免疫学发展简史Word格式.docx

1、有三个方面：能有效预防天花。在接种方法、痘苗的制备和保存建立了一整套完整的科学方法，为以后疫苗的发展提供了丰富的经验和借鉴。清代吴谦所著的医宗金鉴幼科种痘心法要旨（1742年）中介绍了四种接种法：痘衣法痘浆法旱苗法水苗法。并指出这些方法的优劣：“水苗为上，旱苗次之，痘衣多不应验，痘浆太涉残忍。”对痘苗保存指出：“若遇热则气泄，日久则气薄，触污秽则气不清，藏不洁则气不正，此蓄苗之法。” “须贮新磁瓶内，上以物密覆之，置之洁净之所，清凉之处。痘苗有“时苗”和“熟苗”之分，开始采用的痘痂叫时苗，经人体接种传代后制备的叫熟苗。清代朱奕梁编著的种痘心法中写道：“其苗传种愈久，则药力之提拔愈清。人工之选炼

2、愈熟，火毒汰尽，精气独存，所以万全而无害也。若时苗能连种七次，精加选炼，则为熟苗，不可不知。 “以毒攻毒”的思想对防治疾病意义深远。首届诺贝尔医学奖获得者贝林（Emil von Behring）深受“以毒攻毒”这种观念的影响，开创了抗毒素免疫治疗的方法。他说：“中国人远在两千年前即知以毒攻毒的医理，这是合乎现代科学的一句古训！（三）牛痘苗接种英国乡村医生琴纳（Edward Jenner）1798发明牛痘苗接种，1804年传入中国。牛痘接种预防天花既安全又有效，是一划时代的发明。他于1796年9月17日给一个8岁男孩的右臂划痕接种了牛痘，两天后男孩感到有些不适，可是很快就好了。6周后再接种天花患

3、者的痘浆，未发生天花。以后又继续试验，证实了牛痘苗接种预防天花的作用。于1798年公布了他的研究论文。1979年10月26日世界卫生组织（WTO）宣布“天花已在全世界被消灭”，牛痘接种预防天花起到了关键作用。二、免疫学科建立时期（19世纪1975年）这个时期免疫学的研究主要以实验研究为基础开展的，是免疫学系统形成，最终成为一门独立学科的阶段。这个时期主要研究工作和成就有以下几个方面。（一）抗传染免疫的研究1病原菌的发现德国细菌学家郭霍（Robert Koch）于1881年发明了琼脂固体培养基，彻底解决了分离培养纯菌种的这一重大技术问题，使得19世纪末20世纪初成为细菌学研究的黄金时代，对人致病

4、的绝大多数细菌被发现，为抗传染免疫的研究奠定了基础。2减毒疫苗的研究法国科学家巴斯德（Louis Pasteur）应用不同的方法制成了多种减毒活疫苗，用于动物和人传染病的预防，为疫苗的发展起到了承前启后的作用：应用陈旧培养物制成了鸡霍乱减毒活疫苗（1880）；通过高温（4143）培养制备出了炭疽减毒活疫苗（1881）；经兔脑内连续传代制成了狂犬病减毒活疫苗（1884）。3抗毒素的发现和应用德国学者贝林（Emil van Behring）和日本学者北里（Shibasaburo Kitasato）于1890年发现了白喉和破伤风抗毒素。动物实验中发现转输抗毒素血清能保护其它动物免除相应毒素的致病作用

5、。1891年贝林在德国柏林医院用白喉抗毒素成功的治愈了一名患白喉的小女孩，开创了人工被动免疫疗法。4血清学的建立1896年奥地利学者格鲁伯（Max Gruber）和英国学者道汉姆（Herbert Edward Durham）建立了凝集反应；1897年奥地利学者克罗斯（Rudolf Kraus）建立了沉淀反应；1898年比利时学者博德特（Jules Bordet）建立了补体结合试验；这些试验随之在临床传染病诊断与检验中得到应用。（二）抗原、抗体与其相互作用的研究1抗原、抗体的发现19世纪80年代发现许多细菌与蛋白质注射动物后，在动物的血清和体液中出现有针对这些物质的反应物，从而将这些反应物称为“

6、抗体”，将注射物称为“抗原”，并发现它们之间的反应具有特异性。2抗原结构与其特异性的研究奥地利科学家兰兹泰纳（Karl Landsteiner）从1914年开始用半抗原（芳香族有机分子）-载体研究了抗原的特异性。他于1900年发现了人类ABO血型。3抗体结构与其功能的研究从1907年之后，许多研究人员已开始发现抗体的活性与血清球蛋白有关。1939年Tiselius和Kabat将经抗原沉淀去除抗体前后的动物免疫血清，与沉淀分离出来的抗体经电泳鉴定，确定抗体属于-球蛋白。此后，有人进一步证明抗体主要存在于-球蛋白。1959年英国的Porter用木瓜蛋白酶水解法获得了具有抗体活性的片段和可结晶的片段

7、；1961年美国的Edelman用化学还原法证明抗体是由四条肽链经二硫键连接组成的，其中两条链长两条链短。1962年Porter提出了抗体分子（IgG）结构模式图。1964年WTO专门委员会将抗体命名为Ig（immunoglobulin）。从20世纪60年代后半期到70年代前半期对Ig分子进行了氨基酸序列分析，揭示出Ig分子肽链存在有可变区、超变区和稳定区，提出了同源功能区的概念。这些研究从分子水平阐明了抗体的结构与功能之间的关系。此外，Marrack（1934，1938）在假设抗原是多价和抗体至少两价的基础上，提出了“格子”（lattice）学说，合理地解释了体外抗原抗体反应作用机制与反应现

8、象。（三）对免疫应答复杂性的认识1超敏反应Jenner（1798）发现第二次接种牛痘苗的人，在接种的皮肤部位可出现超敏反应现象。1890年Koch在结核杆菌感染的豚鼠的研究中发现了迟发型超敏反应现象，并以他的名字命名为Koch现象。1902年由Richet和Portier用海葵浸液给狗静脉注射，对速发型超敏反应现象作了详细的研究。当相隔数周第二次注射相同剂量的海葵浸液后，狗出现了急性休克死亡现象，称之为无保护作用（anaphylaxis）。Otto（1907）证实将速发型超敏反应动物的血清给正常动物注射，能转移超敏反应性。1921年Prausnitz和Kstner将引起速发型超敏反应的抗体称为

9、反应素（reagin）。Zinsser（1925）首先提出了速发型和迟发型超敏反应的两型概念。Chase和Landsteiner（1942）对Koch现象进行了深入研究，用致敏豚鼠血清给正常动物注射之后做结核菌素试验，没有出现反应，当转输淋巴细胞后，结核菌素反应出现阳性。由此证实了两型的区别，逐步形成了现代细胞免疫的概念。1958年Medawar证实移植排斥反应的机制与迟发型超敏反应类似。1963年Gell和Coombs根据反应机制与临床表现提出了超敏反应的四型分型方法。1966年石板（Ishizaka）首先从豚草超敏患者血清中分离出了IgE，从而揭示了反应素的本质。2自身免疫病Donath和

10、Landsteiner（1904）首先从阵发性寒冷血红蛋白尿患者中发现了抗自身红细胞抗体。Domeshek（1938）再次发现自身溶血性贫血时提出自身免疫现象可能极为普遍。自Coons（1942）建立荧光抗体检测技术后，自身抗体可引起人类疾病被逐渐认识。3免疫耐受1945年Owen发现天然免疫耐受现象：一对异卵双生小牛的体内存在有两种不同血型的红细胞，互不排斥。这是一个十分重要的发现，向人们提出了在胚胎期接受异体抗原为什么不发生免疫应答而产生免疫耐受这样一个在免疫学上十分重大的问题。针对这一现象，澳大利亚学者Burnet和Finner（1949）从生物学角度推测，自身识别并不是遗传决定的，而是

11、在动物体胚胎阶段由免疫系统学会的。在免疫系统成熟之前接受外来抗原刺激将会导致成年机体出现免疫耐受。根据这一假说，英国学者Medawar与其同事（1953）将同种异型脾细胞注入小鼠胚胎，待其出生长大之后接受供体品系小鼠的移植皮肤，不发生排斥，从而证实了的Burnet推测。自此，免疫学的研究方向开始发生根本转变，人们开始注意研究免疫生物学问题了，标志着免疫学的发展开始走向成熟阶段。（四）免疫学理论的成熟1体液和细胞免疫学派的统一俄国的动物学家Metchnikoff（1884）在发现和研究白细胞吞噬现象的基础上，提出了以吞噬细胞为中心的细胞免疫学说。19世纪80年代抗体、补体和抗毒素的发现，以德国学

12、者Ehrlich为代表提出了体液免疫学说。1903年Wright和Douglas发现补体能促进白细胞的吞噬作用。Neufeld和Rimpau（1904，1905）证明抗体也能增强白细胞的吞噬作用。Lurie（1942）证明来自免疫动物的巨噬细胞，在无抗体存在的情况下，吞噬和杀灭结核杆菌的能力高于正常巨噬细胞。2抗体产生理论的成熟Ehrlich首先（1898，1900）提出了抗体产生的侧链（side-chain）学说。他也是受体学说的首创者。1930年生物化学家Haurowitz等提出了模板学说或指令学说，认为细胞以抗原为模板产生相应抗体。1955年丹麦科学家Jerne提出了自然选择（natur

13、al selsction）学说。认为动物体有预先存在着少量具有各种特异性的抗体，抗原进入机体选择相应的抗体结合，形成复合物，再转移到抗体形成细胞上刺激产生特异性抗体。Burnet于1957年系统提出了克隆选择（clonal selection）学说。其主要要点是：体内存在有识别各种抗原的小淋巴细胞，每个细胞表面的抗原受体只具单一特异性。抗原受体（抗体）的多样性由某些随机遗传过程产生的。抗原进入机体选择结合具有相应受体的细胞，使之活化、克隆扩增和分化或成熟，产生抗体。应答期间发生抗体基因体突变，高亲和力体突变细胞经抗原选择使抗体亲合力逐渐成熟。抗体形成的记忆应答是由于再次进入机体的相同抗原，与更

14、多数量带有相应抗原受体的细胞相互作用的结果。不成熟动物的淋巴细胞接触自身抗原，相应细胞被清除，形成免疫耐受。自身免疫反应细胞清除的某些失败，可导致“禁忌细胞系”（forbidden clones：受抑的自身反应的细胞系被称为禁忌细胞系）的产生，“禁忌细胞系”复活或突变，可与自身抗原起反应，引起自身免疫病。Burnet的学说不仅发展了Ehrlich的侧链学说，而且修正了Jerne的自然选择学说。不仅阐明了抗体产生的生物学机制，而且对许多重要的免疫生物学现象，如抗原识别（抗原受体的多样性）、免疫应答的特异性、免疫记忆、抗体亲合力成熟、自身耐受、自身免疫等一系列问题都给与了解释。以后的事实证明这个学

15、说是正确的，从而奠定了现代免疫学的理论基础，推动了免疫学的全面发展。Jerne（1974）提出了免疫网络学说（immune network theory），强调免疫系统各细胞克隆之间存在着相互联系、相互制约的网络关系。（五）免疫系统发现和研究进展1898年Pfeiffer和Marx就认为抗体主要是由脾脏、淋巴腺和骨髓产生的。1948年Fagraeus证明抗体是抗原刺激后，由淋巴细胞转化成浆细胞产生的。从Burnet提出克隆选择学说到上一世纪70年代，是免疫系统发现和研究，免疫学系统形成，最终成为独立学科的极重要的发展阶段。1中枢免疫器官与其功能的发现与研究1956年Gliek发现切除雏鸡的腔上

16、囊，导致初次和再次抗体应答严重受损，而细胞免疫应答不受影响，提出腔上囊是抗体产生细胞的中心，并将这类淋巴细胞称为B（bursa的第一个字母）细胞。1961年Miller等发现小鼠新生期切除胸腺，不引起细胞免疫应答，而且抗体的产生亦严重受损，他们把这类淋巴细胞称为T（thymus的第一个字母）细胞。发现切除雏鸡腔上囊，不仅浆细胞严重缺少（Warner和Szenberg,1962）；而且所有外周淋巴组织缺乏生发中心（Cooper,1969）。切除新生小鼠或大鼠的胸腺，脾和淋巴结的T细胞区消失（Cleveland,1968）。1968年Miller和Mitchell证实骨髓与腔上囊功能相当，产生B细

17、胞。2免疫应答机制的研究1966年Claman用亚致死量X线照射小鼠，再用同系小鼠的骨髓和胸腺细胞重建，然后用绵羊红细胞（SRBC）免疫，证明抗体的产生需要T、B细胞的协作。1968年Mosier和Coppleson体外细胞培养实验发现，对SRBC抗体的产生不仅需要脾脏中T、B细胞，还需要巨噬细胞的参与。因巨噬细胞对X线照射相对不敏感，体内实验不能消除其作用，故Claman的实验中存在有巨噬细胞。1970年Mitchson发现小鼠对半抗原-蛋白载体应答的脾细胞中，一类淋巴细胞识别半抗原决定簇，另一类淋巴细胞识别载体决定簇，两类细胞必须协同作用才能产生抗体。同年，Miller证实T细胞识别载体决

18、定簇，虽不产生抗体，但能协助B细胞产生抗体。1974年Zinkernagel和Doherty证实小鼠效应Tc细胞杀伤病毒感染的靶细胞，不仅需要特异性识别抗原，而且同时需要识别MHC类分子，当靶细胞上的MHC类分子与自身一致或部分相同时才能杀伤靶细胞。随后证实Th细胞与B细胞（Katzd等,1975）、巨噬细胞（Farr等,1977）间的相互作用也受MHC限制，但均受MHC类分子的限制。这些发现基本阐明了T细胞与B细胞、巨噬细胞在免疫应答中的相互作用机制与它们的相关作用。3标记技术的发展免疫荧光技术（Coons等,1941、1942）；放射免疫技术（Yalow和Berson,1959）；酶免疫技

19、术（Avrameas和Uril，Nakane和Pierce,1966）；金免疫技术（Faulkh和Taylor,1971）。这些免疫标记技术具有高度的特异性和敏感性，可作定性、定量和定位测定，已被广泛用于临床疾病的诊断和检测以与免疫学研究。1971年第一次国际免疫学会议一致同意将免疫学与微生物学分开，独立成为一门学科。1-3 现代免疫学时期现代免疫学时期是从1975年Khler和Milstein建立单克隆抗体（monoclonal antibody）技术开始的。与之同时，分子生物学技术也有了前所未有的进展，应用这些技术与其它实验技术可以从基因、分子、细胞、整体水平对免疫学问题进行不同层次的系统

20、研究，极大地推动了免疫学的发展，也促进了医学和生命科学的进步，使免疫学的学科地位越显重要，已成为生命科学和医学中的领头学科之一。一、推动现代免疫学发展的生物学技术免疫学是一门实验科学，通过实验观测免疫现象、揭示发生机制与规律，免疫学的深入研究依赖于现代生物科学技术的发展。（一）单克隆抗体技术应用这一技术生产的单克隆抗体，为免疫学的研究和临床应用提供了强有力的工具。单克隆抗体在免疫学研究中最有意义的应用之一是用于鉴定免疫细胞膜表面大分子，如分化抗原、组织相容性抗原、受体分子等。这是过去研究可望不可与的事情。在临床被广泛用于疾病的诊断和治疗。（二）分子生物学技术19741976年基因工程技术或称D

21、NA重组技术、分子克隆技术问世。它的基本原理是将目的基因与载体（如质粒、噬菌体）连接，克隆化后再导入到受体细胞（如大肠杆菌、酵母菌和哺乳动物细胞）中，让目的基因表达相应蛋白产物。1980年Gordon等用显微注射法给小鼠胚胎注射克隆化单纯疱疹病毒胸苷激酶的DNA，实现了动物的遗传转化，建立了转基因技术。转基因技术是将目的基因导入受精卵中，再植入到假孕小鼠的输卵管内，或体外发育至桑椹期，再植入其子宫内。发育出生的动物体内的部分细胞的染色体，将携带有整合的目的基因，经近交繁殖，可培育出纯系的转基因动物。1987年Thomas等建立了基因打靶或称基因剔除（gene knockout）技术。基因打靶技

22、术利用基因同源重组的原理，将某一有缺陷的靶基因导入体外培养的胚胎干细胞（embryonic stem cell,ES）中，它会定向地与细胞内同源性DNA序列重组、整合，从而达到目的基因的失活。再将此种ES细胞注入早期小鼠胚泡内，植入子宫，最终获得不表达目的基因的小鼠。1985年Mullin建立了PCR（polymerase chain reaction）技术，它是一种模拟天然DNA复制过程，体外扩增目的DNA（或RNA）片段的新技术，又称为无细胞分子克隆技术。可用于目的DNA或RNA片段的检测与基因重组片段、探针和引物的制作，也可用于DNA测序、基因定位和多态性分析与基因组文库的构建。该技术在

23、免疫学研究和检测中也被广泛应用。近年发展起来的生物芯片技术是一项高效率、高通量的生物样品的检测技术，是大规模获取生物信息的重要手段，为人类基因组学从理论研究向实用研究过渡以与生命科学从分子水平研究向细胞乃至整体水平研究的回归架起了一座桥梁。（三）其它生物技术1各种试验动物模型的建立2各种细胞培养系统的建立和应用3各种免疫生化分析技术 二、现代免疫学研究的发展（一）适应性免疫研究进展1抗原受体多样性产生机制的研究1978年日本学者利根川进（Susumu Tonegawa）应用基因重组技术，发现抗体多样性产生机制：是由免疫球蛋白基因片段重排与连接多样性引起的。1984年M.M.Davis和T.W.

24、Mark实验室分别克隆出小鼠和人TCR的编码基因，证明与免疫球蛋白基因结构相似，亦经基因片段重排与连接产生TCR多样性。2T细胞亚群的的研究根据对TCR肽链结构的分析发现T细胞分为T细胞和T细胞两个群体。1980年Reinherz和Schilossman根据分化标志和功能将人的T细胞分为CD4+T细胞和CD8+T细胞两个亚群。1986年Mosmann和Coffman根据分泌细胞因子与介导免疫功能的不同，又将小鼠CD4+T细胞分为Th1和Th2两个细胞亚群。1991年Romagnani等发现人体中也存在Th1和Th2两个细胞亚群。近年来发现小鼠体内Tc细胞存在有Tc1和Tc2细胞亚群，它们分泌细

25、胞因子的类型分别与Th1和Th2细胞相似（Sad等,1995），继后发现人体中也存在Tc1和Tc2细胞亚群（Halverson,1997）。目前，对Th3细胞亚群、CD25CD4T调节细胞亚群和Tr1亚群的研究也是令人瞩目。3对T、B细胞分化发育的研究通过细胞发育分化过程的研究，对自身免疫耐受的形成机制有了较全面的认识。这是对Burnet克隆选择学说的发展，此外发现T细胞还存在胸腺外发育途径，尚待深入探讨。4对抗原加工、提呈机制的研究进入20世纪90年代，对抗原加工处理提呈机制的研究是基础免疫学研究的热点之一，并取得了巨大进展。此外，研究发现T细胞单有抗原刺激不足以使其活化、增殖、分化，还须有

26、APC提供的辅助刺激信号和细胞因子的作用才能转化成效应细胞，发挥免疫作用。近年发现存在于APC和某些细胞表面的CD1分子可将非蛋白类抗原提呈给T细胞和NKT细胞，使之发生应答，也是目前研究的热点之一。（二）天然免疫研究进展近10年来人们对天然免疫的研究也越来越深入，对天然免疫在机体防御、自身免疫功能稳定与调节方面作用机制的认识更加深刻，尤其是对天然免疫细胞识别自我和非我机制的研究取得了重大突破。1模式识别的研究进展单核吞噬细胞等具有吞噬功能，但是它们如何天然识别病原体与衰老死亡、变性的细胞，长期以来却知之甚少。近年来对单核吞噬细胞识别病原体和凋亡细胞模式识别受体（pattern recogni

27、tion receptor,PRR）的研究取得了令人瞩目的进展，发现它们通过识别病原体和凋亡细胞特有的共同成分，发挥吞噬、清除作用，这种不可替代的独特功能在免疫应答中起着极重要的作用。2NK细胞的研究NK细胞于20世纪70年代初被发现的不同于T、B细胞的另一类淋巴细胞，具有天然杀伤靶细胞的作用，但如何识别靶细胞的机制一直不了解。1990年Ljunggren和Krre发现正常表达MHC类分子的细胞，不能被NK细胞杀伤，而丢失或降低表达MHC类分子的病毒感染的细胞或转化的肿瘤细胞则变得敏感。此后对NK细胞受体的研究进入崭新阶段。随后发现NK细胞主要依靠两类受体家族识别靶细胞，调节天然杀伤作用，一类

28、是C-型凝集素样受体超家族（C-type lectin-like receptor superfamily），另一类是免疫球蛋白超家族（immunoglobulin superfamily,IgSF）。近年确定编码它们的基因组合分别定位于人的第12号（12p13）和第19号染色体（19q13.4）上，并分别命名为NK细胞复合体（natural killer complex,NKC）和白细胞受体复合体（leukocyte receptor complex，LRC）。这两个超家族受体，有的通过识别靶细胞上的相应配体对杀靶有抑制作用，称为抑制性受体（ihibitory receptor），有的通过识

29、别配体对杀靶有活化作用，称为活化受体（activating recaptor）。对它们的深入研究必将对NK细胞天然杀靶的识别机制更加了解。3NKT等细胞的研究NKT细胞既表达T细胞的TCR又表达NK细胞的一些标志，是一类属天然免疫的淋巴细胞。最早由Ritz等（1985）发现人体NK细胞有的表达TCR。近年来对它在免疫当中的作用研究也比较深入。此外，对T细胞的研究也引人注目。4对细胞凋亡、细胞内信号传导机制的研究也是目前免疫学研究的热点。对粘膜免疫系统的研究也备受重视。（三）免疫分子研究进展有人把20世纪80年代称为分子免疫学时代，这个时期的分子免疫学得到飞速发展，取得了巨大成就。1CD抗原的研究进展从1982年至2000年已先后举行过七次人类白细胞分化抗原的国际协作组会议。第一次会议确定的人CD（cluster of ifferentiation）抗原序号是CD115，到最后一次会议的命名已达CD1247。促进了对免疫细胞分化发育、相互作用、迁徙与生物学功能的研究。2细胞因子的研究进展自197