第一讲医学免疫学与医学微生物学-绪论

绪 论【知识结构图】【内容提要】课程简介1、课程内容包括三部分，各为独立的学科。（1）上篇：免疫学知识较难理解，课堂学习时不能有丝毫松懈；（2）中篇：医学微生物学内容教多、且枯燥，不利记忆；（3）下篇：人体寄生虫学简单易懂，操作考核必考部分的主要构成。2、学习目的（1）为病理、药理等后继课程的学习奠定良好的基础；（2）牢固树立无菌观念，为今后的临床实践铺就道路。3、教学模式：多媒体与传统教学相结合。（1）多媒体教学：教学资源丰富，但不利于师生之间的沟通，与平时的学习习惯不同；（2）传统教学：为大家熟悉，便于做笔记。第一节 医学免疫学概述免疫学是一门古老又年轻的学科。 古老在公元16世纪前就已观察到某些传染病在康复后不再患同种病（终身免疫）。 如天花的预防等年轻现已超出抗感染的范畴，近几十年来发展迅速，与众多领域密切相关的主要学科。免疫学（Immunology）: 研究机体免疫系统的构成和功能的一门学科。是研究机体免疫系统识别和清除有害生物及其成分的应答过程及机制的科学；是研究免疫系统对自身抗原耐受，防止自身免疫病发生的科学；是研究免疫功能异常与相应疾病发病机制及其防治措施的科学。.一、免疫的概念免疫的原意： 免税， 引伸为免除疾病免疫的以前（传统）概念：针对外来病原微生物产生的抗感染防御能力。抗感染免疫。对一切进入机体的抗原都能被机体的免疫系统识别并清除；认为免疫对人类有益无害。现代免疫的概念：1）、清除异我； 2）、维护稳定。 识别 自我/非己 好 正常情况保护机体（有益） 非己物质 稳定（健康） 清除 非己 坏 异常情况破坏机体（有害）对“自己”或“非己”的识别，并排除“非己”以保护体内环境稳定的一种生理反应。功能目的免疫：是指机体识别并清除抗原性异物（“异己”非己物质），以维持自身生理平衡和稳定的功能。 设问：免疫对人体是有益的还是有害的？在正常情况下免疫对机体有利，一定条件下也可造成组织的损伤。（“自己”和“非己”，并排除“非己”抗原性异物，以维护机体生理平衡和稳定；认为免疫对人体既有益也有害。）抗原性异物包括病原微生物、寄生虫、药物和花粉等。范围扩大（多种异物）均可作为抗原，均属清除的对象。特点 正常-保护机体；异常-破坏机体 正常情况下对机体有利，某些条件下对机体有害。医学免疫学：是研究人体免疫系统的组成和功能、免疫应答的规律和效应、免疫功能异常所致疾病及其发生机制，以及免疫学诊断与防治的一门生物科学。二、免疫功能（难点）正常：生理性作用 异常：病理性作用免疫防御 正常: 清除病原体、抗感染 异常：超敏反应、反复感染免疫稳定 正常：清除变性、损伤及衰老细胞 异常：自身免疫性疾病免疫监视 正常：清除突变细胞，抗肿瘤 异常：肿瘤发生（一） 免疫防御：指机体识别、排除病原生物等抗原（外源性抗原异物）的能力。包括病原微生物感染和其它抗原性异物侵入的功能。正常：防御外来病原生物极其代谢产物的毒性作用。（抵抗病原微生物入侵）主要表现为抗感染和移植排斥反应（即抗感染免疫）如：完整皮肤可以阻止任何细菌的入侵。 过强：导致超敏反应。异常 举例：机体对花粉清除中引起的过敏反应。蚊虫咬过后起的疙瘩特别大；有些人吃了鱼虾等食物后会发生腹痛、腹泻、恶心、呕吐（过敏性胃肠炎），或是皮肤奇痒难熬；有破坏机体细胞正常功能些人吸入花粉或尘土后会发生鼻炎或是哮喘；有些人注射青霉素后会发生休克（此时应立即用0.1%肾上腺素皮下注射）。过弱：导致免疫功能低下，反复感染，易受感染或免疫缺陷。 举例：艾滋病（获得性免疫缺陷综合症）：是HIV破坏人体的免疫系统，使人体丧失抵抗各种疾病的能力。HIV本身不会引发任何疾病，而是当免疫系统被HIV病毒破坏后人体失去抵抗力而感染其他疾病导致各种复合感染而死亡。如各种机会感染（结核、真菌和其他微生物感染），肿瘤的发生。 （二）免疫稳定：是指机体识别和清除损伤或衰老、死亡的细胞（自身细胞），（进行免疫调节）维护机体的生理平衡。（免疫细胞把身体上的废物/疾病清除出体外，这些废物有敌人的尸体、老化的、死亡的细胞，外来的杂质，我们流出的汗和吐的痰即属此类。） 正常：将体内损伤、衰老、死亡的细胞清除。对自身组织成分不发生免疫反应，处于自身耐受。(免疫耐受/免疫调节) 举例：衰老的红细胞被吞噬细胞清除体外。 异常：将正常功能的细胞清除（自身免疫疾病）举例：由于自身白细胞发生变异，被吞噬细胞清除引起的粒细胞减少症。系统性红斑狼疮（是一种比较常见的系统性自身免疫病，具有以抗核抗体为主的多种自身抗体和广泛的小动脉病变及多系统的受累。临床表现主要有发热，皮损（如面部蝶形红斑）及关节、肾、肝、心浆膜等损害，以及全血细胞的减少。多见于年轻妇女，男女比为1：69，病程迁延反复，预后差。）类风湿性关节炎（是一种慢性全身性自身免疫性疾病。主要侵犯全身各处关节，呈多发性和对称性慢性增生性滑膜炎，由此引起关节软骨和关节囊的破坏，最后导致关节强直畸形。除关节外，身体其他器官或组织也可受累，包括皮下组织、心、血管、肺、脾、淋巴结、眼和浆膜等处。本病发病年龄多在2555岁之间，也见于儿童。女性发病率比男性高23倍。本病呈慢性经过，病变增剧和缓解反复交替进行。绝大多数患者血浆中有类风湿因子及其免疫复合物存在。表现晨僵、关节肿大、关节畸形）硬皮病（以皮肤纤维组织的过度增生为特征，好发于女性。由于皮肤增厚变硬，所以外表紧绑而光泽，患者面容呆板，缺乏表情。硬皮病有两种类型，一种为局限型，皮损只限于皮肤；另一种为系统型，可有关节、胃肠、肾、心血管系、肺等病变。关节活动障碍和吞咽困难是常见症状。血清内可查到抗核抗体、类风湿因子等。本病没有有效的治疗方法，青霉胺对限局型硬皮病可能有些效果。）（三）免疫监视：是指机体识别和清除体内出现的突变细胞（肿瘤细胞），防止肿瘤发生。清除病毒感染细胞。 正常：将体内突变细胞（癌细胞）清除（清除突变的或异常的有害细胞），清除病毒感染细胞，（清除突变或异常有害的细胞）抗肿瘤。 换句话讲：癌细胞常有而癌症不常有。异常：（主要指过低时）不能清除突变细胞。（肿瘤或持续的病毒感染） 举例：机体免疫力下降时肿瘤即会出现。（肿瘤：是机体在各种致癌因素作用下，局部组织的某一个细胞在基因水平上失去对其生长的正常调控，导致其克隆性异常增生而形成的异常病变。）病毒的持续性感染是典型急性感染以外的一种感染形式，在这类感染中，病毒可在机体内持续数月、数年、甚至数十年，可以出现症状，也可以不出现症状而长期携带病毒，成为重要的传染源。注 ：新生细胞数量：每人每天约1014 个 突变细胞数量：每人每天10-510-7个免疫功能 正常表现 异常表现免疫防御 对病原体及其它抗原物质 等 超敏反应（高）；免疫缺陷病（低）非己抗原识别、清除 免疫稳定 对自身衰老及损伤细胞或死亡的细胞 自身免疫病（失调）识别、清除 免疫监视 识别、清除突变或畸变细胞， 易患肿瘤、病毒持续感染（低）防止肿瘤发生，破坏病毒感染细胞正常情况下对抗机体有利、一定条件下对机体有害。免疫后果1、免疫功能正常，自身耐受，异物清除，对机体有利；2、免疫功能异常，超敏反应、肿瘤等，对机体有害。三、免疫的分类 (一) 固有性免疫（先天性免疫、天然免疫）非特异性免疫，可遗传。1. 特点 （1）出生时即具有（与生俱来，生来就有），（2）可稳定遗传，遗传获得 （3）无特异性（并非针对特定抗原而产生，无针对性）也称非特异性免疫。作用广泛，针对范围广。非特异性免疫是机体的第一道免疫防线，也是特异性免疫的基础（4）无记忆性（初次与抗原接触即能发挥效应，但无记忆性。）（5）反应迅速，作用快，在感染的0-96h即可发挥作用。（6）人人都有，无明显个体差异，同一物种的正常个体差异不大。2. 组成 （1）屏障结构：完整的皮肤和粘膜屏障、血脑屏障、胎盘屏障 （2）吞噬细胞：吞噬、分解生物大分子，杀灭病原体。 （3）正常组织和体液中的多种杀菌物质：抗体、补体、溶菌酶等 （二）适应性免疫（获得性免疫）特异性免疫。（包括细胞免疫应答和体液免疫应答）1. 特点 （1）获得性：个体出生后，由于接触抗原受特定抗原刺激而获得的免疫。不能通过遗传获得。 （2）针对性强（特异性强），也称特异性免疫。即T、B淋巴细胞仅能针对相应抗原表位发生免疫应答。（3）具有免疫记忆性：即再次遇到相同抗原刺激时，出现迅速而增强的应答。 （4）可传递性：特异性免疫应答产物（抗体、致敏T细胞）可直接输注使受者获得相应的特异性免疫力（该过程称为被动免疫） （5）自限性：可通过免疫调节，使免疫应答控制在适度水平或自限终止。 （6）具有明显的个体差异 （3）有多样性、耐受性2. 组成 （1） 体液免疫 B细胞介导 （2）细胞免疫 T细胞介导 （3）初次应答和再次应答 免疫的次数（4）正免疫应答和负免疫应答（免疫耐受） 免疫结果四、免疫学发展近况及展望 （一）经验免疫学时期 （17-19世纪）特点：在此时期，人们对免疫的现象主要为感性认识，在于传染病斗争实践中处于初始的经验积累阶段。 重要成就1.人痘预防天花。唐代开元年间（公元713741年）就创用了将天花痂粉吹入正常人鼻孔预防天花的人痘苗法。2.牛痘预防天花。18世纪末英国琴纳首先发现用牛痘预防天花。（二）经典免疫学时期（19世纪中叶-20世纪中叶）.特点：在这个时期，人们对免疫的认识从现象观察进入了科学实验时期。免疫学的发展与微生物学的发展密切相关，形成可一门学科，但仍属于微生物学的一个分支。重要成就：1.病原菌的发现与疫苗使用的推广2.早期的细胞免疫和体液免疫学说的提出1798年，英国詹纳创制牛痘苗防天花。1880年法国:巴斯德制备炭疽疫苗、狂犬疫苗。1890年德国医生贝林(E.vonBehring)和日本学者北里（S.Kitasato）研制了白喉抗毒素1883年，俄国动物学家梅奇尼科夫(E.Metchnikoff)发现了白细胞的吞噬作用19世纪:揭示抗感染免疫的本质（体液免疫和细胞免疫）3.免疫化学与经典血清学技术的建立（三）近代免疫学时期特点：在这个时期，免疫学跨越了抗感染免疫的范畴，逐渐形成生物医学中的一门新学科（创新），并成为现代生物医学的前沿学科和支柱学科之一。重要成就：1.免疫理论的飞跃（1）克隆选择学说的建立（2）免疫调节网络学说的提出2.免疫耐受现象和免疫系统的发现3.免疫球单板的结构及其基因的阐明4.分子免疫学的诞生5.免疫新技术的建立1945年发现同卵双生的两只小牛的不同血型可以相互耐受；1948年发现了组织相容性抗原；1950年证明了抗体的分子结构；1953年人工耐受试验成功；1956年建立了自身免疫动物模型；1958年提出抗体生成的克隆选择学说；（四）现代免疫学时期1961年发现了胸腺的功能自本世纪60年代免疫学发展迅速,其基本理论、实际应用涉及医学领域各个方面,已成为一门新兴的现代医学的独立科学。 80年代至今，主要是分子免疫学发展时期。近年医学免疫学发展的内容很多，结合临床较为感兴趣的主要有 1.淋巴细胞信号转导途径的发现2.免疫突触的研究3.免疫耐受的研究 4.危险信号假说 5.细胞凋亡的研究 6.蛋白工程新技术 7.转基因动物和基因敲除动物模型的应用8.展望免疫学的发展基础免疫学方面：细胞活化与细胞凋亡是如何加以控制或调整的；多能干细胞如何调控其定向分化成各类免疫细胞；各类细胞的表面分子和受体的表达与结合的量化关系及数学模型，免疫突触；细胞因子网络等临床免疫学方面：自身免疫病的发病原因，肿瘤细胞的形成原因，各型超敏反应与自身免疫病间的转化关系等五、免疫学在医学中的作用1.免疫学理论在临床医学中的应用a.器官移植方面b.肿瘤方面c.自身免疫病方面2.免疫学技术和制剂在临床实践中的应用a.预防方面b.诊断方面c.治疗方面 第二节医学微生物概述在1676年以前，人们以为在绿色的地球上面只有动物、植物，直到显微镜出来一、 什么是微生物？ 1、定义微生物 (microorganism，microbe)：是存在于自然界的一群体形微小，结构简单，肉眼看不见，必须借助光学显微镜或电子显微镜放大数百倍、几千倍乃至几万倍方能看到的微小生物的总称。要点：1、体形微小 2、结构简单 3、需要借助显微镜观察2、特点他们的这些特点是由他们的形态、结构共性决定的的微生物小个体微小简结构简单多种类繁多广分布广泛变容易变异特点：体积微小、结构简单、分布广繁、种类繁多、容易变异、繁殖快（1）种类繁多：微生物的种估计超过40万种，并广泛分布在土壤、水、空气和动植物及人体的体表及人体各种与外界相通的腔道如呼吸道、消化道和泌尿生殖道表面。（2）个体微小：微生物的体型极其微小，常以微米（m）或纳米（nm）进行测量。微生物的测量单位是微米(1m=1/1000mm) 和 纳米(1nm=1/1000m) 。葡萄球菌的直径约1m ，在光学显微镜油镜头下放大1000倍看起来直径恰好是1 mm。杆菌的平均长度：2m ，500个杆菌首尾相连= 一粒芝麻的长度 ：；10-100亿个细菌加起来重量 = 1毫克 。（3）结构简单：微生物的个体一般是由单细胞，简单多细胞或非细胞生命物质所构成，因此结构简单。绝大多数微生物（除多细胞真菌）是单细胞生物，病毒甚至无细胞结构。（4）分布广泛：在自然界中，微生物无处不在，无论是在海拔数千米的高空，还是在深不可及的海底，甚至在极地的冰原中都可以发现微生物的踪迹。微生物的分布可谓是：无孔不入， 无处不在！ （5）繁殖迅速：在生物界中，微生物可以无处不在，具有较高的繁殖速度。其中以二分裂方式繁殖的细菌尤为突出。一般情况下，细菌分类一代仅需约20分钟，以此推算，1个细菌经过24小时可产生47221021个后代，总重量（数学推算）可达4722吨（每个细菌以10-12克计算）。当然，由于客观环境的限制，这种几何级数的繁殖速度仅能维持较短时间。例1：以细菌为例，大多数细菌繁殖一代需20-30min，个别较慢如结核杆菌繁殖一代需18-20h，例2:大肠杆菌在适宜条件下不到一个半小时，即可“五世同堂”。而人类获得生育权到“五世同堂”，顺利的的话也需要近百年才行。微生物以惊人的速度：大肠杆菌一个细胞重约10 12 克，平均20分钟繁殖一代24小时后： 万亿个后代，重量达到：4722吨 48小时后：2.2 1043个后代，重量达到2.2 10e25吨（地球重=5.51021吨）为微生物学基本理论研究带来了极大的便利：使科研周期大大缩短，效率提高。 在生产实践中有重要的意义：生产效率高，发酵周期短。（6）数量多：由于微生物的营养谱极广，生长要求不高及繁殖快等，凡有微生物生存之处，它们都拥有巨大的数量，其中以土壤中的微生物最多，例如1g肥沃土壤中可有几亿到几十亿个细菌。（7）可遗传：在一定条件下，细菌的生物学特征、性状相对稳定的传给其下一代（子代）。（8）易变异：儿子与父亲之间的差异。如细菌对某种抗菌药物由敏感变为耐药，毒力减弱或增强，一般使用抗生素不超过2周。青霉素：细菌抗药性的产生 ：（9）与人类的关系密切：自然界及人体的体表以及外界相通的腔道中，广泛存在着各种微生物。没有微生物，物质就不能运转和循环，植物不能进行代谢，人类和动物也将难以生存。例如（1）在农业生产中，利用微生物制造菌肥、植物生长激素，实施以菌防病等；在工业方面，微生物应用于酿酒、食品、皮革、纺织、石油、化工、冶金等行业日趋广泛；在医药工业上，选用微生物来制造抗生素、维生素及其他药物；此外，微生物在环保工程、基因工程等方面都有广阔的应用前景。（2）如果没有微生物把有机物降解为无机物并产生大量的CO2，其结果将是地球上的有机废物堆积如山，新的有机物又无法合成，在这样的生态环境中一切生物体都无法生存！直至今日，人类消灭了天花，即将消灭脊髓灰质炎、麻疹等传染病。作用 树立牢固的无菌观念小结：1、个体微小、结构简单；2、代谢旺盛；3、繁殖迅速 ；4、容易变异； 5、分布广泛；6、种类繁多二、分类微生物家族成员：非细胞型微生物病毒 （是最小的微生物）（图1）体积最小，无典型细胞结构，也没有能产生能量的酶系统，只能在活的宿主细胞内生长繁殖（增殖），核酸为DNA或RNA，两者不同时存在(仅含有一种核酸DNA或RNA)如病毒、朊病毒。原核细胞型微生物细菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体和放线菌（是种类最多的微生物）（图2） 细胞结构简单，分化程度低（介于病毒和真菌之间），仅有拟核（原始核DNA盘绕形成），DNA或RNA两者同时存在，无核膜和核仁，缺乏完整的细胞器（细胞器不完善），三无（无核膜、核仁、细胞器），如细菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体、放线菌。 真核细胞型微生物真菌 （是最大的微生物）（图3）分化程度高，细胞结构复杂，有（真正的）细胞核（有核膜和核仁，核质），细胞器完整，三有（具核膜、核仁、细胞器），如真菌。核膜核质核仁细胞器细胞质细胞核图3细胞质拟核细胞膜质胞nao jun 衣壳图2核心图1 记忆规律：一毒三菌四体；非细胞型微生物只有病毒，真核细胞型微生物只有真菌，其余均属原核细胞型微生物。三 、微生物学 微生物学：是研究微生物的结构、遗传、代谢等生物学特性、生命规律及其与宿主间关系的科学。病原微生物：凡是能引起人、动物、植物疾病的微生物，称之为病原微生物。医学微生物学：研究病原微生物的形态、生物学特性、致病性、免疫性、微生物诊断和防治原则的一门基础医学课程。四、 医学微生物学的地位和作用微生物无处不在，我们无时不生活在“微生物的海洋”中。时时刻刻与微生物“共舞”是“祸”？是“福”？微生物既是人类的敌人，更是人类的朋友！设问：自然界中的微生物，是我们朋友的多还是我们敌人的多？绝大多数微生物对人和动、植物是有益的，有些是必需的，少数微生物有害。与人类的关系：有益（绝大多数微生物）食品、工业、医药、处理污水等。 有害（少数微生物） 病原微生物：少数微生物对人和动植物有害，具有致病性。 条件致病微生物：有些微生物，正常情况下不致病，只在特定情况下致病。结论：有益：绝大多数微生物对人类和动植物的生存是有益无害的，而且有些是必不可少的（必需的）。 1.体内的正常菌群是人及动物健康的基本保证，帮助消化，提供必需的营养物质，组成生理屏障。2.元素循环3.在工业上与医药、皮革、纺织、化工、冶金等部门有密切联系，如有机酸、酶、各种药物、疫苗、面包.、奶酪、啤酒、酱油等的生产。在农业上微生物发酵、饲料，细菌肥料、植物生长刺激素、细菌杀虫剂。 有害：只有极少数微生物引起人类和动、植物致病。1.霉变2.致病1、微生物对人类的危害（1）疾病： 1347年，鼠疫杆菌(Yersinia pestis)引起的瘟疫几乎摧毁了整个欧洲，有1/3 的人(约2500万人死于这场灾难。 18431847年，欧洲人主要粮食马铃薯得病，饿死了100万人，164万人逃往北美。 许多已被人类征服的传染病又有卷土重来 之势。如肺结核、虐疾、霍乱等。目前全世界有18.6亿人患结核病，相当于全球人口的32 %。 环境污染的日益严重，一些新的疾病又给人类带来新的威胁。例如：军团病 埃博拉病毒病 霍乱新菌型0139埃希氏大肠杆菌0157疯牛病 新的瘟疫： 艾滋病(AIDS)正在全球蔓延。 2003年，非典性肺炎-SARS病毒席卷了中国。2003-2006年，禽流感在蔓延欧亚非。（2）霉腐 粮食、木材、纸张、衣物、光学器材和电子元件等。（3）堵塞管道，破坏地下建筑 2、微生物对人类的贡献 （1）工农业生产 例如： 面包、酱油、醋、味精、奶酪、酒和泡菜 、蘑菇、木耳和灵芝 、氨基酸、有机酸、酶制剂、农药、化工产品 （2）生产医药产品： 各种抗生素、维生素、生长激素和疫苗等 （3）环境保护 肥沃土壤，净化污水，再生资源 （4）生物能源 （5） 理论研究的对象 理想材料 遗传工程的研究 高等动植物的研究 生物工程的主角五、医学微生物学的发展与现状1、微生物学经验时期 食品加工，丰富多彩的酒文化，二十一日酉年成醋的故事（二十一日+酉yu（年）=醋。2、实验微生物学时期1676年荷兰人列文虎克用自磨镜片，创造了一架能放大266倍的原始显微镜检查了污水、齿垢、粪便等，发现了许多肉眼看不见的微小生物，正确描述了微生物的形态有球形、杆状和螺旋样，为微生物的存在提供了科学依据。巴斯德(Louis Pasteur,18221895)首先实验证明有机物发酵和腐败是由微生物引起，而酒类变质是因污染了杂菌所致。彻底否定了“自然发生”学说。自此，微生物学成为一门独立学科。成功研制：鸡霍乱、炭疽和狂犬病疫苗。创始 ：巴斯德消毒法利斯特(Joseph Lister,18271912)首创用石炭酸喷洒手术室和煮沸手术用具以防术后感染，为防腐、消毒，以及无菌操作奠定了基础。郭霍：(Robert Koch,18431910)创用固体培养基，利于对各种细菌的特性分别研究。他还创用了染色方法和实验动物感染，为发现多种传染病的病原菌提供实验手段。伊凡诺夫斯基 1892年，伊凡诺夫斯基（Dmitrii Ivanowski）发现并过滤得到了烟草花叶病毒，从而开始了人们对病毒的深入研究。 1929年英国人弗来明发现了抗生素3、现代微生物学时期斯坦利（Wendell stanley）1935年成功地获得了烟草花叶病毒的结晶体，并以该项研究获得了1964年诺贝尔化学奖,该项基础研究，被誉为病毒学最重要的科学贡献之一汤飞凡： 病毒学家、生物制品学家。沙眼病原沙眼衣原体的发现人。医学微生物学的学习目的学习医学微生物学的目的是运用医学微生物学的基本知识、基础理论和基本技能，为学习临床各科的感染性疾病、传染病、超敏反应性疾病和肿瘤等奠定重要的理论基础，为控制和消灭感染性疾病、保障人类健康服务。课堂设问：1、何谓微生物？包括哪些种类？