，而出现以交感神经兴奋和垂体肾上腺皮质分泌增加为主的一系列的防御反应，引起机能与代谢的改变，表现为淋巴细胞转化率和吞噬能力下降，因而易发生感染。三、非特异性免疫的增强剂自从肿瘤免疫被广泛重视以来，对非特异性免疫的重要性有了新的认识。在对肿瘤、自身免疫病及免疫缺陷的防治上，近年来广泛应用了增强非特异性免疫的措施。其中包括：（一）微生物疫苗制剂卡介苗可增强细胞免疫功能，对于肿瘤治疗有辅助作用，对感冒及流感有一定的预防作用，因而广泛应用于基础免疫及疫苗的增强剂（如弗氏完全佐剂中卡介苗）。革兰氏阳性厌氧小棒杆菌是一种非特异性的激活剂，能诱导淋巴需要组织的高度增生，增强巨噬细胞的吞噬活力、黏附力，使溶酶替的活性增强，从而导致肝、脾和肺的体积增大，增强机体对各种抗原的免疫反应，促进抗体合成，以及抗体抗原有的结合力。除细菌外，真菌多糖（如香菇、茯苓等）均能增强非特异性免疫，目前主要用于肿瘤治疗。（二）生物制剂类增强剂胸腺素能诱导淋巴细胞转化，促进淋巴细胞分裂与再生，加强细胞免疫。应用胸腺素制剂治疗胸腺功能不全及各种肿瘤疾病。转移因子（TF），用脾脏提取用做细胞免疫增强剂。根据治疗对象的不同，选择相应的动物做供体，如治疗结核病，则选择结核菌素强阳性反应制备转移因子。在免疫功能低下的动物和人，使用相应动物和人的球蛋白和干扰素，均能增强非特异性免疫。（三）化学免疫增强剂一种合成的驱虫药左旋咪唑，有增强细胞免疫，能使受抑制的吞噬细胞和淋巴细胞功能恢复正常，从而增强对细菌、病毒、原虫或肿瘤的抗御作用。聚肌胞是人工合成的人工诱生剂，它不仅能强有力的诱导干扰素的产生，同时也是一种有力的免疫增强剂，且对癌细胞有毒性反应，故可应用于有些毒性疾病和肿瘤的治疗。（四）中草药免疫增强剂不少中草药可增强非特异性免疫，提高机体增强各种微生物感染的能力。黄芪 、党参、灵芝等能提高单核吞噬细胞系统，有类似卡介苗的作用；当归、白术、黄芩、红花等有一定的刺激机体增强免疫功能的作用；薏米、黄精能提高淋巴细胞的转化率。这些药物均为非特异性免疫增强剂。回到顶部第三节 特异性免疫一、免疫系统生物种在长期进化过程中形成起来的免疫系统，包括参与机体免疫应答的各种免疫细胞，组织和器官。免疫器官：机体执行免疫功能的组织结构称为免疫器官。根据发生和作用的不同，免疫器官分为两大类：一类为中枢免疫器官。中枢免疫器官在胚胎早期出现，为淋巴样上皮结构，是形成、诱导、分化淋巴细胞的器官。中枢免疫器官中的淋巴细胞免疫增殖不受抗原刺激的影响，向周围免疫器官输送T细胞与B细胞，包括骨髓、胸腺、法氏囊。另一类为周围免疫器官，包括脾脏、淋巴结。在机体中发育较迟，含有大量淋巴细胞，包括分化后迁来的T细胞和B细胞，往往要靠抗原刺激而增殖，继而执行免疫功能。（一）中枢免疫器官1.胸腺（Thymus）胸腺是人、哺乳动物及鸟类最重要的中枢淋巴细胞增殖最活跃的场所，它不仅诱导T淋巴细胞（胸腺依赖淋巴细胞）的发育成熟，而且对机体的免疫系统的 总体控制起着重要作用。胸腺是一种淋巴样器官，但其结构和功能与其他淋巴器官显著不同。胸腺外包被有结缔组织的被膜，被膜深入实质，形成许多小叶，小叶的外缘密集着许多淋巴细胞，为皮质，小叶内部为髓质。髓质内存在环状结构的小体，称胸腺小体（哈塞尔氏小体）。胸腺内有两种主要细胞：一类为上皮细胞，又称网状细胞。胸腺细胞多积存于皮质内。网状细胞髓质中较多，但也存在于皮质内淋巴细胞的周围。它能分泌胸腺素，使萎缩的淋巴组织再生，淋巴组织增殖，并诱导幼稚的淋巴细胞分化成熟为具有免疫活性的T淋巴细胞。T淋巴细胞由髓质经静脉进入血液输送至淋巴结、脾脏及全身，参与细胞免疫。另一类为淋巴细胞，又称胸腺细胞。胸腺内的淋巴细胞来自骨髓的多能干细胞。绝大多数淋巴细胞生命期短，仅有23d，少数长寿，能迁移到周围的淋巴器官。胸腺活动的高峰在幼年期，出生期切除胸腺或由于动物先天性胸腺发育不全，均会影响周围淋巴器官的发育，使血液及脾脏、淋巴结中的T淋巴细胞显著减少，细胞免疫功能衰退，但对机体抗体的形成不会造成影响。在成年期切除胸腺，对细胞免疫功能影响较小。2.法氏囊（Bursa of fabricius）亦称腔上囊，是鸟类所特有的淋巴器官。位于幼禽的泄殖腔背侧的盲肠，并以短管与其相连。鸡的法氏囊为球形，鸭、鹅呈长椭圆形。法氏囊在孵育后期开始形成，小鸡性成熟前期达到最法氏囊大，以后逐渐萎缩直至完全消失。法氏囊是控制体液免疫的中枢淋巴器官。来自骨髓的多功能干细胞，在法氏囊激素诱导下分化为具有免疫活性的B细胞（称为法氏囊依赖淋巴细胞），经淋巴液和血液循环转移到周围淋巴器官淋巴结和脾脏。将胚胎后期或初孵出的雏禽的法氏囊切除，或用睾丸酮或考地松抑制法氏囊发育，其结果是外周血液中和淋巴结、脾脏内的B细胞减少或消失。切除法氏囊的幼禽在接受抗原刺激后不能产生抗体，但细胞免疫功能仍保持正常。哺乳动物和人类没有法氏囊结构，肠道淋巴组织（如肠道淋巴组织虑泡、阑尾0、扁桃体可能有类似法氏囊的功能，但大多数学者认为可能由骨髓兼官。3.骨髓（Bone marron）骨髓是重要的免疫器官，是由网状结缔组织构成支架，在网眼中含有机体血液中所有的血细胞及前体。骨髓中的多能干细胞具有很大的分化潜力，分别在胸腺或法氏囊内，被诱导分化成为成熟的不同的免疫活性细胞（T细胞和B细胞）。动物经放射线照射，淋巴组织被破坏以后，其免疫功能显著降低。输入同种骨髓，使其被破坏的淋巴组织重建，可恢复起免疫功能，保护动物免于死亡。（二）周围免疫器官包括淋巴结和脾脏，是T、B细胞定居和增殖的场所，也是接受抗原刺激产生疫苗应答的场所。1.淋巴结（Lymph node）遍布于全身淋巴循环 经路的各个部位。淋巴结由网状组织构成支架，外层有结缔组织包膜，其内充满淋巴细胞、巨噬细胞、树突状细胞。淋巴结分为皮质和髓质两部分。皮质部在被膜下为皮质浅区，其中含有淋巴小结。在未接触抗原前，这些淋巴小结又密切的小淋巴细胞组成，无明显界限。当接触抗原刺激后，小结增大，其外缘为浓染密集的小淋巴细胞，中间有一个淡染区，由网状组织和不同发育阶段的B细胞组成，称为生发中心。生发中心是B细胞的集中区，其内部除B细胞外还有少量的T细胞，对体液免疫应答起着重要的作用。在新生动物中未发现生发中心。无菌动物生发中心形成很差。淋巴小结和皮质之间为副皮质区，这是T细胞的集中区，新生动物切除胸腺后，此处淋巴细胞减少，故又称胸腺依赖区。髓质又分为髓索和髓窦。髓索为B淋巴细胞分布的场所，并可见许多B细胞、网状细胞和巨噬细胞。髓质中有许多吞噬细胞，可以消除经过淋巴窦的微生物和其他异物。淋巴结内的淋巴细胞，有些是新生成的，有些是再循环来的，其中T淋巴细胞占全部淋巴细胞的70%左右。猪的淋巴结结构与其他哺乳动物不同，其组织图象呈相反形式，淋巴小结在淋巴结的中央，相当于髓质的部分在淋巴结外层。鸡没有淋巴结，淋巴组织广泛分布于体内，有的为弥散性，有的为小结状。水禽（鸭、鹅）只有颈、胸和腰有两对淋巴结。2.脾脏（Spleen）脾脏具有很多类似淋巴结的特征，分为白髓和红髓两部分。白髓主要由致密的淋巴组织构成，沿着动脉分布，呈球形或索状。球形的白髓为脾小体（淋巴小结），其中有生发中心，内含B淋巴细胞，受抗原刺激而增强。纵行白髓的小动脉称中央动脉，在中央动脉周围为淋巴组织，主要是T淋巴细胞集中区。红髓分为髓索及髓窦两部分。髓索为彼此吻合成网状的淋巴组织索，其中除网状细胞和B细胞外，还有巨噬细胞、浆细胞和各种血细胞。髓窦即血窦，其内主要为血细胞。脾脏中的淋巴细胞，35%-50%为T淋巴细胞，50%-65%为B淋巴细胞。3.哈德腺（The giand of harder）哈德腺又称瞬膜腺，位于眼窝中腹部，眼球后中央，在视神经区呈喙状延伸，呈不规则的带状，是禽类眼窝内的腺体之一。整个腺体由结缔组织分割成许多小叶，小叶由腺泡、腺管及排泄管组成。腺泡上皮由一层柱状腺上皮排列而成，上皮基膜下是大量浆细胞和部分淋巴细胞。它能分泌泪液润滑瞬膜，对眼睛具有机械保护作用。能接受抗原刺激，分泌特异性抗体，通过泪液带入上呼吸道黏膜分泌物内，成为口腔、上呼吸道的抗体来源之一，故在上呼吸道免疫方面起着重要作用。哈德腺不仅可在局部形成坚实的屏障，它又能激发全身免疫系统，协调体液免役。在雏鸡免疫时，它对疫苗发生应答反应，不受母源抗体的干扰，对免疫效果的提高，起着非常重要的作用。（三）膜免疫系统膜免疫是指机体与外界相通的腔道黏膜表面的免疫，主要包括胃肠道、呼吸道及泌尿生殖道的黏膜。这些与外界相通的腔道黏膜，是病原微生物侵入机体的重要门户，因此膜免疫在机体免疫力方面起着极其重要的作用。由于受黏膜部位复杂且特殊的抗原环境影响，形成了与全身免疫不同的特征，现在认为，可将黏膜免疫细胞与全身性免疫细胞相对分开，故可将膜免疫系统作为相对独立的免疫体系。膜免疫系统（Mucosal immune system，MIS）是由胃肠道、呼吸道、泌尿生殖道几某些外分泌腺（唾液腺、泪腺、乳腺等）的黏膜相关的淋巴组织组成。其特点为：免疫球蛋白以分泌型IgA为主。膜部位具有特意的、具有调节或效应功能的T细胞。膜免疫细胞循环系统使局部淋巴黏膜滤泡中受抗原诱导后的细胞循环分布到广泛的弥散淋巴组织中发挥作用。1.膜免疫系统的结构 依据功能及分布特点，可将膜免疫系统的免疫细胞分为：（1）膜相关淋巴组织 黏膜的集合淋巴结有特殊结构和获得抗原的方式，不是通过淋巴或血液循环获得抗原，而是通过上皮，尤其是M细胞或淋巴细胞获得抗原的刺激。其主要功能为免疫细胞活化诱导部位。M细胞 全称为膜细胞或微皱细胞。是一种扁平上皮细胞，胞浆中含有大量的吞饮小泡，但完全缺乏分解蛋白的溶酶体。当黏膜表面的抗原与M细胞结合后，M细胞将其吞入形成吞饮小泡，小泡转运至细胞的另一侧后，与膜胞融合，将抗原释放到上皮下区域。穹隆区 是上皮下覆盖的区域，次区含有B 细胞、巨噬细胞和树状突细胞等。淋巴细胞 穹隆区下放为滤泡区，区中的生发中心为高度分化状态的B细胞，认为是IgA类B细胞的发育基地，但滤泡中明显缺乏IgA浆细胞。胸腺依赖区 位于滤泡之间，主要含有各种T细胞。（2）弥散免疫细胞上皮内淋巴细胞，是位于黏膜上皮基膜上的一群淋巴细胞，可表现为 特异性的免疫功能，维持局部的IgA反应。固有层淋巴细胞 是固有层中的淋巴样细胞，包括B细胞、T细胞。B细胞以IgA型为主，也有IgM、IgG、IgE型。T细胞与外周血液T细胞相似，受抗原刺激后主要通过分泌辅助因子发挥作用。固有层巨噬细胞 具有典型形态的巨噬细胞遍步整个膜免疫系统，多集中在上皮下的较浅部位。这些细胞在固有层中具有非也异性的防御功能，可处理与递呈抗原，还可产生局部B细胞分化及其他反应所需因子。固有层的肥大细胞 黏膜固有层富有肥大细胞的前体细胞，受抗原刺激后可迅速分化为成熟的肥大细胞，通过释放介质，使炎性细胞进入黏膜参与局部反应。2.共同膜免疫系统 膜免疫系统的突出特点之一，是在黏膜淋巴滤泡中发育的淋巴样细胞具有黏膜归属性，使黏膜免疫反应局限于黏膜组织中。淋巴样细胞在某些滤泡中受抗原诱导分化增殖后，通过淋巴液进入淋巴细胞再循环，使这些细胞广泛分布于全身各处的黏膜部位。黏膜的这种免疫机制称为共同膜免疫系统，这一细胞的迁移及分布机制将全身的黏膜免疫状态达到一致。虽然这种迁移不是抗原引起的但细胞进入固有层后，局部存在的抗原能迁移细胞滞留于该部位，并在此增殖，特异性反应增强，其他部位相对较弱。3.膜免疫系统的功能 其主要功能表现为：（1）与其他非特异性因素一起保护机体黏膜不受病原的侵袭。膜免疫系统主要分布于呼吸道、消化道、泌尿生殖道与外界相通的部位，所以对局部抗原发生应答方式及程度对机体的免疫状态及程度至关重要。（2）对饮食中大量的抗原及正常菌群等产生的免疫耐受，以防止全身免疫系统与抗原之间不必要的接触或产生过度应答。（四）免疫活性细胞是指在受到抗原刺激下，能特异性的识别抗原决定簇并发生免疫反应的一类细胞，包括T淋巴细胞和B淋巴细胞等。1.T细胞（Thymus dependent lymphocyte）T细胞来源于骨髓的多功能干细胞。干细胞进入胸腺后，在胸腺素的诱导和作用下，分化增殖形成具有免疫活性的小淋巴细胞，称为胸腺依赖淋巴细胞（简称为T细胞）。在胸腺形成的T细胞，经血液循环移至周围淋巴器官的胸腺依赖区（即淋巴结的副皮质区和脾小体的中央动脉周围）。在外周血液中，T淋巴细胞总数占70%，在胸导管中则占95%。在扫描电镜下观察，T细胞膜表面光滑，微绒毛较少。吸附在玻璃、尼龙上能力弱。T细胞的表面标志：有同种异性抗原（Thy-1抗原）和淋巴细胞抗原（Ly抗原）。表面有异种红细胞受体（E受体）及麻疹病毒受体和少量IgGFC受体。T细胞与异种动物红细胞在体外两者彼此相结合，形成花环，称E玫瑰花环，这是T细胞的特征之一。这种检查T细胞的方法称为E玫瑰花环实验。T细胞的生活期较长（数月至数年），长寿的淋巴细胞能贮存和传递免疫信息。T细胞亚群：目前按照T细胞功能分为七类。（1）杀伤性细胞（TK）能直接破坏特异性抗原或携带特异性抗原活性的靶细胞；（2）辅助性T细胞（TH）辅助B细胞识别抗原和产生抗体；（3）抑制性T细胞（Ts）对R细胞的分化和杀伤性T细胞的功能起抑制作用，从而调节和控制免疫反应；（4）效应性T细胞（TE）能释放淋巴因子；（5）迟发型变态反应T细胞（TD）（6）放大T细胞 放大T、B细胞的功能（TA）；（7）记忆T细胞 记忆抗原刺激作用（TM）。2.B细胞（Bursa dependent lymphocyte） B细胞也是由骨髓多功能干细胞分化而来的。在鸟类干细胞进入腔上囊后，在腔上囊激素的诱导下，分化增殖成为具有免疫活性的小淋巴细胞，这种淋巴细胞称为腔上囊依赖淋巴细胞，简称为B细胞。哺乳动物和人类没有腔上囊，其B细胞的来源则是肠道组织的淋巴结、扁桃体或骨髓等组织所产生的某种体液因子的诱导，淋巴干细胞分化而来。但有些学者认为，哺乳动物中的B细胞直接由骨髓中的干细胞分化而来。B细胞随血流迁移至周围淋巴器官的腔上囊依赖区，即淋巴结的淋巴小结生发中心及髓索，脾脏的脾小体生发中心及红髓。B细胞寿命短，只能存活3d左右，但其中也有少数长寿的记忆细胞。B细胞在外围血液中仅占淋巴细胞总数20%-30%。在扫描镜下观察，B细胞的细胞膜凹凸不平，微绒毛发达，成毛球状。B细胞膜的表面标记：细胞膜表面有Ia抗原（小鼠基因I Hegion associared antigen，缩写为IA抗原），B细胞表面具有多种受体：有抗原受体（膜表面免疫球蛋白）及补体c3b的受体；具有抗体Fc受体，当抗体与相应抗原结合后，抗体的Fc段被激活，被激活Fc段便结合到B细胞Fc受体上。例如鸡的红细胞与相应抗体结合后，则结合到B细胞上，形成花结，称EA玫瑰花环。同时B细胞表面还有EB病毒受体，可用检测EB病毒受体的方法来鉴定B细胞。B细胞亚群，根据产生抗体是否需要T细胞协助，分为两个亚群：B1为非依赖性B细胞；B2为依赖T细胞的B细胞。 3.K细胞（Killer cell）亦称杀伤细胞，又称抗体依赖性淋巴细胞毒细胞。它具有由抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用，能杀伤与特异性抗体结合的靶细胞。人的K细胞约占淋巴细胞总数的5%-15%。K细胞表面有IgG的Fc受体，当靶细胞与相应的IgG结合后，K细胞可与结合在靶细胞上的IgGFC结合，从而使自身活化，释放细胞毒，破坏靶细胞。K细胞主要存在于腹腔渗出液、血液和脾脏中，淋巴结中很少，在骨髓、胸腺和胸导管中含量极微。实验证明，K细胞无吞噬作用，不能吸附玻璃，因而它既不是T细胞，也不是B细胞。除T、B细胞是免疫活性细胞外，还有K细胞、单核吞噬细胞系统、树状突细胞、N细胞、D细胞和郎罕氏细胞等，均称为免疫细胞。二、抗原（一）抗原概念抗原（Aniigen）是一种能刺激机体的免疫系统产生特异性抗体或致敏淋巴细胞（又称效应细胞），并能与相应抗体或致敏淋巴细胞在体内、体外发生特异性结合的物质。由此可见，抗原物质具有两种性能：即刺激机体产生抗体或致敏淋巴细胞的特性，称为免疫原性；与相应抗体和致敏淋巴细胞发生的特性，称为反应原性。两者统称为抗原性。根据抗原的性能，具备有免疫原性和反应原性的物质称完全抗原。那些只有反应原性，缺乏免疫原性的 物质称为半抗原。（二）构成抗原的条件1.异物性 抗原是一类非自身或称“非己”的高分子物质，绝大多数抗原都是异种物质。如各种微生物：细菌、病毒、支原体等等，以及各种动物的血清、血球、组织液，均能引起异种动物较大强的免疫反应。不同种动物间亲缘关系越远，组织细胞的化学结构差异越大，免疫原性越强。例如鸭血清蛋白注射鸡，其抗原性较弱，而对家兔则引起较强的免疫反应。同种异体之间，由于化学结构及细胞成分存在不同程度的差异，例如人体白细胞的 细胞膜上因有组织相容性抗原存在，当进行异体植皮、脏器移植时，常引起免疫排斥反应。只有同卵双细胞之间才有可能进行组织或器官移植，而不被排斥。 自身抗原：在正常情况下，自身组织成分是没有抗原性的。但若在外伤、感染、电辐射、药物等各种理化因素的作用下，可引起机体组织的化学成分、分子排列和构型等方面成为自身抗原。或者由于机体识别异物的功能紊乱，也可以把一些本来不具有抗原性的自身物质视为异物，因而发生免疫反应，导致自身免疫病。2.大分子胶体 抗原物质必须是分子量较大的胶体，通常在10 000以上。分子量越大，抗原性越强。由于分子量大，其表面积相应扩大，接触免疫系统细胞的机会增多，结构较稳定，在体内停留的时间较长，不易被机体破坏或排除，有利于持续刺激机体产生特异性免疫，所以抗原性强。大分子蛋白质与复杂的多糖类是常见的抗原。 3.分子构型 抗原分子均具有一定的空间排列，有直线或立体构型。通常环状构型比直线排列的分子抗原性要强；聚合状态比单体的抗原性要强。例如明胶的分子量虽然高达10万，但抗原性差，因其肽链主要由直链氨基酸组成，缺乏苯环氨基酸，进入体内不稳定，易被酶分解。若在明胶分子中结合少量酪氨酸，抗原性即显著增强。（三）抗原的特异性 一种抗原物质只能刺激机体产生相应的抗体，这种抗体只能与相应的抗原结合发生反应，称为抗原的特异性，或称专一性、针对性。例如抗伤寒杆菌抗体只能与伤寒杆菌发生反应，与痢疾杆菌则不发生反应。抗原的特异性是由抗原分子表面具有免疫活性的化学基因所决定的。这些基因称为抗原决定簇。抗原决定簇是抗原与抗体结合的部位，每个抗原分子的决定簇数量不等：分子量大，决定簇多；分子量少，决定簇少。类属反应是发生误诊的原因之一，主要是两抗原之间有相同的抗原决定簇。区分特异性与类属性反应的方法有：（）使用单因子抗血清；（2）同事作特异性反应，比较两者的效价，一般特异性反应效价高，类属性反应效价低；(3)在大批血清学检查时，可在2030d后采血再检查一次，这样一般都可排除类属型反应。 （四）抗原的类型 抗原的物质种类很多，视其抗原性、化学组成、所在部位等不同特点，可分为以下类型： 1.完全抗原与半抗原 既具有免疫原性又具有反应原性的物质成为完全抗原。蛋白质、细胞、病毒、立克次氏体等微生物是良好的完全抗原。但也有些物质只有反应原性而没有免疫原性，此类抗原成为半抗原。半抗原又分为复合半抗原和简单半抗原。前者与相应抗体结合后，在电解质的参与下出现可见的反应；后者与相应抗体结合后，也在电解质参与下没有可见反应，这时若加复合半抗原仍没有反应，就证明简单半抗原已和抗体结合了；如果抗体没有被结合，就会与后加的复合半抗原出现可见反应。2.非胸腺依赖性抗原(T1抗原)和胸腺依赖性抗原(TD抗原) 随着免疫学研究的深入，发现抗原物质在激发免疫系统的应答反应过程中，某些抗原物质需要T细胞的辅助作用才能活化B细胞产生抗体，也又一些抗原无需T细胞的辅助，因而可将抗原区分为T1抗原和TD抗原。3.微生物及其产物的抗原 细菌、病毒、立克次氏体、螺旋体都有较强的抗原性。（1）菌体抗原（Somatic antigen）又称O抗原，位于细胞壁上，其成分是脂多糖，耐热，性质较稳定。（2）鞭毛抗原（Flagellar antigen）又称H抗原即细菌鞭毛抗原，其成分是蛋白质。 （3）表面抗原（Surface antigen）包围在细菌细胞壁外周的抗原，如大肠杆菌的K抗原，伤寒杆菌的Vi抗原。此外，还有荚膜抗原（K抗原）。（4）菌毛抗原（Pili antigen）又称F抗原，某些革兰氏阴性杆菌表面的菌毛抗原。（5）细菌的毒素抗原 外毒素和类毒素具有很强的抗原性。外毒素经甲醛处理脱毒为类毒素，能刺激机体产生抗毒素抗体，类毒素对预防白喉、破伤风等细菌外毒素引起的疾病有重要作用，并能防治毒蛇咬伤（6）病毒抗原 代表病毒颗粒的抗原，称为V抗原（Viral antigen）。4.异种动物血清、血球、组织浸出液 临床上防止破伤风用的抗毒素，是用马匹制备的。因此这种抗毒素，对机体具有两方面的作用：一方面提供了特异性抗毒素抗体，可中和体内的相应的外毒素，起到防治破伤风病的作用；另一方面，抗毒素对被注射的动物是异种蛋白，能刺激机体产生抗马血清抗体，又叫抗抗体。该抗抗体易引起个别动物发生变态反应。绵羊红血球给家兔多次注射后，兔体中产生抗绵羊血球的抗体，该抗体称溶血素。5.异嗜性抗原(Heferophile antigen) 是一类与种属特异性无关的，存在于人、动物、植物、微生物之间的性质相同的抗原。这一现象首先由Forssman发现。当用豚鼠肝、脾、肾上腺等脏器生理盐水悬液免疫家兔后，所得的抗血清除能与原来的脏器抗原发生反应外，还可凝集绵羊红细胞。因此，这种异嗜性抗原又称Forssman抗原。以后陆续发现了多种异嗜性抗原，如变形杆菌的菌体内含有与立克次氏体相同的抗原成分，因而立克次氏体患者的血清可与变形杆菌抗原发生交叉反应。6.同种异体抗原（Alloantigen）（1）红细胞抗原(RBC antigen) 50年前就发现人类不同个体的红细胞表面存在不同的抗原。一种个体的红细胞表面只有A抗原，为A血型；另一种个体的红细胞表面只有B抗原，为B血型；有的个体的红细胞表面既有A抗原又有B抗原，即AB血型；最后一种红细胞表面没有A、B抗原，称为O血型。1940年Landsteiner等证明个别人的红细胞具有有恒河猴的红细胞相同的表面抗原，称Rh因子或称Rh 抗原。 （2）主要组织相容性抗原（Major histocompatikility antigen，MHA） 又称移植抗原。是指白细胞及其他有核细胞膜上的糖蛋白抗原。目前的研究发现，所有的哺乳动物，甚至可能是所有的脊椎动物都有MHC。用动物种英文开头字母加上L(白细胞)A（抗原），代表不同种动物的MHC系统，如：HLA（人）、SLA（猪）、BOLA（牛）、OLA(绵羊)、GLA（山羊）、ELA（马）等。HLA与器官移植有密切的关系。HLA抗原性很强，能刺激机体产生很强的免疫排斥。例如当同种异体的皮肤、脏器移植时，常常刺激受体对移植物产生免疫排斥，使其坏死，脱落。 7.肿瘤抗原 肿瘤是机体正常细胞突变的结果，因而肿瘤组织有无抗原性是肿瘤免疫中的一个重要问题。近年来对肿瘤与宿主相互作用的免疫生物学研究结果指出：大多数的肿瘤具有其相应组织所没有的成分，这种特殊成分统称为肿瘤特异性抗原（Tumorspeeific antigen，TSA）。8.寄生虫抗原 由于寄生虫属于真核生物，其组织结构复杂，因而寄生虫抗原的结构也很复杂。包括：可溶性抗原，它是从活的寄生虫或寄生虫培养细胞内释放的抗原，即寄生虫分泌/排泄出的抗原（ES抗原）。（五）佐 剂 1.佐剂的定义与应用 佐剂（Adjuvants）一词来源于拉丁语，原为辅助之意。当一种物质与抗原混合同时注射于动物体内，能非特异性地改变或增强机体对该抗原的特异性免疫应答，发挥其辅助作用者都称为“佐剂”，也可称为“免疫增强剂”。佐剂在人工免疫中所以能得到广泛的应用，除能使弱抗原性物质增强抗原性外，还在于：（1）可以用最小的抗原量，最少的接种次数，使在抗血清中或黏膜表面维持足够的抗体浓度，获得持久的预防接种效果；（2）在制备抗血清时，加佐剂免疫接种，可增加抗原所激发的抗体应答，达到产生大量特异性抗体的目的； （3）增强对肿瘤细胞或细胞内病原体所感染的细胞的有效免疫反应，以达到治疗的目的，同时增强吞噬细胞的非特异杀伤功能和特异性细胞免疫的刺激作用等。已有人用卡介苗及厌氧棒状杆菌进行了一些免疫治疗试验，他们将佐剂注射于肿瘤部位或全身，能使肿瘤有一定的消退或抑制肿瘤发展。2.常用的佐剂 （1）不溶性铝盐类胶体佐剂 这一类在生物制品上应用广泛的有氢氧化铝胶、明矾和磷酸三钙等。由于蛋白质抗原与此类佐剂混合后成为凝胶状态，可较长期存留在体内，持续性的释放抗原而起刺激作用。 氢氧化铝胶：常用20铝胶生理盐水。 明矾：为一种无色结晶状物质，溶于水。有钾明矾和铵明矾两种。作为佐剂主要是钾明矾。如破伤风明矾沉淀类毒素、气肿疽明矾苗等。 磷酸三钙：于疫苗中加氯化钙和磷酸氢二钠，使在疫苗中化合成磷酸三钙，吸附抗原后沉淀，所制的疫苗效力与加铝胶佐剂相近。（2）油水乳佐剂 此类佐剂有弗氏佐剂，即乳化的水油佐剂。由美籍匈牙利细菌学家Freund氏（19261935）研究成功。首先在试验动物体内证实了佐剂的活性，在许多免疫试验中，证明提高免疫力很显著。乳剂是将一种溶液或干粉分解成细小的微粒，混悬于另一不相溶的液体中所制成的分散体系。被分散的物质称为分散相（内相），承受分散相的液体称为连续相（外相），两相间的界面活性物质称为乳化剂。当以水为分散相，以加有乳化剂的油为连续相时，制成的乳剂为油包水型乳剂（水/油或W/O），反之为水包油型乳剂（油/水或O/W）。制成什么样的乳剂型，与乳化剂和乳化方法密切相关。常用W/O型乳剂，在机体内不易分散，佐剂活性较好，为生物药品所采用的主要剂型。例如：新城IV系油乳剂苗制备，可将94杭州10白油与6司本80混合后加2硬脂酸铝为油相，灭菌后备用。疫苗液加2吐温80为水相，按容量计算水与油的比为1：3或1：2 ，先缓速混合，再通过胶体磨充分乳化，可获得稳定的油乳剂苗。三、抗 体（一）抗体的概念 抗体（Antibody）是机体免疫活性细胞受抗原刺激后，在血清和体液中出现的一种能与相应抗原发生特异性反应的免疫球蛋白（Immunoglobulin）。含免疫球蛋白的血清常称为免疫血清或抗血清。免疫球蛋白以“Ig”表示。从人、小白鼠等血清中先后获得五种类型的免疫球蛋白。1968年世界卫生组织统一命名为免疫球蛋白G、A、M、D、和E，简称IgG、IgA、IgM、IgD和IgE。人们往往把抗体与免疫球蛋白视为同义词，有时称“抗体”，有时称免疫球蛋白。（二）免疫球蛋白的基本结构各类免疫球蛋白的基本结构都由一至几个单体组成。例如IgG单体的基本结构有四条肽链，其中两条长链称为重链（Heavy Chain ，简称H链），两条短链称为轻链（Light Chain ，简称L链）。二条H链之间有双硫键和非共价键相连，L链分别以双硫键连接在相应的H链上，从而构成对称的T形或Y形分子。每条重链或轻链又分为两个部分：多肽链氨基端（N端），轻链的1/2与重链的1/4，这个区约有118个氨基酸，其氨基酸排列顺序随抗体种类不同而变化，称为可变区（Varia region，简称V区）；多肽链羟基端（C端），轻链的1/2，重链的3/4，这个区的氨基酸排列顺序比较稳定称为稳定区（Constant region，简称C区）。轻链的稳定区（CL）约有110个氨基酸，重链的稳定区约330个氨基酸，分为CH1、CH2、CH3和CH4四个功能区。五类Ig的H链结构不同，分别以小写希腊字母r、a、u、b、e、代表IgG、IgA、IgM、IgD和IgE的二条H链。免疫球蛋白是对称性的高分子，用（L2H2）n表示其组成。IgD、IgG、IgE分子只有一个Y形结果的单体，分泌型的IgA含有两个单体，IgM含有五个单体。酶水解片断：用木瓜蛋白酶消化免疫球蛋白酶，可将IgG重链间二硫键近氨基端切断，水解后得两个游离得Fab段（抗原结合片断）和一个Fc段（结晶片断）。每一Fab段含有一条完整的轻链和部分的重链。Fc段含有两条重链的剩余部分。Fab段具有抗体活性，其与抗原的特异结合点位于该段VL及VH的可变区。Fc段无抗体活性。Ig的特异性抗原多数存在于Fc段上。用胃蛋白酶（Pepsin）水解，可将IgG重链间二硫键近羧基端切断，得到一个具有双价抗体活性的F（ab）2段。F（ab）2段的特性与Fab段完全相同。至于切断后剩余的PFC段，已水解为低分子，不呈现任何生物活性。（三）免疫球蛋白的类型及特点目前已发现有IgM、IgG、IgA、IgD和IgE及其亚型。各类免疫球蛋白除上述基本特点外，它们还具有各自的结构和特点。1.IgG 是血清中的主要Ig，含量最高，约占血清中Ig总量的75。为7s单体结构，分子量为16万，重链为r型。主要由脾脏和淋巴结中的浆细胞合成。在血清中半衰期为1624d，是唯一能通过胎盘的抗体。IgG有抗菌和抗病毒作用，抗毒素亦主要为IgG，能中和毒素使其失去活性，在体液免疫中最为重要。IgG与抗原结合出现沉淀反应、凝集反应、补体结合反应和中和反应。 2.IgA 有血清型IgA和分泌型IgA之分。正常人血清中含量仅次于IgG，占血清总量的1020。IgA又有单体、双体和三体之别。血清中主要是单体，占总IgA的85左右，一般称为血清IgA。少数双体（9s）或三体（11s）IgA。在唾液、泪液、初乳、鼻和支气管分泌液、胃肠液、尿液、汗液等分泌液中主要是双体。