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第三章免疫学基础第一节免疫学概述一、免疫的概念二、免疫的功能三、免疫学发展简史一、免疫的概念免疫是指机体免疫系统识别和排除抗原性异物，维持自身生理平衡与稳定的功能。识别自己和非己，排除非己。正常情况下对机体有利，但在某些异常情况下也可对机体造成组织损伤或生理功能紊乱。二、免疫的功能（一）免疫防御即识别和清除病原生物感染和其他抗原性异物的功能。若该功能过强，会造成组织损伤或生理功能紊乱，引起超敏反应；若该功能过低，则导致免疫缺陷病，易发生严重感染。超敏反应：又叫变态反应，是指机体再次接受相同抗原刺激后所出现的以生理功能紊乱或组织细胞损伤为主的病理性免疫应答。二、免疫的功能（二）免疫稳定即识别和清除体内衰老、损伤或死亡细胞的功能。若该功能紊乱，会损伤机体正常的组织细胞，导致自身免疫病。（三）免疫监视即识别和清除体内突变细胞或病毒感染细胞的功能。若该功能低下，使突变细胞及病毒感染细胞不能及时被清除，从而发生肿瘤或病毒持续性感染。三、免疫学发展简史（一）经验免疫学时期经验免疫学时期的重要成就时间研究者主要研究成果16世纪中国明朝医生接种人痘预防天花1798年英国医生Jenner牛痘苗的发明（二）科学免疫学时期科学免疫学时期的重要成就时间研究者主要研究成果1881LouisPasteur减毒疫苗1884ElieMetchnikoff吞噬作用，细胞免疫学说1890Behring,Kitasato抗毒素、免疫血清疗法的建立1894JulesBordet补体和溶菌中抗体的作用1897PEhrlich抗体形成的侧链学说，体液免疫学说1900Landsteiner人类A、B、O血型抗原及抗体1921Calmette,Guerin卡介苗预防接种1945Burnet,Medawar获得性免疫耐受性1948Snell组织相容性抗原1957Burnet克隆选择学说（三）现代免疫学时期20世纪60年代，随着免疫耐受现象的发现和克隆选择学说提出将免疫学的发展进程从以抗体为中心的免疫化学研究推向了以细胞应答为中心的细胞生物学新阶段，从而使免疫学迅速从微生物学中分离出来，成为一门具有自身理论体系和实验方法的独立学科。分子生物学的迅速兴起，极大地推动了免疫学的发展，使免疫学的研究深入到分子水平和基因水平。免疫学的研究阐明并揭示出细胞生命活动的基本规律（如信号转导、程序性细胞死亡、细胞分化发育等等），促进了医学和整个生命科学的发展。第二节免疫系统免疫系统是机体执行免疫应答和免疫功能的组织系统。一、免疫器官免疫器官是免疫细胞发生、发育、成熟和产生免疫应答的器官。主要分为中枢免疫器官和外周免疫器官。（一）中枢免疫器官中枢器官主导免疫活性细胞的产生、增殖和分化成熟，对外周淋巴器官发育和全身免疫功能起调节作用。人类的中枢免疫器官包括骨髓和胸腺。1.骨髓骨髓是人和其它哺乳类动物的造血器官，是血细胞和免疫细胞的发源地。骨髓中造血干细胞能分化成髓样干细胞和淋巴干细胞。前者发育为红细胞系、粒细胞系、单核吞噬细胞系等，后者发育为淋巴细胞系。其中一部分淋巴干细胞在骨髓继续发育为B淋巴细胞，离开骨髓后进入外周免疫器官定居。另一部分淋巴干细胞则进入胸腺继续发育。2.胸腺胸腺位于胸腔纵隔上部、胸骨后方。胸腺出现于胚胎第9周，在胚胎第20周发育成熟，至青春期体积最大，以后逐渐退化萎缩。当淋巴干细胞进入胸腺，在胸腺微环境的影响下，有5%的细胞分化成熟为具有免疫活性的T淋巴细胞。故胸腺是T淋巴细胞分化、发育、成熟的场所。禽类的中枢免疫器官是腔上囊（又称法氏囊），位于泄殖腔后方，是禽类B淋巴细胞分化成熟的场所。实验表明，若切除腔上囊，动物的B淋巴细胞会缺乏。（二）外周免疫器官外周免疫器官包括淋巴结、脾脏、黏膜和相关淋巴组织等，是免疫细胞聚集和免疫应答发生的场所。1.淋巴结人体约有500-600个淋巴结，主要分布在易受病原微生物或其他抗原物质入侵的非黏膜部位。成熟的T淋巴细胞和B淋巴细胞定居在淋巴结内，其中75%为T淋巴细胞，25%为B淋巴细胞。在淋巴结内巨噬细胞、T淋巴细胞和B淋巴细胞等免疫细胞接受抗原刺激后发生免疫应答。血液和淋巴液中淋巴细胞经淋巴细胞再循环沟通。2.脾脏脾脏是人体最大的外周免疫器官。脾脏主要清除血液内的抗原物质以及自身衰老死亡的细胞。其中B淋巴细胞约占60%，T淋巴细胞约占40%。来自血液的抗原物质进入脾脏刺激T,B淋巴细胞活化，增殖，分化，发生免疫应答并被清除。切除脾脏会降低机体的免疫力。3.黏膜和相关淋巴组织主要包括扁桃体，阑尾和消化道、呼吸道及泌尿生殖道黏膜下分散的淋巴组织等。这些组织中都分布有各类免疫细胞，是全身免疫系统的重要部分。二、免疫细胞免疫细胞是指参与免疫应答或与免疫应答有关的细胞。包括淋巴细胞、单核细胞、巨噬细胞、粒细胞、肥大细胞、辅佐细胞，以及它们的前体细胞等。它们共同完成免疫功能。（一）淋巴细胞淋巴细胞主要包括Ｔ淋巴细胞、Ｂ淋巴细胞和NK淋巴细胞。其中Ｔ、Ｂ淋巴细胞能特异性识别抗原，接受抗原刺激，并通过增殖、分化，发生特异性免疫应答，因此又称为免疫活性细胞（也称抗原特异性淋巴细胞）。1．T淋巴细胞是在胸腺微环境作用下分化发育成熟的淋巴细胞，故又称胸腺依赖性淋巴细胞简称T细胞。成熟T细胞离开胸腺到达外周免疫器官，在末梢血液中它约占淋巴细胞总数的60%~70%，参与淋巴细胞再循环，介导细胞免疫应答。（1）主要表面标志T细胞的表面标志是指存在于T细胞表面的膜分子，它包括表面抗原、表面受体和黏附分子。是T细胞识别抗原、与其他免疫细胞、免疫分子相互作用的“桥梁”，是鉴别和分离T细胞的重要依据。表3-3T细胞膜表面标志及其功能TCR(即T细胞抗原受体)能特异性识别地识别抗原分子中T细胞表位和自身MHC，通过CD3将特异性信号传导至细胞内CD4与MHCⅡ类抗原结合；有粘附，信号传导；与人类免疫缺陷病毒的包膜蛋白gp120结合CD8与MHCⅠ类抗原结合；有粘附，信号传导CD2（即绵羊红细胞受体）与LFA-3结合；粘附于APC,增强T细胞与APC结合强度利于T细胞对抗原的识别以及参与辅助活化信号的传递CKR（即细胞因子受体）与细胞因子结合，参与调节T细胞的活化有丝分裂原受体与有丝分裂原（如植物血凝素）结合，介导T细胞增殖（2）分类：根据T细胞表面是否有CD4/CD8分子，分为不同亚群。CD4＋T细胞：指细胞表面有CD4分子的T淋巴细胞（又称T辅助细胞），主要包括TH1和TH2。TH1细胞的功能是分泌细胞因子和介导Ⅳ型超敏反应；TH2细胞主要功能是诱导B细胞增殖、分化及抗体。CD8＋T细胞：指细胞表面有CD8分子的T淋巴细胞，主要包括细胞毒T细胞（Tc或CTL）和抑制T细胞（Ts）。Tc经抗原激活，具有特异性溶解杀伤抗原细胞的功能。参与抗肿瘤、抗病毒及移植排斥反应；Ts有抑制免疫应答的功能。2.B淋巴细胞B淋巴细胞因在骨髓发育成熟，故称为骨髓依赖性淋巴细胞，简称为B细胞。成熟的B细胞离开骨髓到外周血液中，约占淋巴细胞总数的10%~15%，并移居于外周免疫器官中，执行体液免疫功能。（1）主要表面标志包括表面受体和表面抗原，它们参与B细胞识别抗原及递呈抗原的作用。表3-4B细胞膜表面标志及其功能BCR（B细胞膜表面免疫球蛋白）能与抗原特异性结合；参与Ig从胞内向包膜的转运MHC抗原：有MHC－Ⅰ和MHC－Ⅱ分子能增强B细胞与T细胞间的粘附作用，可促进B细胞活化，还参与B细胞处理和提呈抗原的过程CD40介导B细胞增殖、分化调节，诱导B细胞再次免疫应答CKR（细胞因子受体）免疫调节IgG-Fc受体参与抑制B细胞活化，对体液免疫起负调节作用有丝分裂原受体与丝裂原（如脂多糖LPS）结合，使B细胞活化、增殖（2）亚群及功能B细胞亚群，依照分化抗原CD5的存在与否，分为B-1细胞和B-2细胞两个亚群。B-1细胞表面存在CD5分子，主要分布于胸腹膜腔、肠道固有层，B-2细胞表面不表达CD5分子。B-1细胞产生抗体有两个特点：多为低亲和力的IgM、IgA和IgG3，参与抗细菌感染的黏膜免疫应答；能产生多种针对自身抗原的抗体，与自身免疫病相关。B-2细胞即成熟的B细胞，产生高亲和力抗体，行使体液免疫功能，并具有抗原提呈和免疫调节功能。表3-5T细胞与B细胞的比较项目T细胞B细胞成熟场所胸腺骨髓占外周血淋巴总数60%～70%10%～15%主要表面标志TCRBCRCD2、CD3IgGFc受体CD4/CD8C3b受体PHA受体LPS受体主要功能介导细胞免疫介导体液免疫3.NK细胞NK细胞即自然杀伤细胞，来源于骨髓，占外周血淋巴细胞的5%~10%。NK细胞没有抗原识别受体。NK细胞在感染的早期发挥作用，没有抗原的特异性和MHC限制，能非特异性杀伤病毒感染的细胞和肿瘤细胞，从而发挥抗肿瘤、抗感染的作用。在肿瘤或病毒特异性IgG抗体存在条件下，NK细胞也可通过表面的IgGFc受体介导ADCC（抗体依赖细胞介导的细胞毒作用）效应而杀伤靶细胞。图3-2抗体依赖细胞介导的细胞毒作用（ADCC）（二）抗原提呈细胞抗原提呈细胞（APC）是指能捕获、加工处理抗原，并将处理后的抗原提呈给T淋巴细胞的细胞。APC分为两类：一类是专职APC，包括树突状细胞（DC）、单核/巨噬细胞和Ｂ淋巴细胞；另一类是非专职APC，包括内皮细胞、成纤维细胞、上皮细胞、间皮细胞、嗜酸性粒细胞等。1.单核巨噬细胞吞噬细胞系统单核吞噬细胞系统亦称巨噬细胞系统是体内具有强烈吞噬及防御机能的细胞系统。包括分散在全身各器官组织中的巨噬细胞、单核细胞及幼稚单核细胞。共同起源于造血干细胞，在骨髓中分化发育，经幼单核细胞发育成为单核细胞，在血液内停留12～102h小时后，循血流进入结缔组织和其他器官，转变成巨噬细胞。巨噬细胞：细胞质内含丰富溶酶体、线粒体及粗糙内质网，细胞表面形成小突起和胞膜皱褶。静止时称固着巨噬细胞，有趋化因子时便成为游走巨噬细胞，能进行变形运动及吞噬活动。人的巨噬细胞能生活数月至数年。许多疾病能引起单核吞噬细胞系统大量增生，表现为肝、脾淋巴结肿大。它的功能：①吞噬清除体内病菌异物及衰老伤亡细胞；②呈递抗原给T细胞；③在细菌或其他因子刺激下能分泌酸性水解酶、中性蛋白酶、溶菌酶和其他内源性致热原等。2．树突状细胞（DC）DC是具有许多分枝突起的细胞，广泛分布于全身组织和器官中，血中数量较少。DC是专职的抗原提呈细胞，其主要功能：①摄取、加工处理和提呈抗原，从而启动特异性免疫应答；②DC具有多种免疫调节作用，可通过分泌细胞因子（如IL-2、3、4、12和IFN-α等）影响免疫应答的类型,并参与T细胞免疫耐受的形成。（三）其他免疫相关细胞机体内各种粒细胞、肥大细胞、血小板、红细胞等，也参与免疫应答过程，故也属于免疫细胞。三、免疫分子免疫分子是参与免疫应答的生物活性物质，包括膜性免疫分子和分泌性免疫分子。膜性免疫分子主要有Ｔ细胞抗原识别受体（TCR）、Ｂ细胞抗原识别受体（BCR）、主要组织相容性复合（MHC）、白细胞分化抗原（CD分子）和细胞黏附分子。分泌性免疫分子主要有免疫球蛋白、补体、细胞因子。（一）细胞因子1.细胞因子的概念细胞因子（CK）是由多种细胞合成和分泌的具有调节细胞生理功能、介导炎症反应、参与免疫应答和组织修复等多种生物学效应的小分子蛋白质因子。2.主要的细胞因子（1）白细胞介素（IL）（2）干扰素（IFN）（3）肿瘤坏死因子（TNF）（4）集落刺激因子（CSF）（5）生长因子（GF）（6）趋化性细胞因子（1）白细胞介素（IL）IL是一组由多种类型细胞所分泌的、结构和功能各异的可溶性蛋白。参与细胞间信息交换，目前已发现IL-1～IL-33类型。IL具有多来源、多功能和多作用途径的特点。白细胞介素参与造血；参与传递信息，激活与调节免疫细胞，介导T、B细胞活化、增殖与分化及在炎症反应中起重要作用。（2）干扰素（IFN）IFN是细胞因子中的一个家族，以干扰病毒复制而得名。根据产生细胞不同可分为IFN-α、IFN-β和IFN-γ三类。IFN具有广谱抗病毒、抗肿瘤和免疫调节作用。干扰素不能直接灭活病毒，而是通过诱导细胞合成抗病毒蛋