临床免疫学概论

医学免疫学,Medical Immunology,山西医科大学第二医院 郭先锋,一、免疫学的基本概念二、免疫学发展简史,免疫学概述,（一）免疫（ immunity ）是从拉丁文immunis衍生而来的，其原意是免除服役之意。免疫在微生物学上是指免除瘟疫。现代免疫的概念： 是指生物体识别和排除抗原异物，以维护自身生理平衡和稳定的功能。,一、免疫学的基本概念,免疫学（immunology）:,是一门研究机体免疫系统的结构和功能 （biomedicine）的学科。,（二）免疫的三大功能,免疫防御 (immune defence),免疫自稳 (immune homeostasis),免疫监视 (immune surveillance),免疫功能的生理和病理表现 功 能生理性（有利） 病理性（有害）免疫防御 防御病原微生物侵害 超敏反应/免疫缺陷病免疫自稳 清除损伤或衰老细胞 自身免疫病免疫监视 清除复制错误/突变细胞 细胞癌变、持续感染,（三）免疫系统（Immune System）,主宰机体的免疫功能执行免疫功能的物质基础由免疫器官、免疫细胞和免疫分子组成,1、免疫器官中枢免疫器官 概念：免疫细胞发生、分化和成熟的场所 组成：骨髓、胸腺和禽类特有的法氏囊 外周免疫器官 概念：成熟T、B细胞移居和接受抗原刺激后 发生 免疫应答的场所。 组成：淋巴结、脾脏和粘膜相关的淋巴组织,所有参加免疫应答和与免疫应答有关的细胞及 其前体细胞免疫活性细胞（Immune Competent Cell， ICC）固有性免疫应答细胞 NK、巨噬、粒、单核、肥大、B1-B适应性免疫应答细胞 T、B、APC,2、免疫细胞,3、免疫分子免疫球蛋白、MHC、补体、细胞因子等,山西医科大学微生物学免疫学教研室,1.固有免疫应答（innate immunity) 是机体在长期的种系发育和进化的过程中，逐渐的建立起来的一系列的防御功能。其特点：非特异性、先天就有的并可以遗传 ，不产生记忆性。 2.适应性免疫应答（adaptive immunity)个体出生后，机体感染了某种病原微生物或接触了某种异物，而获得的免疫力。特点：后天获得的，不能遗传、特异性的。,（四）免疫应答的类型,（五）免疫应答的特点,特异性 (Specificity)多样性 (Diversity)记忆性 (Memory) 自我调节识别“自己和非己”,山西医科大学微生物学免疫学教研室,二、免疫学发展简史,经验免疫学时期科学免疫学时期现代免疫学时期,二、免疫学发展简史,山西医科大学微生物学免疫学教研室,经验免疫学时期,公元17世纪我国记载接种“人痘”，预防天花。公元18世纪后叶，英国乡村医生Jenner观察发现种牛痘预防天花，既安全又有效，是一划时代的发明。,科学免疫学时代,病原菌的发现推动了疫苗的研制。抗体的发现推动体液免疫学的研究。免疫耐受的发现，认识到经免疫应答及免疫耐受的两种不同效应，免疫系统执行协调统一的生理功能。Burnet的克隆选择学说推动了细胞免疫的发展。单克隆抗体（monoclonal Ab)技术的建立，使制备抗体的技术从机体水平跨越到细胞水平。,免疫耐受的发现牛异卵双胎，血型嵌合体,免疫学发展简史430 B.C. Thucydides 患过病者可免于再患宋 朝峨嵋山人痘术 (Variolation)1798年Jenner Vaccination1880年 Pasteur 减毒鸡霍乱疫苗（Vaccine）1890年Behring/Kitasato 抗毒素体液免疫学说1883年Metchnikoff 吞噬现象细胞免疫学说1905年Pirquet/Schick 马血清病（Hypersensitivity）1945年Owen/Burnet 免疫耐受学说1959年Burnet 克隆选择学说,现代免疫学时代,1978年日本学者Tonegawa基因重组和抗体多样性1984年阐明B、T细胞抗原受体多样性产生机制；从分子水平阐明信号转导通路。细胞因子对细胞增殖和分化的作用。揭示免疫细胞发生程序性死亡的信号转导途径认识了造血干细胞与免疫细胞的发育过程。 从而开拓了认识生命奥秘的诸多重要途径，推动了生命科学的发展，免疫学自身也发展成为生命科学的前沿科学和现代医学的支撑学科之一。,掌握免疫、免疫学及免疫功能的基本概念 熟悉免疫器官和免疫细胞的组成与功能 了解免疫学发展简史及其在医学中的地位,本章要求,第一章 抗 原,抗原的概念 决定抗原免疫原性的条件 抗原的特异性 抗原的类型 医学上重要的抗原,一、抗原的概念,抗原（antigen,Ag)：是一类能刺激机体免疫系统发生免疫应答，并能与相应免疫应答产物（抗体和致敏淋巴细胞)在体内外发生特异性结合的物质。,二、抗原的性能,抗原的两种性能：免疫原性（immunogenicity) 指抗原分子能够诱导机体发生免疫应答(产生特异性抗体及免疫效应细胞)的性质。抗原性（antigenicity)又称免疫反应性即能与相应的免疫效应物质（抗体或致敏淋巴细胞）在体内外发生特异结合反应的能力。,完全抗原（complete antigen)： 具有免疫原性和抗原性的物质半抗原（hapten，又称不完全抗原 incomplete antigen ）： 无免疫原性，只有抗原性的物质载体（carrier）： 赋予半抗原以免疫原性的蛋白质。 半抗原 + 蛋白质 完全抗原。,半抗原,+,载体,完全抗原,第一节 决定抗原免疫原性的条件,异物性一定的理化特性分子构象与易接近性完整性宿主的遗传因素,一、异物性,异物是指化学结构与宿主的自身成分相异或机体的免疫细胞从未与它接触过的物质。异物性的物质包括以下几类：异种物质 同种异体物质 自身抗原物质,二、一定的理化特性,大分子胶体物质免疫原性强的原因：分子量越大，其表面的抗原决定簇越多大分子胶体物质，化学结构稳定,1.大分子胶体物质,2.一定的化学组成和结构,三、分子构象与易接近,多聚赖氨酸,多聚丙氨酸,无免疫原性,有免疫原性,谷氨酸,酪氨酸,四、完整性,口服抗原易被消化道的酶水解成胨、氨基酸、其结构被破坏，丧失了免疫原性，经皮下、皮内、肌肉和腹腔注射或吸入等途径可维持抗原分子的完整性，保留免疫原性。,五、宿主遗传因素,抗原的免疫原性也与机体的应答能力有关，同种动物不同个体对同一种抗原的免疫应答存在明显的差异，这种差异受遗传因素控制，控制免疫应答的基因称为免疫应答基因（immune response,Ir),第二节 抗原的特异性,抗原决定簇（基）载体决定簇和半抗原决定簇共同抗原和交叉反应,一、抗原决定簇（表位）,（一）概念 抗原决定簇（antigenic determinant,AD)是指存在抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团，又称为表位（epitope)。表位的性质、数目和空间构象决定着抗原的特异性。,种类和数量 一个抗原分子可以有一种或多种不同的AD ，一种AD决定着一种特异性，多种AD决定着多种特异性部位 位于抗原表面的AD能直接被相应淋巴细胞所识别，称功能性决定簇，存在抗原分子内部的AD无激发免疫应答的功能，称隐蔽决定簇。只有经理化因素处理后，使之暴露可能成为新的功能决定簇。,大小 抗原决定簇的大小与相应抗体的抗原结合部位相当。一个蛋白质抗原决定簇含8-17个氨基酸残基一个多糖抗原决定簇含5-7个单糖一个核酸半抗原决定簇含6-8个核苷酸抗原结合价（antigenic valence)是指能和抗体分子结合的抗原决定簇的总数。 半抗原为一价,天然抗原的分子结构复杂，分子表面有多个决定簇为多价,表位的性质、数目和空间构象决定着抗原的特异性。,化学基团（COOH）位置对半抗原反应特异性的影响,1.功能性决定簇与隐蔽性决定簇,位于抗原分子表面,位于抗原分子内部,(二）抗原决定簇的类型,功能性决定簇,隐蔽性决定簇,2.载体决定簇与半抗原决定簇,问题：单独应用半抗原不能诱导机体产生抗体，只有将半抗原与载体蛋白结合后，才能诱导机体产生抗体。半抗原为什么不能单独诱导机体产生抗体，而载体在诱导机体产生抗体上起什么作用呢?,表1 载体-半抗原效应,实验表明：,初次免疫和再次免疫时，半抗原需要在相同的载体上才能使机体产生抗半抗原抗体，称为载体效应，说明载体不是单纯起运载半抗原的作用，其具有载体特异性。一个抗原分子具有载体决定簇和半抗原决定簇。在免疫应答中，B细胞识别半抗原决定簇，是抗体产生细胞，T细胞识别载体决定簇，是辅助B细胞产生抗体。半抗原决定簇又称B细胞决定簇；载体决定簇又称T细胞决定簇。,1,3. B细胞决定簇与T细胞决定簇,三、共同抗原和交叉反应,两种不同的抗原，存在部分相同或相似的抗原决定簇，称为共同抗原。亲缘关系很近的生物之间存在的共同抗原称为类属抗原。无种属关系的生物之间存在的共同抗原称为异嗜性抗原。一种共同抗原刺激机体产生的抗体，可与其他含有共同抗原的物质发生结合反应，称为交叉反应。,抗A抗B,抗A抗C,交叉反应,伤寒杆菌,肠炎杆菌,共同抗原和交叉反应,第三节 抗原的分类,胸腺依赖性抗原（thymus-dependent antigen,TD-Ag): 这类抗原须在抗原提呈细胞及TH细胞的参与下才能激活B细胞产生抗体。决大多数蛋白质抗原属于TD-Ag。,胸腺依赖性抗原,胸腺非依赖性抗原,胸腺非依赖性抗原（thymus-independent antigen, Ti-Ag):这类抗原刺激B细胞产生抗体时不须抗原提呈细胞和T细胞辅助。少数的多糖抗原属于Ti-Ag。,TD-Ag和TI-Ag的比较,同种异型,异种抗原,三、根据抗原的来源分类,外源性抗原 exogenous antigens-指由细胞外进入细胞的蛋白质抗原 细胞摄入的各种病原体和疫苗-抗原递呈细胞内加工，由MHC分子递呈内源性抗原 endogenous antigens-指细胞内产生的蛋白质抗原 胞内寄生病毒或其它病原体产生的蛋白质 细胞恶性转化后产生的突变蛋白，即肿瘤抗原-有核细胞内加工，由MHC分子递呈,第四节 医学上重要的抗原,各种病原微生物及其产物动物免疫血清同种异型抗原异嗜性抗原肿瘤抗原,超抗原（Superantigen,SAg)：,概念：超抗原由White等于1989年提出的，是 一类由细菌外毒素和逆转录病毒蛋白构成的，能与多数T/B细胞结合并使其活化，极低浓度就能诱发最大的应答效应。由于这类物质具有强大的刺激T或B细胞活化的能力，故称为超抗原。,T细胞超抗原外源性超抗原（某些细菌的外毒素） 金葡菌肠毒素A、B、C、D、E（staphylocccus enterotoxin ,SE) 葡萄球菌毒素休克综合征毒素1，TSST-1 链球菌致热外毒素A C 和M蛋白 关节炎支原体丝裂原（MAM) 内源性超抗原（逆转录病毒蛋白） 小鼠内源性超抗原：小鼠乳腺肿瘤病毒蛋白，又叫小鼠次要淋巴细胞刺激抗原（minor lymphocyte stimulating antigen,MLSA) 人内源性超抗原：人类免疫缺陷病毒蛋白,超抗原的种类：, B细胞超抗原,SPA、HIV的gp120蛋白等。,超抗原的特征：,1.强大的刺激能力，较低浓度的超抗原（10-12克分子）就能使大量的T细胞活化，占T细胞库中的5%-20%。,超抗原的一端和APC表面的MHC -分子结合，另一端可直接与TCR 链V区结合,两端均为抗原结合沟槽的外侧，从而产生激活信号，使T细胞活化。 以完整的蛋白质分子递给T细胞。,2.不须抗原提呈细胞的处理:,3.与T细胞相互作用无MHC限制性,超抗原需要通过MHC-类分子呈递给T细胞， 但T细胞的识别不受MHC限制性。,4.选择性结合TCR 链V区,超抗原的生物学意义,1.超抗原参与某