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动物免疫学讲义绪论第一节 免疫学基本概念现代免疫学认为：免疫(immunity)是指机体接触“免疫反应性异物”或“异己成分”的一种特异性生理反应，其作用是识别和排除免疫反应性异物，以此维持机体的生理平衡。这些维持机体稳定的反应，通常对机体有利，但在某些条件下也可以是有害的。所以免疫的现代概念可以概括地指机体识别和排除免疫反应性异物的功能，即机体区分自身与异己的功能。免疫学：是研究免疫反应性异物，免疫应答规律以及免疫应答产物与抗原反应的理论和技术的一门生物科学。 一、免疫的基本特性 （一）识别自身和非自身 机体免疫系统具有精确的识别机能，表现在不仅能识别异种蛋白质，甚至对同一种动物的不同个体的组织和细胞也能识别，这是免疫应答的基础。识别功能对保证机体的健康是十分重要的。识别功能的降低就会延缓免疫应答的启动，从而降低或丧失对传染或肿瘤的防御能力。（二）特异性机体免疫系统不仅能识别自身和非自身，还能识别非自身物质间的微小差异，甚至某些同分异构体，如氨基苯磺酸的陨酸基位置(邻位、对位、间位)、酒石酸的旋光性(左旋、右旋、消旋)等均能予以识别。这是免疫系统对抗原物质持异性免疫应答的基础，这也奠定了免疫学技术在生物活性物质的定性、定量和定位中的不可替代的地位。（三）多样性 免疫系统具有庞大的T细胞和B细胞库。可与外界多种多样的抗原物质发生免疫应答。而且，这种免疫应答精确、复杂、多样。（四）免疫记忆免疫活性细胞具有保存抗原信息的功能，在初次接触某一抗原产生免疫应答后，形成特异性记忆的免疫活性细胞，在再次接触相同抗原时，这些免疫活性细胞迅速大量扩增而发生再次应答，再次应答出现快，反应强。（五）转移性特异性免疫可通过免疫话性细胞或抗体转移给正常个体，使受者对原始抗原发生特异反应。免疫转移性为一些传染病的紧急预防和治疗、肿瘤的免疫学治疗莫定了基础。（六）耐受性抗原可诱导产生特异的无应答性，对原先接触的抗原不产生免疫应答，而与无关的抗原仍能产生正常的免疫应答，这就是免疫耐受性。免疫耐受性是免疫系统识别“自身”和“非自身”物质建立的基础，在调节机体免疫应答中也发挥着重要的作用。二、免疫基本功能体现在对免疫反应性异物的识别相清除。可归纳为三个功能：（一）免疫防御是指宿主抵御、清除入侵病原微生物的免疫保护作用。这是免疫系统最基本的功能，即通常所指的抗感染免疫，也是在科学上免疫学所获依据较充分、理论阐释较清楚的方面。免疫防御应答异常增高可导致超敏反应；应答低或缺失，则可发生免疫缺陷病。（二）免疫监视 指机体识别和清除突变细胞，防止发生肿瘤。生物体最危险的“敌人”来自身体内部。正常细胞在化学、物理和病毒等致癌因素的诱导下可以变为肿瘤细胞。免疫的第二个重要功能就是严密监视这些肿瘤细胞的出现，一旦出现就能立即予以识别，井调动免疫系统在其尚未形成肿瘤组织之前将其歼灭。免疫功能降低或抑制就会使肿瘤细胞大量增殖，从而出现临床的肿瘤。肾移植患者应用免疫抑制疗法，以及老龄动物因免疫功能低下，癌症的发病率均较高。因此，保持动物健康，加强免疫功能是预防肿瘤的有效方法。（三）免疫自稳 指机体清除衰老或损伤的细胞，进行自身调节，维持体内生理平衡的功能。 在新陈代谢中，每天都有大量的细胞衰老死亡，这些失去了功能的细胞积累在体内，必然会影响正常细胞的话动。免疫系统的第三个重要功能就是消除这些废物，保持机体正常细胞的生理活动，使机体的各部门都能精确地执行正常功能，充满活力。当细胞衰老死亡时，可刺激机体产生自身抗体，以便及时清除这些细胞。第二节 免疫学的发展简史免疫学是人类在与传染病斗争过程中发展起来的。从中国人接种“人痘”预防天花的正式记载算起，到其后的Jenner接种牛痘苗预防天花，直至今日，免疫学的发展已有三个半世纪。前后走过经验免疫学时期、科学免疫学时期、现代免疫学时期。在后两个时期中，随着科学发展，免疫学经历了四个迅速发展阶段，即：1876年后，多种病原菌被发现，用已灭活及减毒的病原体制成疫苗，预防多种传染病，从而疫苗得以广泛发展和使用；1900年前后，抗原(Ag)与抗体(Ab)的发现，揭示出“抗原诱导特异抗体产生”这一免疫学的根本问题，促进了免疫化学的发展及Ab的临床应用；1957年后，细胞免疫学的兴起，人类理解到特异免疫是T及B淋巴细胞对抗原刺激所进行的主动免疫应答过程的结果，理解到细胞免疫和体液免疫的不同效应与协同功能；1977年后分子免疫学的发展，得以从基因活化的分子水平，理解抗原刺激与淋巴细胞应答类型的内在联系与机制。当今，免疫学正进入第五个迅速发展阶段，即后基因组时代，从功能基因入手，研究免疫应答与耐受的分子机制，及新型疫苗的设计研制。现代免疫学已超越狭义“免疫”的范围，以分子、细胞、器官及整体调节为基础，发展起来的现代免疫学，研究生命中的生、老、病、死等基本问题，是生命科学中的前沿学科之一，推动着医学和生命科学的全面发展。 一、经验免疫学时期免疫学是在人类与传染病的斗争过程中发展起来的。人们在长期实践中看到有很多流行性疾病，如麻疹、天花、腮腺炎、百日咳等，一旦患病康复后很少二次感染。公元16世纪，中国人种人痘。二、科学免疫时期19世纪中叶开始，病原体被发现，微生物学的发展推动了抗感染免疫的发展。19世纪未，抗体的发现导致了20世纪初对抗原的研究，以实验生物学为基础，研究宿主在受抗原刺激后所致的免疫应答，从而使免疫学发展至科学免疫学时期，成为一门独立的学科。在此期间，对抗原与抗体特性的详细研究，创立了免疫化学，发展了体液免疫；以无毒或减毒的病原体制成的菌苗得以广泛使用；在抗体的应用中，发现了免疫应答所致的超敏反应性疾病，认识到适宜的免疫应答有免疫防卫作用，不适宜的免疫应答则有致病作用。（一）病原菌的发现与疫苗使用的推广（二）抗体的发现、应用及细胞免疫的研究 1、抗体的发现 19世纪80年代后期，在研究病原菌的过程中，发现白喉杆菌经其分泌的白喉外毒素致病，进而发现再感染者的血清中有“杀菌素”，此为最早发现的抗体。 2、抗原的结构与抗原特异性 20世纪初开始，Landsteiner将芳香族有机化学分子偶联到蛋白质载体上，免疫动物，研究芳香族分子的结构与活性基团的部位与所产生抗体的特异性的关系，认识到决定抗原特异性的是很小的分子，它们的结构不同，使其免疫反应性不同。据此，Landsteiner发现人红细胞表面的糖蛋白中，其末端寡糖特点决定了它的免疫反应性，从而发现了ABO血型，避免了输血导致严重超敏反应的问题。3、抗体是免疫球蛋白20世纪30年代，Tiselius和Kabat用电泳鉴定，证明Ab是球蛋白。4、抗体是四肽链结构1959年，Poner和Edelman分别对AL结构进行了研究，证明它是由四肢链组成，即二硫键连接在一起。5、免疫耐受的发现1945年，Owen观察到异卵胎盘融合双生的小牛，其体内并存有两种血型不同的红细胞，互不排斥。6、Burnet学说及其对免疫学发展的推动作用7、细胞免疫学的发展8、固有免疫与抗原提呈9、超敏反应和自身免疫病三、现代免疫学时期细胞免疫学的发展明确了T细胞及B细胞经表面受体识别抗原分子，受体与抗原结合的信号由细胞表面传至细胞核内，导致基因活化，使细胞进行克隆扩增，并分化为效应细胞，表达功能。第一章 免疫系统免疫系统：是指动物机体内参与对抗原的免疫应答，执行免疫功能的一系列器官、细胞和分子。动物的免疫系统是随动物的进化而逐步发展和完善的。无脊椎动物没有免疫系统，仅具有天然防御功能的吞噬细胞及体液中的凝集素、溶菌酶和抗菌因子等。低等脊椎动物开始形成淋巴样组织，随着脊椎动物的进化，免疫系统形成并不断完善，到哺乳类动物，免疫系统最完善。第一节 免疫器官免疫器官包括中枢免疫器官和外周免疫器官。一、中枢免疫器官中枢免疫器官是源生免疫细胞或诱导淋巴细胞成熟的器官，包括骨髓、胸腺和禽类的法氏囊。1、骨髓：主要是四肢长骨骨髓，是源生淋巴干细胞、自然杀伤细胞、单核/吞噬细胞、红细胞、粒细胞等免疫细胞的器官。哺乳类动物的骨髓还直接诱导淋巴干细胞成熟为B细胞，并且骨髓中的B细胞也可直接与抗原进行免疫应答，产生特异抗体，故骨髓是非常重要的免疫器官。2、胸腺：畜禽胸腺位于胸腔前部纵膈内，向颈部伸延。幼畜、幼禽胸腺随年龄增大而增长，到性成熟期为最大，以后逐渐退化萎缩。长期应激，严重营养不良，长期患病，都会导致胸腺迅速萎缩。胸腺在免疫中的重要作用是诱导淋巴干细胞成熟为T细胞。骨髓的淋巴干细胞经血流到达胸腺，在胸腺素等及细胞因子诱导下分化增殖，大部分凋亡，少部分成熟为胸腺诱导细胞，简称为T细胞。T细胞随淋巴和血流迁移到外周免疫器官，参与细胞免疫应答，也辅助和调节体液免疫应答。3、法氏囊：位于鸡法囊腔背侧。性成熟前长到最大，以后逐渐退化萎缩，消失。法氏囊是禽类持有的淋巴器官。骨髓的淋巴干细胞到达法氏囊被诱导成熟为囊诱导细胞，也简称B细胞，其特性和免疫作用与哺乳动物骨髓中成熟的B细胞相同。B细胞经淋巴和血液循环移到外周免疫器官，参与体掖免疫应答。二、外周免疫器官外周免疫器官是各种免疫细胞分布，并与抗原进行免疫应答的器官，包括淋巴结、脾脏、黏膜免疫系统和鸡的哈德腺等。1、淋巴结：哺乳类动物机体有许多淋巴结分布于全身各部位淋巴管的径路上，定居着大量巨噬细胞、T细胞和B细胞，其中T细胞占75，B细胞25。禽类只有水禽在颈胸和腰共有两对淋巴结，其余禽类无淋巴结，仅有分散的淋巴组织。淋巴结和淋巴组织起过滤捕捉淋巴液中的抗原，并在其中进行免疫应答的作用。2、脾脏：是造血、贮血、滤血和淋巴细胞分布及进行免疫应答的器官。脾脏由红髓和白髓两部分组成，红髓中分布网状细胞、巨噬细胞、浆细胞和各种血细胞；白髓包括淋巴鞘和脾小结，淋巴鞘主要聚居T细胞，脾小结内是B细胞，受抗原刺激后也形成生发中心。在脾脏中B细胞占65，血流中的大部分抗原在脾脏中被巨噬细胞吞噬、加工，传递给T细胞，辅助B细胞进行体液免疫应答。3、黏膜免疫系统：包括肠黏膜、Peyers淋巴集结、肠系膜淋巴结、阑尾、气管黏膜、腮腺、泪腺、泌尿生殖道黏膜和乳腺管黏膜等的淋巴组织，共同组成一个数膜免疫应答网络，故称为黏膜免疫系统。4、禽哈德腺：鸡的哈德腺又称瞬膜腺，位于眼窝中腹部，眼球后的中央，它除分泌眼泪，润滑、保护瞬膜，也分布有T细胞、B细胞，是对抗原进行免疫应答的部位，鸡新城疫系弱毒疫苗等滴眼就主要在哈德氏腺进行免疫应答，产生抗体。第二节 免疫细胞机体内参与免疫的细胞统称为免疫细胞。免疫细胞分类淋巴细胞和辅助细胞两大类，具体为淋巴细胞，单核/吞噬细胞，抗原递呈细胞，粒细胞，肥大细胞和红细胞免疫系统等。免疫活性细胞：在淋巴细胞中，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，主要是指T细胞和B细胞，在免疫应答过程中起核心作用。除此之外，淋巴细胞还包括自然杀伤细胞、杀伤细胞等。单核吞噬细胞和树突状细胞，在免疫应答过程中起重要的辅佐作用，故称免疫辅佐细胞，具有捕获和处理抗原以及能把抗原递呈给免疫活性细胞的功能。一、免疫活性细胞 1、T细胞（1）T细胞的发育及分布 畜禽机体T细胞来源于骨髓多能干细胞。干细胞从血流进入胸腺后，在胸腺素、白细胞介素7(IL-7)等诱导下经过10-30d分化、增殖，98凋亡，2左右成熟为T细胞。在胸腺成熟后的T细胞经血流转移，主要分布于淋巴结和脾脏的胸腺依赖区。 （2）成熟T细胞的重要表面受体和表面抗原 T细胞抗原受体 丝裂原受体 T细胞表面抗原：不同分化增殖时期的T细胞，细胞膜表面出现的标志性蛋白抗原，称为表面抗原亦称CD分化抗原。T细胞膜上重要的表面抗原有CD2、CD3、CD4、CD8等。2、B细胞（1）B细胞的发育及分布 哺乳动物的B细胞是由骨髓内的淋巴干细胞直接在骨髓内成熟为B细胞的。禽类的B细胞则由骨髓的淋巴干细胞到达法氏囊内，被诱导成熟为B细胞。B细胞成熟后，定居于外周免疫器官中相应部位。（2）B细胞的重要受体 抗原受体 B细胞的抗原受体是B细胞发育成熟过程中自然表达在膜表面，能特异识别、结合抗原的免疫球蛋白分子。Fc受体 B细胞膜上另有一些糖蛋白，能与免疫球蛋白IgG的Fc段结合，称为Fc受体。C3b受体 B淋巴细胞膜上还有一些蛋白分子，可与补体C3b的蛋白分子结合，称为C3b受体。B细胞的亚群及功能 B细胞的亚群尚不确定，目前，按其成熟程度和细胞表面是否有CD5表面抗原，分为B1、B2两个亚群。3、自然杀伤细胞：是直接在骨髓中由淋巴干细胞分化成熟的种大颗粒淋巴细胞，能非特异地杀伤某些病毒感染细胞和某些肿瘤细胞，故称为自然杀伤细胞。（1）NK细胞的膜表面标志 NK细胞膜上不具有抗原受体，具有编号为CDl6的蛋白分子，CDl6是IgG Fc的受体。（2）NK细胞的杀伤作用 NK细胞可以杀伤某些病毒感染的细胞，但不杀伤未感染的细胞；可杀伤某些肿瘤细胞，尤其对造血细胞来源的肿瘤细胞敏感。二、单核巨噬细胞系统单核巨噬细胞系统包括骨髓内的前单核细胞、外周血中的单核细胞和组织内的巨噬细胞。它们是机体重要的免疫细胞，具有抗感染、抗肿瘤、参与免疫应答和免疫调节等多种生物学功能。（一）巨噬细胞来源、分布： 单核巨噬细胞由骨髓干细胞衍生而来。骨髓中的髓样干细胞受骨髓微环境的作用发育成前单核细胞。（二）巨噬细胞表面标志及分泌产物在单核-巨噬细胞的膜表面有许多功能不同的受体分子，如Fc受体和补体分子的受体（CR）。这两种受体通过与IgG和补体结合，能促进巨噬细胞的活化和吞噬功能。单核巨噬细胞具有多方面的生物功能，主要可以概括为以下几个方面：非特异免疫防御。清除外来细胞。非特异免疫监视。递呈抗原。分泌介质IL-1、干扰素、补体（C1、C2、C3、C4、C5、B因子）等。三、树突状细胞树突状细胞是定居于体内不同部位的由不同于细胞分化而来的一类专职的抗原提呈细胞，也是体内抗原提呈作用最强的一类细胞。四、其他免疫细胞（一）自然杀伤细胞（Natural killer cell，NKC）NK细胞有以下重要作用：1、抗肿瘤2、抗病毒3、免疫调节作用（二）杀伤细胞（三）粒细胞系统：嗜中性粒细胞、嗜碱性粒细胞、嗜酸性粒细胞等（四）红细胞第三节 免疫相关分子参与免疫应答的相关分子包括抗体、补体及细胞因子等。一、抗体：是机体在抗原物质刺激下，产生的一类具有与该抗原发生特异性结合反应的免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）。它主要存在于动物的血液、淋巴液、黏膜分泌物和组织液中，是构成机体体液免疫的主要物质。二、补体：是正常人和动物血清中含有的非特异性杀菌物质。在早期研究中发现，它可促进特异性抗体溶解相应的细菌和红细胞，故称之为补体。补体并不是一种单一物质，而是一组具有酶原活性的血清球蛋白，由多种成分组成。三、细胞因子：在机体免疫应答过程中，除上述抗体、补体免疫相关分子发挥作用外，还有细胞因子等参与。细胞因子：是指由免疫细胞和某些非免疫细胞合成和分泌的一类高活性多功能蛋白质多肽分子。细胞因子多属小分子多肽或糖蛋白，作为细胞间信号传递分子，主要介导和调节免疫应答及炎症反应，刺激造血功能，并参与组织修复等。细胞因子的来源分为两大类：一类是由免疫细胞即单核巨噬细胞、T细胞、B细胞、NK细胞、粒细胞和肥大细胞等产生的，另一类是由非免疫细胞即基质类细胞如血管内皮细胞、表皮细胞、成纤维细胞、上皮细胞和小胶质细胞等分泌的。TH细胞是产生细胞因子的重要细胞，根据它分泌细胞因子不同，把TH细胞分为TH0细胞、TH1细胞、TH2细胞3个亚型。细胞因子的共同特性：理化特性为糖蛋白，分泌特点是多细胞来源、短暂的自限性分泌、自分泌和旁分泌特点，生物学作用特性包括具有激素样活性作用、细胞因子通过细胞因子受体发挥效应、生物学作用的多效性、生物学作用的冗余性、生物学作用的协同性和生物学作用的拮抗性；细胞因子的网络性即细胞因子间可相互诱生、细胞因子受体表达的调节、细胞因子间生物学活性的相互影响。细胞因子的主要生物学活性：参与免疫应答与免疫调节包括对肿瘤和炎症的作用，对体液免疫和细胞免疫的调节、刺激造血功能、参与神经-内分泌-免疫网络。第二章 抗原第一节 抗原的概念 抗原（antigen，Ag）是指凡能刺激机体产生抗体或致敏淋巴细胞，并能与之结合发生特异性免疫反应的物质。抗原具有两种基本特性，即免疫原性和反应原性，这两种基本特性统称为抗原性（antigenicity）。免疫原性(immunogenicity)：是指抗原能刺激机体的免疫系统产生抗体或致敏淋巴细胞的特性。具有这种特性的物质称为免疫原（immunogen）。反应原性（reactiongenictity）是指抗原能与相应的抗体或致敏淋巴细胞发生特异性反应的特性。免疫原性是指引起机体免疫应答的特性，而反应原性是指抗原与免疫应答产物（抗体或致敏淋巴细胞）结合反应的特性。第二节 构成抗原的条件 一、异源性指某抗原的理化性质与其所刺激机体的物质间的差异程度。在正常情况下，机体的自身物质或细胞不能刺激自体的免疫系统发生免疫应答，因此一般的抗原都必须是异种的或异体的物质。对免疫功物而言，完全抗原应是非自身的物质，称为异物。亲缘关系愈远的物质，免疫原性愈强。这是因为机体在胚胎发育时期形成各种淋巴细胞，凡与自身组织成分或外来抗原接触过的淋巴细胞，在机体出生后正常情况下都不起免疫应答作用，称为“天然免疫耐受”。机体出生后仅存在与非自身组织异物的抗原起反应的淋巴细胞，故在机体正常情况下，自身组织都不成抗原。但是，自身组织若受烧伤、电离辐射或感染，结构和成分发生改变后，便成了抗原，这种抗原称为自身抗原。一些产生较迟的组织蛋白，如眼球晶体蛋白、精子蛋白和甲状腺蛋白等，机体内具有与之反应的淋巴细胞，但因上述组织细胞在正常情况下易使周围的淋巴细胞凋亡，使这些蛋白免受免疫应答。但因外伤或感染等原因，组织细胞受破坏，接触到淋巴细胞，便可引起免疫应答，这类抗原称为“隐蔽抗原”。二、大分子物质抗原物质要有一定的分子质量，分子质量小于5000道尔顿的物质，抗原性较弱或无免疫原性；分子质量大于10000道尔顿的物质，有良好的免疫原性，一般分子量越大，抗原性越强。在有机物中蛋白质的分子量最高，所以它的抗原性最强。如果蛋白质被消化成眎、胨或氨基酸后，分子变小便失去免疫原性。三、化学组成，结构复杂免疫原性好的抗原除了分子量大以外，还要有复杂的化学组成和分子结构。化学组成和结构越复杂的抗原，免疫原性越强。凡含有苯环氨基酸或杂环氨基酸并结合有糖的蛋白质，免疫原性好。例如，胰岛索分子量虽然只有5734道尔顿，但其组成成分和结构较复杂，乃是一种良好的抗原。明胶蛋白虽然分子量高达10万道尔顿，因其化学组成主要是直链氨基酸，稳定性差，在体内容易被降解，所以免疫原性很弱。单纯的脂类、碳水化合物和核酸是化学组成和结构较简单的聚合物，所以无免疫原性。当它们与蛋白质结合成脂蛋白、糖蛋白、核蛋白才具有免疫原性。四、物理状态抗原的物理状态对免疫原性具有很重要的影响。一般球状分子蛋白质的抗原性较直链分子蛋白质强，聚合状态的蛋白质较单体状态的蛋白质抗原性强。一些免疫原性弱的可溶性抗原，但经过超速离心，呈非聚集状态时则不能诱导免疫反应。许多抗原溶于生理盐水中给动物注射，则显示出弱免疫原性，不能引起动物的免疫反应，若加入福氏佐剂或吸附在氢氧化铝等大分子颗粒上，常可增强其免疫原性。五、适当的进入途径抗原分子只有完整的进入免疫活性细胞所在的场所，如脾、淋巴结和血液等处，才能刺激机体产生抗体或致敏淋巴细胞。如蛋白质若在未进入这些场所之前，在消化道内就分解成小分子的氨基酸或短肽链时，由于氨基酸的结构在各种生物体内皆相同，则失去异物的特性，便没有抗原性。第三节 抗原决定簇一、抗原特异性和决定簇1、抗原的特异性抗原的特异性是指抗原刺激机体产生免疫应答及其与应答产物发生反应所显示的专一性，即某一特定抗原只能刺激机体产生特异性的抗体或致敏淋巴细胞，且仅能与该抗体或对该抗原应答的淋巴细胞有特异性结合。抗原的这种特性是由抗原物质表面的特殊化学基团的排列、组成、空间分布、立体构型和旋光性等所决定，而决定这些的即是存在于抗原分子中的抗原表位。2、抗原表位抗原表位即抗原决定簇，即是由暴露在抗原分子表面具有特殊立体构型和免疫活性的化学基团决定的，这些基团称为抗原表位。抗原的特异性取决于抗原表位，它对于免疫功能的研究及人工合成疫苗都极为重要。3、抗原的免疫优势尽管所有具有免疫原性的抗原都能诱发免疫应答，但是不同的免疫原分子同时注射给宿主，诱发的免疫应答明差别的。有的免疫原能诱发产生高效价的抗体，有的产生低效价的抗体。同一种免疫原分子上有许多抗原决定簇，它们诱发免疫应答的能力也是不同的。有的决定簇能诱导产生高效价的抗体，称为免疫优势决定簇。还有的决定簇不能诱导产生抗体，这种无效力的决定簇称为免疫静止决定簇。改变决定簇内某一单个的氨基酸残基，就可能引起决定簇免疫优势的变化。二、抗原决定簇的组成和性质抗原决定簇是由一定数量的特异物质构成。在天然抗原中构成一个抗原决定簇所必须的条件是蛋白质抗原的每个决定簇是由57个氨基酸组成的短肽链，碳水化合物抗原的每个决定簇是由6个六碳糖组成的短糖链；核酸半抗原的每个抗原决定簇约含有68个核苷酸。一般而言，抗原决定簇只有暴露在分子的表面才能呈现它的作用。简单半抗原一般只与一个抗体分子结合，称为单价抗原，大部分天然抗原分子结构复杂，含有多个抗原决定簇，称之为多价抗原。根据抗原决定簇特异性不同，可将抗原分为单特异性决定簇和多特异性决定簇两类。简单半抗原和非胸腺依赖性抗原为为单特异性决定簇，而绝大部分天然抗原为多特异性决定簇。暴露于分子表面的决定簇，能与免疫活性细胞接触，对激发机体的免疫应答有决定意义，故将这些暴露于抗原大分子表面的决定簇称为功能决定簇(功能价)，而在分子内部的决定簇称为非功能决定簇(非功能价)。单特异性决定簇抗原免疫后，血清中只出现一种特异性抗体，反之，用多特异性决定簇抗原免疫，则血清中可出现多种特异性抗体。天然抗原如各类微生物，一般都是大分子，其表面有多个多种决定簇，每一个决定簇都可以使机体产生一种抗体，因此一种抗血清往往是针对多种抗原决定簇的不同抗体组成的混合物多克隆抗体。三、抗原的交叉反应抗原物质分子表面有几个抗原决定簇即为几价抗原，通常说的多价抗原是指表面多个抗原决定簇。每个抗原决定簇可刺激机体产生一种抗体，因此一种抗血清中往往含有针对该抗原各个决定簇的多种类型的特异性抗体。多价抗原与一个抗体分子结合后，其他的决定簇还可以和另外的相应抗体结合。如果抗原、抗体比例合适的话，就可以形成“网格状”结构的复合物，呈现肉眼可见的凝集反应或沉淀反应。但也有些抗原分子的决定簇较少，甚至少到一个决定簇，这种单价抗原，主要是简单的半抗原，它只能与相应的抗体结合，但不能相互凝集，也不出现可见的沉淀反应。每种抗原都可以具有数种不同的抗原决定簇，其中有些抗原决定簇为某种抗原分子所有，而有的抗原决定簇是和其他抗原所共有，这种共有的抗原成分称为共同抗原或类属抗原。不同抗原物质之间有时可出现不同程度的交叉反应，发生交叉反应主要有以下几种形式： 1、不同物种间存在共同的抗原组成：某些微生物与哺乳动物组织之间存在着共同抗原，可引起交叉反应。存在于人、动物、植物、微生物之间的具有相同抗原性的抗原，称为异嗜抗原。 2、不同抗原分子存在共同的抗原决定簇： 3、不同决定簇之间部分构型类似：蛋白质抗原的决定簇通常决定于多肽末端的氨基酸组成，特别是末端氨基酸的羧基对特异性影响最大。如末端氨基酸相似，即可出现交叉反应。而交叉反应的强度又与相似的程度成正比。第四节 半抗原与载体 一、半抗原半抗原是一类不完全半抗原，它只具有反应原性而不具有免疫原性。小分子物质不是免疫原，不能诱导机体产生免疫应答，但是它们与大分子胶体蛋白连接后，就能诱导机体产生免疫应答，并能与相应的抗体结合。这些小分子物质称为半抗原，与半抗原相连接的大分子蛋白称为载体。当青霉素等药物、药理活性肽类、一些激素、cAMP、cGMP等代谢物、嘌呤、嘧啶碱基、核苷、核苷酸等分子质量较小的半抗原与适宜的载体蛋白结合成复合物后，就可各自诱导产生高度特异的抗体。半抗原可分成两类：1、复合半抗原：无免疫原性，但具有免疫反应性，在试管中与相应抗体发生特异性结合，并产生肉眼可见的反应，如细菌的荚膜多糖、类脂、脂多糖等。2、简单半抗原：既无免疫原性，也无免疫反应性，但能与抗体发生肉眼不可见的结合，从而可阻止抗体与相应的完全抗原或复合半抗原间的可见反应。如酒石酸、苯甲酸、抗生素等低分子化合物。二、半抗原载体现象通过动物对已知半抗原载体复合物的反应证明，抗体的特异性虽然依赖于半抗原站定簇，但载体大分子对于抗体反应的性质和量也有影响。载体现象的发现进一步证明，T细胞表面的抗原受体主要和免疫原的载体相互作用，而B细胞表面的抗原受体则和完整抗原的半抗原决定簇相互作用。任何一个完全抗原均看做是半抗原与载体的复合物。在免疫应答中，T细胞识别载体，B细胞识别半抗原，故细胞免疫应答中载体起重要作用，而体液免疫应答时，也必须通过T细胞来识别载体，从而促进B细胞对半抗原的反应。第四节 抗原的类型 根据不同的分类方法，可把抗原分为不同的种类。 抗原的种类繁多，其分类方法也有多种，主要根据诱导抗体时是否需Th细胞参与，抗原与抗体的亲缘关系，以及抗原是否在抗原提呈细胞内合成进行分类。 一、根据诱导抗体产生是否需要T细胞分根据刺激机体产生抗体是否需要T细胞辅助，将抗原分为胸腺依赖性抗原（TDAg）和非胸腺依赖性抗原（TIAg）。1、胸腺依赖性抗原：在刺激机体使B细胞分化成浆细胞的过程中需要辅助性T细胞协助，这种抗原称为胸腺依赖性抗原或T细胞依赖性抗原。绝大部分抗原均属此类，如异种红细胞、异种组织、微生物、异种蛋白质及人工复合抗原等。2、非胸腺依赖性抗原：不需要T细胞协助就能直接刺激B细胞分化成浆细胞的抗原称为非胸腺依赖性抗原。如大肠杆菌脂多糖（LPS）、肺炎球菌荚膜多糖（SS）、聚合鞭毛素（POL）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）等。此类抗原的特点是由同一构成单位重复排列而成。二、根据抗原物质的性质分根据抗原物质是天然的生物物质还是人工合成物质要将抗原分为天然抗原、人工抗原和合成抗原。1、天然抗原：自然界中天然存在的来自于动物、植物和微生物的抗原物质。如微生物及其毒素、寄生虫、动物血清、各种血细胞以及植物花粉等均为天然抗原。天然抗原有的呈颗粒状，如血细胞、细菌等；有的为可溶性，如血清蛋白、细菌毒素等。2、人工抗原：经过人工化学改造的天然抗原即为人工抗原。制备人工抗原主要是为了研究了解免疫原性的化学基础，因此将高度复杂的天然抗原用已知的化学基团置换，这种方法可以为免疫反应的特异性本质提供很多重要的信息。3、合成抗原：是指用化学方法将某些已知氨基酸按一定顺序聚合成大分子多肽，使其具有抗原性。可以使用一种氨基酸，也可以使用多种氨基酸构成多肽，这种合成肽可以是直接的，也可以是带有侧链的。合成抗原一方面可用于抗原结构、抗原特异性等免疫理论的研究，另一方面合成肽疫苗可能提供更为优秀的无副作用的生物制品。三、根据抗原的来源分根据抗原的来源不同，可将抗原分为异种抗原、同种抗原、自身抗原、异嗜性抗原。1、异种抗原：来自与被免疫动物不同种属生物的抗原物质，如各种疫苗、异种红细胞、异种蛋白等。大部分抗原均为异种抗原。2、同种抗原：来自与被免疫动物同种属动物的抗原，如血型抗原、组织相容性抗原等。3、自身抗原：被免疫动物的自身组织在某种特定条件下所形成的抗原。4、异嗜性抗原：是一类与种族特异性无关的，存在于人、动物、植物、微生物之间的性质相同的抗原。这一抗原首先由Forssman发现，故又称Forssman抗原。四、根据免疫原性分根据抗原的性质可将抗原分为完全抗原和不完全抗原（半抗原）。 单纯蛋白质 完全抗原 蛋白质类脂复合物 免疫原性+ 反应原性+ 蛋白质多糖复合物抗原 多糖 免疫原性- 复合半抗原 类脂 核酸 反应原性+ 半抗原 酒石酸 免疫原性- 简单半抗原 苯甲酸 反应原性- 图示：抗原根据其性质的分类1、完全抗原：既具有免疫原性，又具有反应原性的物质称为完全抗原。如大多数的异种蛋白都是完全抗原。病原微生物，如细菌及其毒素、病毒、立克次氏体、螺旋体、原虫等也都是完全抗原，而且是抗原性很强的抗原。2、不完全抗原：仅有反应原性而缺乏免疫原性或免疫原性很不完善的物质，称为不完全抗原或半抗原。如大多数的多糖、类脂以及青霉素、磺胺等药物。五、根据化学组成分天然抗原种类繁多，有数百万种之多，但就其化学性质来说，主要有以下几类：类别天然抗原蛋白质血清蛋白（白蛋白、球蛋白）、酶、细菌外毒素、病毒结构蛋白等脂蛋白血清脂蛋白糖蛋白血型物质、组织相溶性抗原脂质结核杆菌的磷脂质和糖脂质多糖肺炎链球菌等的荚膜脂多糖革兰氏阴性菌的细胞壁（抗原、内毒素）、Forssman抗原核糖核蛋白等六、根据抗原存在的部位分根据抗原存在于菌体的部位不同，分为表面抗原和深部抗原。1、表面抗原：包围在细菌细胞壁外面的抗原称为表面抗原。随细菌的种类和结构不同，可有不同的名称。例如，肺炎链球菌的表面抗原称为荚膜抗原；大肠杆菌和痢疾杆菌的表面抗原称为包膜抗原或K抗原；伤寒杆菌的表面抗原称为Vi抗原。2、深部抗原：细菌的内部结构如胞浆膜和核蛋白质等均具有抗原性，称为深部抗原。深部抗原只有在菌体裂解后，才暴露出来。七、根据临床应用分根据参与免疫学诊断方法不同或免疫学防治的作用又可以把抗原分为凝集原、沉淀原、病毒中和抗原、免疫保护性抗原、凝血素抗原。1、凝集原：参与凝集反应的抗原称为凝集原。凝集原又可分为平板凝集抗原、试管凝集抗原、SPA协同凝集抗原等。凝集原为颗粒抗原或吸附可溶性抗原的颗粒。2、沉淀原：参与沉淀反应的抗原称为沉淀原。沉淀原又可分为环状沉淀反应抗原、絮状沉淀反应抗原、琼脂扩散反应抗原等。沉淀原可以是类脂、多糖或蛋白质，为可溶性抗原（细菌培养物滤液、细胞或组织浸出液、血清蛋白等）。3、病毒中和抗原：存在于病毒中，能刺激机体产生中和抗原的病毒组成成分。它能与相应中和抗体结合，使病毒失去吸附细胞的能力，或抑制病毒侵入，使病毒失去感染力。4、免疫保护性抗原：存在于微生物中的能刺激机体产生保护性抗体的成分。5、血凝素抗原：某些病毒的囊膜上有血凝素，如鸡新城疫病毒、流感病毒、减蛋综合征病毒、兔出血症病毒等。血凝素具有抗原性，称为血凝素抗原，能刺激机体产生相应抗体。六、重要的抗原物质 （一）细菌抗原：鞭毛抗原、菌体抗原、荚膜抗原、菌毛抗原 （二）病毒抗原：囊膜抗原、衣壳抗原、可溶性抗原 （三）毒素抗原 细菌外毒素经0.3%0.4%甲醛或其他适当方法（酸处理，3940加热）处理后，毒力减低但仍保持免疫原性，称为类毒素。外毒素分子的毒性基团与抗原决定簇二者是不同的，但在空间排列上是互相靠近的基团。 （四）寄生虫抗原：寄生虫抗原成分复杂，由多种物质组合而成。在这些抗原成分中，有的是弱抗原，有的是强抗原，后者可以激发宿主的免疫应答，引起体液免疫和细胞免疫。 寄生虫抗原含有多糖、类脂和蛋白质。电流分析表明有些虫体可以鉴定出25-30种抗原成分。寄生虫组织的总蛋白量变异很大，占干重的20-80%不等。寄生虫的组织蛋白分两大类，即可溶性蛋白和颗粒性蛋白。可溶性蛋白包括酶、激素及可溶性抗原物质。颗粒抗原与细胞膜及细胞内膜结合，与保持虫体外形有一定关系，如胶原蛋白、角蛋白及硬蛋白。所以，寄生虫抗原可以说是最复杂的抗原之一。 （五）血型抗原：红细胞膜上的同种异型表面抗原称为血型抗原。大多数血型抗原是糖蛋白，由黏多糖和黏蛋白等复合蛋白质构成，其抗原特异性决定于多糖的侧链。血型抗原有两种存在形式，一种是与类脂细胞膜结合的形式，一种是水溶性的分泌形式。大多数血型抗原与细胞膜结合，为细胞膜的组成部分，也有个别血型抗原游离存在于血清或其他体液内，但能被动吸附于红细胞表面。 七、佐剂预先注射于机体或与抗原混合后注射能增强抗原免疫原性的物质称为佐剂。传统常用的佐剂有两类。一、用于疫苗的佐剂细菌、病毒的灭活疫苗、亚单位疫苗或基因工程亚单位疫苗，它们的免疫原性较差，为提高免疫效果都加一定比例的佐剂。目前，常用的佐剂是氢氧化铝胶和注射用白油(轻质矿物油)。前者，一方面疫苗吸附于铝胶颗粒表面，易被递呈细胞吞噬；另一方面疫苗可在注射部位持久地释放，提高免疫效果。注射用白油与灭活后的细菌或病毒液乳化成油包水剂形，称为油苗。近几年来，蜂胶也用作疫苗佐剂。蜂胶是蜜蜂采集花粉等经过咀嚼、唾液中酶的作用而制成的物质，含大量氨基酸、有机酸、微量元素、维生素，实验证明是一种安全、有效的疫苗佐剂。二、用于试验动物制备高免血清的佐剂为制备蛋白质抗原或病毒抗原的高免血清，常用弗氏不完全佐剂（FIA）和弗氏完全佐剂（FCA）。FIA是将抗原水溶液，注入机体后，因抗原受油的保护，一方面油滴缓慢分解，抗原持久释放，发挥长期的刺激作用；另一方面石蜡油在注射部位刺激、形成肉芽肿，集中大量巨噬细胞、淋巴细胞，大大促进抗体的产生。第三章 非特异性免疫第一节 非特异性免疫的概念 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，可以遗传的。 机体经常不断地与病原微生物接触，但并不经常发生传染，这首先是因为机体免疫系统具有识别各种异物，并把它们杀死、降解和排除的非特异性免疫应答所致，这种应答是在种系发育和进化过程中形成的，是与生具来，任何动物皆有的，不需预先的特异刺激，也不是专对某种微生物起作用，故亦称天然抵抗力。这种天然抵抗力是由机体的防御屏障、吞噬细胞的吞噬功能、炎症反应、体液中的补体和干扰素等因素共问作用体现的。 非特异性免疫应答是特异性免疫应答的基础，发挥作用快，作用范围广，初次与外来异物接触时，即可发生反应，起着第一线的防御功能。以后随着特异性免疫应答的形成，非特异性免疫应答又可与之起协同作用。第二节 机体非特异性免疫的主要因素一、防御屏障（一）外部屏障健康完整的皮肤和黏膜具有强大的阻挡病原微生物入侵的作用。鼻孔中的鼻毛，呼吸道黏膜表面的粘液和纤毛，都能机械地阻挡并排除微生物。皮肤的汗腺分泌乳酸，使汗液呈酸性(pH值5258)，不利于病原菌生长，皮脂腺分泌的不饱和脂肪酸，也有一定的杀灭细菌和真菌的作用。黏膜也能分泌多种杀菌物质，如溶菌酶、粘多糖、胃酸等，都有杀菌作用。但少数病原微生物如羊布氏菌、野兔疫菌和钧端螺旋体等，可突破健康皮肤和黏膜的屏障作用，侵入体内引起传染。在健康动物的皮肤、黏膜及与外界相通的腔道中，常常寄居着多种微生物，它们之间的相互制约和拮抗作用，可以抑制病原微生物的生长繁殖，阻挡其侵袭。如口腔中的唾液链球菌产生的过氧化氢，能抑制脑膜炎双球菌，肠道中的大肠杆菌产生的大肠菌素和酸性产物，能抑制其他大肠杆菌菌株或近缘细菌，以及金黄色葡萄球菌与白色念珠菌等的生长。（二）内部屏障机体对于内部的重要器官，如神经中枢一大脑，免疫中枢一胸腺，以及处于妊娠时期的胎儿等都是重点的防卫对象，通过下述屏障予以保护。淋巴结内的树状细胞可将侵入的微生物及其他异物捕获固定，继而被吞噬细胞吞噬消毁，阻止它们向深部组织扩散蔓延，淋巴结的这种屏障机能，由于微生物侵入所引起的炎症过程，还可得到加强。血脑屏障一般认为是由软脑膜、脉络丛、脑毛细血管壁及星状胶质细胞等组成，这些组织结构致密，可以阻止某些病原微生物、毒素、药物等有害物质从血液进入脑组织及脑脊液中，从而保护中枢神经系统不受侵害。如动物发生脑脊髓炎时，病毒经脑外途径侵入机体后，虽能引起病毒血症，但病毒未必能进一步侵入到易感的脑脊髓组织中去；又如小鼠对于流行性乙型脑炎病毒皮下感染致死量病毒的抵抗力，随着年龄的增长而越来越强，如10周龄与l0日龄的小鼠相比较，皮下感染量前者较后者大l000万倍，而脑内注射时，其差别不到l00倍，可能就是因为年龄大的动物，血脑屏障越来越完善的缘故。如果组成血脑屏障的组织发生炎症，或受到强烈的刺激，组织通透性加大，屏障功能减弱，即容易引起中枢神经系统的疾患。血胎屏障是由母体子宫内膜的基蜕膜和胎儿绒毛膜组成。正常情况下，它不妨碍母子间的小分子物质交换，但可阻止药物、细菌、病毒、毒素等通过血胎屏障，进入胎儿体内，从而保证了胎儿在子宫内的正常发育。但在妊娠早期，血胎屏障发育不全，此时若感染病毒等，则可影响胎儿的发育，造成畸胎甚至死亡。除上述内部屏障外，还有血胸屏障及血睾屏障等，均起着重要的防卫作用。二、吞噬作用和炎症反应（一）吞噬作用病原微生物及其他异物如果进入血流，便很容易被血循环中游走的或固定于组织中的吞噬细胞所吞噬。这些吞噬细胞分为两类，一为小吞噬细胞，另一为巨噬细胞。1、吞噬细胞的种类 其中的小吞噬细胞系指中性粒细胞和嗜酸性粒细胞。嗜中性粒细胞有活跃的游走性，能吞噬进入血流和局部组织的致病性微生物及其他异物，并在细胞内进行消化，在补体、调理素、抗体等体液因素的协同作用下，其吞噬与杀菌作用更为强大。血液的嗜酸性粒细胞，也有一定的吞噬作用，可吞噬免疫复合物及组织胺等物质。巨噬细胞来源于骨髓干细胞，在骨髓内分化成幼嫩单核细胞，进入血液，即为单核细胞。单核细胞在血流中经12天后移行到组织，成为具有强大吞噬力的巨噬细胞，定居于结缔组织及各个脏器，因而有着各种名称，如在疏松结缔组织中的称组织细胞，在腹腔渗出液中游走的单核细胞称巨噬细胞，在脏器中固定的巨噬细胞有：肝脏的星形细胞(即枯否氏细胞，Kupffer,s cell)，骨组织的破骨细胞，骨髓及脾脏的巨噬细胞，肺脏的尘细胞，神经系统的小胶质细胞及其他器官血管的内皮细胞等。因而1972年范弗思（Van Furth）将这些具有高度吞噬活力的表面有抗体受体和补体受体的巨噬细胞，统称为单核吞噬细胞系统（Mononuclear phagocytic system）或巨噬细胞系统（Macrophage system）。这一细胞系统是真正负责清除异物的巨噬细胞，特别是能吞噬力的细胞统称网状内皮系统，尽管现在仍有人在应用，但由于这一名称未指明吞噬细胞的来源、功能和形态特征，故当前多采用单核吞噬细胞系统一词，代替网状内皮系统，但它不包括原网状内皮系统中的网状细胞。2、吞噬细胞的吞噬功能 当病原微生物或其他抗原物质进入体内时，吞噬细胞立即向抗原处集结，并伸出伪足进行吞噬，进入细胞内的细菌、异物等成为吞噬体(Phagosome)，对较小的异物如病毒，则胞浆膜内陷、闭合，将异物颗粒包围，形成一个吞饮泡，上述的吞饮泡及吞噬体，与胞浆内的溶酶体(系含有多种水解酶，如中性蛋白酶、酸性蛋白酶、弹性蛋白酶、胶原酶等的亚细胞结构)靠近，并相互融合，将溶酶体(Lysosome)中的各种复杂的酶释放到吞噬体中，发挥酶的消化作用，称为吞噬溶酶体(Phago1ysosome)或次级溶酶体。此时，细菌被溶解、消化，最后其残渣亦被排出细胞外。大多数化脓性病原菌被吞噬后510分钟死亡，3060分钟消化排出，称为“完全吞噬”(Complete phagocytosis)。有些细菌如结核杆菌、鼻疽杆菌、李氏杆菌、某些沙门氏菌、布氏杆菌等细胞内寄生菌，以及许多病毒，虽可被吞噬，但却不能被消灭，称为“不完全吞噬”(Incomplete phagocytosis)，这种吞噬甚至对微生物起了保护和扩散的作用，因而，不会遭受药物及体液杀菌因素的危害。另外，吞噬细胞对抗原的吞噬，还起着处理抗原物质的作用，抗原物质被吞噬细胞吞噬、处理后，将抗原决定基携带传递给淋巴细胞，特别是B淋巴细胞，或者是巨噬细胞的RNA与抗原决定基相结合，刺激B淋巴细胞系统产生抗体。（二）炎症反应病原微生物一旦突破皮肤或粘膜等屏障组织侵入体内，就会遇到固定的或游走的吞噬细胞的围歼，在病原微生物侵入的局部，就表现为炎症反应，局部血管扩张，血流减慢，中性粒细胞等吞噬细胞就被吸引至病原微生物存在的部位，对其进行吞噬。另外，在炎症区，还积聚着抗体等大量的体液防御因素，细胞死亡崩解后，释放出白细胞素(存在于中性粒细胞中的一种碱性多肽)、吞噬素(存在于中性粒细胞中的一种球蛋白)和溶菌酶(存在于组织液等中的一种低分子的不耐热的碱性蛋白质)等抗感染物质，以及由于发炎部位的糖原酵解作用，加强产生有机酸，特别是乳酸，这些都有利于杀死病原微生物。另外，炎症过程，还能减缓和抑制病原微生物向外扩散。第三节 补体系统 补体（complement，C）是存在于正常动物和人血清中的一组不耐热具有酶活性的球蛋白。补体一词首先由Ehrlich提出，它是广泛存在于哺乳动物、鸟类、两栖类、鱼类等正常动物血清中，具有酶原活性的一组不稳定球蛋白，因为它可以补充抗体的作用，故名补体。这组球蛋白在一般情况下，除C1q外，在体液中均以非活动状态存在，当受“激活剂”作用后，方按一定顺序活化，发挥出一系列的生物活性。一、补体的组成和性质补体由9个成分12种血清蛋白质组成，以符号C表示。分别命名为C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8和C9；其中C1q、C1r、C1s四个亚单位组成。C1q分子如折扇状，由一个中央亚基和6个呈球形的外周亚基组成，每个C1q分子的分子量为40万；C1r由两条肽链组成，分子量18万；C1s为一条肽链，分子量为8.6万；C2分子量为11.7万，C2为两条肽链，分子量为18.5万；C4为三条肽链，分子量为24万；C5为两条