第十章 免疫学基础

PAGEPAGE53第十章免疫学基础第一节有关免疫的基本概念要点：免疫的概念：免疫的基本特性：识别自身与非自身、特异性、免疫记忆免疫的基本功能：抵抗感染、自身稳定、免疫监视免疫学（Immunology）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科学。免疫发源于抵抗微生物感染的研究，但现代免疫的概念已不再局限于该范围，而是指动物（人）机体对自身（self)和非自身（nonself)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。执行这种功能的是机体的免疫系统。一、免疫的基本特性识别自身与非自身（recognitionofselfandnonself）免疫功能正常的动物机体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淋巴细胞、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(epitope）结合。免疫系统的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的微细差别也能加以识别。特异性（specificity）动物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，如接种新城疫疫苗可使鸡产生对新城疫病毒的抵抗力，而对其他病毒如鸡马立克病病毒无抵抗力。免疫记忆（immunologicalmemory）免疫具有记忆功能。动物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，也形成了免疫记忆细胞，对再次接触的相同抗原物质可产生更快的免疫应答。动物患某种传染病康复后或用疫苗接种后，可产生长期的免疫力，归功于免疫记忆。二、免疫的基本功能抵抗感染(defense)是指动物机体抵御病原微生物的感染和侵袭的能力，又称免疫防御。动物的免疫功能正常时，能充分发挥对进入动物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，将病原微生物消灭。若免疫功能异常亢进时，可引起变态反应；而免疫功能低下或免疫缺陷，可引起机体微生物的机会感染。自身稳定（homeostasis）又称免疫稳定（immunologicalhomeostasis)。在动物的新陈代谢过程中，每天可产生大量的衰老死亡的细胞，免疫的第二个重要功能就是将这些细胞清除出体内，以维持机体的生理平衡。若此功能失调则可导致自身免疫性疾病。免疫监视（immunologicalsurveillance）机体内的细胞常因物理、化学和病毒等致癌因素的作用变为肿瘤细胞。动物机体免疫功能正常时，即可对这些细胞加以识别，然后清除，这种功能即为免疫监视。若此功能低下或失调，则可导致肿瘤的发生。第二节免疫系统要点：免疫系统：免疫系统是机体的一个重要防御系统。该系统是由免疫器官和组织、免疫细胞和免疫相关分子组成。免疫器官：免疫器官分为中枢免疫器官和外周免疫器官两大部分。中枢免疫器官包括骨髓、胸腺和法氏囊（哺乳动物相当于法氏囊的功能由骨髓替代）；外周免疫器官有淋巴结、脾脏和黏膜免疫系统等。免疫细胞：凡参与免疫应答的细胞通称为免疫细胞，依据其功能差异，可分为三大类，第一类是抗原特异性淋巴细胞，此类细胞只有接受抗原刺激后才能分化增殖，产生特异性免疫应答，也称此类细胞为免疫活性细胞，主要是T细胞和B细胞；第二类是在免疫应答过程中起递呈抗原促进淋巴细胞活性的单核-巨噬细胞系统；第三类是以其他方式参与免疫应答以及与免疫应答有关的细胞。免疫分子：免疫相关分子有抗体、补体和细胞因子等。免疫系统（immunesystem）是机体执行免疫应答及免疫功能的一个重要系统。免疫系统由免疫器官和组织、免疫细胞（如造血干细胞、淋巴细胞、抗原提呈细胞、粒细胞、肥大细胞、红细胞等）及免疫分子（如免疫球蛋白、补体、各种细胞因子和膜分子等）组成。免疫组织（immunetissue）又称为淋巴组织（lymphoidtissue）。免疫组织在人体和动物体内分布广泛，其中肠道、呼吸道、泌尿生殖道等黏膜下含有大量非包膜化的弥散性淋巴组织（diffuselymphoidtissue）和淋巴小结（lymphoidnodule），在黏膜局部抗感染免疫中发挥主要作用。淋巴组织是胸腺、脾、淋巴结等包膜化淋巴器官（lymphoidorgan）的主要组分。淋巴器官因具有免疫功能，又被称为免疫器官（immuneorgan）。免疫器官按其发生和功能不同，可分为中枢免疫器官和外周免疫器官，二者通过血液循环及淋巴循环互相联系。中枢免疫器官发生较早，由骨髓及胸腺组成，多能造血干细胞在中枢免疫器官发育为成熟免疫细胞，并通过血液循环输送至外周免疫器官。外周免疫器官发生较晚，由淋巴结、脾及黏膜相关淋巴组织等组成，成熟免疫细胞在这些部位定居，并在接受抗原刺激后产生免疫应答。淋巴细胞和单核细胞经血液循环和淋巴循环进出外周免疫器官和组织，构成免疫系统的完整网络，既能及时动员免疫细胞，使之聚集于体表及内脏各处病原体等抗原存在部位，又能使这些部位的抗原经抗原提呈细胞摄取并携带至相应外周免疫器官或组织，进而活化T细胞和B细胞，从而发挥适应性免疫应答及效应作用。一、中枢免疫组织和器官中枢免疫器官（centralimmuneorgan）或称初级淋巴器官（primarylymphoidorgan)，是免疫细胞发生、分化、发育和成熟的场所。人或其他哺乳类动物的中枢免疫器官包括骨髓和胸腺。鸟类的腔上囊（法氏囊）相当于哺乳类动物的骨髓。骨髓骨髓(bonemarrow）是各种血细胞和免疫细胞发生和分化的场所，是机体重要的中枢免疫器官。1.骨髓的结构与造血微环境骨髓位于骨髓腔中，分为红骨髓和黄骨髓。红骨髓具有活跃的造血功能，由造血组织和血窦构成。造血组织主要由基质细胞和造血细胞组成。基质细胞包括网状细胞、成纤维细胞、血管内皮细胞、巨噬细胞等，由基质细胞及其所分泌的多种细胞因子(IL-3,IL-4,IL-6,IL-7,GM-CSF等）与细胞外基质共同构成了造血细胞赖以分化发育的环境，称为造血诱导微环境（hemopoieticinductivemicroenvironment,HIM）。2.骨髓的功能（1）各类血细胞和免疫细胞发生的场所骨髓造血干细胞（hematopoieticstemcell,HSC）具有分化成不同血细胞的能力，故称之为多能造血干细胞（multiplehematopoieticstemcell），HSC在骨髓微环境中首先分化为髓样干细胞（myeloidstemcell）和淋巴干细胞（lymphoidstemcell），前者进一步分化成熟为粒细胞、单核细胞、树突状细胞、红细胞和血小板；后者则发育为各种淋巴细胞（T细胞、B细胞、NK细胞）的前体细胞（图10-1）。图10-1造血干细胞的分化过程骨髓多能造血干细胞具有自我更新和分化的能力，在骨髓微环境影响下，可经过定向干细胞、祖细胞、前体细胞等分化阶段，最终分化、成熟为各种血细胞。（2）B细胞分化成熟的场所在骨髓中产生的各种淋巴细胞的祖细胞及前体细胞，一部分随血流进入胸腺。发育为成熟T细胞；另一部分则在骨髓内继续分化为成熟B细胞或自然杀伤细胞（NK细胞）。成熟的B细胞和NK细胞随血液循环迁移并定居于外周免疫器官。（3）体液免疫应答发生的场所骨髓是发生再次体液免疫应答的主要部位。记忆性B细胞在外周免疫器官受抗原刺激后被活化，随后可经淋巴液和血液返回骨髓，在骨髓中分化成熟为浆细胞，产生大量抗体（主要为IgG)，并释放至血液循环。在脾和淋巴结等外周免疫器官所发生的再次免疫应答。其抗体产生速度快，但持续时间短；而在骨髓所发生的再次免疫应答，则缓慢地、持久地产生大量抗体，成为血清抗体的主要来源。因此，从这点意义上说，骨髓既是中枢免疫器官，又是外周免疫器官。由于骨髓是人体极为重要的造血器官和免疫器官，骨髓功能缺陷时，不仅会严重损害机体的造血功能，而且将导致严重的细胞免疫和体液免疫功能缺陷。如大剂量放射线照射可使机体的造血功能和免疫功能同时受到抑制或丧失，这时只有植入正常骨髓才能重建造血和免疫功能。另外，利用免疫重建，将免疫功能正常个体的造血干细胞或淋巴干细胞移植给免疫缺陷个体，使后者的造血功能和免疫功能全部或部分得到恢复，可用于治疗免疫缺陷病和白血病等。胸腺胸腺（thymus）是T细胞分化、发育、成熟的场所。胸腺由胚胎期第Ⅲ、Ⅳ对咽囊的内胚层分化而来。它位于胸腔纵隔上部、胸骨后方。人胸腺的大小和结构随年龄的不同而有明显差异。胸腺出现于胚胎第9周。在胚胎第20周发育成熟，已具有正常胸腺的结构，是发生最早的免疫器官。新生期胸腺约重15～20g，以后逐渐增大，至青春期可达30～40g。青春期以后，胸腺随年龄增长而逐渐萎缩退化，表现为胸腺细胞减少，间质细胞增多，并含有大量脂肪细胞。老年期胸腺萎缩，多被脂肪组织取代，功能衰退，造成细胞免疫力下降，容易发生感染和肿瘤。1.胸腺的结构胸腺分左右两叶，表面覆盖有一层结缔组织被膜，被膜伸入胸腺实质，将实质分隔成若干胸腺小叶。胸腺小叶的外层为皮质（cortex），内层为髓质（medulla），皮-髓质交界处含有大量血管（图10-2）。（1）皮质胸腺皮质分为浅皮质区(outercortex）和深皮质区(intercortex)。皮质内85％～90％的细胞为未成熟T细胞（即胸腺细胞），并有胸腺上皮细胞(thymusepithelialcellTEC)、巨噬细胞（macrophage.Mф）和树突状细胞（dendriticcell,DC）等。胸腺浅皮质区内的胸腺上皮细胞可包绕胸腺细胞，称为胸腺抚育细胞（thymicnursingcell)，可产生某些促进胸腺细胞分化发育的激素和细胞因子。深皮质区内主要为体积较小的皮质胸腺细胞。（2）髓质髓质内含有大量胸腺上皮细胞和疏散分布的较成熟的胸腺细胞、单核-巨噬细胞和DC,髓质内常见赫氏小体（Hassall'scorpuscle)，也称胸腺小体（thymiccorpuscle),由退变聚集的上皮细胞呈同心圆状包绕排列而成，是胸腺结构的重要特征。赫氏小体的功能尚不清楚，在胸腺炎症或肿瘤时该小体消失。2.胸腺微环境胸腺实质主要由胸腺细胞和胸腺基质细胞(thymicstromalcell,TSC)组成。前者绝大多数为处于不同分化阶段的未成熟T细胞。后者则以胸腺上皮细胞为主，还包括Mф、DC及成纤维细胞等。TSC构成了决定T细胞分化、增殖和选择性发育的胸腺微环境。胸腺上皮细胞是胸腺微环境最重要的组分，这些细胞以两种方式参与胸腺细胞的分化。（1）分泌细胞因子和胸腺肽类分子胸腺基质细胞能产生多种细胞因子，如SCF,IL-I,IL-2,IL-6,IL-7,TNF-α,GM-CSF趋化性细胞因子，这些细胞因子通过与胸腺细胞表面相应受体结合，调节胸腺细胞的发育和细胞间相互作用。胸腺上皮细胞分泌的胸腺肽类分子包括胸腺素(thymosin)、胸腺α肽(thymulin)，胸腺生成素(thymopoietin,TP)等，具有促进胸腺细胞增殖、分化和发育等功能。图10-2胸腺的结构A-胸腺切面示小叶结构：结缔组织构成小梁，包绕胸腺细胞，形成小叶B-胸腺扫描电镜图：上皮细胞构成网络，包绕胸腺细胞C-胸腺的组织结构模式图：胸腺皮质内含有大量未成熟胸腺细胞，少量胸腺上皮细胞、Mф和DC；髓质内含有大量胸腺上皮细胞和一些疏散分布的较成熟的胸腺细胞及Mф，髓质内可见赫氏小体（2）细胞-细胞间相互接触胸腺上皮细胞与胸腺细胞间可通过细胞表面黏附分子及其配体、细胞因子及其受体、辅助受体及其配体、抗原肽-MHC分子复合物与TCR的相互作用等，诱导和促进胸腺细胞的分化、发育和成熟。细胞外基质（extracellularmatrix）也是胸腺微环境的重要组成部分，包括多种胶原蛋白、网状纤维蛋白、葡萄糖胺聚糖等。它们可促进上皮细胞与胸腺细胞接触，并促进胸腺细胞在胸腺内移行和成熟。3.胸腺的功能胸腺是T细胞分化、发育和成熟的主要器官。从骨髓迁入的淋巴样祖细胞，在与独特的胸腺微环境基质细胞(TSC）的相互作用下，经过复杂的分化发育过程，最终成为功能性CD4﹢T细胞及CD8+T细胞，输出胸腺，定位于外周淋巴器官及组织。如果胸腺细胞发育异常，不能产生功能性T细胞，出生后则无T细胞免疫。胸腺的发育与胸腺上皮细胞密切相关，如无胸腺裸鼠(thymicnudemouse)即因胚胎早期某种转录因子基因突变，致使胸腺上皮细胞发育障碍，结果导致胸腺发育不全或缺失，及T细胞缺乏。人胸腺上皮细胞缺失，可致DiGeorge综合征，患儿因先天性胸腺发育不全和缺乏T细胞免疫，极易反复感染，甚至死亡。另外，如果骨髓造血干细胞某种基因突变或缺失，淋巴样祖细胞虽能迁入胸腺，且胸腺微环境基质细胞正常，但仍不能发育为功能性T细胞，这种情况见于患有重症联合免疫缺陷的小鼠和人。（三）法氏囊法氏囊（bursaoffabricius）又称腔上囊，为禽类所特有的淋巴器官，位于泄殖腔背侧，并有短管与之相连。法氏囊形似樱桃，鸡为球形椭圆状囊，鹅、鸭腔上囊呈圆筒形囊；性成熟前达到最大，以后逐渐萎缩退化直到完全消失。法氏囊的内层黏膜形成数条纵褶，突入囊腔内；在黏膜的固有层有大量淋巴小结，排列紧密。法氏囊是诱导B细胞分化和成熟的场所。来自骨髓的淋巴干细胞在法氏囊诱导分化为成熟的B细胞，然后经淋巴和血液循环迁移到外周淋巴器官，参与体液免疫。胚胎后期和初孵出壳的雏禽如被切除法氏囊，则体液免疫应答受到抑制，表现出浆细胞减少或消失，在抗原刺激后不能产生特异性抗体；但是法氏囊对细胞免疫则影响很小，被切除法氏囊的雏禽仍能排斥皮肤移植。某些病毒感染（如传染性法氏囊病病毒）或者某些化学药物（如注射睾丸酮等）均可使法氏囊萎缩。如果鸡群感染了传染性法氏囊病病毒，由于法氏囊受到损伤，其免疫功能被破坏，可导致免疫接种的失败。二、外周免疫组织和器官外周免疫器官（peripheralimmuneorgan）或称次级淋巴器官（secondarylymphoidorgan）,是成熟T细胞、B细胞等免疫细胞定居的场所，也是产生免疫应答的部位。外周免疫器官包括淋巴结、脾和黏膜免疫系统等。（一）淋巴结淋巴结（lymphnode)呈圆形或豆状，是结构完整的外周免疫器官，广泛存在于全身非黏膜部位的淋巴通道上。在身体浅表部位，淋巴结常位于凹陷隐蔽处，如颈部、腋窝、腹股沟等处；内脏的淋巴结多成群存在于器官门附近。沿血管干排列，如肺门淋巴结。这些部位都是易受病原微生物和其他抗原性异物侵入的部位。淋巴结的结构淋巴结表面覆盖有致密的结缔组织被膜，被膜结缔组织深入实质，构成小梁(trabecula)，作为淋巴结的支架。被膜外侧有数条输入淋巴管(afferentlymphaticves-sel)，输出淋巴管（efferentlymphaticvessel）则由淋巴结门部离开。淋巴结的实质分为皮质区和髓质区两个部分（图10-3）。（1）皮质区分为浅皮质区和深皮质区。靠近被膜下为浅皮质区，是B细胞定居的场所，称为非胸腺依赖区(thymus-independentarea)。在该区内，大量B细胞聚集形成淋巴滤泡（lymph-oidfollicle)，或称淋巴小结（lymphnodule)。未受抗原刺激的淋巴滤泡无生发中心，称为初级淋巴滤泡(primarylymphoidfollicle)，主要含静止的初始B细胞；受抗原刺激后，淋巴滤泡内出现生发中心（germinalcenter.GC)，称为次级淋巴滤泡(secondarylymphoidfollicle)，内含大量增殖分化的B淋巴母细胞．后者可向内转移至淋巴结中心部髓质，分化为浆细胞并产生抗体。图10-3淋巴结的结构A-淋巴结切面：淋巴结可分为三个区域:C，浅皮质区（B细胞区）；P，副皮质区（T细胞区）；M，髓质区，由髓索和髓窦组成B-淋巴结结构模式图：淋巴结表面覆盖有结缔组织被膜，浅皮质区可见由B细胞组成的初级滤泡，受抗原刺激后，形成生发中心（次级滤泡）；副皮质区可见高内皮小静脉淋巴细胞由此从血循环进入淋巴结浅皮质区与髓质之间的深皮质区又称副皮质区（paracorticalarea)，是T细胞定居的场所，称为胸腺依赖区(thymus-dependentarea)。深皮质区有许多由内皮细胞组成的毛细血管后微静脉（post-capillaryvenule.PCV)，也称高内皮小静脉（highendothelialvenule.HEV），在淋巴细胞再循环中起主要作用．随血流来的淋巴细胞由此部位进入淋巴结。（2）髓质区髓质区由髓索和髓窦组成。髓索由致密聚集的淋巴细胞组成，主要为B细胞和浆细胞，也含部分T细胞及Mф。髓窦内富含Mф，有较强的滤过作用。2.淋巴结的功能（1）T细胞和B细胞定居的场所淋巴结是成熟T细胞和B细胞的主要定居部位。其中，T细胞约占淋巴结内淋巴细胞总数的75%,B细胞约占25%。（2）免疫应答发生的场所Mф或DC等抗原处理及提呈细胞在周围组织中摄取抗原后可迁移至淋巴结。并将经加工、处理的抗原肽提呈给T细胞，使其活化、增殖、分化为效应T细胞。淋巴结中的B细胞可识别和结合游离的或被滤泡树突状细胞（FDC)捕获的抗原，通过T-B细胞的协同作用，B细胞增殖、分化为浆细胞，并分泌抗体。效应T细胞除在淋巴结内发挥免疫效应外，更主要的是与抗体一样，随输出淋巴管，经胸导管进入血流，再分布至全身，发挥免疫应答效应。故淋巴结是发生免疫应答的主要场所之一。（3）参与淋巴细胞再循环淋巴结深皮质区的HEV在淋巴细胞再循环中起重要作用。来自血液循环的淋巴细胞穿过HEV进入淋巴结实质，然后通过输出淋巴管汇入胸导管，最终经左锁骨下静脉返回血液循环。（4）过滤作用侵入机体的病原微生物、毒素或其他有害异物，通常随组织淋巴液进入局部引流淋巴结。淋巴液在淋巴窦中缓慢移动，有利于窦内Mф吞噬、清除抗原性异物，从而发挥过滤作用。（二）脾脾（spleen)是胚胎时期的造血器官，自骨髓开始造血后，脾演变成人体最大的外周免疫器官。脾的结构脾外层为结缔组织被膜，被膜向脾内伸展形成若干小梁。脾实质可分为白髓和红髓（图10-4）。图10-4脾的结构A-脾纵切面：WP，白髓；RP，红髓B-脾内淋巴组织结构示意图：白髓由动脉周围淋巴鞘(PALS)、淋巴滤泡和边缘区构成。PALS沿中央动脉排列，由T细胞组成；动脉周围淋巴鞘的一侧有淋巴滤泡（初级滤泡），内含大量B细胞，少量Mф和滤泡树突状细胞(FDC),受抗原刺激后中央部出现生发中心，为次级滤泡。边缘区内含T细胞、B细胞和较多Mф是血液内淋巴细胞进入白髓的通道（1）白髓(whitepulp)为密集的淋巴组织，由围绕中央动脉而分布的动脉周围淋巴鞘、淋巴滤泡和边缘区组成。脾动脉入脾后，分支随小梁走行，称小梁动脉（trabecularartery）。小梁动脉分支进入脾实质，称为中央动脉。中央动脉周围有厚层弥散淋巴组织，称为动脉周围淋巴鞘(periarteriolarlymphoidsheaths，PALS)，主要由密集的T细胞构成，也含有少量DC及Mф，为T细胞区。在动脉周围淋巴鞘的旁侧有淋巴滤泡，又称脾小结（splenicnodule），为B细胞区，内含大量B细胞及少量Mф和滤泡树突状细胞（FDC）。未受抗原刺激时为初级滤泡，受抗原刺激后中央部出现生发中心，为次级滤泡。白髓与红髓交界的狭窄区域为边缘区（marginalzone），内含T细胞、B细胞和较多Mф。中央动脉的侧支末端在此处膨大形成边缘窦(marginalsinus)，内含少量血细胞。边缘窦内皮细胞之间存在间隙，血细胞可经该间隙不断地进入边缘区的淋巴组织内。是淋巴细胞由血液进入淋巴组织的重要通道。T细胞经边缘窦迁入PALS，而B细胞则迁入脾、脾索或脾血窦。白髓内的淋巴细胞也可进入边缘窦，参与淋巴细胞再循环。（2）红髓分布于被膜下、小梁周围及白髓边缘区外侧的广大区域，由脾索和脾血窦（splenicsinus）组成。脾索为索条状组织，主要含B细胞、浆细胞、Mф和DC。脾索之间为脾血窦，其内充满血液。脾索和脾血窦壁上的Mф能吞噬和清除衰老的血细胞、抗原抗体复合物或其他异物，并具有抗原提呈作用。2.脾的功能（1）T细胞和B细胞定居的场所脾是各种成熟淋巴细胞定居的场所。其中，B细胞约占脾淋巴细胞总数的60%,T细胞约占40%。（2）免疫应答发生的场所脾是机体对血源性抗原产生免疫应答的主要场所。血液中的病原体等抗原性异物经血液循环进入脾，可刺激T、B细胞活化、增殖，产生效应T细胞和浆细胞，并分泌抗体，发挥免疫效应。脾是体内产生抗体的主要器官，在机体的防御、免疫应答中具有重要地位。（3）合成某些生物活性物质脾可合成并分泌某些重要生物活性物质，如补体成分等。（4）过滤作用体内约90％的循环血液要流经脾，脾内的Mф和网状内皮细胞均有较强的吞噬作用，可清除血液中的病原体、衰老的红细胞、白细胞、免疫复合物和异物，从而发挥过滤作用，使血液得到净化。黏膜免疫系统（mucosal-associatedlymphoidtissue,MALT)，主要指呼吸道、肠道及泌尿生殖道黏膜固有层和上皮细胞下散在的无被膜淋巴组织，以及某些带有生发中心的器官化的淋巴组织。如扁桃体、小肠的派氏集合淋巴结(Peyer'spatches，PP）及阑尾等。人体黏膜的表面积约400㎡，是病原微生物等抗原性异物入侵机体的主要门户，故MALT是人体重要的防御屏障。另外，机体近50％的淋巴组织存在于黏膜系统，因此，MALT又是发生局部特异性免疫应答的主要部位。MALT的组成MALT主要包括肠相关淋巴组织、鼻相关淋巴组织和支气管相关淋巴组织等。（1）肠相关淋巴组织(gut-associatedlymphoidtissue,GALT）包括派氏集合淋巴结、淋巴小结（淋巴滤泡）、上皮细胞间淋巴细胞、固有层中弥散分布的淋巴细胞等。GALT的主要作用是抵御侵入肠道的病原微生物感染。①M细胞：在肠集合淋巴小结处，局部肠黏膜向肠腔呈圆顶状隆起，此部位无绒毛和小肠腺，在派氏集合淋巴滤泡上皮内含有散在的M细胞（membranousepithelialcellormicrofoldcell，膜上皮细胞或微皱褶细胞）（图10-5）。M细胞是一种特化的抗原转运细胞(specializedantigentransportingcell)，其顶部胞质较薄，细胞核位于基底部，细胞基底部质膜内陷形成一较大的穹隆状凹腔，内含多个淋巴细胞（T,B细胞),Mф和DC,M细胞可通过吸附、胞饮和内吞等方式摄取肠腔内抗原性异物，并以囊泡形式转运给凹腔内的Mф或DC，再由它们将抗原提呈给淋巴细胞。淋巴细胞进入黏膜淋巴小结和肠系膜淋巴结，其中B细胞在Th细胞辅助下分化为幼浆细胞，后者经淋巴细胞再循环途径，大部分返回至肠黏膜固有层并转变为浆细胞。肠黏膜固有层浆细胞主要产生IgA，后者与肠黏膜吸收细胞基底面或侧面上的膜表面相应受体结合，并经胞吐转运过程分泌至小肠黏膜表面，形成大量分泌型IgA(secretoryIgA,sIgA)，从而执行黏膜免疫应答。部分幼浆细胞可经血液循环进入唾液腺、呼吸道黏膜、女性生殖道黏膜和乳腺等部位，产生sIgA，发挥相似的免疫作用，使肠道免疫成为全身免疫的一部分。图10-5肠黏膜M细胞的功能示意图肠黏膜M细胞可通过吸附、胞饮或内吞摄入抗原，以囊泡形式转运并传递给Mф或DC，再由这些APC将抗原提呈给淋巴细胞②上皮细胞间淋巴细胞(intraepitheliallymphocyte,IEL）是存在于小肠黏膜上皮内的一类独特的细胞群，IEL可能存在两种不同的细胞来源：a.约40%的IEL为胸腺依赖性，其表型与外周血T细胞相同，由T细胞组成。这类细胞可能是派氏集合淋巴结中的T细胞受抗原刺激后增殖，然后通过淋巴循环和血液循环迁移至肠上皮。因此，其数量多少与抗原的刺激有关。b.约60％的IEL为胸腺非依赖性，主要为T细胞。这类T细胞可能以造血前体细胞形式,不经胸腺，而直接由骨髓迁移至肠上皮，并在肠上皮提供的微环境中分化成熟。T细胞属固有性免疫细胞，具有较强的细胞毒作用，并能分泌多种细胞因子。因此，IEL在免疫监视和细胞介导的黏膜免疫中具有重要作用。（2）鼻相关淋巴组织（nasal-associatedlymphoidtissue,NALT）包括咽扁桃体、腭扁桃体、舌扁桃体及鼻后部其他淋巴组织，它们共同组成韦氏环（Waldeyer'sring)，其主要作用是抵御经空气传播的病原微生物的感染。NALT与淋巴结的结构相似，由淋巴滤泡及弥散的淋巴组织组成。NALT表面覆盖有上皮细胞，但无结缔组织被膜，也无输入淋巴管。抗原和异物陷入淋巴上皮隐窝中，然后被送至淋巴滤泡。淋巴滤泡主要由B细胞组成。受抗原刺激后增殖，在滤泡内形成生发中心。（3）支气管相关淋巴组织（bronchial-associatedtissue,BALT）主要分布于各肺叶的支气管上皮下，其结构与派氏集合淋巴结相似，滤泡中的淋巴细胞受抗原刺激后增殖，形成生发中心，其中主要是B细胞。2.MALT的功能及其特点（1）参与黏膜局部免疫应答MALT在肠道、呼吸道及泌尿生殖道黏膜构成了一道免疫屏障，是参与局部特异性免疫应答的主要部位，在黏膜局部抗感染免疫防御中发挥关键作用。（2）产生分泌型IgAMALT中的B细胞多为产生分泌型IgA(sIgA)的B细胞，这是因为表达IgA的B细胞可趋向定居于派氏集合淋巴结和固有层淋巴组织；另外，与淋巴结和脾相比，派氏集合淋巴结含有更多可产生大量IL-5的Th2细胞，而IL-5可促进B细胞分化并产生IgA,B细胞在黏膜局部受抗原刺激后所产生的大量sIgA，经黏膜上皮细胞分泌至黏膜表面，成为黏膜局部抵御病原微生物感染的主要机制。三、淋巴细胞归巢与再循环成熟淋巴细胞离开中枢免疫器官后，经血液循环趋向性迁移并定居于外周免疫器官或组织的特定区域，称为淋巴细胞归巢(lymphocytehoming)。定居在外周免疫器官（淋巴结）的淋巴细胞，可由输出淋巴管经淋巴干、胸导管或右淋巴导管进入血液循环；淋巴细胞随血液循环到达外周免疫器官后，可穿越HEV，并重新分布于全身淋巴器官和组织。淋巴细胞在血液、淋巴液、淋巴器官或组织间反复循环的过程称为淋巴细胞再循环(lymphocyterecirculation)。淋巴细胞在机体内的迁移和流动是发挥免疫功能的重要条件。淋巴细胞归巢成熟T细胞和B细胞进入外周淋巴器官后将定向分布于不同的特定区域，如淋巴结的深皮质区(T细胞）或浅皮质区（B细胞）；不同功能的淋巴细胞亚群也可选择性迁移至不同的淋巴组织，如产生sIgA的B细胞可定向分布于MALT。淋巴细胞归巢现象的分子基础是淋巴细胞与血管内皮细胞黏附分子的相互作用。介导淋巴细胞归巢的黏附分子称为淋巴细胞归巢受体（lymphocytehomingreceptor，LHR)，其相应配体称为血管地址素(vascularaddressin)，主要表达于血管内皮细胞表面（尤其是HEV)。随血液循环运行至外周免疫器官（淋巴结）的淋巴细胞，通过其表面归巢受体与HEV表面相应血管地址素结合，促使淋巴细胞黏附于HEV，继而迁移至淋巴结相应特定区域内定居。（二）淋巴细胞再循环淋巴细胞再循环途径有多条通路，包括①在淋巴结，淋巴细胞（T,B细胞）可随血液循环进入深皮质区，穿过HEV进入相应区域定居，随后再移向髓窦，经输出淋巴管汇入胸导管，最终由左锁骨下静脉返回血液循环；②在脾，随脾动脉进入脾的淋巴细胞穿过血管壁进入白髓，然后移向脾索，再进入脾血窦，最后由脾静脉返回血液循环，只有少数淋巴细胞从脾输出淋巴管进入胸导管返回血液循环；③在其他组织，随血流进入毛细血管的淋巴细胞可穿过毛细血管壁进入组织间隙，随淋巴液回流至局部引流淋巴结后，再经输出淋巴管进入胸导管和血液循环（图10-6）。淋巴细胞再循环的生物学意义参与再循环的淋巴细胞主要是T细胞，约占80％以上。通过淋巴细胞再循环，使淋巴细胞在外周免疫器官和组织的分布更为合理；淋巴组织可不断地从循环池中得到新的淋巴细胞补充，有助于增强整个机体的免疫功能；带有各种特异性抗原受体的T细胞和B细胞，包括记忆细胞，通过再循环，增加了与抗原和APC接触的机会，这些细胞接触相应抗原后，即进入淋巴组织，发生活化、增殖和分化，从而产生初次或再次免疫应答；通过淋巴细胞再循环，使机体所有免疫器官和组织联系成为一个有机的整体，并将免疫信息传递给全身各处的淋巴细胞和其他免疫细胞，有利于动员各种免疫细胞和效应细胞迁移至病原体、肿瘤或其他抗原性异物所在部位，从而发挥免疫效应。图10-6淋巴细胞再循环模式图淋巴细胞经HEV离开血液循环进入淋巴结相应区城内定居，并通过输出淋巴管、胸导管返回血循环；经脾动脉进入脾的淋巴细胞穿过血管壁进入白髓区，然后移向脾索、脾血窦，最后经脾静脉返回血循环四、免疫细胞凡参与免疫应答的细胞通称为免疫细胞（immunocyte)。该群细胞较多，依据其功能差异，可以划分为三大类：第一类是抗原特异性淋巴细胞，此类细胞只有接受抗原刺激后才能分化增殖，产生特异性免疫应答，也称此类细胞为免疫活性细胞，主要是T细胞和B细胞；第二类是在免疫应答过程中起递呈抗原促进淋巴细胞活性的单核-巨噬细胞系统；第三类是以其他方式参与免疫应答以及与免疫应答有关的细胞。淋巴细胞淋巴细胞(lymphocytecells)在免疫应答过程中起核心作用。依据其作用方式以及来源不同可以分为T淋巴细胞、B淋巴细胞两大群，还有NK细胞及其他细胞。T淋巴细胞和B淋巴细胞来源于骨髓的多能干细胞。多能干细胞首先分化为前T细胞和前B细胞。前T细胞进入胸腺后，在胸腺素的诱导下，分化增殖为胸腺依赖性细胞（thymusdependentlymphocyte），简称T细胞。T细胞受抗原刺激后即可分化成为淋巴母细胞，除少数变为长寿的记忆细胞外，多数继续分化增殖为具有免疫效应的致敏T细胞，参与细胞免疫应答。前B细胞在禽类的法氏囊或哺乳动物的骨髓中分化发育为囊依赖性淋巴细胞（bursedependentlymphocyte）或骨髓依赖性淋巴细胞（bonemarrowdependentlymphocyte)，简称B细胞。B细胞在抗原的刺激下，除少数变为长寿的记忆细胞外，多数进一步分化增殖为浆细胞，通过产生抗体的方式参与体液免疫应答。表面标志T细胞和B细胞在光学显微镜下均为小淋巴细胞，形态上难于区分。在扫描电镜下观察，多数T细胞表面光滑，较少绒毛突起；而B细胞表面较为粗糙，有较多绒毛突起，但这不足以区别T细胞和B细胞。淋巴细胞表面存在着大量不同种类的蛋白质分子，这些表面分子又称为表面标志（surfacemarker)。T细胞和B细胞的表面标志包括表面受体和表面抗原，可用于鉴别T细胞和B细胞及其亚群。表面受体（surfacereceptor)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（surfaceantigen)是指在淋巴细胞或其亚群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。不同的研究者和实验室已建立了多种单克隆抗体系统用以鉴定淋巴细胞表面抗原，出现了多种命名。为避免混淆，从1983年起，经国际会议商定以分化群（clusterofdifferentiation,CI）统一命名淋巴细胞表面抗原或分子，如将单抗OKT3和单抗Leu4所识别的同一分化抗原命名为CD3等，至今已命名130余种CD抗原。1.T细胞的表面标志（1）TCR所有T细胞表面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（Tcellantigenreceptor,TCR)（图10-7）。95%T细胞的TCR是由α链和β链经二硫键连接组成的异二聚图10-7TCR示意图体，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4～5个氨基酸伸入胞浆，而V区则为与抗原结合部位。α链有248个氨基酸，分子量为40000～50000,β链有282个氨基酸，分子量为40000～45000。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。TCR与细胞膜上的CD3抗原通常紧密结合在一起形成复合体。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MHCII类分子（或I类分子）与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制约，亦称为TCR识别抗原的MHC限制性或MHC约束性（MHCrestriction)。所以TCR不能识别和结合单独存在的抗原片段或决定簇。少数T细胞（约5%）的TCR是由γ链和δ链组成，称为细胞，也在胸腺内分化发育，在外周血循环中少，在皮肤和肠道黏膜相关淋巴组织中较多，这种T细胞在局部免疫方面有一定作用。（2）CD2曾称为红细胞（erythrocyte,E）受体，是T细胞的重要表面标志，B细胞无此抗原。一些动物和人的T细胞在体外能与绵羊红细胞结合，形成红细胞花环，E花环试验是鉴别T细胞及检测外周血中的T细胞的比例及数目的常用方法。（3）CD3仅存在于T细胞表面，由6条肽链组成，常与TCR紧密结合形成含有8条肽链（）的TCR-CD3复合体。CD3分子的功能是把TCR与外来结合的抗原信息传递到细胞内，启动细胞内的活化过程，在T细胞被抗原激活的早期过程中起重要作用。CD3也常用于检测外周血T细胞总数。（4）CD4和CD8分别称为MHCII类分子和I类分子的受体。CD4和CD8分别出现在不同功能亚群的T细胞表面，在同一T细胞表面只表达其中一种，因此，T细胞可分成两大亚群：CD4+的T细胞和CD8+的T细胞，CD4+与CD8+细胞的比值是一重要的评估机体免疫状态的依据，在正常情况下此比值应为2:1。此外，在T细胞表面还有丝裂原受体、MHCI类分子、IgG或IgM的Fc受体、白细胞介素受体以及各种激素和介质如肾上腺素、皮质激素、组胺的受体。2.B细胞的表面标志（1）B细胞抗原受体B细胞表面的抗原受体是细胞表面的免疫球蛋白（membranesurfaceimmunoglobulin,SmIg）。这种SmIg的分子结构与血清中的Ig相同，其Fc段的几个氨基酸镶嵌在细胞膜脂质双层中，Fab段则向细胞外侧以便与抗原结合，SmIg主要是单体的IgM和IgD。每个B细胞表面约有10000～100000个免疫球蛋白分子。SmIg是鉴别B细胞的主要特征，常用荧光素或铁蛋白标记的抗免疫球蛋白抗体来鉴别B细胞。（2）Fc受体（Fcreceptor,FcR）此受体能与免疫球蛋白的Fc片段结合，大多数B细胞有IgG的Fc受体称Fc（γ）R，能与IgG的Fc片段结合。B细胞表面的Fc（γ）R与抗原抗体复合物结合，有利于B细胞对抗原的捕获和结合以及B细胞的激活和抗体产生。检测带有Fc受体的B细胞可用抗牛（或鸡）红细胞抗体致敏的牛（或鸡）红细胞(erythrocytesensitizedwithantibody,EA)作EA花环试验。（3）补体受体（complementreceptor,CR）大多数B细胞表面存在能与C3b和C3d发生结合的受体，分别称为CRI和CRII（即CD35和CD21)。CR有利于B细胞捕捉与补体结合的抗原抗体复合物，CR被结合后，可促使B细胞活化。B细胞的补体受体常用EAC花环试验测出：将红细胞（E)、抗红细胞（A）和补体（C)的复合物与淋巴细胞混合后，可见B细胞周围有红细胞围绕形成的花环。此外，B细胞表面还有丝裂原受体、CD79（类似于T细胞的CD3，常与B细胞抗原受体形成复合物）、白细胞介素受体以及CD9、CD10、CD19和CD20分子等。3.T细胞亚群及功能关于T细胞亚群划分的原则和命名尚无统一标准。由于T细胞存在有许多功能和分化抗原均不相同的亚群，目前对T细胞亚群的划分就是基于其CD抗原的不同，而分为CD4+和CD8+两大亚群。（1）CD4+细胞具有CD2+、CD3+、CD4+、CD8-的T细胞简称为CD4+细胞，包括①辅助性T细胞(helperTcell,TH），其主要功能为协助其他细胞发挥免疫功能；②诱导性T细胞（inducerTcell,TI)，能诱导TH和TS细胞的成熟；③迟发型超敏反应性T细胞(delayedtypehypersensitivityTcell,TD），在免疫应答的效应阶段和Ⅳ型变态反应中能释放多种淋巴因子导致炎症反应，发挥排除抗原的功能。（2）CD8+细胞具有CD2+、CD3+、CD4-、CD8+的T细胞简称CD8+细胞，包括①抑制性T细胞(suppressorTcell,TS),能抑制B细胞产生抗体和其他T细胞分化增殖，从而调节体液免疫和细胞免疫；②细胞毒性或杀伤性T细胞（cytotoxicTcell,TC；killerTcell,TK，或称CTL)，免疫效应阶段，识别带有抗原的靶细胞，如被病毒感染的细胞或癌细胞等，通过释放穿孔素和通过其他机理使靶细胞溶解。4.B细胞亚群及功能根据产生抗体时是否需要T细胞协助，可将B细胞分成B1和B2两个亚群。B1细胞为T细胞非依赖性细胞在接受胸腺非依赖性抗原刺激后活化增殖，不需TH细胞的协助，只产生IgM，不表现再次应答，易形成耐受现象。B1细胞表面仅有sIgM。B2细胞为T细胞依赖性细胞，这类细胞在接受胸腺依赖抗原刺激后发生免疫应答，必须有TH细胞的协助，有再次应答，不易形成耐受，可产生IgM和IgG抗体，细胞表面同时有sIgM和sIgD。此外，除了以上T细胞和B细胞2类主要的淋巴细胞外，还有其他一些淋巴细胞样细胞：(1)NK细胞（naturalkillercell,NKC)是一类不需特异性抗体参与也无需靶细胞上的MHCI类或II类分子参与即可杀伤靶细胞的淋巴细胞。(2)N细胞（nullcell）是一类既无T细胞也无B细胞表面标志的淋巴细胞。(3)D细胞（doublecell）发现于外周血液中，这类细胞同时具有T细胞和B细胞的双重标志，故称为双标志淋巴细胞。这类细胞占淋巴细胞总数的2%～3%，其来源、本质及功能尚不清楚。单核-巨噬细胞系统单核-巨噬细胞系统（mononuclearphagocytesystem）包括血液中的单核细胞和组织中固定或游走的巨噬细胞，在功能上都具有吞噬作用。单核-巨噬细胞均起源于骨髓干细胞，在骨髓中经前单核细胞分化发育为单核细胞，进入血液，随血流到全身各种组织，进入组织中随即发生形态变化，如肝脏中的枯否氏细胞(kupffercell)，肺脏中的尘细胞（dustcells)，结缔组织中的组织细胞（histocytes)，神经组织中的小胶质细胞（microglialcells)，脾和淋巴结中的固定和游走巨噬细胞等。当血液中的单核细胞进入组织转变为巨噬细胞后，一般不再返回血液循环。巨噬细胞在组织中虽有增殖潜能，但很少分裂，主要通过血液中的单核细胞补充。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。但无抗原识别受体，所以不具有特异识别功能。此外，巨噬细胞还能与淋巴细胞分泌的许多因子结合，诸如巨噬细胞活化因子（MAF)、巨噬细胞移动因子（MIF)、干扰素以及某些白细胞介素等。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：①非特异免疫防御。当外来病原体进入机体后，在激发免疫应答前就可被单核-巨噬细胞吞噬清除，但少数病原体可在其胞内繁殖。②清除外来细胞。③非特异免疫监视。④递呈抗原。即当外来抗原进入机体后，首先由单核－巨噬细胞吞噬、消化，将有效的抗原决定簇和MHCII类分子结合成复合体，这种复合体被T细胞识别，从而激发免疫应答。⑤分泌介质IL-1、干扰素、补体（C1,C4,C2,C3,C5,B因子）等。树突状细胞树突状细胞（dentriticcells）是定居于体内不同部位的由不同干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。（五）其他免疫细胞粒细胞系统胞浆中含有颗粒的白细胞统称粒细胞（granulocyte)。粒细胞是指分布于外周血中的、细胞浆含有特殊染色颗粒的一群白细胞。粒细胞的细胞核呈明显的多形性（杆状或分叶状等），因此又称为多形核细胞（poly-morphonuclearcells)。粒细胞占外周血细胞总数的60％～70%，寿命较短，不断地由骨髓中产生补充到外周血。包括嗜中性粒细胞(neutrophil)、嗜酸性粒细胞（eosinophil)、嗜碱性粒细胞(basophil)3种。嗜中性粒细胞具有吞噬和杀灭细菌的功能；嗜酸性粒细胞表面有IgE受体，它能通过IgE抗体与某些寄生虫接触，释放颗粒内含物，杀灭寄生虫，因此嗜酸性细胞具有抗寄生虫作用；嗜碱性粒细胞膜上有IgE的Fc受体，能和IgE结合，当有变应原与嗜碱性粒细胞的IgE结合后，可导致细胞嗜碱性颗粒内物质的释放，引发I型变态反应。此外，还有肥大细胞(mastcells),系广泛分布于黏膜下和皮下疏松结缔组织内的胞浆中含嗜碱性颗粒的细胞，膜表面也有IgE的Fc受体，因此其性质和作用与嗜碱性粒细胞相似。红细胞长期以来，人们一直认为红细胞的主要功能只是运输O2和CO2。1981年，Siegel提出了“红细胞具有免疫功能”的理论，随后许多学者对红细胞的免疫功能进行了系统研究，发现红细胞表面具有许多与免疫有关的物质，参与免疫应答的调节。五、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。1.抗体（antibody)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（inununoglobulin,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。2.补体（complement)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。3.细胞因子（cytokine）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。细胞因子由多种细胞产生，因此许多学者提议将各种作用于免疫系统或与免疫系统相关的因子称为免疫活性细胞因子（cytokine)，其中将由淋巴细胞产生的因子称为淋巴因子（lymphokine），由单核-巨噬细胞分泌的因子称为单核因子（monokine）。第三节抗原要点：抗原：抗原是指能刺激机体产生抗体或致敏淋巴细胞，并能与产生的抗体或致敏淋巴细胞结合发生特异性免疫反应的物质。抗原的基本特性：抗原具有免疫原性和反应原性两种基本特性，抗原免疫原性的本质是异物性，是抗原的核心。抗原决定簇：抗原决定簇是指抗原性物质表面决定其抗原特异性的特殊化学基团，又称抗原表位。它是免疫应答与免疫反应具有特异性的物质基础。半抗原—载体现象：小分子的半抗原不具有免疫原性，不能诱导机体产生免疫应答，但当与大分子物质（载体）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，这种现象称为半抗原-载体现象，大多数天然抗原都可以看成是半抗原与载体的复合物，半抗原实质上就是抗原决定簇，而其余部分则为载体。研究表明，半抗原结构的任何改变，都会导致产生的抗体的特异性发生改变。一、抗原的概念抗原与抗原性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反应的物质称为抗原（antigen)。抗原具有抗原性，抗原性（antigencity）包括免疫原性与反应原性两个方面的含义。免疫原性（immunogenicity）是指能刺激机体产生抗体和致敏淋巴细胞的特性。反应原性(reactinogenicity）是指抗原与相应的抗体或致敏淋巴细胞发生反应的特性，又称为免疫反应性（immunoreactivity）。完全抗原与半抗原抗原又分为完全抗原与不完全抗原。既具有免疫原性又有反应原性的物质称为完全抗原（completeantigen)，也可称为免疫原（immunogen)。只具有反应原性而缺乏免疫原性的物质称为不完全抗原（incompleteantigen)，亦称为半抗原（hapten)。半抗原又分为简单半抗原和复合半抗原，前者的相对分子质量较小，只有一个抗原决定簇，不能与相应的抗体发生可见反应，但能与相应的抗体结合，如抗生素、酒石酸、苯甲酸等；后者的相对分子质量较大，有多个抗原决定簇，能与相应的抗体发生肉眼可见的反应，如细菌的荚膜多糖、类脂、脂多糖等都为复合半抗原。二、构成免疫原的条件抗原物质要有良好的免疫原性，需具备以下条件。异源性又称异质性。在正常情况下，动物机体能识别自身物质与非自身物质，只有非自身物质进入机体内才能具有免疫原性。因此，异种动物之间的组织、细胞及蛋白质均是良好的抗原。通常动物之间的亲缘关系相距越远，生物种系差异越大，免疫原性越好，此类抗原称为异种抗原。同种动物不同个体的某些成分也具有一定的抗原性，如血型抗原、组织移植抗原，此类抗原称为同种异体抗原。动物自身组织细胞通常情况下不具有免疫原性，但在下列情况下可显示抗原性成为自身抗原：(1)组织蛋白的结构发生改变，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抗原性。(2)机体的免疫识别功能紊乱，将自身组织视为异物，可导致自身免疫病。(3)某些组织成分，如眼球晶状体蛋白、精子蛋白、甲状腺球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。分子大小抗原物质的免疫原性与其分子大小有直接关系。免疫原性良好的物质相对分子质量一般都在10000以上，在一定条件下，相对分子质量越大，免疫原性越强。相对分子质量小于5000的物质其免疫原性较弱。相对分子质量在1000以下的物质为半抗原，没有免疫原性，但与大分子蛋白质载体结合后可获得免疫原性。因此，蛋白质分子大多是良好的抗原，例如，细菌、病毒、外毒素、异种动物的血清都是抗原性很强的物质。化学组成、分子结构与立体构象的复杂性抗原物质除了要求具有一定的相对分子质量外，相同大小的分子如果化学组成、分子结构和空间构象不同，其免疫原性也有一定的差异。一般而言，分子结构和空间构象愈复杂的物质免疫原性愈强，譬如含芳香族氨基酸的蛋白质比含非芳香族氨基酸的蛋白质免疫原性强，将苯丙氨酸、酪氨酸等芳香族氨基酸连接到相对分子质量大（10万以上）而免疫原性较弱的明胶（由直链氨基酸组成）肽链上，可使其免疫原性大大增强。如果用物理化学的方法改变抗原的空间构象，其原有的免疫原性也随之改变或消失。同一分子不同的光学异构体之间免疫原性也有差异。物理状态不同物理状态的抗原物质其免疫原性也有差异。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。例如将甲状腺球蛋白与聚丙烯酰胺凝胶颗粒结合后免疫家兔，可使其产生的IgM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，可增强其抗原性。此外，蛋白质抗原被消化酶分解为小分子物质后，一般便失去抗原性。所以抗原物质通常要通过非消化道途径以完整分子状态进入体内，才能保持抗原性。三、抗原决定簇抗原的分子结构十分复杂，但抗原分子的活性和特异性并不是决定于整个抗原分子，决定其免疫活性的只是其中的一小部分抗原区域。抗原分子表面具有特殊立体构型和免疫活性的化学基团称为抗原决定簇(antigenicdeterminant)或抗原决定基，由于抗原决定簇通常位于抗原分子表面，因而又称为抗原表位。抗原决定簇决定抗原的特异性，即决定抗原与抗体发生特异性结合的能力。构象决定簇和顺序决定簇抗原分子中由分子基团间特定的空间构象形成的决定簇称为构象决定簇（conformationaldeterminant)，又称不连续决定簇(discontinuousdeterminant)，一般是由位于伸展肽链上相距很远的几个残基，或位于不同肽链上的几个残基，由于抗原分子内肽链盘绕折叠而在空间上彼此靠近而构成。因此，其特异性依赖于抗原大分子整体和局部的空间构象。抗原决定簇空间构象的改变，其抗原特异性也随之改变。抗原分子中直接由分子基团的一级结构序列（如氨基酸序列）决定的决定簇称为顺序决定簇（sequentialdeterminant），又称为连续决定簇(continuousdeterminant)。决定簇的大小与数量抗原决定簇的大小是相当恒定的，但也有差异，通常具有50～70nm2的表面积，其大小主要受免疫活性细胞膜受体和抗体分子的抗原结合点所制约。决定簇的环形结构容积一般不大于3nm3。蛋白质分子抗原的每个决定簇由5～7个氨基酸残基组成，多糖抗原由5～6个单糖残基组成，核酸抗原的决定簇由5～8个核苷酸残基组成。抗原分子抗原决定簇的数目称为抗原的抗原价（antigenicvalence)。含有多个抗原决定簇的抗原称为多价抗原(multivalentantigen)，大部分抗原都属于这类抗原；只有一个抗原决定簇的抗原称为单价抗原（monovalentantigen)，如简单半抗原。根据决定簇特异性的不同，又有单特异性决定簇（monospecificdeterminant)和多特异性决定簇(multispecificdeterminant)之分，前者只有一种特异决定簇，后者则含有两种以上不同特异性的决定簇（图10-8）。抗原分子表面、能与免疫活性细胞接近，对激发机体的免疫应答起着决定意义的决定簇称为抗原的功能价，隐蔽于抗原分子内部的决定簇谓之非功能价，后者只有在用酶轻度消化后才能暴露。天然抗原一般都是多价和多特异性决定簇抗原。抗原价与分子大小有一定的关系，据估计相对分子质量每5000大约图10-8单特异性和多特异性决定簇会有1个决定簇，例如牛血清白蛋白（BSA）的相对分子质量为69000，有18个决定簇，但只有6个决定簇暴露于外面。决定簇的种类视抗原结构不同而异，如鸡卵白蛋白相对分子质量为42000，有5种决定簇，而相对分子质量为700000的甲状腺球蛋白则有40种决定簇。四、半抗原－载体现象小分子的半抗原不具有免疫原性，不能诱导机体产生免疫应答，但当与大分子物质（载体）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，这种现象称为半抗原-载体现象，大多数天然抗原都可以看成是半抗原与载体的复合物，半抗原实质上就是抗原决定簇，而其余部分则为载体。研究表明，半抗原结构的任何改变（如大小、形状、表面基团、立体构型和旋光性），都会导致产生的抗体的特异性发生改变。半抗原与载体结合后首次免疫动物，可测得半抗原的抗体（初次免疫反应），但当二次免疫时，半抗原连接的载体只有与首次免疫所用的载体相同时，才会有再次反应，这种现象称为载体效应(carriereffect)。例如用半抗原二硝基苯(DNP）与载体卵白蛋白（OVA）结合免疫动物，可引起对DNP和OVA的初次应答，产生抗DNP和OVA抗体。用同一半抗原载体进行再次免疫时，则引起机体对DNP和OVA抗原的再次应答，反应强烈。但是，如果用DNP和另一载体牛γ球蛋白(BGG）结合进行第二次免疫，则只引起初次应答，抗DNP抗体滴度很低。只有用原来的DNP-OVA复合物时才能引起再次应答。这说明尽管抗原特异性没有改变，但载体的改变会影响抗DNP抗体的产生，表明载体并不单纯是增加半抗原分子大小使其获得免疫原性，而且在再次应答的免疫记忆中起着重要作用，也可以说再次应答与回忆应答是由载体决定的。用OVA作初次免疫，再注射OVA-DNP，动物可产生对半抗原和载体的再次应答，如果用DNP初次免疫则不能诱导抗DNP抗体的再次应答，这进一步证明机体对半抗原-载体的再次应答依赖于载体。在本质上，任何一个完全抗原均可看成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，因此，载体在细胞免疫应答中起主要作用，而体液免疫应答时，也必须首先通过T细胞对载体的识别，从而促进B细胞对半抗原的反应。半抗原-载体现象的实验进一步表明，机体在对抗原物质的免疫应答过程中，T细胞抗原受体主要与载体决定簇作用，而B细胞抗原受体与半抗原决定簇作用。如果用DNP-OVA复合物免疫动物后，再用同一复合物或单独用OVA作抗原均可引起细胞介导免疫应答的再次反应，但如果单独用DNP或DNP与另一载体（BGG)复合物免疫，则不能诱导细胞介导免疫的再次反应（表10-1)，这表明致敏的T淋巴细胞只能识别载体，而不能对半抗原或结合在另一载体上的半抗原发生免疫反应。说明细胞介导免疫应答的特异性取决于载体，而体液免疫应答的特异性决定于半抗原。激活B细胞诱导体液免疫的称为B细胞决定簇，激活T细胞诱导细胞免疫的称为T细胞决定簇。表10-1半抗原-载体复合物免疫后的动物对再次注入半抗原的应答再次注入半抗原体液反应（抗体）细胞介导免疫应答OVA-DNP++++++++DNP++－OVA++++++BGG-DNP++－注：OVAovabumin,卵白蛋白（载体）；BGGbovinegammaglobulin，牛γ球蛋自（另一载体）；DNPdinitrophenol,2,4-二硝基苯（半抗原）；++初次反应；++++再次反应；－无反应。五、佐剂纯化的抗原常常只具有较弱的免疫原性，所以在建立有效的疫苗时需要使用佐剂。所谓免疫佐剂(adjuvant）是指能非特异地增强机体特异性免疫应答的物质，应用时可以先将佐剂与抗原混合后同时注射，也可以预先注射，但与抗原注射的部位要相同。理想的免疫佐剂应符合下列标准：制备简单、材料来源丰富、价廉；贮存稳定，尤其能以冰冻干燥形式存在。能生物降解、无毒性、无免疫原性；辅助多种途径给予的抗原激活细胞免疫和体液免疫，既能增强原发性反应也能增强继发性反应；与其他佐剂有协同作用，使抗原能选择性地与免疫活性细胞相互作用。但目前尚无一种佐剂能符合上述条件。（一）佐剂的种类目前尚无统一的分类方法，常用的佐剂有以下几类：1.油性佐剂目前常用的有代表性的油性佐剂是福氏佐剂（Freundadjuvant)，分为完全福氏佐剂和不完全福氏佐剂两种。福氏完全佐剂是由矿物油、死的结核杆菌、抗原的盐溶液加上乳化剂混合而成的一种油包水乳剂，不完全福氏佐剂未加入死的结核杆菌。使用油性佐剂要达到最大效果需进行皮下注射，由于使用这种佐剂易在局部出现肉芽肿和持久的溃疡，造成较严重的组织损伤，因而主要用于动物实验。这种佐剂的作用主要是使抗原吸收缓慢和刺激局部巨噬细胞。2.矿物盐佐剂代表性的矿物盐佐剂是含有K+、Na+或NH4+的硫酸铝，由于安全可靠，常用于人类。这类佐剂的作用，主要是抗原吸附。3.合成佐剂如多聚肌苷酸：胞苷酸（polyI：C)、多聚腺苷酸：尿苷酸（polyA：U)。其作用主要是刺激淋巴细胞。4.脂质体脂质体(liposomes）是单层或多层磷脂双分子层组成的封闭环形囊状结构的小体，无毒无免疫原性，能生物降解，可以携带多种抗原。5.自然物质作为佐剂的自然物质主要是由蜂胶（Propolis）、真菌、寄生虫，尤其是细菌产生的，其中有代表性的是来自于结核杆菌的蜡质D，它是由糖脂和肽糖脂组成，其活性必需的最小结构单位是胞壁酰二肽(muramyldipeptid，MDP)。MDP也是完全福氏佐剂的主要活性成分。其主要作用是激活巨噬细胞。蜂胶是蜜蜂采自柳树、杨树、栗树和其他植物幼芽分泌的树脂，并混入蜜蜂上额腺分泌物，以及蜂蜡、花粉及其他一些有机与无机物的一种天然物质，含有多种黄酮类、酸类、醇类、酚类、脂类、烯烃和萜类等化合物及多种氨基酸、酶、多糖、脂肪酸、维生素及化学元素，是一种优良的天然药物。蜂胶具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤、消炎、增强机体免疫功能和促进组织再生等作用，同时具有广泛的生物活性和药理作用。作为免疫佐剂，蜂胶具有良好的免疫增强作用。它能保持抗原特性，增强巨噬细胞的吞噬能力，促进抗体的产生，提高机体的特异性和非特异性免疫力。（二）佐剂的作用机制佐剂增强免疫应答是由多种因素联合作用的结果。这些因素包括：①改变抗原的物理性状，形成抗原储存库，使抗原缓慢释放，降解推迟；②刺激单核巨噬细胞迁移到抗原注射部位，并促进这些细胞对抗原的处理；③具有促有丝分裂剂作用，所以能非特异地刺激淋巴细胞增殖；④某些佐剂（如多聚核苷酸）通过激活腺苷酸环化酶和其他化学信号而刺激淋巴细胞。⑤促进T细胞、B细胞、巨噬细胞相互作用；⑥破坏免疫应答和免疫耐受之间的平衡，并且偏向于前者。上述作用的综合效应是增强体液免疫和细胞免疫应答。第四节抗体要点：抗体：是B淋巴细胞接受抗原激活后增殖分化为浆细胞所合成分泌的一类能与相应抗原特异性结合的、具有免疫功能的球蛋白。抗体的基本结构：抗体是由两条相同的重链和两条相同的轻链借链间二硫键连接而成的“Y”字形分子。在重链近N端的1/4区域或轻链近N端的1/2区域内氨基酸多变，称为可变区（V区），其余部分称为恒定区（C区）。IgG：IgG免疫球蛋白对血液带有的大多数传染性介质具有较强的免疫性，并且是惟一一种通过胎盘对婴儿提供体液免疫的抗体。IgA：IgA是防御通过黏膜表面进入的微生物的第一道防线。分泌性IgA由浆细胞合成，与上皮细胞上的多Ig受体结合，并通过这些细胞转运到黏膜腔表面。此抗体防止病原体在黏膜表面定居并介导它们的吞噬作用。IgM：IgM是B细胞上的抗原受体，并且是免疫应答时产生的第一个抗体。它对抗原有高亲合力，并且在处理病原体时，特别是在产生足够量的IgG之前的早期应答时，每个分子都是非常有效的。IgD：IgD主要起B细胞上抗原受体的作用。IgE：IgE能介导Ⅰ型（速发型）超敏反应。一、免疫球蛋白与抗体（一）免疫球蛋白（immunoglobulin,Ig）是指存在于人和动物血液（血清）、组织液及其他外分泌液中的一类具有相似结构的球蛋白。过去曾称为γ球蛋白，在1968年和1972年两次国际会议上决定以Ig表示。依据化学结构和抗原性差异，免疫球蛋白可分为IgG,IgM,IgA,IgE和IgD。（二）抗体（antibody,Ab）动物机体受到抗原物质刺激后，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。抗体的本质是免疫球蛋白，它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、组织液及其他外分泌液中，因此将抗体介导的免疫称为体液免疫(humoralimmunity)。有的抗体可与细胞结合，如IgG可与T,B淋巴细胞，K细胞，巨噬细胞等结合，IgE可与肥大细胞和嗜碱性粒细胞结合，这类抗体称为亲细胞性抗体。此外，在成熟的B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（membranesurfaceimmunoglobulin,SmIg）。二、免疫球蛋白的分子结构阐明免疫球蛋白分子的结构和功能是现代免疫学的一大突破，在1959～1963年Porter和Edelman采用酶及还原剂消化和分离技术，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）单体分子结构所有种类免疫球蛋白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（图10-9）。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IgA是以二个单体构成的二聚体。1.重链(heavychain)重链又称H链，大约由420～440个氨基酸组成，相对分子质量约为50000～77000，两条重链之间由一对或一对以上的二硫键互相连接。重链从氨基端(N端）开始最初的110个氨基酸的排列顺序以及结构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(variableregion,VH),其余的氨基酸比较稳定，称为恒定区(constantregion,CH)。在重链的可变区内，有四个区域（氨基酸残基位置分别位图10-9免疫球蛋白单体（IgG）的基本结构于31～37,51～58,84～91,101～110)的氨基酸变异度最大，称为高变区（hypervariableregion)，其余的氨基酸变化较小，称为骨架区(frameworkregion)。免疫球蛋白的重链有γ、μ、α、ε、δ五种类型，由此决定了免疫球蛋白的类型，IgG,IgM，IgA,IgE和IgD分别具有上述的重链。因此，同一种动物，不同免疫球蛋白的差别就是由重链所决定的。2.轻链(lightchain)轻链又称L链，由213～214个氨基酸组成，相对分子质量约为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N端开始最初的109个氨基酸的排列顺序及结构随抗体分子的特异性变化而有差异，称为轻链的可变区（VL）与重链的可变区相对应，构成抗体分子的抗原结合部位，其余的氨基酸比较稳定，称为恒定区(CL)。在轻链的可变区内部有三个高变区（氨基酸残基位置位于26～32，48～55，90～95），其氨基酸变化特别大，其余的氨基酸变化较小，称为骨架区。免疫球蛋白的轻链根据其结构和抗原性的不同可分为κ(kappa)型和λ(lambda)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κ型和λ型两型轻链分子。（二）免疫球蛋白的功能区免疫球蛋白的多肽链分子可折叠形成几个由链内二硫键连接成的环状球形结构，这些球形结构称为免疫球蛋白的功能区（domain)。IgG,IgA,IgD的重链有四个功能区，其中有一个功能区在可变区，其余的在恒定区，分别称为VH、CH1、CH2、CH3；IgM和IgE有五个功能区，即多了一个CH4。轻链有两个功能区，即VL和CL，分别位于可变区和恒定区。免疫球蛋白的每一个功能区都是由约110个氨基酸组成，虽功能不同但结构上具有明显的相似性，表明这些功能区最初可能是由单一基因编码的，通过基因复制和突变衍生而成。此外，在两条重链之间二硫键连接处附近的重链恒定区，即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（hingeregion），此部位含较多的脯氨酸，与抗体分子的构型变化有关。（三）水解片段与生物学活性用木瓜蛋白酶(papain)可将IgG抗体分子水解成大小相近的三个片断，其中有两个相同的片断，可与抗原特异性结合，称为抗原结合片断（fragmentantigenbinding,Fab)，相对分子质量为45000；另一个片断可形成蛋白结晶，称为Fc片断(fragmentcrystallizable,Fc)，相对分子质量为55000。IgG抗体分子可被胃蛋白酶（pepsin）消化成两个大小不同的片断，一个是具有双价抗体活性F(ab’)2片断，小片断类似于Fc称为pFc’片断，后者无任何生物活性（图10-10）。（四）Fab片段的组成与生物学活性Fab片段由一条完整的轻链和N端1/2重链所组成。由VL与CL两个轻链同源区和VH、CH1两个重链同源区在可变区和恒定区各组成一个功能区。抗体结合抗原的活性就是由Fab所呈现的，由VH和VL所组成的抗原结合部位，除了结合抗原而外，还是决定抗体分子特异性的部位。（五）Fc片段的组成与生物学活性Fc片段由重链C端的1/2组成，包含CH2和CH3两个功能区。该片段无结合抗原活性，但与抗体分子的生物学活性有密切关系，如选择性地通过胎盘，与补体（关于补体详见第六节）结合活化补体，决定免疫球蛋白分子的亲细胞性（即与带Fc受体细胞的结合），免疫球蛋白图10-10免疫球蛋白分子的酶消化片断通过黏膜进入外分泌液等都是Fc片段的功能。补体结合位点位于CH2上，而与细胞Fc受体的结合则