免疫学基础.doc

免 疫 学 基 础第一章 绪 论第一节 免疫的概念一、古典免疫的概念在Jenner和Pasteur时代，免疫的概念是指动物(或人)机体对微生物的抵抗力和对同种微生物的再感染的特异性的防御能力。然而随着免疫学的发展和研究的深入，发现很多现象如过敏反应，动物的血型，移植排斥反应，自身免疫病等均与病原微生物的感染无关。因此，对免疫这个概念应赋于新的内涵，从而形成了现代免疫的概念。 二、现代免疫的概念现代免疫的概念已不再局限于抵抗微生物感染这个范围，它是指动物(人)机体对自身和非自身的识别，并清除非自身的大分子物质，从而保持机体内、外环境平衡的一种生理学反应。执行这种功能的是动物(人)机体的免疫系统，它是机体在长期进化过程中形成的与自身内(肿瘤)，外(微生物)敌人作斗争的防御系统，从而使机体获得特异性的免疫力，同时又能对内部的肿瘤产生免疫反应而加以清除，从而维持自身稳定。 免疫学是研究抗原性物质、机体的免疫系统和免疫应答的规律和调节以及免疫应答的各种产物和各种免疫现象的一门生物科学，它是和医学与医学微生物学同时诞生的。随着生物化学、分子生物学等学科的发展，免疫学的研究亦已进入分子水平时代，而且向其它很多学科渗透，已成为生命学科研究所不可缺少的一门学科。第二节 免疫的基本特性一、识别自身与非自身高等动物机体具有良好的免疫功能，即能识别自身与非自身的大分子物质，这是机体产生免疫应答的基础。动物机体识别的物质基础是存在于免疫细胞(T、B淋巴细胞)膜表面的抗原受体，它们能与一切大分子抗原物质的表位，即抗原决定簇结合。动物机体的这种识别功能是相当精细的，不仅能识别存在于异种动物之间的一切抗原物质，而且对同种动物不同个体之间的组织和细胞，即使这些细胞和蛋白成分存在微细的差别也能加以识别。同种动物不同个体之间的组织移植排斥反应就是基于这种识别能力。 机体免疫系统的识别功能对保证机体的健康是极其重要的，一旦识别功能降低就会与致对敌人的宽容，从而降低或丧失对病原微生物或肿瘤的防御能力;识别功能的紊乱，则会导致严重的功能失调，如把自身的组织或细胞当作敌人，从而引起自身免疫疾病。 二、特异性v机体的免疫应答和由此产生的免疫力具有高度的特异性，即具有很强的针对性，如接种天花疫苗可使人体产生对天花病毒的抵抗力，而对其它病毒如流感病病毒无抵抗力;而对于某些多血清型的病原，应用某一血清型的疫苗免疫接种，免疫动物也只能产生针对该血清型病原的保护力。 三、免疫记忆免疫具有记忆功能。机体对某一抗原物质或疫苗产生免疫应答，体内产生体液免疫(抗体)和细胞免疫(致敏淋巴细胞及淋巴因子)，而经过一定时间，这种抗体消失，但免疫系统仍然保留对该抗原的免疫记忆，若用同样抗原物质或疫苗加强免疫时，机体可迅速产生比初次接触抗原时更多的抗体，这就是免疫记忆现象。细胞免疫同样具有免疫记忆。动物患某种传染病康复后或用疫苗接种后之所以可使动物产生长期的免疫力，即是归功于免疫记忆。这种免疫记忆功能是由于机体在初次接触抗原物质的同时，除刺激机体形成产生抗体的细胞(浆细胞，和致敏淋巴细胞外，与此同时也形成了免疫记忆细胞，可对再次接触的抗原物质产生更快的免疫应答。第三节 免疫的基本功能一、抵抗感染:又称免疫防御，是指机体抵御病原微生物的感染和侵袭的能力。人体的免疫功能正常时，就能充分发挥对由呼吸道、消化道、皮肤相粘膜等途径进入人体内的各种病原微生物的抵抗力，通过机体的非特异性和特异性免疫，将微生物歼灭。若免疫功能异常亢进时，可引起传染性变态反应;而免疫功能低下或免疫缺陷，可引起机体的反复感染或免疫耐受。二、自身稳定:又称免疫稳定,清除衰老和死亡的细胞。在人体的新陈代谢过程中，每天都有大量的细胞衰老死亡，这些失去功能的细胞积累在体内，会影响正常细胞的功能活动。免疫的第二个重要功能就是把这些细胞清除出体内，以维护机体的生理平衡。若此功能失调，则可导致自身免疫性疾病。 三、免疫监视机体内的细胞常因物理、化学和病毒等致癌因素的作用而突变为肿瘤细胞，这是体内最危险的敌人。人体免疫功能正常时即可对这些肿瘤细胞加以识别，然后调动一切免疫因素将这些肿瘤细胞清除，这种功能即为机体的免疫监视。若此功能低下或失调，则可导致肿瘤的发生。 第四节 免疫学的发展简史从免疫学诞生到今天，纵观该学科的发展过程，大致可分为三个发展时期，即经验免疫学时期，实验免疫学时期和免疫学的飞跃时期。一、经验免疫学时期这个时期大约从11世纪到18世纪末。人类在长期实践和同疾病作斗争的过程中，积累了大量的朴素的免疫学知识，如观察到很多传染病(如麻疹，天花，腮腺炎，马腺疫等)，在其康复后，很少再患同一类疫病。早在宋真宗时代，我国民间医学家就创立了预防天花的种痘法，应用良性天花患者的干燥痂皮制成粉末进行吹鼻免疫接种，可以说这是最早的人工接种方法。1798年英国医生琴纳(Edward Jenner)受到挤奶女工大多不感染天花的启发，创立了应用牛痘脓疮制成疫苗预防天花的接种方法，至此宣告了免疫学的诞生。Jenner的这种方法称为种痘法。 Paul，Ehrlich创立了毒素和抗毒素的定量标准化方法，并提出抗体产生的侧链学说，试图解释抗体产生的机制。Bordet(1898)较好地阐明了免疫血清溶菌作用中的抗体和补体的作用。在以上实验的基础上，以Ehrlich为首的一派学者提出了免疫现象的体液免疫学说，而与细胞免疫学说形成对立。直到20世纪初，Wright(l903)观察到免疫血清能显著增强白细胞的吞噬作用，并将此种抗体称之为调理素，从而将细胞免疫与体液免疫联系起来。 20世纪以来，免疫学的主要成就表现在以下几方面: (一)在免疫生物学方面 抗体和补体对红细胞的溶解、ABO血型、动物对异种蛋白产生抗体、异嗜性抗原等现象的发现，使人们认识到抗体的产生不限于病原微生物，而是一种对异种蛋白的普遍反应。抗体的发现引起许多学者对抗体产生机制的研究，Ehrlich(1897)，Breil，Haurowitz和Pauling(1940)，Jeme(l955)分别先后提出抗体产生的侧链学说，诱导学说，和自然选择学说，这些学说都没能完满地解释抗体产生的机制，直到1959年Burnet在研究免疫耐受性和Jerne的自然选择学说的基础上，提出了举世公认的克隆选择学说，才合理地解释了诸如免疫反应的特异性，免疫记忆，免疫识别和免疫耐受性等免疫学中的核心问题。这一学说奠定了现代免疫生物学研究的理论基础。 (二)证实和阐明了免疫系统在机体免疫应答中的主导地位，明确了各免疫器官的免疫功能和地位。禽类法氏囊的免疫功能是免疫学在50年代的一个重要发现。通过对免疫系统的深入研究，明确了T、B淋巴细胞及各免疫细胞在免疫应答中的作用。70年代Jerne提出了免疫网络学说，进一步发展了克隆选择学说。 近20年来对T、B淋巴细胞的抗原受体、免疫应答过程中的识别、信号传递以及细胞产物(细胞因子)等进行了深入研究。利用单克隆抗体技术及分子生物学技术对T、B淋巴细胞及其它免疫细胞的分化(CD)抗原的化学本质，分子结构，免疫生物学功能的研究，使对免疫应答的研究进入了分子水平。迄今已发现和命名了近130种淋巴细胞CD抗原分子，并明确了很多CD抗原分子在机体免疫应答中的作用。(三)在免疫应答的调节方面，现代免疫学研究表明，动物机体免疫系统内部存在着许多调控网络，一是免疫分子如抗原、细胞因子、抗体、补体的调节作用;二是免疫细胞之间的调节网络;三是由独特型与抗独特型抗体之间形成的网络;四是由神经、内分泌之间构成的调节网络。这些调节网络对机体的免疫应答的调控起着十分重要的作用。 抗体在体外可与抗原结合并引起多种免疫反应，基于这一现象的发现，人们建立了很多血清学技术，如血清凝集试验，补体结合试验，并用于传染病的诊断、病原鉴定、血型鉴定等。随着科学技术的发展，血清学技术与一些物理、化学技术相结合，使新型的血清学技术层出不穷，如琼脂免疫扩散试验，免疫电泳技术，间接凝集试验，免疫荧光抗体技术，免疫酶技术，放射免疫分析等，这些技术不仅广泛用于动物传染病的诊断和检疫，病原鉴定，而且在用于激素、酶、药物等生物活性物质的超微定量方面取得了巨大成功。特别是免疫荧光，免疫酶，放射免疫三大标记技术，近20年来取得了极大的发展，并推出很多新型的血清学技术，如免疫转印技术，免疫沉淀技术，化学发光免疫测定等。这些技术已广泛用于生物科学的各个领域，并已成为不可缺少的研究手段。很多学者对各种抗原的物理化学性质进行了广泛的研究，特别是半抗原-载体合成技术的创立，为人们研究抗原抗体结合的特异性提供了有效的手段。80年代，DNA重组技术及其它遗传工程技术在疫苗研究中应用，为人类和动物疫苗的研究开创了一条全新的途径，各类基因工程疫苗，如基因工程亚单位疫苗，基因工程活载体疫苗，基因缺失疫苗，DNA疫苗等相继问世。蛋白质合成技术的发展又为疫苗的研制提供了另一条新路，即人工合成肽疫苗的诞生。90年代，随着对免疫网络学说的进一步认识，人们又研制成功另一类新型疫苗，即抗独特型疫苗。30年代开始，人们对抗体的本质进行了大量的研究，Kabat和Tisehus(1939)首先证实抗体的本质属于r-球蛋白。随后，Porter和Edelman(l959)阐明了抗体的化学结构，提出了抗体分子的结构模型。1975年，Kohler和Milstein创立了单克隆抗体技术，一方面极大地证实了克隆选择学说，同时实现了免疫学家多年在体外制备单克隆抗体的梦想，推动了免疫学及其它生物科学的发展。近年来，人们在利用基因工程技术制备抗体方面也获得了成功，为抗体的制备又开辟了一条新路。(四)在免疫遗传学方面 现代免疫学研究表明，免疫应答与遗传具有密切的关系，免疫应答的产生是受到遗传基因控制的。免疫应答的遗传控制主要与两类基因有关，一是主要组织相容性复合体(MHC)，二是免疫球蛋白的可变区基因。 第二章 抗 原第一节 抗原与免疫原的概念 (一) 抗原： 凡是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。 (二) 抗原性：抗原具有抗原性，其包括免疫原性与反应原性两方面的含义。v1.免疫原性：是指引起免疫应答的性能，包括诱导产生抗体及效应T淋巴细胞。 v2.反应原性：是指抗原与相应的抗体或致敏淋巴细胞发生反应的特性，此特性又称为免疫反应性。 二、完全抗原与半抗原 (一)完全抗原 既具有免疫原性又有反应原性的物质称为完全抗原。 (二)不完全抗原 只具有反应原性而缺乏免疫原性的物质称为不完全抗原，亦称为半抗原。半抗原又分为简单半抗原和复合半抗原。 l. 简单半抗原：简单半抗原的分子量较小，只有一个抗原决定簇，不能与相应的抗体发生可见的反应，但能中和相应的抗体阻止其出现可见的反应(用沉淀抑制反应可证实)。如抗菌素、酒石酸、苯甲酸等都属于这类抗原。【单价抗原】2. 复合半抗原：复合半抗原的分子量较大，有多个抗原决定簇。一般的半抗原都属于此类，能与相应的抗体发生沉淀反应。二硝基氯苯、多糖、类脂质、脂多糖等半抗原都为复合半抗原。【多价抗原】三、免疫原在具有免疫应答能力的机体中，能使机体产生免疫应答的物质称为免疫原，故抗原物质又可称为免疫原，但半抗原不是免疫原。 第二节 构成免疫原的条件v一、异 物 性有以下几种情况:(一)非动物性抗原 非动物性的物质，譬如植物蛋白(叶绿素等)、微生物等，对动物宿主有良好的免疫原性。(二)异种动物抗原 动物之间血源关系相距越远，生物种系差异越大、免疫原性越好。譬如:鸭源蛋白质对鸡的免疫原性较弱，而对兔则是良好的免疫原。 (三)同种异体抗原 同种动物异体间的某些物质也有免疫原性，譬如血型抗原、组织相容性抗原等。(四)自身抗原 动物自身的组织通常情况下不具有免疫原性，但在下列情况下具有免疫原性。1.组织蛋白的结构发生改变，譬如机体组织遭受烧伤、感染及电离辐射等作用，使原有的结构发生改变而具有异物性。2.机体的免疫识别功能紊乱，把自身的组织视为异物，结果导致自身免疫病。3.眼球蛋白、精子蛋白、甲状腺蛋白等因外伤或感染而进入血液循环系统，机体视之为异物引起免疫反应。二、分子量的大小1.免疫原性良好的物质分子量一般都在10000以上，在一定条件下，分子量越大，免疫原性越强。2.分子量小于5000的物质免疫原性较弱。3.分子量小于1000的物质为半抗原，没有免疫原性。但与蛋白质载体结合后可获得免疫原性。三、化学组成、分子结构与立体构象的复杂性 抗原分子的特殊化学基团的三维结构（构象）决定此分子是否能与淋巴细胞的抗原受体吻合，而启动免疫应答。抗原物质由于变性而构象改变，可导致其抗原性发生相应改变。 通常当抗原分子量大时，则含有抗原决定簇多，结构复杂，在体内不易被降解，能持续刺激免疫活性细胞，因而免疫原性强。 易接近性：是指抗原分子的特殊化学基团与淋巴细胞表面对应抗原受体相互接触的难易程度。特殊化学基团（例如某几个氨基酸残基）如紧接在抗原骨架侧面，而不是暴露在其外端，淋巴细胞抗原受体虽然与之相应，但无法吻合。如侧链间距加大，或化学基团暴露在外端，则造成理想的易接近性。 四、物理状态颗粒性抗原的免疫原性通常比可溶性抗原强。可溶性抗原分子聚合后或吸附在颗粒表面可增强其免疫原性。例如将甲状腺蛋白与聚丙烯酰胺颗粒结合后免疫家兔可使IgM的效价提高20倍。免疫原性弱的蛋白质如果吸附在氢氧化铝胶、脂质体等大分子颗粒上可增强其免疫原性。第三节 抗原决定簇一、 定义：抗原决定簇又称表位是指抗原性物质表面决定该抗原特异性的特殊化学基团，是免疫应答和免疫反应具有特异性的物质基础。 由于抗原决定簇通常位于抗原分子表面，因而又称为表位。 二、大 小抗原决定簇的大小是相当恒定的，如肌红蛋白的决定簇由67个氨基酸残基组成，伸长约为1.92.3nm，多糖抗原决定簇由6个单糖残基组成，大小为3.5nm;核酸的决定簇只有5个核苷酸组成，大小为2.0nm。三、决定簇的数量抗原分子的抗原决定簇的数目称为抗原的抗原价。l单价抗原 只有一个决定簇的抗原 。如简单半抗原即为单价抗原。2多价抗原 含有多个抗原决定簇的抗原称为多价抗原。3单特异性决定簇 抗原分子只含有一种特异性决定簇称为单特异性决定簇。4多特异性决定簇 含有两种以上不同特异性的决定簇称为多特异性决定簇。 5功能价： 位于抗原分子表面能与抗体反应的抗原决定簇称为功能价。6非功能价 隐蔽于分子内部的抗原决定簇称为非功能价，经酶消化后才暴露出来。 第四节 抗原的交叉性v一、不同物种间存在共同的抗原组成v二、不同抗原分子存在共同的抗原决定簇v三、不同决定簇之间有部分结构相同 v蛋白质抗原的决定簇取决于多肽末端的氨基酸组成，尤其是末端氨基酸的羧基对特异性影响最大，如果末端氨基酸相似，即可出现交叉反应，而且交叉反应的强度与相似性成正比第五节 抗原分类抗原有多种分类方法，大致如下:1、 细菌抗原分类 荚膜抗原（K抗原或表面抗原）、菌体抗原（O抗原）、鞭毛抗原（H抗原）二、根据抗原的来源分类(一)异种抗原：与免疫机体不同种属的抗原，譬如各种疫苗，异种动物红细胞，异种蛋白等。(二)同种抗原：与免疫机体同种属的抗原，能刺激同种而基因型不同的个体产生免疫应答。譬如血型抗原、同种移植物抗原等。(三)自身抗原：能引起自身免疫应答的自身组织成分。如在胚胎期从未与自身淋巴细胞接触过的隔绝成分（晶状体蛋白、脑组织等）或非隔绝成分，但在感染、药物、烧伤、电离辐射等因素影响下构象发生改变的自身成分。 (四)异嗜性抗原：这类抗原与种族特异性无关，存在于人、动物、植物及微生物之间性质相同的抗原。该现象首先由瑞典病理学家Forssman 发现的，故又称为Forssman抗原。此外又发现了多种异嗜性抗原，譬如E.ColiO86含有人的B血型抗原、肺炎球菌14型含有A血型抗原、溶血性链球菌含有肾小球基底膜与心肌抗原、梅毒螺旋体含有牛心肌抗原等等。 三、根据对胸腺(T细胞)的依赖性分类(一)胸腺依赖性抗原这类抗原在刺激B细胞分化和产生抗体的过程中需要辅助性T细胞的协助。多数抗原都属此类，如异种组织与细胞、异种蛋白及人工复合抗原等。(二)非胸腺依赖性抗原这类抗原直接刺激B细胞产生抗体，不需要T细胞的协助。如大肠杆菌脂多糖、肺炎球菌荚膜多糖等。四、根据化学性质分类依据化学性质，抗原可分为蛋白质、脂多糖、糖蛋白、脂蛋白、脂质、多糖和核酸抗原等。5、 根据制备来源和方法分为： 天然抗原、人工抗原（经化学修饰的天然抗原）和合成抗原 。第六节 重要的天然抗原 一、微生物抗原及其代谢产物 (一) 细菌抗原 多种动物被细菌感染后可产生针对细菌表面各种抗原的多种抗体。按结构可分为三种：菌体抗原（称O 抗原）; 鞭毛抗原（称H 抗原）; 荚膜抗原（称K 抗原）。 由于每种抗原具有多种抗原决定簇，各具特性，因此每种细菌都是一个具有不同抗原的复合体。根据抗原组成的不同，同一种细菌又可分为不同的血清型。例如大肠杆菌目前已有164种O抗原，64种H抗原和103种K抗原，每一菌型根据全部抗原组成可写成一个抗原式，对血清型定型及流行病学调查有重要意义。如O111：K58（B）：H12.流感病毒颗粒形状与大小不均一，电镜下可见到病毒囊膜上主要有二种表面抗原，即血凝素(HA)和神经氨酸酶(NA)，HA与NA均属糖蛋白成分。HAI的抗原具有多变性，其变异有两种类型，一种是抗原漂变，即病毒在传代时由于受宿主体内免疫环境的选择发生的较小的变异。另一种是抗原巨变，即抗原特异性发生较大的突变，每发生一次都产生新的毒株，由于机体对新的变异株无抵抗力，因而常引起一次较大的流行。 乙型肝炎病毒粒子外壳上含有乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg)，由P和P二条肽链组成，均由病毒DNA的S基因编码，不同毒株的HBsAg具有共同的抗原决定簇,然而也存在着不同的抗原决定簇，因此HBsAg有ad、ay、adw、adr、ayw、ayr等亚型。ad多见于健康带毒者，ay多见于急性病人。血清中有抗HBsAg的抗体表示以往有过乙型肝炎病毒感染。若再感染时，可出现回忆反应。(三)毒素 很多细菌(如破伤风杆菌，肉毒梭菌)能产生内毒素和外毒素，外毒素其成分为糖蛋白或蛋白质，具有很强的抗原性，能刺激机体产生抗体，这种抗体称为抗毒素。外毒素经甲醛或其它方法处理后，毒力减弱或完全丧失，但仍保持其免疫原性，被称为类毒素。 (四)超级抗原(SAg)是存在于细菌和病毒中的一组抗原。该抗原特异性地与T细胞受体中的V链(TCRV)结合，刺激与活化T细胞。在动物体内大约有1%20%T细胞具有TCRV因而体内有大量的T细胞可识别SAg。T细胞识别SAg与经典的MHC肽链(MHCpeptide)识别过程不同。在T细胞识别MHC肽链的过程中，T细胞上所有的受体都须参与反应。因而，识别SAg的T细胞数量远远超过识别MHC限制性特异肽链的T细胞，大约是其104倍。SAg以多种形式存在，例如哺乳动物肿瘤病毒、细菌外毒素等都存在超级抗原。（一进去就被杀死） (五)其它微生物抗原 真菌、寄生虫及其虫卵都有特异性抗原，但其免疫原性较弱，交叉反应较多，一般很少用抗原性进行分类鉴定。 二、高等生物的抗原(一)ABO血型抗原 ABO血型抗原是糖蛋白分子，其抗原决定簇在多糖链上，用A、B、H基因编码的特异酶可人为地改变红细胞的血型，这方面已经初步获得成功。 (二)动物血清与组织浸液 异种动物血清与组织浸液是良好的抗原。各种植物浸液也有良好的抗原性，如叶绿素即为良好的抗原。(三)酶类物质 酶是蛋白质，因此具有良好的抗原性。(四)激素 生长激素、肾上腺皮质激素、催乳素、胰高血糖素等蛋白类激素具有良好的抗原性，都能直接刺激机体产生抗体。一些小分子的脂溶性激素属于半抗原，用载体连接后可制成人工复合抗原，制备抗体后即可进行免疫检测。 第七节 人 工 抗 原人工抗原有合成抗原与结合抗原两大类。一、合成抗原:包括人工合成蛋白(如胰岛素，或合成一段肽链后，再连接上载体的复合抗原。二、结合抗原:是将天然半抗原与载体物质连接制备成的抗原，如小分子的动、植物激素，某些化学元素如碘、汞、镍等，以及农药等半抗原与载体相连后即成为结合抗原。 第八节 佐 剂一、佐剂:一种物质先于抗原或与抗原混合或同时注入动物体内，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，发挥辅助作用，这类物质统称为佐剂。按其作用原理又可将佐剂分为储存佐剂和中枢作用佐剂两类。储存佐剂的作用是保护抗原，延长其在体内的滞留时间，使抗原缓慢释放，同时促进局部吞噬细胞反应，如果将其与抗原分开，即失去作用。例如铝胶佐剂、油包水乳化佐剂都属此类。中枢作用佐剂的作用是直接刺激免疫活性细胞，若与抗原分开注射，仍具有免疫刺激作用。例如细菌内毒素、腊质D等都属于此类抗原等。二、佐剂的作用机制（一）对抗原的作用v1增加抗原的表面积 佐剂吸附抗原，增加抗原与免疫细胞的接触表面积，尤其是小分子可溶性抗原或半抗原，经胶体颗粒吸附后免疫动物，可提高抗体产量。v2提高抗原的免疫原性 佐剂抗原被吞噬细胞吞噬后，经加工处理，其免疫原性得到加强。v3延长抗原在局部组织内的滞留时间，以较少的免疫次数即可提高体液中的抗体含量。v4保护抗原(尤其是DNA、RNA)免受体内酶的分解。 (二)对机体的作用v1引起局部肉芽肿，促进局部炎症反应，增强吞噬细胞的活性。v2促进巨噬细胞和淋巴细胞的增殖与分化，增加T、B淋巴细胞的协同作用。v3增强淋巴细胞膜的活性并促进分泌辅助因子。v4引起佐剂病，有些动物(如大白鼠)因注射弗氏完全佐剂引起关节和关节周围发生炎症病变，该病又称为佐剂关节炎。 三、佐剂的类型(一)不溶性铝盐类胶体佐剂 如氢氧化铝胶、明矾、磷酸三钙等。(二)油水乳剂 这类佐剂是用矿物油、乳化剂及稳定剂(硬脂酸铝)按一定比例混合做为油相，然后与抗原液混合制成各种类型的油水乳剂，如油包水型乳剂(W/O)，水包油包水型双乳化佐剂等。油水乳剂中最著名的是弗氏佐剂。该佐剂是用矿物油(石腊油)、乳化剂(羊毛脂)和杀死的分枝杆菌(结核分枝杆菌或卡介苗)组成的油包水乳化佐剂，这三种成分俱全的佐剂称为弗氏完全佐剂(FCA)，不含分枝杆菌的佐剂为弗氏不完全佐剂(FIA)。(三)微生物成分及其产物的佐剂 某些死的菌体及其成分，代谢产物等均可起到佐剂作用，例如:MDP(BCG细胞壁中的N-乙酰胞壁酰二肽)、肺炎克雷伯氏杆菌的荚膜多糖(CPSK)、革兰氏阴性菌脂多糖(LPS)、短小棒状杆菌和酵母菌的细胞壁成分、白色念球菌提取物、百日咳疫苗等。(四)核酸及其类似物佐剂 (五)细胞因子佐剂 多种细胞因子都具有佐剂作用，可提高病毒、细菌和寄生虫疫苗的免疫效果。例如白细胞介素1(IL1)、白细胞介素2(IL2)、干扰素r蛋白等。第九节 免疫增强剂免疫增强剂是指单独使用即能引起机体出现短暂的免疫增强作用，这与佐剂是不同的。然而有些物质具有双重作用。免疫增强剂的种类繁多，按性质不同可分为生物性免疫增强剂、细菌性免疫增强剂、化学性免疫增强剂、中药免疫增强剂等。第三章 抗体第一节 免疫球蛋白与抗体的概念1、免疫球蛋白简称Ig是指存在于人和动物血液、组织液及其它外分泌液中的一类具有相似结构的球蛋白。免疫球蛋白普遍存在于血液、组织液及外分泌液中。 2、抗体：动物机体受到抗原物质的刺激后，由B淋巴细胞转化为浆细胞产生的，能与相应抗原发生特异性结合反应的免疫球蛋白，这类免疫球蛋白称为抗体(简称Ab)。抗体是机体对抗原物质产生免疫应答的重要产物，具有各种免疫功能，主要存在于动物的血液(血清)、淋巴液、组织液及其它外分泌液中，因此将抗体介导的免疫称为体液免疫。 a.膜表面免疫球蛋白：在成熟的B淋巴细胞表面具有抗原受体，其本质也是免疫球蛋白，称为膜表面免疫球蛋白(简称SmIg)。 b、性质：抗体的化学本质是免疫球蛋白，它是免疫(生物)学和功能上的名词，是抗原的对立面，也就是说抗体是有针对性的，如某细菌或病毒的抗体。c、分类：按其化学结构和抗原性的差异可分为IgG，IgM，IgA，IgE和IgD。 第二节 免疫球蛋白的分子结构在1959-1963年R.Porter和GEdelman采用酶及还原剂消化和分离免疫球蛋白技术，弄清了免疫球蛋白的基本结构，从而提出免疫球蛋白的结构模型。 一、免疫球蛋白的单体分子结构 (一)重链(H链)重链大约是由420-440个氨基酸组成，分子量大约为50000-77000，两条重链之间由1对或1对以上的二硫键(ss)互相连接。重链由可变区和恒定区组成：1、可变区：重链从氨基端(N端)开始最初的110个氨基酸(约占整个重链的1/4)的排列顺序以及结构是随抗体分子的特异性不同而有所变化，这一区域称为重链的可变区(V区)，它赋于抗体以特异性。高(超)变区：在重链的可变区(VH)内部，有四个区域的氨基酸最易发生变化，称为高(超)变区，氨基酸残基位置分别位于31-37，51-58，84-91，101-1l0，其余的氨基酸变化较小，称为骨架区。2、恒定区：其余的氨基酸(占重链的3/4)数量、种类、排列顺序及含糖量都比较稳定，称为稳(恒)定区(C区)。 3、铰链区:位于两条重链的二硫键连接处附近（P53图）(二)轻链(L链)轻链是由213-214个氨基酸组成，分子量约为22500。两条相同的轻链其羧基端(C端)靠二硫键分别与两条重链连接。轻链从氨基端开始最初的109个氨基酸(约占轻链的1/2)的排列顺序以及结构是随抗体分子的特异性变化而有差异，称为轻链的可变区(V区)，与重链的可变区相对应，而构成抗体分子的抗原结合部位，其余的氨基酸比较稳定，称为轻链的恒定区(C区)。在轻链的可变区(VL)内部有三个高变区，氨基酸残基位置分别位于26-32，48-55，90-95，这三个部位的氨基酸变化特别大。其余的氨基酸变化较小，称为骨架区。 轻链根据其结构和抗原性的不同可分为(Kappa)型和(Lambda)型两个型，各类免疫球蛋白的轻链都是相同的，而各类免疫球蛋白都有型和型两型轻链分子。型和型轻链的差别主要表现在C区氨基酸组成和结构的不同，因而抗原性不同，这也是轻链分型的依据。 免疫球蛋白的重链有五种类型- 、，由此决定了免疫球蛋白的类型，即IgG，IgM，IgA，IgE;IgD的重链分别为 、 、。因此同一种动物，不同种类免疫球蛋白的差别就是由重链所决定的。五类免疫球蛋白IgG，IgM，IgA，IgE，IgD的单体分子结构都是相似的，即是由两条相同的重链和两条相同的轻链四条肽链构成的Y字形的分子。IgG，IgE，血清型IgA，IgD均是以单体分子形式存在的，IgM是以五个单体分子构成的五聚体，分泌型的IA是以二个单体构成的二聚体。 （三）免疫球蛋白的功能区免疫球蛋白的多肽链分子可折叠成几个由链内二流键连接成的环状球形结构，称为功能区.IgG，IgA，IgD 的重链有四个功能区，其中一个功能区在可变区，其余在恒定区，分别称为VH、CH1、CH2、CH3； IgM 和IgE有5个功能区，即CH4。轻链有两个功能区，即VL和CL，分别位于可变区和恒定区，免疫球蛋白每个功能区都是由约110个氨基酸组成。绞链区：CH1与CH2之间大约30个氨基酸残基的区域为免疫球蛋白的绞链区，由2-5个链间二硫键、CHl尾部和CH2头部的小段肽链构成。三、 免疫球蛋白的水解片段与生物学活性Porter(1959)应用木瓜蛋白酶将IgG水解，可将其重链于链间二硫键近氨基端处切断，得到了大小相近的三个片段，其中有两个相同的片段，可与抗原特异性结合，称为抗原结合片段，分子量为45000;另外一个片段可形成蛋白结晶，称为Fc片段，分子量为55000。后来，Nisonoff又应用胃蛋白酶(pepsin)将IgG重链于链间二硫键近羧基端切断，获得了两个大小不同的片段，一个是具有双价抗体活性的F(ab)2片段，另一个为若干小分子多肽碎片，称为pFc片段，后者无任何生物学活性。四、免疫球蛋白的特殊分子结构 (一) 连接链(J链)在免疫球蛋白中，IgM是由五个单体分子聚合而成的五聚体，分泌型的IgA是由二个单体分子聚合而成的二聚体，这些单体之间就是依靠J链连接起来的。(二)分泌成分分泌成分是分泌型IgA所特有的一种特殊结构。过去曾称为分泌片、转运片。SC为一种分子量约60000-70000的多肽链，含6%糖成分。它是由局部粘膜的上皮细胞所合成的，当IgA与J链在浆细胞内合成并连接，在通过粘膜上皮细胞的过程中，后者所合成的SC与之结合在一起，形成分泌型的二聚体。SC具有促进上皮细胞积极地从组织中吸收分泌型lgA，并将其释放于胃肠道和呼吸道内的作用;同时SC可防止IgA在消化道内为蛋白酶所降解，从而使IgA能发挥免疫作用。第三节 免疫球蛋白的多样性一、 免疫球蛋白的种类免疫球蛋白可分为类、亚类、型、亚型及亚群等。二、免疫球蛋白的血清型免疫球蛋白的血清型又称抗原性、遗传标志或抗原性标志。蛋白质的抗原性决定于其分子结构，因此免疫球蛋白作为蛋白质，其多样性也必然反映在它的抗原性上。免疫球蛋白不仅在异种动物之间具有抗原性，而且在同一种属动物不同个体之间，以及自身体内同样是一种抗原物质，即可呈现出抗原特异性。免疫球蛋白的抗原性表现在以下三个方面:(一)同种型:指在同一种属动物所有个体共同具有的抗原特异性,就是说在同一种动物不同个体之间同时存在不同类型的免疫球蛋白，不表现出抗原性，只是在异种动物之间才表现出抗原性。以上叙述的免疫球蛋白的类、亚类、型、亚型等均为免疫球蛋白的同种型。免疫球蛋白的同种型抗原决定簇主要存在于Ig的C区，表现在全部Ig的类、亚类、型、亚型的分子上，可用抗H链和L链的抗体用血清学方法进行鉴定。(二)同种异型:又称同种异型特异性，是指免疫球蛋白在同一种动物不同个体之间呈现出的抗原性。同种异型的抗原决定簇存在于IgG，IgA，IgE的重链C区和K型轻链的C区，一般为1-2个氨基酸的差异，是受基因定位控制而表现出的特定的抗原性。由于同一种属不同个体有不同的同种异型抗原决定簇，因此它可作为免疫球蛋白的一种遗传标志。 (三)个体基因型或独特型:抗体分子的特异性是由免疫球蛋白的重链和轻链可变区(VH-VL)所决定的，因此在一个个体内针对不同抗原分子的抗体之间的差别表现在免疫球蛋白分子的可变区，这种差别就决定了抗体分子在机体内就具有抗原性，所以由抗体分子的可变区呈现出的抗原性-免疫球蛋白的独特型（或个体基因型）。 不同特异性的抗体形成细胞所产生的抗体分子的独特型各不相同。独特型的差异是由VH和VL高变区氨基酸序列不同所致，这种氨基酸序列的差异也是抗体分子特异性的分子基础。独特型由免疫球蛋白可变区若干个抗原决定簇所组成，它们被称为独特位。 第四节 各类免疫球蛋白的主要特性与免疫学功能 与抗原特异性结合与细胞表面Fc受体结合穿过胎盘和黏膜ADCC作用:发挥抗菌、抗病毒、抗肿瘤作用激活补体过敏反应。抗体的生物学活性1、特异性结合抗原：vIgG、 IgM和IgA能特异性结合细菌、病毒、真菌、原虫、肿瘤等抗原，在抗感染和肿瘤免疫中具有重要作用。vIgE、 IgAG等也参与过敏反应。2.选择性通过胎盘，与母源抗体传递、提供被动免疫有关。人IgG可通过胎盘进入胎儿体内，就与Fc片段有关;Brambell已证实，胎盘母体一侧的滋养层细胞能摄取各类血浆蛋白，但其吞饮泡内只有IG的Fc受体而无其它种类Ig的受体。与受体结合的IgG可得以避免被酶分解，进而通过细胞的外排作用，分泌到胎盘的胎儿一侧，进入胎儿循环。3.与补体结合，活化补体有关，补体可与抗原抗体复合物结合，其结合位点就位于抗体分子Fc片段的CH2上。4.决定免疫球蛋白的亲细胞性，参与免疫调理。一些免疫细胞如巨噬细胞、淋巴细胞、嗜碱性粒细胞、肥大细胞等表面都具有免疫球蛋白的Fc片段的受体，因此，免疫球蛋白可通过其Fc片段与这些细胞表面的Fc受体结合。Ig与这些细胞Fc受体的结合部位因其种类不同而有差异，IgG与巨噬细胞，K细胞，B细胞Fc受体的结合部位是CH3，而IgE与嗜碱性粒细胞和肥大细胞Fc受体结合的部位是CH4。5.与免疫球蛋白通过粘膜进入外分泌液有关，如分泌型IgA可由局部粘膜固有层中的浆细胞产生，然后通过粘膜进入呼吸道和消化道分泌液中，就与lgA的Fc片段有关。 一、IgG1、特性:IgG是人和动物血清中含量最高的免疫球蛋白，血清中含量可达600-1600mg/100ml，占人体血清中免疫球蛋白总量的75%-80%。IgG是介导体液免疫的主要抗体，大部分(45%-50%)存在于血浆中，其余存在于组织液和淋巴液中。lgG是唯一可通过人(和兔)胎盘的抗体。 2、功能：（1）IgG是动物机体抗感染免疫的主力。具有在体内抗菌，抗病毒，抗毒素,抗肿瘤等免疫学活性。同时也是血清学诊断和疫苗免疫后监测的主要抗体。（2）IgG是引起I型、型变态反应及自身免疫病的抗体。二、IgM1、特性：IgM是动物机体初次体液免疫反应最早产生的免疫球蛋白。不能通过胎盘，如果脐血或新生儿血清中IgM水平升高，表明胎儿有宫内感染。IgM为五聚体，是体内各类免疫球蛋白中分子量最大的，又称为巨球蛋白。2、功能：IgM在体内产生最早，作为抗感染的先锋抗体，但持续时间短，因此不是机体抗感染免疫的主力，但IgM在抗感染免疫的早期起着十分重要的作用，也可通过检测IgM抗体进行血清学的早期诊断。IgM具有抗菌，抗病毒，中和毒素等免疫活性，所以它是一种高效能的抗体。 三、 lgA1、特性：IgA以单体和二聚体两种分子形式存在，单体存在于血清中，称为血清型lgA，约占血清免疫球蛋白的10%-20%，在正常血液中有IgA1和IgA2两个亚类。二聚体为分泌型IgA，是由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等部位的粘膜固有层中的浆细胞所产生的，两个单体由一条J链连接在一起，在其分子上还结合有一条由粘膜上皮细胞分泌的分泌成分。 2、功能：血清型的IgA同样具有抗菌、抗病毒、抗毒素等免疫学活性。分泌型的IgA对机体呼吸道、消化道等局部粘膜免疫起着相当重要的作用，特别是对于一些经粘膜感染的病原微生物，动物体的这种粘膜免疫功能就显得十分重要，分泌型IgA是机体粘膜免疫的一道屏障。四、IgE1、特性：lgE是以单体分子形式存在，分子量为190000，其重链比链多一个功能区(CH4)，此区是与细胞结合的部位易于与皮肤组织、肥大细胞、血液中的嗜碱性粒细胞和血管内皮细胞结合的部位。2、功能：结合在肥大细胞和嗜碱性粒细胞上的IgE与抗原结合后，能引起这些细胞脱粒，释放组织胺等活性介质，从而引起I型过敏反应。五、IgD1、特性：IgD在血清中的含量极低，在人血清中为0.03-3mg/l00ml，而且极不稳定，容易降解。IgD的分子量为170000-200000，迄今对血清中的IgD的结构和功能尚不完全清楚，是否具有抗感染作用也未证实。有报道认为IgD与某些过敏反应有关，如抗青霉素和牛奶过敏性抗体以及一些自身免疫病抗体，有的属于IgD。2、功能：IgD是B细胞膜表面免疫球蛋白，为B细胞的重要表面标志，而且与免疫记忆有关。第五节 抗体产生的克隆选择学说 一、克隆选择学说的基本思想(澳大利亚免疫学家Burnet,1959)克隆选择学说认为抗原进入机体选择的不是所谓存在于体内的自然抗体，而是事先存在于淋巴细胞膜表面的抗原受体，即后来证明是膜表面免疫球蛋白(SmIg)。动物体内存在有无数多的淋巴细胞克隆(估计约107个)，每一克隆表面都带有特异性的smIg，进入体内的外来抗原或内源性抗原可选择性地激活带有相应受体的淋巴细胞克隆，进而使其分化增殖，产生抗体。同时该学说强调决定抗体结构的是淋巴细胞的基因，抗原不能改变或修饰编码抗体的基因。二、克隆选择学说对几个问题的解释(一)对抗体产生多样性的解释 动物出生以后，机体便已具有产生各种各样抗体的免疫活性细胞，体内有众多细胞克隆可足够抗原选择。不管何种抗原进入体内，均有相应的克隆即被选出，进而分化增殖，产生抗体。因此，克隆选择学说从细胞水平上解释了抗体的多样性。(二)抗原的作用 抗原的作用只是一种起动，与枪支上的扳机相似。相应的细胞克隆一旦被选出，即使无抗原存在，机体也能继续产生抗体。抗原对决定抗体的基因无影响。(三)对免疫记忆现象的解释 细胞克隆在分化过程中，一部分淋巴细胞停留在中间阶段，于再次同相应抗原接触时，立刻可增殖而产生抗体，呈现免疫记忆现象。 (四)对免疫耐受性的解释 认为在胚胎后期，自身抗原已完全备齐，于是凡能与自身抗原特异性结合的相应细胞克隆便可受到阻抑，最后被清除，构成自身免疫禁忌，即对自身的抗原物质不产生免疫反应，形成天然免疫耐受。在胚胎时期，人为地引进异体抗原，也能消除与该抗原相对应的淋巴细胞克隆，动物出生后，对此种抗原即不产生免疫反应，形成人工免疫耐受。 第六节 人工制备抗体的种类v抗体制备技术是免疫学工作者经常采用的一项技术。当今，免疫学已进入分子水平时代，因此抗体的制备亦已步入分子水平。人工制备抗体的类型有三种:即多克隆抗体、单克隆抗体和基因工程抗体。一、多克隆抗体(PcAb)采用传统的免疫方法，将抗原物质经不同途径（皮内、皮下、肌肉、静脉、腹腔、淋巴结注射等或点眼、滴鼻、饮水等）注入动物体内，经数次免疫后采取动物血液，分离出血清，由此获得的抗血清即为多克隆抗体。 二、单克隆抗体(McAb )(一)单克隆抗体是指由一个B细胞分化增殖的子代细胞(浆细胞)产生的针对单一抗原决定簇的抗体。这种抗体的重链、轻链及其V区独特型，其特异性、亲和力、生物学性状及分子结构均完全相同。采用传统免疫方法是不可能获得这种抗体的。(二)A.单克隆抗体的优点：与多克隆抗体比较，单克隆抗体具有无可比拟的优越性，具有高度均一、单一特异性、高纯度、均质性好、亲和力不变、重复性强、效价高、成本低并可大量生产等优点。 B.单克隆抗体的应用：（1）传染病原及肿瘤抗原的检测。防治器官移植排斥反应。治疗自身免疫病。（2）在免疫学基础研究方面 对抗体结构的研究：单克隆抗体作为一种均质性很好的分子，用于对抗体结构和氨基酸顺序的分析，促进了对抗体结构的进一步探讨;对淋巴细胞进行分群：应用单克隆抗体对淋巴细胞表面标志以及组织细胞相容性抗原的分析。（3）肿瘤免疫治疗 通过采用杂交瘤技术，制备出肿瘤细胞特异性抗原的单克隆抗体，再与药物或毒素连接制成免疫毒素，又称生物导弹，用于肿瘤临床治疗。（4）抗原纯化 利用单克隆抗体的特异性，可将单克隆抗体与琼脂糖等偶联制成亲和层析柱，可从混合组分中提取某种抗原成分。此技术可与基因工程疫苗的研究相结合得到可以表达目的抗原。（5）单克隆抗体可用于制备抗独特型抗体疫苗。 第四章 免疫活性细胞和免疫器官凡参与免疫应答或与免疫应答有关的细胞统称为免疫细胞,其种类很多。在免疫细胞中，接受抗原物质刺激后能分化增殖，产生特异性免疫应答的细胞，称为免疫活性细胞，也称为抗原特异性淋巴细胞。目前所知的主要为T细胞、B细胞、自然杀伤细胞、杀伤细胞等，这些淋巴细胞在免疫应答过程中起核心作用，在体内分布广、数量多，除中枢神经系统外，所有组织均含有淋巴细胞。第一节免疫活性细胞一、免疫活性细胞T细胞和B细胞v(一) T、B细胞的来源、分布T细胞和B细胞均来源于骨髓的多能干细胞。多能干细胞中的淋巴细胞分化为前T细胞和前B细胞。前T细胞胸腺T细胞。T细胞血流分布到外周免疫器官的胸腺依赖区定居和增殖。T细胞接受抗原刺激后活化、增殖和分化为效应T细胞，执行细胞免疫功能（一般存活46日）。其中一部分变为长寿的免疫记忆细胞，进入淋巴细胞再循环，它们可存活数月到数年。前B细胞在哺乳类动物的骨髓或在鸟类的腔上囊分化发育为成熟的B细胞。B细胞分布在外周淋巴器官的非胸腺依赖区定居和增殖。B细胞接受抗原刺激后，活化、增殖和分化为浆细胞，由浆细胞产生特异性抗体，发挥体液免疫功能（一般只能存活2天）。一部分B细胞成为免疫记忆细胞，参加淋巴细胞再循环，它们是长寿细胞，可存活100天以上。 (二)T、B细胞的表面标志表面受体是指淋巴细胞表面上能与相应配体(特异性抗原、绵羊红细胞、补体等)发生特异性结合的分子结构。 表面抗原是指在淋巴细胞表面上能被特异性抗体(如单克隆抗体)所识别的表面分子。由于表面抗原是在淋巴细胞分化过程中产生的，故又称为分化抗原。 从1983年起，经国际会议商定以分化群(CD)统一命名淋巴细胞表面抗原或分子。表面抗原和表面受体并无严格的区别。有些表面受体已命名为CD抗原，如E受体即为CD2;有些CD抗原也有受体特性，如CD4可视为MHC类分子的受体等。 l. T细胞的表面标志（TCR）(1)T细胞抗原受体所有T细胞具有识别和结合特异性抗原的分子结构，称T细胞抗原受体(TCR)。95%的T细胞表面的TCR是由肽链连接组成的二聚体，每条链又可折叠形成可变区（V区）和恒定区（C区）两个功能区,C区:与细胞膜相连，并有45个氨基酸伸入胞浆。 V区:为抗原结合部位。a链有248个氨基酸,链有282个氨基酸。在T细胞发育过程中,各个幼稚T细胞克隆的TCR基因经过不同的重排列后可形成几百万种以上不同序列的基因，因而可编码相应数量的不同特异性的TCR分子。 每个成熟的T细胞克隆内各个细胞具有相同的TCR，能识别同一种特异性抗原。在同一个体内，可能有数百万种T细胞克隆及其特异性的TCR，故能识别许多种抗原。【由于TCR与Ig一样具有独特型，所以又称Ti分子，而且TCR与细胞膜上的CD3抗原通常紧密结合在一起形成复合体】,称TCR-CD3复合体。【TCR识别和结合抗原的性质是有条件的，即只有当抗原片段或决定簇与抗原递呈细胞上的MHC分子结合在一起时，T细胞的TCR才能识别或结合MHC类分子(或类分子)-抗原片段复合物中的抗原部分。这就是TCR识别抗原须受MHC分子与抗原片段结合的