微生物学与免疫学

微生物学与免疫学1绪论微生物的分类——非细胞型微生物（最小微生物），如病毒和类病毒。——原核细胞型微生物，包括细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次体和螺旋体等。——真核细胞型微生物，包括真菌、藻类以及原虫等。第一章抗原抗原是一类与淋巴细胞抗原受体(TCR/BCR)结合后,能启动机体免疫系统发生免疫应答,并能与免疫应答产物(Ab/T*)在体内或体外特异性结合的物质。即同时具有免疫原性和抗原性的物质，统称为抗原。一.抗原的免疫学性质1.免疫原性——刺激机体免疫系统产生Ab或T*的能力——即诱导免疫应答——判断是否抗原的关键。2.抗原性——与免疫应答产物Ab或T*特异结合的能力——即参与免疫反应。二.1.只有抗原性而无免疫原性的物质，称为半抗原或不完全抗原（如青霉素）。2.既有免疫原性，又有抗原性的物质，称为免疫原，又称为完全抗原。3.半抗原与蛋白质分子（载体）结合后，便转变成了完全抗原。三.外来抗原进入体内可能产生四种不同的结果：1.无应答:抗原浓度太低或宿主已经处于耐受状态。2.抗原特异性体液和细胞免疫应答（正性应答）:宿主此后的一段时间里对该抗原处于免疫状态——免疫原。△正常应答（免疫保护）；过高应答（超敏反应）；过低应答（免疫缺陷，感染）3.超敏反应:抗原特异性免疫应答伴有较强的炎症反应或损伤——变应原。4.诱导免疫耐受（负性应答）:宿主在此后的一段时间里对该抗原处于无反应状态——耐受原。第一节决定抗原免疫原性的因素一.抗原的理化性质1.分子量大小——分子量越大免疫原性越强。2.化学组成——蛋白质（良好抗原）；复杂多糖（一般抗原）；脂类、核酸及组蛋白（微弱抗原）。3.易接近性(Ag与淋巴细胞抗原受体结合的难易程度)——越理想免疫原性更强。4.物理状态——聚合蛋白和颗粒性抗原免疫原性更强。二.抗原与抗体的相互作用1.异物性——免疫原性的本质；决定免疫原性的首要条件。——种族关系相距越远,血缘关系越远,异物性越强，其免疫原性越强。2.免疫方法的影响免疫抗原的剂量、途径、次数以及免疫佐剂的选择都明显影响机体对抗原的应答。一般说抗原剂量要适中，太低和太高则诱导耐受；免疫途径以皮内免疫最佳，皮下免疫次之，腹腔注射和静脉注射效果差，口服易诱导耐受；注射间隔要适当，次数不要太频。要选择微生物学与免疫学2好免疫佐剂，弗氏佐剂主要诱导IgG类抗体产生，明矾佐剂易诱导IgE类抗体产生。第二节抗原的特异性一.抗原特异性是指抗原诱导机体产生特异性免疫应答并与免疫应答产物发生专一结合的特性。二.抗原分子中决定抗原特异性的基本结构或化学基团称为抗原表位，它是TCR/BCR及抗体特异性结合的基本单位，亦称为抗原决定基。（1）特定表位只能诱导相应的特异性免疫应答抗原表位决定免疫反应特异性。（2）抗原结合价——抗原表面分子能与抗体分子相结合的功能性表位的数量。（完全抗原一般为多价）二.共同抗原表位与交叉反应1．不同抗原之间含有的相同或相似的抗原表位，称为共同抗原表位。2．某些抗原除与其相应的抗体发生特异性反应以外，还能与其它抗体发生的反应称为交叉反应。第三节抗原的分类及其在医学实践中的应用一.根据产生抗体时需否Th细胞参与进行分类1.胸腺依赖抗原（TD-Ag）——天然蛋白，由B表位和T表位组成，即由半抗原和载体组成，绝大多数的蛋白质抗原为TD抗原，如病原微生物、血细胞、血清蛋白等，产生再次应答，形成免疫记忆，诱导各种Ig。2.胸腺非依赖抗原（TI-Ag）——多糖类，由多个重复B表位组成，诱导IgM。二．根据抗原与机体的亲缘关系而分类1.异种抗原——来自不同种属的抗原。2.同种异型抗原——在同一种属不同个体之间所存在的抗原称同种异型抗原。常见人类同种异型抗原有血型（红细胞）抗原和组织相容性抗原（人主要为HLA，最复杂）。血型抗原主要有ABO系统和Rh系统3．自身抗原——正常情况下，机体对自身组织细胞不会产生免疫应答，即自身耐受。但在感染、外伤、服用某些药物等影响下，使隔离抗原释放，或改变和修饰了自身组织的抗原结构，也诱发对自身抗原的应答。4.异嗜性抗原——与种属无关的存在于人、动物、植物和微生物之间的共同抗原，可引起免疫病理损伤。三．根据抗原的产生方式——天然抗原；人工抗原。四．其它分类方法1.内源性抗原——抗原提呈细胞内新合成的抗原，由CD8＋T细胞的TCR识别。2.外源性抗原——来源于细胞外的抗原，由CD8＋T细胞的TCR识别。第四节非特异性免疫刺激剂一.免疫佐剂指与抗原同时或预先注入机体后，能增强该抗原的免疫原性或改变机体免疫应答类型的物质。1.免疫佐剂的种类——化合物和生物制剂。△弗氏不完全佐剂：石蜡油+羊毛脂+抗原。弗氏完全佐剂：石蜡油+羊毛脂+抗原+灭活卡介苗微生物学与免疫学32.佐剂的作用机制——改变抗原的物理状态，延缓抗原降解和排除，从而更有效地刺激免疫系。——刺激单核/巨噬细胞系统，增强其处理和提呈抗原的能力。——刺激淋巴细胞增殖和分化。3.佐剂的应用——增强特异性免疫应答，用于预防接种及制备动物抗血清——作为非特异性免疫增强剂，用于抗肿瘤与抗感染的辅助治疗。二.超抗原是只需要极低浓度即能高比率地选择激活某些亚型的T细胞克隆，产生极强免疫应答的抗原。生物学意义是毒性作用及诱导炎症反应；自身免疫病；免疫抑制；抗肿瘤。▲医学上重要的抗原一、病原微生物——细菌抗原（表面抗原、菌体抗原、鞭毛抗原）。二.细菌外毒素和类毒素1、外毒素——蛋白质，有很强的抗原性，能刺激机体产生相应的抗体。2、类毒素——外毒素经0.3%~0.4%甲醛处理后，丧失毒性作用而保留原有抗原性，即成类毒素。（如白喉类毒素、破伤风类毒素）。三.动物免疫血清△抗毒素可提供特异抗毒素抗体，该种抗体能与体内相应的外毒素结合，具有防治疾病的作用。作为异种蛋白质可刺激机体产生抗体，可能引发Ⅰ型超敏反应。在使用此类生物制剂之前，必须做皮肤过敏试验。第二章免疫球蛋白免疫球蛋白（Ig），即抗体，是血液和组织液中一类糖蛋白，由B细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生，是体液免疫的重要效应分子。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。第一节免疫球蛋白的结构免疫球蛋白分子的基本结构是一“Y”字形四肽链结构，由两条完全相同的重链和两条完全相同的轻链以二硫键连接而成。木瓜蛋白水解产生F(ab‘)2和pFc‘（最终被水解）。{P21图}第二节免疫球蛋白的血清性△双重特性——抗体活性（抗体物质）和免疫原性（抗原物质）。第三节免疫球蛋白的生物学活性一、主要功能：①与相应抗原特异性结合；②激活补体；③与细胞表面Fc受体结合;④通过胎盘和黏膜。1.IgV区的功能——特异性识别，结合抗原。2.IgC区的功能(1)激活补体经典途径(IgG和IgM)——IgG与Ag结合后暴露CH2的补体结合位点并激活补体系统。(2)结合细胞(细胞亲嗜性)——①调理作用；②抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用；③介导Ⅰ型超敏反应(IgE,IgG4)。微生物学与免疫学4二各类免疫球蛋白的特征与功能1、IgG为单体，是血清和细胞外液中的主要抗体成分，为唯一能通过胎盘的抗体。特点如下：（1）是再次免疫应答中产生的主要抗体，具有重要免疫效用。（2）血清含量最高(75%～80%)。（3）半衰期较长（20～23d）。（4）主要的抗感染抗体(具有抗菌、抗病毒、中和毒素和免疫调理作用)，抗感染主力军。（5）参与II、III型超敏反应。2.IgM为五聚体，是分子量最大的Ig，不能通过血管壁，主要存在血清当中，称巨球蛋白。IgM激活补体、结合抗原、免疫调理作用比IgG强。天然血型抗体是IgM。特点如下：（1）IgM是个体发育中最早产生的抗体，新生儿脐带血中若IgM水平升高，提示胎儿曾有宫内感染。（2）IgM是抗原刺激后（初次体液免疫应答中）出现最早的抗体，半衰期短，可用于传染病的早期诊断。3.IgA分为血清型和分泌型两种，由浆细胞产生。特点如下：（1）参与局部的粘膜免疫。（2）初乳中含有高浓度的sIgA，母乳喂养可防止新生儿患呼吸道及消化道感染，是重要的自然被动免疫。4.IgD分为血清型IgD和膜结型IgD。特点如下：（1）绞链区较长，易被蛋白酶水解，故半寿期很短（3d）。（2）膜结型IgD是BCR重要组成成分；IgD是B细胞分化发育成熟的标志。（3）B细胞的分化过程中首先出现mIgM，mIgD的出现标志着B细胞成熟。5.IgE（1）正常人血清中含量最少的免疫球蛋白。（2）引起Ⅰ型超敏反应。（3）与机体抗寄生虫免疫有关。△个体发育中产生Ig的顺序：IgM（胎儿发育晚期）→IgG（出生3月）→IgA（出生4月）。第三章补体系统一.补体是人和动物血清中的一组与免疫功能有关，经活化后有酶活性的蛋白质。肝细胞和巨噬细胞是产生补体的主要细胞。补体的成分均为球蛋白。二.三条补体激活途径的不同点经典途径MBL途径（凝集素激活途径）旁路途径（替代途径）激活物抗原—抗体复合物细菌甘露聚糖残基、MBL某些细菌、真菌等起始分子从C1q开始从C4,2开始从C3开始参加物质C1~C9C2~C9C3,C5~C9,B,D微生物学与免疫学5等C3转化酶C4b2bC3bBbC5转化酶C4b2b3bC3bnBb意义再次感染、感染后期参与特异性免疫初次感染或感染早期发挥固有免疫效应共同末端效应膜攻击复合物（MAC）形成，导致细胞溶解△补体经典途径激活的顺序是：C142356789……△C2是补体活化级联酶促反应限速步骤；C3是血浆中浓度最高补体成分，三条补体激活途径的共同组分。三.补体系统的生物学作用：①溶菌、杀菌和细胞毒作用；②调理作用；③清除循环免疫复合物；④炎症介质作用；⑤机体抗感染防御的主要机制；⑥参与特异性免疫应答；⑦与其他酶系统的相互作用。第五章主要组织相容性抗原一.主要组织相容性抗原由一组紧密连锁的基因群编码，称为主要组织相容性复合体（MHC）。二.人类主要组织相容性抗原首先发现于外周血蛋白细胞表面，故称人类白细胞抗原（HLA）,其编码基因位于第6号染色体上，称HLA复合体。△在HLA分子-抗原肽复合物中，抗原肽的两个或两个以上专司与HLA分子结合的氨基酸残基叫做锚着残基。HLA分子抗原结合槽中与抗原结合的氨基酸残基称为锚着位。第六章免疫细胞人和高等动物的免疫系统由免疫器官、免疫细胞、免疫分子组成。免疫器官按照功能不同可分为：1.中枢免疫器官——胸腺——T细胞发育、分化和成熟的场所。——骨髓——人和其他哺乳动物各类免疫细胞的发生场所。——B细胞在骨髓分化成熟，同时形成对自身抗原的耐受性。2.外周免疫器官——淋巴结、脾脏、粘膜相关淋巴组织。第二节淋巴细胞一.淋巴细胞是构成免疫系统的主要细胞类型，在免疫应答过程中起核心作用。一.T细胞的分化发育（1）T细胞发育的阳性选择骨髓造血干细胞分化为淋巴样干细胞，分化成祖T细胞和祖B细胞，进一步逐渐发育为CD4+CD8+双阳性细胞（DP),亦称为前T细胞。成熟CD4-CD8+T细胞具有识别自身MHC-Ⅰ类分子复合物的能力，而CD4+CD8-T细胞则具有识别MHC-Ⅱ分子复合物的能力。（2）T细胞发育的阴性选择胸腺细胞通过阴性选择而获得对自身抗原的耐受性。体内存在能特异性识别各种抗原的T细胞库。成熟T细胞库具有两个基本特征：①TCR识别抗原受MHC限制，即不仅特异微生物学与免疫学6性识别经APC加工处理的抗原肽，而且须同时识别与抗原肽结合成复合物的MHC分子；②机体T细胞库对自身抗原具有耐受行，一般不对自身MHC分子或与之结合的自身抗原分子产生应答。2.T细胞的表面标志：①T细胞表面受体TCR；②细胞因子受体CKR；③病毒受体；④丝裂原受体；⑤MHC抗原；⑥白细胞分化抗原（CD3可用于外周血中成熟T细胞的检测；CD4和CD8是T细胞亚群的重要标志）；⑦粘附分子。3.T细胞亚群按CD表型的不同将成熟T细胞分为CD4+T细胞和CD8+T细胞。功能如下：（1）Th1释放细胞因子,辅助单核-巨噬细胞、粒细胞等参与炎症反应和IV型超敏反应。（2）Th2释放细胞因子,促进B细胞增殖和合成Ig。△Th0细胞分化方向是决定机体免疫应答类