免疫学基本原理

第9讲免疫学基本原理,天花患儿从17天的病症图,天花,由天花病毒引起的急性传染病。天花病毒繁殖速度快、传染性强、死亡率高。潜伏期7-17天(平均约12天)。,开始变干；,在脸、手臂与腿上出现浓密的圆形疹子，而后遍布全身。病变时疹子转变成脓疱；,结痂处剥离脱落。有高烧、疲劳、头痛与背痛的症状。在感染天花病毒后的15至20天内致死率高达30。,2-3天内,2周后,3-4周,1979年10月26日,1980年,世界卫生组织宣布天花病毒已被消灭。,全球消灭天花证实委员会要求各国停止预防天花的免疫种痘。,基本内容,一、关于免疫二、非特异性免疫和特异性免疫三、免疫系统的功能和组成四、抗原五、抗体六、抗原抗体反应七、免疫检测的应用八、课堂小结九、作业,一、关于免疫,免疫（Immunity）：是人和动物机体识别自身（self）和非自身（nonself），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。,免疫的基本特性,1 识别自身和非自身 这是免疫应答的基础免疫细胞膜表面的抗原受体+外来抗原的表位识别很精细，包括异种之间， 同种不同个体之间2 特异性即免疫具有很强的针对性3 免疫记忆对相同抗原物质的再次进入具有记忆，会产生更快、更强的免疫应答。,一、关于免疫,二、非特异性免疫和特异性免疫,免疫可以分成非特异性免疫和特异性免疫。非特异性免疫是指无针对性的对病原体的天然抵抗力，人人生来就有，可遗传。在抗感染过程中，它发挥作用快，范围广泛，是抗感染的第一道防线。主要包括：皮肤、粘膜和屏障结构的屏障作用、淋巴组织（淋巴结、脾等）的过滤作用、血清、体液和组织分泌物的杀菌作用、单核-吞噬系统的吞噬作用、炎症反应的病理防御作用。,吞噬细胞,非特异性免疫与特异性免疫的比较,非特异性免疫 特异性免疫存在情况 所有动物 仅脊椎动物 特异针对性 无 有习得记忆性 无 有区别选择性应答 无 有基本功能性组成 屏障、清除作用 体液免疫抗体 吞噬作用、非特异 细胞免疫T细胞 性抗感染作用 自稳,三、免疫系统的功能和组成,中枢免疫器官：骨髓、胸腺、法氏囊（禽类）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)抗原提呈细胞：单核吞噬细胞、树突细胞、并指细胞、朗罕细胞、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、红细胞抗体补体细胞因子：淋巴因子和单核因子,免疫器官,免疫细胞,免疫分子,人体的免疫器官和组织,免疫器官 骨髓,体内重要的造血器官各种免疫细胞的发源地人类和哺乳动物B细胞发 育、分化、成熟的场所髓样干细胞红细胞系、单核巨噬细胞系、粒细胞系。淋巴干细胞T、B前体细胞T、B细胞,三、免疫系统的功能和组成,胸腺,位于前纵隔、胸骨后、心脏的上方青春期时最大，随年龄增长而逐渐萎缩是T细胞成熟和发育的主要器官。未成熟的T细胞前体从骨髓迁移到胸腺，成为胸腺细胞，然后发育、分化成为成熟的T细胞，释放到外周免疫器官。主要免疫功能：1）T细胞成熟的场所； 2）产生胸腺激素。,三、免疫系统的功能和组成,法氏囊（禽类）,鸟类所特有的淋巴器官，位于泄殖腔上方，盲囊状。是鸟类B细胞发育和分化成熟的场所 哺乳动物的肠道淋巴结，扁桃体及骨髓有类似功能。其主要作用为控制体液免疫。胚胎期用睾丸酮或可的松抑制腔上囊发育，或孵化时切除可影响体液免疫。,三、免疫系统的功能和组成,淋巴结沿淋巴循环径路分布。圆形或豆状，外包被膜，其次是被膜下淋巴窦、皮质、副皮质和髓区。淋巴结被膜外侧有数条输入淋巴管，门处有动、静脉神经和输出淋巴管。,三、免疫系统的功能和组成,脾脏,人体最大的免疫器官外包被膜，实质分为2部分，中央为白髓；红髓量多，位于白髓周围。红髓贮存红细胞，捕获抗原和生成红细胞。脾索中含有大量B细胞和浆细胞以及巨噬细胞、树突状细胞等。白髓发生免疫应答。淋巴鞘主要由T细胞组成（胸腺依赖区）；淋巴小结和生发中心含有大量B细胞（非胸腺依赖区）。脾的免疫功能：1）血液滤过作用；2）滞留淋巴细胞作用；3）产生免疫应答的重要场所；4）产生吞噬细胞增强激素。,三、免疫系统的功能和组成,黏膜相关淋巴组织微生物进入机体的主要部位是含有黏膜上皮细胞的上皮表面，大约50%的淋巴组织位于黏膜表面。这些被统称为黏膜相关淋巴组织。组成：扁桃体、肠系膜淋巴结、肠集合淋巴结、阑尾、胃肠相关淋巴组织、呼吸道相关淋巴组织、泌尿生殖系统相关的淋巴组织。功能：局部免疫功能。主要抗体是分泌型sIgA和IgE,三、免疫系统的功能和组成,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。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(Thymus dependent lymphocyte)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%。,三、免疫系统的功能和组成,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。,三、免疫系统的功能和组成,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。,三、免疫系统的功能和组成,四、抗原,抗原（Antigen，Ag）：是指进入动物机体后，能刺激机体产生特异性免疫球蛋白或致敏淋巴细胞，并能与其发生特异性反应的物质，也就是说具有抗原性的物质称抗原。,抗原性（antigenicity）包括两个方面：1.免疫原性：能刺激机体产生抗体或致敏淋巴细胞的特性。 2.反应原性：能与由其所诱导产生的抗体或致敏淋巴细胞发生反应的特性。,四、抗原,抗原的性质：1、异物性。一般都是进入人体的外来物质，如细菌、病毒、花粉等。2、大分子性。抗原通常是相对分子质量大于10000的大分子物质，如蛋白质。3、特异性。一种抗原只能与相应的抗体或效应T细胞发生特异性结合。这种特异性取决于抗原物质表面具有的某些特定的化学基团。这些化学基团叫做抗原决定簇。,四、抗原,抗原决定簇： 指位于抗原分子表面、决定抗原特异性的特定化学基团，它是决定抗原反应性呈现高度特异性的物质基础，是被免疫细胞识别的靶结构。 各种抗原的决定簇数目不同，通常位于细胞表面，因此又称为抗原表位，但也有隐藏在抗原内部的，它们是无功能的。抗原分子在酶的作用下，使内部的抗原决定簇暴露出来，才能发挥抗原决定簇的作用。 具体说，只有抗原决定簇与相应淋巴细胞上的抗原受体结合的部位结合才能激活淋巴细胞并引起免疫反应。,四、抗原,五、抗体,抗体（Ab）是在对抗原刺激的免疫应答中，B淋巴细胞产生的一类糖蛋白。它是能与相应抗原特异的结合，产生各种免疫效应（生理效应）的球蛋白。,1,2,3,4,只有脊椎动物的浆细胞才能产生；,必须有抗原刺激,能与相应抗原产生特异性结合；,其化学本质是一种具免疫功能的球蛋白。,五、抗体,作为抗体必须具备的条件：,五、抗体,Ig是由4条多肽链组成的，两条大的链称为重链或H链，两条小的链称为轻链或L链。它们通过非共价键和二硫键连接成复合体。 Ig分子的L链和H链的一级结构可根据它们的序列同源性划分未若干区或结构域。在N-末端区域为可变区，它负责抗体分子对抗原的识别，是真正的抗原结合部位。恒定区内的残基序列所有抗体之间几乎一样，并形成非常保守的结构花式。,五、抗体,根据重链恒定区的序列不同，将Ig分成5种： IgG、 IgA、IgM、IgD和IgE。不同动物中Ig的类型1) 哺乳类：a. 人、鼠：IgG, IgA, IgM, IgD, IgE; b. 兔： IgG, IgA, IgM; 2) 鸟类： IgG, IgA, IgM; 3) 两栖类： IgG, IgM; 4) 鱼类： IgM; 5) 无脊椎动物：无Ig,五、抗体,Ig的类型:,IgG是血清中最主要的免疫球蛋白，约占血清总量的75%，IgG是唯一可通过胎盘从母体转移到胎儿的免疫球蛋白。正常情况成人高于儿童，女性略高于男性。,五、抗体,正常人血清中 IgA含量占血清总 Ig的10%15%，仅次于 IgG为（7103350mg/L）。IgA分为血清型IgA与分泌型（SIgA）两种。分泌型（SIgA）的免疫功能更重要，具有保护黏膜的功能，与局部感染、炎症、肿瘤等病变密切相关。,五、抗体,IgM是分子量最大的Ig，为950000，约占血清总Ig的10%，以五聚体形式存在，它不能透过血管璧，主要分布在血管内，有防止败血症的发生的重要作用。人体感染之后，IgM出现最早。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。,五、抗体,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；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。,五、抗体,原理：是根据抗原和抗体在体内外均能够特异性的结合，体外形成的抗原抗体复合物在环境因素（电解质、pH值、温度、补体等）的影响下，形成肉眼可见的反应现象。一、抗原抗体反应的特点二、常见的抗原抗体反应三、影响抗原抗体反应的因素。,六、抗原抗体反应,抗原抗体反应的特点：1 特异性：由于抗原表位，抗体超变区之间在化学结构和空间构型上呈互补关系。 2 可逆性：表面的结合，改变环境可以促解离。 3 适比性：抗原和抗体的比例合适，反应才可见。4 阶段性：互补亲和-可见反应 5 条件依赖性：pH，温度，电解质,六、抗原抗体反应,抗原抗体的比例与其形成免疫复合物大小的关系,抗体过剩,比例适当,抗原过剩,六、抗原抗体反应,常见的抗原抗体反应：经典的免疫学反应1凝集反应2沉淀反应3补体结合反应4中和反应,六、抗原抗体反应,1、凝集反应 细菌和红细胞等颗粒性抗原，当与相应抗体特异结合后，在适量电解质存在的条件下，可逐渐聚集，出现肉眼可见的凝集现象称为凝集反应。 反应中的抗原称为凝集原，抗体称为凝集素。,六、抗原抗体反应,间接凝集和间接凝集抑制试验,六、抗原抗体反应,2、沉淀反应 沉淀反应是指可溶性抗原（细菌培养滤液、细胞或组织的浸出液、血清蛋白等）与相应抗体在液相中特异结合后，形成的免疫复合物受电解质影响出现的沉淀现象。 反应中的抗原称为沉淀原，可以是类脂、多糖或蛋白质等；抗体称为沉淀素。,六、抗原抗体反应,单向琼脂扩散试验,六、抗原抗体反应,双向琼脂扩散试验,六、抗原抗体反应,对流免疫电泳,-,+,六、抗原抗体反应,3、补体结合反应 抗原抗体结合后激活补体所致的补体结合反应。 原理: 补体的作用无特异性，能与任何一种Ag-Ab复合物结合；但当Ag与Ab不相对应时，补体则不被结合而游离存在。此时如在上述反应系统中加入绵羊红细胞(Ag)和溶血素(Ab)系统，即可与游离的补体结合而出现溶血现象。因此，根据溶血现象是否产生，即可得知检测系统中有无相应的抗原或抗体存在。,六、抗原抗体反应,补体结合反应,六、抗原抗体反应,4、中和反应 (neutralization) 细菌外毒素或病毒与相应抗体结合所致的中和反应。中和试验是免疫学和病毒学中常用的一种抗原抗体反应试验方法，用以测定抗体、中和病毒感染性或细菌毒素的生物学效应。 凡能与病毒结合，使其失去感染力的抗体又称中和抗体。能与细菌外毒素结合，中和其毒性作用的抗体称为抗毒素。,六、抗原抗体反应,影响抗原抗体反应的因素,1 反应物自身因素 抗原本身 抗体来源 抗原与抗体的特异性和亲和力 抗原结合价 抗原与抗体的浓度2 外界环境条件 电解质、酸碱度、温度,六、抗原抗体反应,七、免疫检测的应用,1、人工自动免疫2、人工被动免疫3、使用生物制品应注意的问题4、影响免疫效果的因素,1、人工自动免疫： 是给机体输入疫苗或类毒素等抗原物质，剌激机体产生特异性免疫力。 死疫苗：用物理或化学的方法将病原微生物杀死制备而成