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1、4.1 免疫系统的组成和功能高中生物学选择性必修1教学参考（一）结核病及其流行结核病（tuberculosis）是由结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis）引起的一种慢性传染病，以肺结核最常见，表现为长期低热、咳痰、咯血等。结核病又称痨病和“白色瘟疫，是一种古老的传染病。结核分枝杆菌为该病的病原体，包括人型、牛型、鸟型和鼠型等类型。该病以空气传播为主，肺结核患者咳嗽、打喷嚏排出的病原体悬浮在空气飞沫中，健康人通过呼吸道吸入感染。人们对该病普遍易感。历史上，随着抗结核病药物的不断发展和卫生条件的改善，结核病的发病率和死亡率曾一度大幅下降。但是，20世纪80年代以后，由
2、于艾滋病和结核分枝杆菌耐药菌的出现、吸毒、人口流动等因素的综合影响，全球范围内结核病的疫情又开始恶化。1993年，世界卫生组织宣布“全球结核病紧急状态”，后又确定每年的3月24日为“世界防治结核病日（WorldTuberculosis Day）。这一天，也是为了纪念德国微生物学家科赫（R.Koch，1843-1910），他曾在1882年3月24日的一次会议上发布他对结核病病原体的发现。据世界卫生组织2018年估计，全球23%的人口（约17亿）存在潜伏结核感染，因此他们一生中有发展为活动性结核病的风险。结核病目前仍然是全球十大死因之一。自2011年以来，它一直是单一传染因素死亡的主要原因，高于艾
3、滋病。2017年，全球HIV阴性患者因结核病死亡例数为130万（120-140万），HIV阳性患者因结核病死亡例数为30万例（26.6-33.5万），2018年，我国结核病发病823342例，死亡3 149人，结核病发病率为59.3/10万；结核病的发病数在乙类传染病中排第2位，仅次于病毒性肝炎。为贯彻落实健康中国2030规划纲要和“十三五”全国结核病防治规划，积极响应全球结核病防控倡议，我国于2019年6月发布了遏制结核病行动计划（2019-2022年），明确了到2022年，“全国肺结核发病率降至55/10万以下，死亡率维持在较低水平（3/10万以下）的总体目标。（二）卡介苗及其研制简介预防
4、结核分枝杆菌感染的主要措施是给儿童预防接种卡介苗。卡介苗是用减毒的结核分枝杆菌所制成的活疫苗，主要接种对象是新生婴儿。该疫苗要求在新生儿未感染结核分枝杆菌之前接种，接种后可以预防发生儿童结核病，特别是那些严重的结核病，如结核性脑膜炎；而一旦感染结核分枝杆菌，卡介苗就失去了保护作用。该疫苗的保护作用一般可以持续10-15年。卡介苗由两个法国微生物学家卡尔美特（A.L.Calmette，1863-1933）和介林（C.Gurin，1872-1961）历经13年才研制出来。卡尔美特和介林在一次偶然的机会，受一位农场主说玉米经过多代种植后退化的启示，于1907年开始，对毒性强烈的牛型结核分枝杆菌进行培
5、养。当培养至十几代时，发现结核分枝杆菌的致病力有所降低；培养至30多代后，在同样接种量下发现它不能使豚鼠致死；当培养至60多代时，发现它对豚鼠和猴子均不能致死，但对家兔和马还有致病力；到1912年，发现对小羊没有致病力1920年，两位科学家对这些结核分枝杆菌共传了230多代，发现它对于所有的试验动物都没有致病力，但保持着产生免疫作用的能力。1921年，首次开始人体试验并取得了很好的效果。到1928年，法国已有5万多名儿童接种这种疫苗。这一年，法国召开了国家科学大会，人们用两个科学家的姓氏给这个疫苗起名为BacilleCalmette-Guerin，简称BCG，即卡介苗。卡介苗已经问世近百年了，
6、目前仍是世界上唯一-种对抗结核病的疫苗。（三）免疫细胞简介免疫细胞可分为两类，即非特异性免疫细胞和特异性免疫细胞。1，非特异性免疫细胞非特异性免疫细胞主要包括中性粒细胞（寿命短，可以吞噬和杀灭细菌，参与急性炎症反应）、单核-巨噬细胞（发挥两种功能，即吞噬杀菌和抗原的加工提呈）、嗜酸性粒细胞（可抗寄生虫感染、调节1型过敏反应）、嗜碱性粒细胞（参与1型过敏反应）、肥大细胞（参与1型过敏反应）、树突状细胞、自然杀伤细胞（是抗感染和抗肿瘤免疫的第一道天然防线）。另外，非特异性免疫细胞还包括某些类型的T细胞（如自然杀伤T细胞等）和B，细胞。某些类型的非特异性免疫细胞是抗原呈递细胞，在特异性免疫应答中发挥
7、重要的抗原呈递作用。通常所说的吞噬细胞是一类具有吞噬杀伤功能的细胞，主要由中性粒细胞和单核-巨噬细胞组成。2，特异性免疫细胞特异性免疫细胞指T细胞和B细胞。成熟的T细胞是高度不均一的细胞群体，根据表型和功能特征，可将其分成许多不同的类群。根据T细胞的分化状态、表达的细胞表面分子以及功能的不同，可将它们分为三类：初始T细胞、效应T细胞和记忆性T细胞。初始T细胞是没有接触过抗原刺激的成熟T细胞，它们处于细胞周期的G。期，存活期短；效应T细胞是执行机体免疫效应功能的细胞；记忆性T细胞维持机体免疫记忆功能，也处于G。期，但存活时间很长，可达数年，甚至几十年。根据T细胞在免疫应答中的功能不同，可将T细胞
8、分为辅助性T细胞、细胞毒性T细胞和调节性T细胞等类型。辅助性T细胞是能辅助T细胞、B细胞产生免疫应答的类群；细胞毒性T细胞是具有免疫杀伤效应（直接杀伤靶细胞）的类群；调节性T细胞是具有免疫抑制功能的T细胞类群。依照B细胞表面是否表达某些分子，可把B细胞分为B1细胞和B2细胞。B1细胞产生于个体发育的早期，主要存在于腹膜腔、胸膜腔和肠道固有层，在蛋白质抗原的免疫应答中无重要作用。B2细胞即通常所指的B细胞。B细胞有三个主要的功能：产生抗体，介导体液免疫；呈递抗原；分泌淋巴因子，参与免疫调节、炎症反应及造血过程。（四）树突状细胞树突状细胞因其成熟时在形态上像神经元上的树突而得名，由斯坦曼（R.M.
9、Steinman，1943-2011）于1973年发现。2011年，斯坦曼因发现树突状细胞及其在免疫系统中的作用而获得诺贝尔生理学或医学奖，他也是一位去世后获得诺贝尔奖的科学家（当年是10月3日颁奖，他于9月30日去世）。斯坦曼利用自己发现的树突状细胞治疗自己的胰腺癌，使自己多活了4年多。树突状细胞是目前所知抗原呈递功能最强的抗原呈递细胞（APC），它的最大特点是能够刺激初始型T细胞的活化和增殖，因此，它是特异性免疫反应的始动者。它起源于多能造血干细胞，大多数来源于骨髓，由骨髓进入外周血液，再分布到全身各组织。它分布十分广泛，但不同部位的树突状细胞具有不同的名称，如淋巴样组织中的并指树突状细胞
10、、滤泡树突状细胞等，非淋巴组织中的朗格汉斯细胞等，体液中的隐蔽细胞等。树突状细胞除了具有摄取、加工处理并呈递抗原的功能，还在机体多种生理和病理过程中起作用。（五）抗原抗原一词可广泛用于指被B细胞或（和）T细胞表面抗原受体（即一些膜结合抗体）所识别的任何分子。抗原一般具有两种性质：免疫原性（即能与B细胞和T细胞抗原受体结合，刺激细胞活化、增殖和分化，产生抗体等性能）和抗原性（即能与抗体或致敏淋巴细胞发生特异性结合）。一般认为低分子量化合物（分子量低于5000-10 000 Da）没有免疫原性，但后来发现一些低分子量的化合物也有免疫原性，如对-偶氮苯砷酸-N-乙酰-L-酪氨酸最低可到450 Da，
11、具有抗原性而不具有免疫原性的抗原为不完全抗原，又称为半抗原，如一些小分子的物质等；具有免疫原性的物质一般均为完全抗原。半抗原与蛋白质类物质结合后，可具有免疫原性。根据产生抗体时是否需要T细胞的参与可将抗原分为胸腺依赖性抗原（TD抗原）和胸腺非依赖性抗原（TI抗原）两类。TD抗原在刺激B细胞产生抗体时需要T细胞的辅助，在T细胞缺乏时不能诱导抗体产生，故又称为胸腺依赖性抗原，主要为蛋白质类抗原。TD抗原激活B细胞时，除必须有抗原作为信号外，还需辅助性T细胞及其分泌的细胞因子作为信号。TD抗原可刺激T细胞产生细胞免疫反应。TI抗原主要是非蛋白质类抗原，如多糖、脂类、核酸等，它们诱导免疫反应时无须T细
12、胞的辅助。TI抗原能诱导初次免疫应答，但无记忆细胞产生，因此无再次免疫应答，所产生的抗体主要是1gM抗体。TI抗原不刺激T细胞产生细胞免疫反应。（六）细胞因子细胞因子是由细胞分泌的、具有介导和调节免疫过程等作用的一类小分子蛋白质，它们通过自分泌、旁分泌和内分泌（较少）等方式来发挥作用。目前已经发现的人类细胞因子有200多种，根据结构和功能一般可分为白细胞介素、干扰素、肿瘤坏死因子、集落刺激因子、趋化因子、生长因子等。白细胞介素（interleukin，IL）在被命名时是指由白细胞分泌又在白细胞间发挥作用的细胞因子；但后来发现，它也可以由其他细胞产生，也可以作用于其他细胞。目前已经发现近40种白
13、细胞介素，按其发现顺序给予IL序号。例如，IL-2由活化的T细胞产生，可以增强T细胞自身的生长和增殖；IL-12可由树突状细胞、B细胞、单核-巨噬细胞产生，可以诱导T细胞定向分化为1型的辅助性T细胞。干扰素因其具有干扰病毒感染和复制的功能而得名。目前已发现的10余种干扰素可以分为、和三种类型，它们分别又被分为不同的亚型。型和型干扰索主要由受病毒感染的细胞产生，型干扰素主要由活化的T细胞和自然杀伤细胞产生。肿瘤坏死因子（Tumor Necrosis Factor，TNF）因最初被发现能使肿瘤发生出血坏死而得名，分为TNF-和TNF-两种，前者主要由活化的单核-巨噬细胞分泌，后者主要由活化的T细胞
14、分泌。近年来，肿瘤坏死因子超家族的成员又增加了许多。集落刺激因子（Colony Stimulating Factor，CSF）是指能够刺激多能造血干细胞等增殖分化，在半固体培养基中形成相应细胞克隆的细胞因子；趋化因子是由多种细胞分泌的具有趋化作用的细胞因子；生长因子（GrowthFactor，GF）是一类可以促进相应细胞生长和分化的细胞因子，如神经生长因子（NGF）、血管内皮细胞生长因子（VEGF）、表皮生长因子（EGF）、成纤维细胞生长因子（FGF）、转化生长因子-（TGF-）等。细胞因子在免疫细胞的发育分化、免疫应答及免疫调节过程中都具有重要作用，但它也是一把“双刃剑”，在一定条件下可参与多种疾病的发生。例如，在免疫应答时，免疫细胞分泌大量的细胞因子，细胞因子又刺激免疫细胞，这样的正反馈调节如果失灵，就会引起“细胞因子风暴”。“细胞因子风暴”可发生在多种疾病，如急性呼吸窘迫综合征、SARS（重症急性呼吸综合征）和流感等。
