免疫学基本概念

免疫学基本概念及理论西安交通大学医学院免疫学系雷艳君副教授Email:[e-mail]基础免疫学免疫生物学分子免疫学免疫遗传学免疫病理学血液免疫学肿瘤免疫学移植免疫学生殖免疫学临床免疫学免疫学(immunology)研究机体免疫系统结构和功能、免疫相关疾病发生机制、免疫学诊断和防治措施的独立学科。免疫的概念（Conceptofimmunity）•传统概念：免疫指抵御传染病的能力•现代概念：是指机体识别并排除“非己”物质所产生的生物学效应，是一种生理性防御功能。其作用是维持机体内环境的平衡和稳定,正常情况下对机体是有利的,但在一定条件下也可以有害。免疫功能基本功能免疫防御immunedefense免疫稳定immunehomeostasis免疫监视Immunesurveillance功能正常抗感染清除损伤细胞衰老细胞清除突变细胞病毒感染的细胞功能异常超敏反应(过高)严重感染(过低)自身免疫病(过高)肿瘤(过低)病毒持续性感染(过低)免疫系统的组成免疫应答的种类固有免疫(天然免疫/非特异性免疫)InnateImmunity(natural/nonspecific)适应性免疫(获得性免疫/特异性免疫）AdaptiveImmunity(acquired/specific）固有免疫（InnateImmunity）概念:生物在长期种系进化过程中逐渐形成的防御功能经遗传而获得,并非针对特定抗原,属天然免疫。(第一道防线)特点:与生具有;非特异性；无记忆性；作用迅速。包括：物理屏障：皮肤粘膜屏障、血脑屏障、血胎屏障化学屏障：溶菌酶、抗菌肽、补体、细胞因子、APR等细胞屏障：粒细胞、M、DC、NK等适应性免疫（AdaptiveImmunity）概念:个体发育过程中接触特定抗原后产生,仅针对该特定抗原而发生反应.特点:特异性;耐受性;记忆性效应细胞:T细胞（介导细胞免疫应答）B细胞（介导体液免疫应答）分为三阶段：识别阶段、活化增殖阶段效应阶段固有免疫和适应性免疫之间的关系固有免疫是适应性免疫应答启动的前提协助适应性免疫应答产物发挥效应抗体是固有免疫系统的“眼睛”AntibodyComplementlysisoftargetcellMNK:ADCC适应性免疫细胞与固有免疫细胞之间的协同作用固有免疫与适应性免疫的时间互补TcellIFN-g、IL-18IL-1，IL-12M、NK抗原(Ag):是一类能刺激机体免疫系统产生特异性免疫应答;并能与相应的免疫应答产物(抗体和/或效应淋巴细胞)在体内或体外特异性结合的物质。两种特性：免疫原性（Immunogenicity)抗原性/反应原性(Antigenicity)抗原是机体免疫应答的启动因素半抗原(Hapten)：CarrierHaptenCompleteantigen＋只具有反应原性而无免疫原性的抗原物质如：激素、某些药物等HaptensarevaluableresearchanddiagnostictoolsDNP：dinitrophenyl（二硝基氟苯）Overallconfigurationofahaptenplaysamajorroleindeterminingwhetheritcanreactwithagivenantibody.抗原的特异性克隆选择学说抗原表位决定抗原的特异性⒈抗原表位(Epitope/Antigenicdeterminant)抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团,其性质、数目、位置和空间构象决定着抗原的特异性。⒊表位类型被TCR识别的抗原表位。存在于抗原分子的任何部位,为线性表位,需经抗原递呈细胞(APC)加工处理,与MHC结合，被TCR识别的肽段。T细胞表位和B细胞表位(TandBcellepitopes)T细胞表位：B细胞表位被BCR识别的抗原表位。存在于抗原分子表面或转折处,具有构象依赖性无需与MHC结合,可直接被BCR识别。T细胞表位与B细胞表位的特性比较T细胞表位B细胞表位识别受体MHC分子表位成分表位大小表位类型表位位置TCR需要，具有MHC限制性蛋白质降解后的多肽8-12个aa(CD8+T)13-17个aa(CD4+T)线性表位多在抗原分子内部BCR不需要，无MHC限制性各种天然抗原分子5-15个aa,5-7个单糖或核苷酸构象表位或线性表位多在抗原分子表面五、抗原的种类及医学上的重要抗原免疫原、半抗原、耐受原、变应原蛋白质,多糖,核酸、脂类抗原等根据诱生抗体时是否需Th细胞参与分类根据Ag与机体的亲缘关系分类InhalantallergenpollendustmitesmoldsporesanimalhairanddanderDrugspenicillinsulfonamideslocalanestheticssalicylatesFoodsnutsseafoodmilkpeas,beansAgwhichcaninducehypersensitivityInsectbeevenomantvenomThemostcommonallergensinour“artificial”world.DustmitesPollensSugipollensarethedominantoutdoorantigeninJapan.In“bio-deprived”indoorspace,mitesbecomethedominantantigen.存在于人、动物、植物及微生物等不同物种间的共同抗原。如：链球菌与人肾小球基底膜及心肌内膜大肠埃希菌Ｏ86含人类Ｂ血型物质。医学意义：①是引起免疫病理损伤的物质基础。②借助异嗜性抗原辅助临床诊断异嗜性抗原(heterophilantigen)(一)胸腺依赖性抗原(TD-Ag)指在刺激机体B细胞产生抗体时需Th细胞辅助的抗原。Bloodcells,Serumproteins,Bacteriaandmostproteins.(1)requireThcells(2)inducecellularimmunityandhumoralimmunity(3)antibodyclasses:IgM,IgG,IgA(4)apparentmemoryFeatures:Features:(1)notrequireThcells(2)induceonlyhumoralimmunity,notcellularimmunity(3)antibodyclass:IgM(4)noapparentmemory(二)胸腺非依赖性抗原(TI-Ag)指可直接激活B细胞，产生抗体，无需Th细胞辅助的抗原。抗原带有重复出现的同一抗原决定簇。LPS、polymericbacterialflagellin、Polysaccharides根据Ag与机体的亲缘关系分类异种抗原(xenoantigen)同种异型抗原(alloantigen)自身抗原(autoantigen)异嗜性抗原(heterophilantigen)免疫球蛋白/抗体AntibodyKabatandTiselius-1938Injectedarabbitw/ovaAbsorbedSerumw/ovaAg.BeforeAfterResult:gfractionisresponsibleforimmuneprotection一、抗体的概念（Concept）抗体(Ab):B细胞接受抗原刺激增殖为浆细胞,由浆细胞合成分泌的,并能与相应的抗原发生特异性结合的球蛋白。免疫球蛋白(Ig):具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。Ig的两种形式:分泌型（Secreted/Solubleantibody）膜型(membraneIg,mIg)：BCR二、Ig分子的结构（structure）“Y”字型的四肽链,两条完全相同的重链(H)和两条完全相同的轻链(L)通过二硫键连接而成。H链:约450~550氨基酸L链:约210氨基酸⒉恒定区(constant,region,C）羧基端:L链1/2-CLH链3/4-CH(CH1CH2CH3)⒈可变区(variableregion,V)氨基端:L链1/2—VL,H链1/4—VH抗原结合部位(antigen-bindingsite)高变区(HVR):VH和VL各有3个氨基酸组成和排列顺序高度可变的区域.骨架区（frameworkregion)Complementarity-determiningregions(CDR)VariabilityinCDRsHypervariableregion(HVR)高变区在Ig分子表面形成三个环状结构与抗原结合Modelsofthevariabledomainsofsixantibodieswiththeirantigen-bindingregionsshowninpurpleIg的分类根据H链C区结构和抗原性的不同将Ig分为5类：g(Gamma)(Mu)(Alpha)(Delta)(Epsilon)IgGIgMIgAIgDIgE亚类：heavychains:1—IgA12—IgA2gheavychains:g1—IgG1g2—IgG2g3—IgG3g4—IgG4Ig的分型根据L链结构和抗原性将L链分为2种：κorλhumans:60%oflightchainsareκand40%areλ;mice:95%areκand5%areλ.亚型：λchain-3subtypesinmiceand4inhumanCH1~CH2之间，富含脯氨酸赋予Ig柔性，使Ig两臂可伸展弯曲,利于与抗原结合（flexibility,enablingthe2armstomoverelativelyfreelyIgM和IgE无铰链区3.铰链区(hinge)4.J链和分泌片(SP)J链（Joiningchain）:借二硫键连接到μ链或α链。facilitatethepolymerizationofIgAandIgM分泌片(secretorypiece,SP)由粘膜上皮细胞合成分泌,结合到二聚体上.抗蛋白水解酶,保护SIgA铰链区。IgA,IgD,IgGIgE,IgMCH1HingeCH2CH3CH1CH2CH3CH4三、功能域及其功能VLVH:抗原结合部位.CLCH1:具有部分同种型和同种异型的遗传标记.CH2:补体结合位点,通过胎盘(IgG).CH3:结合细胞FcR(IgG),活化补体(IgM).CH4:结合细胞FcR(IgE).铰链区:可使Ig自由转动和伸展.SecretedIg:BindingtocellsbyFcreceptors.MembraneIg:Anextracellularhydrophilic“spacer”sequencecomposedof26aminoacidresidues.AhydrophobictransmembranesequenceAshortcytoplasmictailCH3(IgG)/CH4(IgE,IgM)结合细胞功能:Fab:FragmentofantigenbindingFc:Fragmentcrystallizable四、酶解片段(EnzymaticFragments)木瓜蛋白酶胃蛋白酶类(class):根据H链C区抗原性差异,分为g、、、、链,即IgG、IgA、IgM、IgD和IgE。亚类(subclass):根据重链的二硫键数目和位置不同,又可分为亚类,人IgG有IgG1~IgG4四个亚类；IgA有2个亚类型(type)：根据轻链C区抗原性的不同,可将Ig轻链分为两种：和型。五、Ig的异质性(heterogenecity)（一）免疫球蛋白的多样性（二）免疫球蛋白的类型IgG1,3,and4crossplacentacomplementactivationIgG3IgG1,IgG2inefficent,IgG4noneDifferentBiologicalActivitiesFcReceptor