普通生物学资料：第十一章动物的免疫系统和激素

1、普通生物学文字稿4.（第十一章动物的免疫系统和激素）主讲人：姜乃澄（注：请各位同学依据本稿，进一步结合教材复习和提高。）第十一章动物的免疫系统和激素1.动物的免疫系统免疫是一种抵制疾病的机制,其任务是消灭“异己”，保证自身的健康生存。它具有如下特征：l 具有识别功能，能识别自身和外物，只消灭外物而不消灭身。l 具有记忆功能，外物入侵一次后终生不忘。l 具有特异性，不能针对所有入侵外物。1.1动物免疫系统的进化l 免疫功能在动物进化过程中不断发展和完善起来。无脊椎动物都具有吞噬和消化入侵的异物的能力，但无脊椎动物不产生特异性免疫及移植免疫。脊椎动物除非特异性免疫功能外，还有特异性免疫功能。l 动

2、物免疫功能的种系发生从细胞免疫向体液免疫进化，体液免疫的重要标志是抗体的产生免疫球蛋白。免疫球蛋白较早出现的是IgM，随着进化又产生IgG、IgA，在哺乳动物中还有IgD及IgE。1.1.1 无脊椎动物的免疫系统有关无脊椎动物的免疫系统动物名称相关细胞存在部位作用原生动物本身吞噬海绵动物初级变形细胞吞噬腔肠动物初级变形细胞吞噬环节动物类似白细胞的细胞及体腔细胞血液吞噬软体动物类似白细胞的细胞及体腔细胞血液吞噬节肢动物类似白细胞的细胞及体腔细胞血液吞噬棘皮动物淋巴样细胞排斥被囊动物淋巴样细胞排斥无脊椎动物免疫的一些特征：l 具体腔无脊椎动物的血液或体腔液中存在一些物质，它能杀死细菌或使细菌失去活

3、动，同时还能作用于外源的细胞使其凝聚。上述现象与脊椎动物免疫系统中抗体的作用类似，因为这些物质没有特异性，所以还不能称为抗体。l 无脊椎动物没有相当于淋巴组织的器官，非特异性免疫的重要成分包括吞噬细胞和变形细胞。l 许多无脊椎动物体液中也存在一些体液因子（凝集素及杀菌等），它们包围抗原后，可以增强吞噬作用。其消除抗原的作用近似于脊椎动物的调理素，被称为对抗小体。l 无脊椎动物中尚未发现免疫球蛋白分子。1.1.2 脊椎动物的免疫系统脊椎动物通常都存在功能上相当于T、B淋巴细胞的特异性免疫记忆和免疫球蛋白。脊椎动物的免疫器官比较动物名称免疫器官相关细胞抗体类型圆口类原始胸腺、脾淋巴细胞IgM型大分

4、子抗体两栖类胸腺、脾脏多种T淋巴细胞至少存在IgM、IgG爬行类胸腺、脾脏多种T淋巴细胞具多种Ig鸟类胸腺、腔上囊T淋巴细胞B淋巴细胞哺乳类胸腺、脾脏T淋巴细胞B淋巴细胞1.2非特异性免疫非特异性免疫：机体对任何入侵的微生物都有反应，没有特异性。最显著的非特异性免疫有4个方面：l 细胞吞噬入侵的微生物；l 抗微生物的蛋白杀灭致病原；l 炎症反应，引起防御细胞向受伤处移动；l 温度反应，升高体温，刺激吞噬异物作用。细胞杀灭入侵的微生物：白细胞（嗜中性粒细胞和巨噬细胞）将细菌包入细胞质，形成吞噬体，由溶酶体杀死和分解细菌。巨噬细胞由单核细胞渗出血管进入组织后继续发育形成。自然杀伤细胞（natura

5、l killer cell， NK）：l NK细胞只是杀死受感染的机体组织细胞，特别是病毒感染的细胞。l NK细胞能释放淋巴毒素、肿瘤坏死因子及穿孔素，因此能直接杀伤肿瘤细胞。K细胞在形态上和淋巴细胞相似，也存在于血液中，但K细胞既非T细胞，也非B细胞。它的表面有抗体Fc的受体，当抗体与抗原结合后，K细胞的Fc受体和抗原表面的抗体结合而将抗原杀死。除了K细胞外，巨噬细胞以及中性和嗜酸性粒细胞也同样可被抗体激活，杀死抗原。抗微生物的蛋白杀灭致病原：补体是存在于正常人和动物血清和体液中的一组与免疫反应有关的、具有酶活性的蛋白质分子，由约20种不同蛋白质组成，所以称为补体系统。补体系统包括：补体、参

6、与补体激活的多种成分和激活过程中起调节作用的各种因子。补体系统是在种系进化过程中获得的非特异性免疫的重要组成部分之一，它不仅参与抗传染免疫、自身稳定等正常免疫反应，亦可引起免疫病理性撞伤。其作用主要是4个方面：l 血液中的补体与入侵的细菌或真菌细胞壁相遇时，补体蛋白质聚集形成膜攻击复合体插入到细胞质膜外层，形成穿孔而导致细胞膨胀破裂；l 抗体与细菌、细胞等细胞性抗原结合后也能激活补体使细胞溶解破坏；l 补体的裂解产物与细菌等结合以及与吞噬细胞表面的受体结合后，可促进吞噬细胞对细菌的吞噬；l 补体也可直接介导某些病毒的溶解及灭活作用。炎症反应：机体对感染的局部非特异性反应。l 侵入的细菌等使受伤

7、组织释放组织胺和前列腺素，引起侵入部分的血管舒张，血流增加；l 进而引起毛细血管对蛋白质的通透性也增加，使蛋白质渗出，引起局部肿胀。l 温度反应：巨噬细胞与入侵微生物相遇，释放白细胞介素1，白细胞介素1和一种细菌外毒素致热原随血液循环到脑的下丘脑部位，升高温度，发热刺激机体的吞噬作用，同时减少血液中铁的含量，使细菌无法生存。1.3特异性免疫由于入侵物含有一种或几种特异性化学物质（蛋白质、大分子多糖、粘多糖等）引起体内产生针对此类物质的特异性反应，即为特异性免疫反应（specific immune defenses）。 基本概念：l 抗原（antigen）：凡进入体内的非自身物质，并能与抗体结合

8、，或与淋巴细胞表面受体结合，引起免疫反应的物质。l 免疫应答（immune response）：抗原进入机体后刺激免疫细胞活化、增殖、分化，产生免疫物质发挥免疫效应，最终将抗原破坏、清除的整个过程。l 特异性免疫反应类型：n 体液免疫（humoral immunity）：B细胞在抗原刺激下活化，一部分分化产生浆细胞，可分泌抗体，并随血液和淋巴液到身体各部位清除抗原；另一部分在巨噬细胞和T淋巴细胞参与下成为记忆细胞。当相同的抗原再次入侵时，就会立刻发生免疫反应消灭抗原。n 细胞免疫（cellular immunity）：是在T细胞参与下的特异性免疫过程，它不是依靠产生游离的抗体清除抗原，而是由T

9、细胞直接完成免疫反应。T细胞能识别不同于自身的糖蛋白分子，并对识别的细胞进行攻击。1.4免疫器官中枢免疫器官：哺乳类：胸腺、骨髓；鸟类：胸腺、腔上囊（法氏囊）周围免疫器官：周围免疫器官是免疫活性细胞定居、增殖及发生免疫应答的重要部位。是机体免疫系统的重要组成部分，担负着机体局部免疫功能。包括淋巴结、脾脏和其他淋巴组织（扁桃体、阑尾、淋巴结、弥散淋巴组织等）。1.5 免疫细胞包括造血干细胞、淋巴细胞、单核吞噬细胞、粒细胞和肥大细胞等在内的参与免疫应答或与免疫应答有关的细胞统称免疫细胞。淋巴细胞在免疫应答过程中起核心作用，它具有特异识别抗原、介导特异性免疫血答的功能。免疫细胞的种类：单核吞噬细胞种

10、类来 源寿 命单核细胞骨髓的前单核细胞，发育成熟后进入血液。半衰期810h巨噬细胞血液单核细胞，进入组织后分化为巨噬细胞。数月至半年粒细胞种类种 类特 征作 用嗜中性粒细胞数量最多，具高度移动性和吞噬功能异物入侵或炎症早期从毛细血管中渗出，吞噬异物或坏死组织碎片。嗜酸性粒细胞胞浆内具许多嗜酸性颗粒在抗过敏和寄生虫感染中发挥重要作用。嗜碱性粒细胞胞浆内具嗜碱性颗粒，细胞表面具IgEFc受体。当抗原与IgE结合时,能释放多种，在型过敏反应炎症的形成中起重要作用。肥大细胞与嗜碱性细胞相似，广泛分布于粘膜下和皮下疏松结缔组织内的血管周围。在型过敏反应炎症的形成中起重要作用。淋巴细胞名称来源分类作用B淋

11、巴细胞胎儿时为肝与骨髓，出生后为骨髓；(鸟类为腔上囊)分为B1、B2亚群被抗原致敏后分化浆细胞，产生抗体。T淋巴细胞胸 腺杀伤性T细胞（Tc）消灭抗原。抑制性T细胞（Ts）抑制淋巴细胞（B、T细胞）的活动。辅助性细胞（Th）对各种免疫细胞起“帮助”作用，但并不直接消灭抗原；免疫细胞的表面蛋白质：机体免疫系统具有识别自我和排除异己的功能。在进行器官移植时，一般都存在排斥反应，受者对供者移植的组织或器官的接受程度称为组织相容性。把决定组织相容性的抗原称为组织相容性抗原。生物群体中具有许多组织相容性抗原，即组织相容性系统。把能起主要排斥作用的抗原，称为主要组织相容性系统（MHS）。编码MHS的基因群

12、称为主要组织相容性复合体（MHC）。机体的自我识别：人类的MHCHLA的分类类型分布作用MHC广泛分布人体引起移植排斥反应的主要抗原；对Tc识别抗原及Tc杀伤靶细胞具制约作用。MHC主要存在于B淋巴细胞、巨噬细胞等免疫细胞表面。参与免疫调节，免疫细胞间（TM ，TB）的相互作用受其制约。人体MHC由遗传决定，种类多，其构象千变万化，像人的指纹一样。由于每个人的MHC起着一种自我标记作用，因此免疫系统能够将人体自身的细胞与外来入侵者或被感染的细胞区别开来。T细胞正是通过细胞表面MHC蛋白的这种自我与非我的识别，对入侵者进行防御和攻击，而不会伤害自身的细胞。n 细胞自身标识n 表面受体：u B淋巴

13、细胞抗原受体（BCR），是膜表面的免疫球蛋白。u T细胞抗原受体（TCR），是表面识别和结合特异性抗原的分子结构。n 表面抗原：是淋巴细胞膜上的抗原物质。目前国际上以分化簇（CD）命名。1.6 免疫反应（应答）免疫细胞识别抗原后，所发生的免疫反应表现为B淋巴细胞介导为主的体液免疫和以T细胞介帚为主的细胞免疫反应。免疫反应过程可分为3个阶段。u 感应阶段：抗原进入人体内由抗原递呈细胞加工处理后，递呈抗原给T、B细胞淋巴细胞，由其识别抗原启动活化阶段。u 反应阶段：T、B细胞经抗原刺激后活化、增殖、分化的阶段。u 效应阶段：T、B细胞活化产生免疫物质，将抗原消灭。1.6.1体液免疫反应体液免疫反应

14、是B淋巴细胞介导的免疫反应，B淋巴细胞在抗原刺激下活化、增殖、分化为浆细胞、产生抗体所发生的特异性免疫效应的过程。1.6.2抗体的结构与功能将具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统称为免疫球蛋白（Ig）。Ig的基本结构是由二硫键连接的4条肽链构成。各类抗体主要的生物活性：结合抗原（各类Ig）结合细胞表面的Fc受体（IgG和IgE）穿过胎盘（IgG）激活补体（ IgG和IgM ）分泌到粘膜表面及分泌液中（SIgA）1.6.3细胞免疫反应 u 特征：无B淋巴细胞和抗体参与只有TDAg方可引起细胞免疫应答。u 主要作用是：n 抗细胞内寄生虫微生物的感染；n 抗肿瘤；n 参与型变态反应。1.6.4

15、免疫反应的调节免疫应答过程中，多种免疫细胞和免疫细胞所分泌的因子之间相互作用，彼此促进并相互制约，而且还受遗传因素（MHC及其产物）的限制。n 抗原的种类、性质、途径和数量；n 免疫细胞因子的调节作用；n 基因水平的调节（MHC）；n 神经内分泌免疫系统之间的调节。1.7免疫应用n 人工自动免疫和人工被动免疫n 疫苗n 死疫苗和活疫苗n 类毒素：细菌的外毒经0.30.4甲醛处理，毒性消失而保留其免疫原性，即为类毒素。常用类毒素：白喉和破伤风类毒素。2.动物的激素激素(hormones)是特定细胞合成的能使生物体发生一定反应的有机分子，又称化学信使。动物的激素由内分泌腺分泌。2.1人的内分泌腺内

16、分泌系统包括多种腺体和组织，其中有的内分泌细胞比较集中，形成内分泌腺，如垂体、甲状腺、甲状旁腺、肾上腺和性腺；有的比较分散，如胃、肠中的内分泌细胞；有的是兼有内分泌的作用，如下丘脑的神经细胞、胎盘组织等。2.2 激素作用的机制两种类型的作用机制：对于类固醇激素，它们可以通过膜的脂质双层，自由进入细胞，与胞浆或细胞核内的相应受体反应，从而影响基因的活动。对于含氮的激素（包括蛋白质、肽类、生物胺等），它们不能通过脂质双层，而通过细胞膜上的受体实现其信息传递。受体能以很高的特异性识别、结合激素，影响细胞代谢。含氮激素的作用机制：含氮激素包括胰岛素、生长激素、胰高血糖素、肾上腺素、抗利尿激素、催产素等

17、。含氮激素到达靶细胞后，不能穿过细胞膜，而与细胞膜表面特异的受体结合，结合的结果使细胞内产生cAMP。由cAMP再引起一系列反应产生生理效应而实现激素的作用。与受体结合后的信息传递的3种方式：n 激素与受体结合后改变离子通道的活性；n 受体本身具有某种酶的活性，而催化部位又在细胞膜的内面，从而导致一系列的反应；n 受体与激素结合后，即与膜上的耦联蛋白结合，使其释放出活性因子，而活性因子再与受体的效应器发生反应，并调节其活性。类固醇类激素的作用机制：由于类固醇激素都是小分子物质，能扩散进出细胞，自进入非靶细胞时不发生相互结合的反应，但进入靶细胞时先与细胞质中特异的受体分子结合，形成“激素受体复合

18、物”。这种有活性的复合物在一定条件下穿过核膜进入核内，并与染色质中的一种酸性蛋白相互作用，促进按DNA样板转录成信使核糖核酸（mRNA)。mRNA进入细胞质，导致某种蛋白质（酶）的合成，从而引起这种激素的生理效应。IP3/Ca2+第二信使系统：除了受体被激活后促使生成cAMP，它作为第二信使调控细胞各种活动外，还有一类受体是以IP3和DG作为第二信使，通过影响细胞内钙水平而调控细胞功能。PIP2（二磷酸磷脂酰肌醇）经磷脂酶C（phospholipase C,PLC）水解为IP3（1，3，5三磷酸肌醇）和DG（甘油二酯）。n IP3的作用机制：主要使Ca2从贮存部位释放，使细胞内游离钙离子水平提

19、高，因而通过钙/钙调蛋白系统调节细胞的功能。n DG的作用机制：n 它能激活蛋白激酶C（protein kinase C,PKC)，引起蛋白磷酸化而产生一系列的细胞效应；n 分解生成的花生四烯酸（AA），能进一步代谢为前列腺素、白三烯等，这些物质也能导致一系列也细胞效应。3. 重要的内分泌腺及其调节3.1 下丘脑与垂体垂体是脊椎动物的主要内分泌腺，它不仅有独立的作用，而且还分泌几种激素分别支配性腺、肾上腺皮质和甲状腺的活动。垂体的活动又受到下丘脑的调节，下丘脑通过对垂体活动的调节来影响其他内分泌腺。下丘脑与垂体的机能联系是神经系统与内分泌系统联系的重要环节。3.1.1 下丘脑与腺垂体的机能联系

20、3.1.2 神经垂体和腺垂体分泌的激素神经垂体激素：n 抗利尿激素：在下丘脑视上核的神经细胞中合成，它减少尿的排出量而影响动物水平衡，它直接影响亨氏袢降支以及远曲小管吸收水的作用。n 催产素：在下丘脑的室旁核中合成，它使子宫肌肉产生强有力的收缩，能引起泌乳，并促进乳汁从乳腺中射出。腺垂体激素：见课本P302。3.2 甲状腺与甲状旁腺3.2.1 甲状腺人的甲状腺分为两叶，紧贴在气管上端甲状软骨的两旁。甲状腺由立方上皮围成的腺泡所构成，腺泡腔内含有胶质的分泌物。3.2.2 甲状腺分泌的激素三碘甲腺原氨酸(T3)甲状腺素(T4)及其生理作用：甲状腺激素没有独特的靶器官，且潜伏期长。其主要作用：促进物

21、质与能量代谢，使代谢率升高，伴有耗氧量和产热量的增加，同时能促进葡萄糖和脂 类的分解代谢；促进生长发育；促进骨骼成熟；利于中枢神经系统的正常发育。降钙素及其生理作用：降钙素是由甲状腺滤泡旁细胞产生的一种多肽类激素。生理作用：当血钙浓度高时，它直接抑制骨质溶解，抑制肾小管对钙、磷、钠、氯的重吸收，降低血钙水平。与甲状旁腺素的作用相反。3.2.3 甲状腺机能的调节3.2.4 甲状旁腺甲状旁腺共有两对，在甲状腺的背面或在甲状腺之中。分泌甲状旁腺素，甲状旁腺素是一种直链多肽，作用与降钙素相反，血钙水平的降低会刺激甲状旁腺细胞释放甲状旁腺素，促进骨钙溶解，促进小肠对钙的吸收和肾小管对钙离子的重吸收，减少

22、磷酸根在肾小管中的重吸收，使血钙上升、血磷下降。3.3 肾上腺是一对附着在肾脏上端的内分泌腺。所有脊椎动物都有肾上腺，只有哺乳类才出现皮质和髓质的区分。3.3.1 肾上腺髓质激素髓质细胞又称为嗜铬细胞。髓质分泌两种激素：肾上腺素和去甲肾上腺素。两者都可以使皮肤和消化管的血管收缩，以供应肌肉的血管舒张。使动物或人体可以应付紧急状态。 3.3.2 肾上腺皮质激素皮质最为重要，分泌的激素很多，属类固醇类物质。如果皮质失去机能，人就不能活下去。皮质分泌的激素主要可分为3类：n 皮质激素类：作用是使蛋白质和氨基酸转化为葡萄糖，使肝脏将氨基酸转化为糖原，并使血糖含量增多。n 盐皮质激素：作用是促进肾小管对

23、钠离子的重吸收，抑制对钾离子的重吸收，也促进对氯离子和水的重吸收。n 性激素类：包括雄激素和雌激素。3.4胰腺胰腺位于胃与十二指肠的连接地带，由内分泌细胞构成的组织块即为胰岛。胰岛最重要的3种细胞及功能：细胞：分泌胰高血糖素；细胞：分泌胰岛素；细胞：分泌生长素 ；胰岛素是由51个氨基酸形成两条肽链所组成的蛋白质。胰高血糖素是29个氨基酸组成的直链多肽。胰岛的生理作用： n 提高各种细胞，特别是肌细胞和脂肪细胞吸收葡萄糖和氧化葡萄糖的能力，并将其转化为糖原或脂肪的能力。n 对肝细胞也有作用，可提高肝细胞中葡萄糖激酶的含量和细胞合成糖原的能力。n 胰岛素还有促进细胞合成蛋白质的能力。胰高血糖素的作

24、用：n 与胰岛素的作用相反，它主要作用于肝脏，使其中的糖原分解；n 胰高血糖素也能刺激脂肪组织中的脂肪水解并转化为葡萄糖。总之，可降低细胞中糖原和脂肪的含量，提高血液中葡萄糖的含量。 生长激素抑制素的作用：除胰岛中的细胞外，下丘脑和一些肠细胞也能分泌这一激素。其作用是：参与糖代谢的调节，有抑制胰岛分泌胰高血糖素和胰岛素的作用。 附： 糖尿病糖尿病是以持续高血糖为其基本生化特征的一种综合病症。各种原因造成胰岛素供应不足或胰岛素在靶细胞不能发挥正常生理作用，使体内糖、蛋白质及脂肪代谢发生紊乱，就发生了糖尿病。随着糖尿病得病时间的延长，身体内的代谢紊乱如得不到很好地控制，可导致眼、肾、神经、血管和心

25、脏等组织、器官的慢性并发症，以致最终发生失明、下肢坏疽、尿毒症、脑中风或心肌梗死，甚至危及生命。3.5性腺：睾丸与卵巢脊椎动物性腺的主要机能：n 产生配子；n 分泌激素来刺激或调节生殖系统和副性征的发育，以及动物交配受精的行为。脊椎动物性腺的机能往往有周期性。n 睾丸中的间隙细胞在黄体生成素(LH)作用下合成和分泌雄激素，雄激素中最主要的成分是睾酮。睾丸活动直接受腺垂体分泌的LH调节。n 卵巢分泌雌激素、孕激素以及少量的雄激素。卵巢的活动直接受腺垂体和下丘脑的调节，并有反馈机制。3.6 其他脊椎动物的激素n 松果腺的褪黑激素n 前列腺素n 胃泌素n 胆囊收缩素促胰酶素（CCK-PZ）n 促胰液素其他脊椎动物激素的种类和生理功能激