人体免疫(医学免疫)

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1、张岩张岩 生物医学工程学院生物医学工程学院 201510-19 人体的免疫（医学免疫） Email: yanzh 一. 免疫学概论 医学免疫学简介（medical immunology） 是研究人体免疫系统的结构和功能的科学，其阐明免疫系统识别 抗原和危险信号后发生免疫应答及其清除抗原异物的规律，探讨免疫 功能异常所致病理过程和疾病发生发展的机制，并为诊断、预防和治 疗某些免疫相关疾病提供理论基础和技术方法。 一. 免疫学概论 免疫系统的组成 免疫器官 中枢：骨髓，胸腺 外周：脾脏，淋巴结，黏膜相关淋巴结，皮肤相关淋巴 结 免疫细胞 固有免疫的组成细胞：吞噬细胞，树突状细胞，NK细 胞，NKT

2、细胞，其他（嗜酸性和嗜碱性） 适应性免疫应答细胞：T细胞，B细胞 免疫分子 膜型分子：TCR，BCR，CD分子，黏附分子，MHC分 子，细胞因子受体 分泌型分子：免疫球蛋白，补体，细胞因子 机体的免疫功能 免疫防御（免疫防御（immune defense） ）：防止外界病原体的入侵及清除已入侵病原体（如 细菌、病毒、真菌、支原体、衣原体、寄生虫等）及其他有害物质。 免疫防御功能过低 免疫缺陷病 应答过强或持续时间过长 超敏反应 免疫免疫监视（ （immune surveillance） ）：随时发现和清除体内出现的“非己”成分， 如由基因突变而产生的肿瘤细胞以及衰老、凋亡细胞。 功能低下 肿瘤

3、的发生和持续性病毒感染 免疫自身免疫自身稳定（定（immune homeostasis） ）：通过自身免疫耐受和免疫调节两种 主要的机制来达到免疫系统内环境的稳定。 一般情况下，免疫系统对自身组织细胞不产生免疫应答，称为免疫耐受， 赋予了免疫系统有区别“自身”和“非己”的能力。 此外，免疫系统与神经系统和内分泌系统一起组成了神经内分泌免疫 网络，在调节整个机体内环境的稳定中发挥重要作用。 免疫应答的种类及其特点 免疫应答（免疫应答（immune responseimmune response）：免疫系统将入侵的病原微生物以及机 体内突变的细胞和衰老、凋亡细胞认为是“非己”的物质。免疫应答是 指

4、免疫系统识别和清除非己物质的整个过程，可分为固有免疫（innate immunity）和适应性免疫（adaptive immunity）两大类。 固有免疫 适应性免疫 获得形式 固有性（或先天性） 无需抗原激发 获得性免疫 需抗原激发 发挥作用时相 早期，快速（数分钟至4天） 45天后发挥效应 免疫原识别受体 模式识别受体 特异性抗原识别受体 由于细胞发育中基因重排产生多样性 免疫记忆 无 有，产生记忆细胞 举例 抑菌、杀菌物质，补体，炎症因 子，NK细胞，NKT细胞 T细胞（细胞免疫效应T细胞等） B细胞（体液免疫抗体） 免疫应答的种类及其特点 固有免疫 适应性免疫 获得形式 固有性（或先天

5、性） 无需抗原激发 获得性免疫 需抗原激发 发挥作用时相 早期，快速（数分钟至4天） 45天后发挥效应 免疫原识别受体 模式识别受体 特异性抗原识别受体 由于细胞发育中基因重排产生多样性 免疫记忆 无 有，产生记忆细胞 举例 抑菌、杀菌物质，补体，炎症因 子，NK细胞，NKT细胞 T细胞（细胞免疫效应T细胞等） B细胞（体液免疫抗体） 固有免疫细胞可通过模式识别受体模式识别受体 （pattern recognition receptor, PRR） 去识别病原生物表达的称为病原体相关模病原体相关模 式分子式分子（pathogen associated molecule pattern, PAM

6、P）的结构。 TLR-4 LPS (脂多糖) 特异性、耐受性、记忆性 免疫学发展简史 经验免疫学时期 我国古代医学家首次在国际上提出了“预防免疫”的免疫概念 葛洪 肘后备急方 （公元303年） 孙思邈 备急千金要方（公元648年） “取狂犬脑傅上，后不复发” 公元16世纪 明 隆庆年间 “种痘” 公元18世纪后叶， 开创了人工自动免疫的先河 英国医生 Edward Jenner “牛痘” 免疫学发展简史 科学免疫学时期 科学免疫学的兴起 病原菌的发现 德国细菌学家 Robert Koch 疫苗的研制 19世纪70年代 法国微生物学家 Louice Pasteur 细胞免疫和体液免疫学派的形成

7、吞噬细胞理论(1883) 俄国学者 Elie Ilya Metchnickoff 抗体 （抗毒素） （1890） Von Behring 补体（complement） 1899 比利时医生 Jules Bordet 免疫学发展简史 科学免疫学时期 免疫学重大学说和理论 克隆选择学说（clonal selection theory） 1957 澳大利亚免疫学家 MacFarlane Burnet 全身的免疫细胞是由众多识别不同抗原的细胞克隆所组成，同一种克隆细胞表达相同的 特异性受体，淋巴细胞识别抗原的多样性是机体接触抗原以前就预先形成的，是生物在长 期进化中获得的。抗原进入机体只是从免疫细胞库

8、中选择出能识别这种抗原的相应的淋巴 细胞克隆，并使其活化、增殖，扩增出许多具有相同特异性的子代细胞，产生大量特异性 抗体，清除入侵的抗原。 免疫学发展简史 免疫学发展简史 现代免疫学时期 抗体多样性和特异性的遗传学基础 1978 日本分子生物学家 Susumu Tonegawa 应用基因重排技术，揭示出免疫球蛋白C区和V区基因在胚系的DNA中是分隔的， 而V区包括了被分隔的数目众多的V基因、D基因和J基因片段。V、D、J基因片段的 重排是产生抗体多样性的最重要的一种机制。 而C基因片段则决定了免疫球蛋白的类、亚类和型，相同的VDJ按一定顺序分别 与不同的C基因片段的重组是免疫球蛋白类别转换的遗

9、传学基础 免疫学发展简史 现代免疫学时期 抗体多样性和特异性的遗传学基础 免疫学发展简史 现代免疫学时期 T细胞抗原受体的基因克隆 免疫遗传学和MHC限制性的发现 主要组织相容性复合体（MHC）是哺乳动物基因中基因组数量最多、结构最为 复杂的基因群。MHC的基因型和表型在群体中具有高度的多态性，正是这种多态 性造成了不同个体之间识别抗原肽能力的差别，由此也决定了在群体中不同个体 对同一种抗原（如病原微生物）免疫应答能力的差别。 免疫学发展的趋势 基础免疫 临床免疫 诊断 预防 治疗 二. 免疫器官和组织 中枢免疫器官 骨髓: 是各类血细胞（包括免疫细胞）的发源地，也是人类和哺乳 动物B细胞发育

10、成熟的场所 LT-HSCST-HSCMMP CLPPro-DC Pro-B Pro-T Pro-NK Dentritic cell B cell T cell NK cell GMP Monocyte Granulocyte megakaryocyteplatelet RBC Erythroid progenitor MEP CMP 中枢免疫器官 胸腺：是T细胞分化、发育、成熟的场所。 外周免疫器官和组织 淋巴结 淋巴结的结构 淋巴结的功能 是成熟淋巴细胞（T细胞、B细胞）定居的场所，也是淋巴细胞对外来抗原产 生免疫应答的主要部位。 外周免疫器官和组织 脾 脾的结构：白髓和红髓 脾的功能 外周

11、免疫器官和组织 黏膜相关淋巴组织（mucosal-associated lymphoid tissue, MALT）：主要指呼吸道、胃肠道及泌尿生殖道黏膜固有层和上皮细胞 下散在的淋巴组织，以及含有生发中心的淋巴组织，如扁桃体、小肠派尔 集合淋巴结及阑尾等，是发生黏膜免疫应答的主要部位。 淋巴细胞归巢与再循环 淋巴细胞归巢（lymphocyte homing） 是指血液中淋巴细胞选择性趋向迁移并定居于外周免疫器官的特定区域或 特定组织的过程。 淋巴细胞再循环（lymphocyte recirculation） 是指定居在外周免疫器官的淋巴细胞，由输出淋巴管经淋巴干、胸导管或 右淋巴导管进入血液

12、循环；经血液循环到达外周免疫器官后，穿越HEV， 重新分布于全身淋巴器官和组织的反复循环过程。 三. 重要的免疫分子 抗原（antigen, Ag） 是指所有能激活和诱导免疫应答的物质，通常指能被T、B淋巴细胞表面 特异性抗原受体识别及结合，激活T、B细胞增殖、分化、产生免疫应 答效应产物，并与效应产物结合，进而发挥适应性免疫应答效应的物 质。 抗原的性质与分子基础 抗原的基本特性：免疫原性与免疫反应性 适应性免疫应答的抗原特异性 决定抗原特异性的分子结构基础：抗原表位 半抗原-载体效应 共同抗原表位与交叉反应 影响抗原免疫原性的因素 抗原分子的理化与结构性质 异物性，化学属性，分子量，分子结

13、构，分子构象 宿主的特性 遗传因素，年龄、性别与健康状态 抗原进入机体的方式 抗原的种类 根据诱生抗体时是否需要Th细胞参与分类 根据抗原与机体的亲缘关系分类 异噬性抗原，异种抗原，同种异型抗原，自身抗原，独特性抗 原 抗体 抗体作为介导体液免疫的重要效应分子，是免疫系统在抗原刺激下，由 B淋巴细胞或记忆B细胞增殖分化成的浆细胞所产生的，可与相应抗原发 生特异性结合的免疫球蛋白，主要分布在血清中，也分布于组织液、外 分泌液及某些细胞膜表面。 抗体的结构 抗体的基本结构 重链和轻链 可变区和恒定区 铰链区 抗体的辅助成分 J链 分泌片 抗体的多样性和免疫原性 同种型 同种异型 独特型 抗体的功能

14、 识别抗原 激活补体 结合Fc受体 穿过胎盘和黏膜 补体系统 补体（complement, C）系统包括30余种组分， 广泛存在于血清、组织液和细胞膜表面，是一 个具有精密调控机制的蛋白反应系统。 补体概述 补体系统的组成 补体固有成分，补体调节蛋白，补体受体 补体的理化性质 补体的代谢 补体的来源，补体生物合成的调节，补体的分解代谢 补体激活途径 经典途径 旁路途径 凝集素途径 三条补体激活途径的特点 补体激活的调节 针对经典途径前端反应的调节机制 针对旁路途径前端反应的调节机制 针对MAC的调节机制 补体的生物学意义 补体的生物功能 细胞毒作用 调理作用 炎症介质作用 清除免疫复合物 补体的病理生理学意义 机体抗感染防御的主要机制 参与适应性免疫应答 补体系统与血液中其他级联反应系统的相互作用 免疫细胞 B淋巴细胞 BCR的基因结构及其重排 抗原识别受体多样性产生的机制 B细胞在中枢免疫器官中的分化发育 B细胞中枢免疫耐受的形成-B细胞发育过程中的阴性选择 B细胞的表面分子及其作用 B细胞抗原受体复合物 B细胞共受体 共刺激分子 其他表面分子 B细胞的分类 B1细胞 B2细胞 B淋巴细胞的功能 l 产生抗体介导体液免疫应答 l 提呈抗原 l 免疫调节功能 T淋巴细胞 T细胞的分化发育 T细胞在胸腺中的发育