生命科學導論 免疫學

1、第七章,人類健康與傳染性疾病,主講教師：關樹文,吉林大學生命科學學院,第一節(jié)：人類的免疫系統(tǒng)概述,?,什么是免疫？,?,拉丁文,immunis,是免除服役、免除課稅。,?,簡單的說免疫就是機體識別“自我”與“非我”，并,對“非我”進行清除的生理作用。,第一節(jié)：人類的免疫系統(tǒng),?,什么是免疫？,?,拉丁文,immunis,是免除服役、免除課稅。,?,簡單的說免疫就是機體識別“自我”與“非我”，并對“非我”,進行清除的生理作用。,?,免疫學是一門“新興”的學科,?,據(jù)記載，,1000,年前宋朝有人接種“人痘”的方式預防天花。,?,英國醫(yī)生,Jenner,在,1796,年首創(chuàng)接種“牛痘”預防天花。,

2、?,1870s,，巴斯德和科赫首次用弱毒疫苗接種，預防羊炭疽病、雞霍,亂、狂犬病等疾病,?,免疫學的研究方法在其他領域（生物化學、分子生物學）,的研究中的應用很廣泛,第一節(jié)：人類的免疫系統(tǒng),一、免疫系統(tǒng)的基本組成,（一）、免疫細胞,1,、粒細胞,2,、淋巴細胞,3,、樹突細胞和單核細胞,（二）、免疫器官,1,、中樞免疫器官,2,、外周免疫器官,二、獲得性免疫系統(tǒng),（一）、免疫細胞,造血干細胞,紅細胞,血小板,骨髓干細胞,粒細胞,巨噬細胞,淋巴干細胞,NK,細胞,CD8,+,CD4,+,B,細胞,T,細胞,CTL,Th2,Th1,一、免疫系統(tǒng)的基本組成,（一）、,免疫細胞,?,粒細胞（,Gran

3、ulocytes,）,?,淋巴細胞（,Lymphocytes,）,?,樹突細胞（,Dendritic Cells,，,DC,）,?,單核細胞（,Monocytes,）,1,、粒細胞系,(Granulocytes),?,中性粒細胞,（,Neutrophil,）,?,嗜酸性粒細胞,（,Eosinophils,）,?,嗜堿性粒細胞,（,Basophils,）,（一）、,免疫細胞,1,、粒細胞系,(Granulocytes),?,中性粒細胞（,Neutrophil,）,?,是最主要的兩類吞噬細胞之一,，占白細胞總數(shù)的,60%-70%,。,?,胞漿中含多種蛋白水解酶、過,氧化物酶及防衛(wèi)素,?,具有較強的

4、殺傷細胞、真菌甚,至病毒的能力,免疫系統(tǒng)的“肉搏兵種”,1,、粒細胞系,(Granulocytes),1,、粒細胞系,(Granulocytes),?,嗜酸性粒細胞,(Eosinophils,）,?,胞漿中富含堿性蛋白肽，該蛋,白肽能夠結合于寄生蟲的表面,，介導其體表損傷,?,介導,I,型超敏反應調節(jié),1,、粒細胞系,(Granulocytes),?,嗜堿性粒細胞與肥大細胞,(Basophils and mast cells,）,?,胞漿中含有橢圓形深藍色（嗜,堿）顆粒（肥大細胞僅存在于,組織中）,?,胞漿顆粒中均含有組胺和肝素,等炎癥介質,?,均表達,IgE,的高親和力受體,(,FcR,）介

5、導,I,型超敏反應,免疫系統(tǒng)的“偵察兵”,1,、粒細胞系,(Granulocytes),靜息肥大細胞,激活后,5,分鐘,激活后,60,分鐘,（一）、,免疫細胞,?,粒細胞（,Granulocytes,）,?,淋巴細胞（,Lymphocytes,）,?,樹突細胞（,Dendritic Cells,，,DC,）,?,單核細胞（,Monocytes,）,2,、淋巴細胞（,Lymphocytes,）,?,淋巴細胞是分布于血液、淋,巴液中體積較小的游離細胞。,人體中大約有,10,12,個淋巴細,胞，每天生成約,10,9,個淋巴,細胞。,?,體內的淋巴細胞在血液循環(huán),系統(tǒng)和淋巴系統(tǒng)之間不斷循,環(huán)，在抗原刺

6、激下被活化后,具有進入外周組織的能力。,?,根據(jù)細胞的功能以及膜表面,的標志將淋巴細胞分為,T,細,胞、,B,細胞、,NK,細胞,（,Natural Killer Cells) 3,個群。,（一）、,免疫細胞,2,、淋巴細胞（,Lymphocytes,）,?,T,淋巴細胞,?,占外周血淋巴細胞總數(shù)的,60%,左右。是獲得性免疫應答發(fā)生過程,中最重要的免疫細胞類群。,?,具有特異性識別抗原分子片段的受體,TCR,?,絕大多數(shù),T,細胞表達,CD4,或者,CD8,分子。,?,CD4,+,T,細胞：,Th,細胞，具有輔助,B,細胞和巨噬細胞活化的功能。,?,CD8,+,T,細胞：,CTL,細胞，能夠

7、直接殺傷靶細胞，發(fā)揮免疫學效應。,免疫系統(tǒng)的“司令和高級軍官”,CD4,+,T,細胞,?,CD4,+,T,細胞：輔助性,T,細胞（,Th,細胞）,CD8,+,T,細胞,?,CD8,+,T,細胞（細胞毒性,T,細胞，,CTL,）,?,胞漿內含毒性顆粒（穿孔素、顆粒酶），能,?,特異性殺傷腫瘤和病毒感染細胞,?,主要機制：,?,(1),顆粒外排（穿孔素，顆粒酶，顆粒溶解素）,?,(2) Fas/FasL,途徑誘導靶細胞凋亡,CTL,識別靶細,胞后，顆粒內,容物穿孔素和,顆粒酶釋放,穿孔素,在靶細,胞膜上構筑小,孔，細胞裂解,顆粒,顆粒外排途徑,凋亡途徑,CTL,特異性識,別抗原肽：,MHC-I,分

8、子復,合物，導致靶,細胞凋亡,FasL,Fas,2,、淋巴細胞（,Lymphocytes,）,幾個概念,?,CD,分子：是,Cluster Determinant,或者,Cell Differentiation,的縮寫，是淋巴細胞表面標記分子，后面常綴以發(fā)現(xiàn),順序的序號。表達某種膜表面分子的細胞也被稱為該,分子陽性細胞，如,CD4,+,細胞、,CD8,+,細胞等。,?,抗原遞呈細胞：,Antigen Presentation Cell (APC),，能夠,通過一種稱之為“,MHC”,的蛋白分子將內源或外源性,肽段遞呈于細胞表面，供,T,淋巴細胞識別。,?,MHC,分子：,Major Histo

9、compatibility Complex,，主要組,織相容性復合體的簡稱。因與器官移植排斥相關而得,名，但主要的生理功能為遞呈抗原。人的,MHC,稱為,HLA,即,Human Leukocyte Antigen,，人白細胞抗原,2,、淋巴細胞（,Lymphocytes,）,?,B,淋巴細胞,?,占淋巴細胞總數(shù)的,30%,左右。,?,參與獲得性免疫應答，主要功能是合成抗體分子,。,?,有特異性識別抗原分子的受體,BCR,。,免疫系統(tǒng)的“導彈部隊”,2,、淋巴細胞（,Lymphocytes,）,?,NK,細胞,?,細胞體積較大，胞漿中含有大的細胞顆粒，故又被,稱為大顆粒淋巴細胞。,?,具有直接殺

10、傷被病毒感染的細胞或者腫瘤細胞的能,力。,?,殺傷細胞手段同,CTL,相似：通過分泌穿孔素或者,FasL,殺傷靶細胞。,免疫系統(tǒng)的“化學武器部隊”,（一）、,免疫細胞,?,粒細胞（,Granulocytes,）,?,淋巴細胞（,Lymphocytes,）,?,樹突細胞（,Dendritic Cells,，,DC,）,?,單核細胞（,Monocytes,）,（一）、,免疫細胞,?,DC,是功能最強的專職抗原遞,呈細胞（,APC,）,?,DC,細胞表達高水平的,MHC,類分子，具有直接激活,初始,T,細胞能力,?,參與免疫應答調控,3,、樹突狀細胞,Dendritic cells, DC),免疫系

11、統(tǒng)的“高級偵察兵”,（一）、,免疫細胞,?,粒細胞（,Granulocytes,）,?,淋巴細胞（,Lymphocytes,）,?,樹突細胞（,Dendritic Cells,，,DC,）,?,單核細胞（,Monocytes,）,（一）、,免疫細胞,4,、單核細胞與巨噬細胞,monocytes and macrophages,?,單核細胞體積較大，蹄狀核（左，普通光鏡）。透射電鏡顯,示其高爾基體發(fā)達、粒體豐富、胞漿顆粒明顯（中）。掃描,電鏡顯示腹腔巨噬細胞粘附于玻璃表面（右）。,?,單核巨噬細胞有很強的變形運動和吞噬能力,單,核,巨,噬,細,胞,單核巨噬細胞的主要功能,?,吞噬消化作用,?,殺

12、傷腫瘤細胞,?,加工遞呈抗原,免疫系統(tǒng)的“肉搏兵”,30,單核巨噬細胞,（,monocytes and macrophages,）,31,免疫系統(tǒng)“部隊”組成,肉搏兵,（吞噬、消化）,導彈部隊,（分泌抗體）,化學武器部隊,（誘導調亡等）,肥大細胞、,樹突細胞（,DC,）,?,偵查部隊,（募集炎癥細胞,抗原遞呈）,?,野戰(zhàn)部隊,?,三軍總司令,（啟動適應性免疫反應）,中性粒細胞、,單核巨噬細胞,B,淋巴細胞,Tc,淋巴細胞、,NK,細胞,Th,淋巴細胞,?,民兵,（合成補體、分泌干擾素等）,肝細胞、表皮細胞等體細胞,（二）、,免疫器官,?,中樞免疫器官,胸腺（,Thymus),骨髓（,Bone

13、marrow),?,外周免疫器官,淋巴結（,Lymph nodes),脾臟,(Spleen),胸腺（,Thymus),是一個扁平的雙葉器官，出現(xiàn)于胚胎發(fā)育的,第,9,周，是發(fā)生最早的免疫器官,胸腺的主要功能,?,T,細胞發(fā)育成熟的場所,?,陽性選擇：賦予,T,細胞,MHC,限制性。,?,陰性選擇：保證,T,細胞對自身抗原不能夠識別,免疫系統(tǒng)的“黃埔軍?！?骨髓,?,是免疫器官，也是造血器官,?,其內的造血干細胞是所有血細胞（包括免疫細,胞）的共同祖先,?,是,B,細胞發(fā)育成熟的場所,?,骨髓基質細胞為干細胞和,B,細胞的發(fā)育提供微,環(huán)境,免疫系統(tǒng)的“導彈部隊訓練營”,脾臟,?,位于腹腔左上方，

14、是體內最大的免疫器官,?,脾臟中的免疫細胞主要有,T,細胞（,35%,），,B,細胞,（,55%,）和巨噬細胞（,10%,）,?,是血液的主要濾器，脾中的巨噬細胞能有效的直,接清除病原體及衰老的紅細胞,免疫系統(tǒng)的“全國總兵營”,淋巴結,?,遍布全身，通過淋巴循環(huán)與血液相連，成熟,的淋巴細胞在其間往復流動,?,淋巴結的主要功能是過濾淋巴液、捕捉外源,性物質并且為,T,和,B,淋巴細胞的活化與應答提,供微環(huán)境,免疫系統(tǒng)的“兵營”,第一節(jié)：人類的免疫系統(tǒng),?,一、免疫系統(tǒng)的基本組成,?,免疫細胞,?,免疫器官,?,二、人體的免疫系統(tǒng),?,人體的免疫系統(tǒng)分類,1,、天然免疫系統(tǒng),2,、獲得性免疫系統(tǒng),

15、?,抗原與抗體,1,、抗體的結構,2,、抗體的生物學功能,3,、抗體的生成,?,免疫應答的基本過程,人,體,內,的,兩,道,防,線,天然免疫系統(tǒng),INNATE IMMUNE SYSTEM,獲得性免疫系統(tǒng),ADAPTIVE IMMUNE SYSTEM,物理屏障：,皮膚、粘膜,化學物質：,干擾素、蛋白、補體,細胞：,NK,細,胞、吞噬細胞、,嗜酸性細胞,特點：反應快，無記憶性,人體的免疫系統(tǒng),天然免疫細胞,干擾素抗病毒作用,病毒入侵后細胞產(chǎn)生干擾素，進而作用于同種細胞，,使之獲得抗病毒能力,人,體,內,的,兩,道,防,線,天然免疫系統(tǒng),INNATE IMMUNE SYSTEM,獲得性免疫系統(tǒng),AD

16、APTIVE IMMUNE SYSTEM,物理屏障：,皮膚、粘膜,化學物質：,干擾素、蛋白、補體,細胞：,NK,細,胞、吞噬細胞、,嗜酸性細胞,免疫活性細胞,T,、,B,細胞,免疫活性分子,抗體,人體的免疫系統(tǒng),特點：反應快，無記憶性,特點：反應慢，有記憶性,獲得性免疫應答的記憶效應,（一）抗原與抗體,?,抗原（,Antigen,，,Ag,）是一類能被,識別并,啟動特異性免疫應答、并能與相應的特異性免疫應答產(chǎn),物（抗體和致敏淋巴細胞）在體內外發(fā)生特異性結合的,物質。,?,抗體（,Antibody,，,Ab,）：是一類糖蛋白分子；體內由漿,細胞產(chǎn)生；,特異性的與抗原結合,T,、,B,淋巴細胞,I

17、mmune serum,Ag adsorbed serum,1,2,+,-,albumin,globulins,Mobility,A,m,o,u,n,t,o,f,p,r,o,t,e,i,n,二、獲得性免疫系統(tǒng),1,、抗體分子的基本結構,（一）、抗原與抗體,抗體分子的類別,?,免疫球蛋白的重鏈可分為五種類型,鏈,IgA,鏈,IgG,鏈,IgD,鏈,IgE,鏈,IgM,?,免疫球蛋白的輕鏈可分為兩種類型,型和,型,2,、抗體分子的主要生物學功能,?,結合抗原，中和毒素（,V,區(qū)）,?,調理和吞噬,ADCC,（,Antibody-dependent cell-mediated,cytotoxicit

18、y,）,?,激活補體,抗原結合區(qū),補體結合區(qū),Fc,段,（一）、抗原與抗體,結合抗原、中和毒素,?,中和反應：抗體結合抗原，以便吞噬細胞吞噬,?,聚集反應：抗體是雙價的，可以使抗原聚集，以便吞噬。,?,沉淀反應：抗體結合后，使可溶性抗原大分子沉淀，便于,吞噬。,2,、抗體分子的主要生物學功能,2,、抗體分子的主要生物學功能,調理和吞噬,ADCC,活化補體,?,補體是存在于血漿中的一類蛋白質，參與免疫反,應。,?,活化補體：抗體結合在細菌細胞表面，,FC,段結合,并活化一系列補體，活化了的補體分子會在細菌,細胞膜上打個洞，使后者裂解并死亡。,2,、抗體分子的主要生物學功能,問題：抗體是如何生成的

19、？,?,問題二：免疫細胞表面對付千變萬化的抗原的,受體又是從哪里來的呢？,?,問題一：免疫細胞如何識別千變萬化的抗原？,回答：免疫細胞表面有結合抗原的受體,抗體生成的理論,側鏈學說,（,Side chain theory,）,模板學說,（,Template theory,）,克隆選擇學說,（,Clonal selection theory,）,側鏈學說,Paul Ehrlich,模板學說：先有鑰匙后有鎖？,Ag,淋巴細胞最初并不是,分別帶有不同受體的，,只有在它們與抗原分,子接觸之后，在抗原,分子的影響下才分化,出與抗原分子的抗原,決定子互補的抗體,Frank Burnet 1900-1990

20、,Nobel Prize 1960,?,體內早已準備好多種帶有不同受,體的淋巴細胞，當一種抗原侵入,人體后，在無數(shù)種淋巴細胞中，,只有表面本來就帶有和這種抗原,互補的,受體的少數(shù)淋巴細胞能和,抗原結合。一經(jīng)結合，這種淋巴,細胞就恢復了分裂的能力，連續(xù),分裂產(chǎn)生大量帶有同樣抗體的淋,巴細胞群。克隆選擇學說。,克隆選擇學說,IgG,分子由兩條,H,鏈,和兩條,L,鏈,共價結合,而成。輕鏈包括,V,L,和,C,L,兩個結構域，重鏈,含有,1,個,V,H,和,3,個,C,H,結構域。,V,H,和,V,L,共,同組成抗原結合部位。,Ig,分子中線對稱，具,有兩個相同的抗原結,合部位。,抗體基因重排,抗體

21、基因重排,?,編碼抗體,L,鏈可變區(qū)的基因有三組,?,V,基因,400,種拷貝,?,J,基因,5,種拷貝,?,C,基因,2,種,C,這樣，,L,鏈可變區(qū)的編碼基因可能有的組合方式是：,400,5,2=4000,種,?,編碼抗體,H,鏈可變區(qū)的基因有四組,?,V,基因,400,種,?,D,基因,5,種,?,J,基因,10,種,?,C,基因,8,種,這樣，,H,鏈可變區(qū)的編碼基因可能有的組合方式是：,400,5,10,8=160000,種,L,鏈和,H,鏈組合在一起，可能出現(xiàn)的組合方式：,4000,160000=6.4,10,8,種,再加上個體可能發(fā)生的突變，各種組合總數(shù)可達,10,9,-10,1

22、0,種,外顯子,1,內含子,RNA,轉錄本,mRNA,蛋白質多肽鏈,基因,1,基因,2,基因,3,基因,4,外顯子,2,外顯子,4,外顯子,3,內含子,內含子,染色體,DNA,完整基因,基,因,的,結,構、,轉,錄,與,翻,譯,L V,H,C,1.,胚系基因,2.,基因重排,3.,重排基因,4.RNA,轉錄本,5.mRNA,剪切,6.,成熟,mRNA,7.Ig,前體多肽,V,1,V,2,V,3,Vn,D,1,D,2,D,3,Dn,J,1,J,2,J,3,J,4,C,C,C,C,C,V,1,V,2,D,2,J,3,J,4,C,C,C,C,C,V,1,V,2,D,2,J,3,J,4,C,C,C,C

23、,C,V,2,D,2,J,3,J,4,C,C,V,2,D,2,J,3,C,C,V,2,D,2,J,3,C,C,J,4,J,4,V,2,D,2,J,3,C,V,2,D,2,J,3,C,L V,H,C,Ig,重,鏈,基,因,重,排,引自高曉明醫(yī)學免疫學基礎,?,抗原識別和抗原遞呈,?,免疫細胞活化、增殖和分化,?,免疫效應,免疫應答的基本過程,第二節(jié)：微生物與傳染性疾病,第二節(jié)：微生物與傳染性疾病,一、常見病原微生物,1,、細菌,2,、病毒,3,、消毒與滅菌,二、常見傳染性疾病,1,、細菌傳染病,2,、病毒傳染病,一、常見病原微生物,?,細菌是一類個體微?。◣孜⒚祝?、,結構簡單的原核單細胞生物。根

24、據(jù),其外形可分為球菌、桿菌和螺旋菌,三類。,?,根據(jù),Christian Gram,創(chuàng)立的細菌染色,方法，可將細菌劃分為革蘭氏陽性,菌（,G,+,）和革蘭氏陰性菌（,G,-,）。,細菌的致病性,?,通過在體內快速的生長繁殖直接造,成機體細胞和組織的破壞。,?,分泌細菌毒素（,toxin,）,?,內毒素（,endotoxin,）,?,外毒素（,exotoxin,）,1,、細菌,一、常見病原微生物,?,是一類具有基因、復制、進化、并,占據(jù)著一定的生態(tài)學地位的生物實,體，是結構及其簡單、性質十分特,殊的一種生命形式。,?,病毒的分類,?,根據(jù)攜帶遺傳物質不同：,DNA,病毒、,RNA,病毒和蛋白質病

25、毒。,?,根據(jù)宿主不同：噬菌體、植物病毒,和動物病毒。,2,、病毒,病毒的復制,1,、吸附,2,、侵入,3,、脫殼,4,、病毒大分子的合成,5,、裝配與釋放,一、常見病原微生物,?,消毒：指殺死物體上病原微生物的方法，芽胞或非,病原微生物可能仍存活。,?,2.5%,的碘酒,?,70%-75%,的乙醇,?,3%,過氧化氫,?,滅菌：用劇烈的物理、化學方法殺滅物體上所有的,細菌（包括芽孢）的方法。,?,高溫蒸汽滅菌法,?,紫外線照射,?,電離輻射,3,、消毒與滅菌,二、常見傳染性疾病,(1),、細菌性痢疾,?,由痢疾桿菌引起的一種急性腸道傳染病，簡稱菌痢。,?,菌痢根據(jù)病程可分為急性及慢性菌痢兩類。,?,傳染源：,?,病人,?,不潔凈的水及食物（蒼蠅）,?,手接觸,?,預防,?,注意個人衛(wèi)生，養(yǎng)成飯前、便后洗手的良好生活習慣,?,注意飲食衛(wèi)生，不喝生水，不食不潔瓜果，不吃變質食物,1,、細菌性傳染病,二、常見傳染性疾病,(2),、破傷風,?,破傷風是由破傷風桿菌經(jīng)傷口感染的急性、中毒性疾病。,?,感染條件,-,經(jīng)傷口感染；不潔凈分娩,?,預防,?,傷口的應急處理,?,新生兒及產(chǎn)婦,?,破傷風疫苗,1,、細菌性傳