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1、细胞因子医 学 免 疫 学辅 导 教 案第一章 免疫学的基本内容一、重点与难点提示：本章重点掌握免疫的含义、免疫的三大功能、免疫应答的类型及特点，免疫系统的组成及各自的功能。二、基本概念及要点：掌握以下基本概念：1免疫：是指机体识别和排除抗原性异物的功能，从而维持机体的生理平衡和稳定。正常情况下，对机体是有利的；但在某些情况下，则对机体是有害的。2固有性免疫应答：固有性免疫（innate immunity），是机体在长期种系进化过程中形成的天然防御功能。又称为天然免疫、先天性免疫或非特异性免疫（non-specific immunity）。3适应性免疫应答：适应性免疫（adaptive imm

2、unity）是指机体与抗原物质接触后获得的，具有针对性的免疫过程，故又称获得性免疫（acquired immunity）或特异性免疫（specific immunity）。掌握以下要点：1 免疫的三大功能及其表现：（1）免疫防御（immunological defence） 正常的免疫应答可阻止和清除入侵的病原体及其毒素等，即具有抗感染免疫的作用。（2）免疫自稳（immunological homeostasis） 指机体对自身成份的耐受、对自身衰老和损伤细胞的清除、阻止外来异物入侵并通过免疫调节达到维持机体内环境稳定的功能。（3）免疫监视（immunological surveillance

3、） 免疫系统可识别、杀伤并及时清除体内突变的细胞，防止肿瘤的发生。表1-1 免疫的功能与表现免疫功能正常表现（有利）异常表现（有害）免疫防御抵抗病原体的入侵及毒素作用超敏反应、免疫缺陷病免疫稳定对自身成分耐受、清除抗原异物免疫失调、自身免疫病免疫监视防止细胞癌变或持续性感染肿瘤或持续性病毒感染2免疫应答的类型及特点：体内有两种免疫应答类型：一是固有性免疫应答，又称为非特异性免疫；二是适应性免疫应答，又称为特异性免疫。固有性免疫应答的特征是：（1）无特异性，作用广泛；（2）先天具备；（3）初次与抗原接触即能发挥效应，但无记忆性；（4）可稳定遗传；（5）同一物种的正常个体间差异不大。非特异性免疫是

4、机体的第一道免疫防线，也是特异性免疫的基础。适应性免疫应答包括细胞免疫与体液免疫，其特征是：（1） 特异性，即T、B淋巴细胞仅能针对相应抗原表位发生免疫应答；（2） 获得性，是指个体出生后受特定抗原刺激而获得的免疫；（3）记忆性，即再次遇到相同抗原刺激时，出现迅速而增强的应答；（4）可传递性，特异性免疫应答产物（抗体、致敏T细胞）可直接输注使受者获得相应的特异免疫力（该过程称为被动免疫）。（5）自限性，可通过免疫调节，使免疫应答控制在适度水平或自限终止。 3免疫系统的组成及各自功能：免疫系统（Immune System）由免疫器官、免疫细胞和免疫分子构成。（1）免疫器官根据其功能不同可分为中枢

5、免疫器官和外周免疫器官。中枢免疫器官是免疫细胞发生、分化、筛选与成熟的场所。它包括骨髓（bone marrow）、胸腺（thymus）及腔上囊（或法氏囊）。骨髓是造血多能干细胞所在地、人及哺乳类动物B细胞分化、成熟场所；胸腺是T细胞分化、成熟场所；腔上囊是禽类特有的免疫器官，是禽类B细胞分化、成熟场所。外周免疫器官是免疫细胞定居和增殖的场所，也是免疫细胞接受抗原刺激产生特异性抗体和致敏淋巴细胞等免疫应答的场所。它包括淋巴结、脾脏、扁桃体及皮肤粘膜淋巴相关组织等。淋巴结的免疫功能有：滤过、清除淋巴液中抗原异物的作用。是T、B淋巴细胞居留增殖的场所。是淋巴细胞接受抗原刺激、发生特异性免疫应答的场所

6、。参与淋巴细胞再循环。脾脏的功能有：滤过、清除血液中抗原异物的作用。是T、B淋巴细胞居留增殖的场所。是淋巴细胞接受抗原刺激、发生特异性免疫应答的场所。合成某些生物活性物质。皮肤、粘膜相关淋巴组织的免疫功能主要可概括为：构成机体防御外来抗原的第一道防线。执行局部特异性免疫作用。（2）免疫细胞是指所有参与免疫应答或与之有关的细胞（immunocyte）。根据免疫细胞在免疫应答中的作用可概括为四类：淋巴细胞：包括T、B淋巴细胞，由于T、B细胞可以TCR、BCR特异识别抗原故也称抗原特异性淋巴细胞。其分别介导细胞免疫和体液免疫。抗原递呈细胞（APC细胞）：包括树突状细胞、巨噬细胞等。能捕获、处理并递呈

7、抗原的细胞，在免疫应答过程中具有重要的递呈抗原肽及免疫调节作用。吞噬细胞：包括单核-巨噬细胞和中性粒细胞。具有吞噬和杀菌功能，在固有免疫中发挥重要作用。自然杀伤细胞：即NK细胞，可自发杀伤病毒感染细胞及肿瘤细胞，在固有免疫中发挥重要作用。（3）免疫分子根据其存在的状态可以分为膜分子及分泌性分子分泌性分子是由免疫细胞合成并分泌于胞外体液中的免疫应答效应分子，包括抗体分子、补体分子和细胞因子等。膜分子（存在细胞膜表面的抗原或受体分子）是免疫细胞间或免疫系统与其它系统（如神经系统、内分泌系统等）细胞间信息传递、相互协调与制约的活性介质，包括TCR、BCR、MHC分子、CD分子及细胞粘附分子（cell

8、 adhesion molecules，CAMs）等。各类免疫分子将在其后各相应章节阐述。 第三章 免疫球蛋白一、 重点与难点提示：本章重点掌握抗体和免疫球蛋白的概念、免疫球蛋白的基本结构、功能区及其功能、抗体的生物学活性、单克隆抗体的概念；熟悉免疫球蛋白的水解片段及其功能五类免疫球蛋白的特点与功能。二、基本概念及要点：掌握以下基本概念：1、抗体：B淋巴细胞在有效的抗原刺激下分化为浆细胞，产生具有与相应抗原发生特异性结合功能的免疫球蛋白，这类免疫球蛋白称为抗体。2、免疫球蛋白：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 (immunoglobulin，Ig)。3、超变区：V区内氨

9、基酸组成及排列顺序的变化程度并不均一，其中变化最为剧烈的特定部位称为超变区(hypervariable region，HVR)。4、互补决定区：VL与VH均有3个HVR，它们共同组成Ig的抗原结合部位（antigen-binding site）,该部位因在空间结构上可与抗原决定簇形成精密的互补，故超变区又称互补性决定区(complementarity determining region，CDR)。5、单克隆抗体：由单一克隆B细胞或者杂交瘤细胞产生的、只作用于某一种抗原表位的高度特异性抗体称为单克隆抗体(monoclonal antibody，mAb)。掌握以下要点：1、Ig的基本结构：Ig由

10、四条对称的多肽链构成单体。Ig单体包括两条相同的分子量较大的重链和两条相同的分子量较小的轻链。重链及重、轻链间有二硫键相连，四条肽链于N端对齐，形成对称结构。Ig分子的各条肽链按其结构特点均可分为可变区和恒定区。在Ig近N端轻链的1/2和重链的1/4(、) 或1/5(、)范围内，因氨基酸组成及序列变化较大故称可变区。Ig近C端在L链的1/2及H链的3/4(或4/5)区域内，氨基酸组成在同一物种的同一类Ig中相对稳定，称为恒定区。2、Ig的功能区及其功能：Ig的H、L链每隔约110个氨基酸残基即由链内二硫键连接，经-片层折叠（-sheet fold）形成一个能行使特定功能的球形单位，称为Ig的功

11、能区 (domain)。（1）VH、VL ：是Ig特异性识别和结合抗原的功能区。（2）CH、CL ：具有Ig部分同种异型（allotype）的遗传标记。（3）IgG的CH和IgM的CH3：具有补体Cq的结合点，与补体经典途径的激活有关。母体的IgG借助CH，可主动通过胎盘传递给胎儿，发挥天然被动免疫作用。（4）CH3CH：具有与多种细胞Fc受体(FcR)结合的功能，不同的Ig在结合不同的细胞时可产生不同的免疫效应，如IgG的CH3与巨噬细胞IgG的Fc受体（FcR）结合，具有促进吞噬的免疫调理作用，而IgE CH4与肥大细胞结合能引起I型超敏反应。（5）铰链区(hinge region)：通过

12、铰链区的弯曲伸展，促使Fab段的V区可与不同距离的抗原表位结合；当抗体与抗原结合时，绞链区可使Ig分子发生“T”“Y”的构型改变，从而使位于CH功能区的补体结合点得以暴露，为补体经典途径激活提供条件。 3、抗体的生物学活性：（1）特异性结合抗原抗体本身不能直接溶解或杀伤带有特异抗原的靶细胞，通常需要补体或吞噬细胞等共同发挥效应以清除病原微生物或导致病理损伤。然而，抗体可通过与病毒或毒素的特异性结合，直接发挥中和病毒的作用。（2）激活补体IgM、IgG1、IgG2和IgG3可通过经典途径激活补体，凝聚的IgA、IgG4和IgE可通过替代途径激活补体。（3）通过与细胞Fc受体结合发挥多种生物效应调

13、理作用 IgG、IgM的Fc段与吞噬细胞表面的FcR、FcR结合，增强其吞噬能力，通常将抗体促进吞噬细胞吞噬功能的作用称为抗体的调理作用 (opsonization)。发挥抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 当IgG与带有相应抗原的靶细胞结合后，其Fc段可与NK细胞、M细胞、单核细胞的FcR结合，促使细胞毒颗粒的释放，发挥抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 (antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity，ADCC)，导致靶细胞溶解。IgE为亲细胞抗体，其Fc段在游离状态下即可与肥大细胞及嗜硷性粒细胞的FcR结合，使之致敏，当相应抗原再次进入机体时，可立即与

14、上述致敏细胞表面的IgE结合、交联，诱发I型超敏反应。（4）穿过胎盘和粘膜人类IgG能借助Fc段选择性地与胎盘微血管内皮细胞可逆性结合，主动穿过胎盘进入胎儿血循环。此外，SIgA可经粘膜上皮细胞进入消化道及呼吸道发挥局部免疫作用。IgG穿过胎盘及SIgA经初乳传递给婴儿是构成机体天然被动免疫的重要因素。（5）参与免疫调节抗体主要通过独特型-抗独特型网络参与体液免疫的正负调节。熟悉以下要点：1、 免疫球蛋白的水解片段及其功能：(1) 木瓜蛋白酶的水解作用 木瓜蛋白酶(papain)使Ig在铰链区重链间二硫键近N端处切断，形成3个水解片段：两个相同的单价抗原结合片段(fragment of ant

15、igen-binding)简称Fab段；一个可结晶的片段(crystalizable fragment)简称Fc段。Fab段保留了特异结合抗原的功能，但是单价的结合。Fc段保留了重链的抗原性和Ig相应功能区的生物活性。(2) 胃蛋白酶的水解作用胃蛋白酶(pepsin)可使Ig于铰链区重链间二硫键近C端处断开，形成一个具有与抗原双价结合的F(ab) 2片段和无生物活性的小分子多肽碎片(pFc)。 2、 五类免疫球蛋白的特点与功能：IgG：（单体）（1）分4个亚类：IgG1、IgG2、IgG3、IgG4（2）血清含量最高（75%），分子量最小（3）出生后3月开始合成，半衰期长21天左右（4）唯一通

16、过胎盘的Ig（5）丙种球蛋白的主要成分（6）抗感染抗体、参与自身免疫、超敏反应IgM：（五聚体或单体）五聚体IgM：（1）分子量最大，存在于血流中，抗败血症（2）合成最早、半衰期短，用于早期诊断、产前诊断（3）具有强大的调理、激活补体及杀菌作用（4）血型抗体主要为IgM（5）参与自身免疫、超敏反应单体IgM：SmIgM为B细胞最早出现的重要表面标志IgA： 血清型IgA：单体，存在于血清中，免疫作用弱分泌型IgA：双体、三体及多体（1）存在于乳汁、唾液及外分泌液中（2）局部免疫、激活补体（替代途径）、ADCCIgD：（1）血清含量低（1%）（2）为B细胞的分化受体（3）防止免疫耐受的发生IgE

17、：（1）正常时含量极低（0.002%）（2）两类Fc受体高亲和力受体：与I型超敏反应有关低亲和力受体：与ADCC有关 第四章 补体系统一、重点与难点提示：本章重点掌握补体的概念、补体活化的经典途径、替代途径；补体的生物学活性；熟悉补体活化的MBL途径；了解补体活化的调控。二、基本概念及要点：掌握以下基本概念：1、补体：是存在于人和脊椎动物血清与组织液中一组具有经活化后具有酶活性的蛋白质。 2、攻膜复合物（MAC）：是指在补体活化过程的终末阶段由C5b、C6、C7、C8、C9形成的镶嵌于细胞膜并形成孔道样结构的C5b6789复合物，最终导致细胞溶解。3、 过敏毒素：补体裂解产生的小片段C3a、C

18、4a和C5a作为配体与细胞表面相应受体结合后，激发细胞脱颗粒，释放组胺之类的血管活性介质，引起血管扩张、通透性增加、平滑肌收缩、支气管痉挛等症状。 掌握以下要点：1补体活化经典途径的激活过程：（1）识别阶段：当抗体与抗原结合后，抗体构象发生改变，暴露出位于Fc段上的补体结合点，Clq便与之结合。继而激活Clr、C1s。 （2）活化阶段：活化的C1s依次酶解C4、C2，形成具有酶活性的C3转化酶，后者进一步裂解C3，形成C5转化酶。 （3）膜攻击阶段：在C5转化酶的作用下，C5被裂解成C5a和C5b。继而作用于后续的其他补体成分，形成C5b6789攻膜复合体（membrane attack co

19、mplex, MAC），最终导致细胞膜受损，细胞裂解。2补体活化替代途径的激活过程：在经典途径中产生的或自发产生C3b 可与 B因子结合，血清中D因子裂解B因子产生Ba和Bb。小片段Ba进入液相，而具有酯酶活性的大片段Bb与C3b结合 ，形成C3bBb，此即为替代途径中的C3转化酶。C3bBb易于衰变，但当与P因子结合后便稳定。C3bBb可裂解C3生成C3a和C3b，后者沉积在颗粒表面并与C3bBb结合形成C3bnBb，即C5转化酶，裂解C5，引起相同的末端效应。3三类补体激活途径的主要异同点：经典途径 MBL途径 替代途径 激活物 IgG1-3或IgM与抗原 MBL与病原体结合 细菌内毒素、

20、酵母多糖、形成的免疫复合物 凝聚的IgA、IgG4 参与补体成分 C1、C4、C2、C3、 C4、C2、C3、C5-9 C3、B因子、D因子、和激活顺序 C5-9 P因子、C5-9所需离子 Ca2+、Mg2+ Ca2+、Mg2+ Mg2+C3转化酶 C4b2b C4b2bC C3bBbC5转化酶 C4b2b3b C4b2b3b C3bnBb作用 参与特异性体液免疫 参与非特异性免疫 参与非特异性免疫 在感染晚期发挥作用 在感染早期发挥作用 在感染早期发挥作用4补体的生物学作用：（1）溶菌和溶细胞作用：补体系统激活后，可在靶细胞表面形成膜攻击复合物，从而导致靶细胞溶解。（2）调理作用：补体的调理

21、作用是通过免疫复合物中的补体裂解片段与吞噬细胞表面相应的补体受体的结合实现的。调理作用主要由C3b、iC3b和C3b裂解片段（C3d,C3dg）介导。C4b也能调理病原体，但是由于数量远少于C3b，所起作用不大。（3）引起急性炎症反应：补体裂解产生的小片段C3a、C4a和C5a通过与受体相互作用产生局部炎症反应，诱导类似过敏性休克的反应，其中以C5a的作用最强。所以它们又称为过敏毒素（anaphylotoxins）。主要表现为：血管通透性增加和平滑肌收缩；此外，C5a还是中性粒细胞的趋化因子。（4）清除免疫复合物：结合在免疫复合物中抗体分子上的C3b通过与红细胞上的CR1和CR3结合，被红细胞

22、带至肝脏而被清除。补体还能抑制免疫复合物的形成，并使已形成的免疫复合物解离。（5） 免疫调节作用 第五章 细胞因子一基本要求掌握：细胞因子的概念，细胞因子的共同特点。熟悉：细胞因子的分类及细胞因子的主要生物学活性了解：细胞因子受体的特点及其分类二基本概念1. 细胞因子 ： 由活化的免疫细胞和某些基质细胞（如骨髓基质细胞）分泌的具有高活性、多功能的小分子蛋白质。2. 干扰素（IFNs）：由病毒或干扰素诱生剂刺激人或动物有核细胞产生的糖蛋白。具有抗肿瘤、抗病毒及免疫调节的作用。3. 白细胞介素（ILs）：指在白细胞或免疫细胞间相互作用的细胞因子。在T、B细胞的活化、增殖与分化及炎症反应中起重要作用

23、。4. 集落刺激因子（CSFs）：指能刺激骨髓前体细胞的生长与分化的细胞因子，也称造血生长因子。5. 肿瘤坏死因子（TNFs）：能使肿瘤发生出血、坏死的细胞因子。三、问题与提示1细胞因子的共同特征：（1）均为低分子量的多肽或糖蛋白（2）大多数是细胞受抗原或丝裂原等刺激活化后产生，以自分泌或旁分泌的方式发挥作用。（3）一种细胞因子可由多种细胞产生，同一种细胞也可产生多种细胞因子。（4）通过与受体结合发挥作用（5）具有高效性、多效性、网络性（6）主要参与免疫反应和炎症反应2、细胞因子的分类：（1）干扰素（IFNs） （2）白细胞介素（ILs）（3）集落刺激因子（CSFs）（4）肿瘤坏死因子（TNF

24、s）。（5）趋化因子（6）生长因子3、细胞因子的生物学活性1) 介导和调节天然免疫（IFN，TNF，et al）2) 介导和调节特异性免疫（IL-2，4，5，et al）3) 参与炎症反应（IL-1，8，TNF，趋化因子，et al）4) 刺激造血细胞生成和分化（CSF，EPO，et al）5) 诱导凋亡4、细胞因子受体的特点1) 细胞因子受体分膜型、分泌型两种2) 细胞因子受体胞外区与细胞因子结合3) 不同细胞因子受体常共用信号传导链5、细胞因子受体的分类1) 细胞因子受体超家族(造血因子受体超家族):2) 干扰素受体超家族：胞外区含有2-4个FNIII型功能区3) 免疫球蛋白受体超家族：胞

25、外区含有C2型功能区4) 蛋白酪氨酸激酶受体超家族：胞内区含有PTK功能区5) 肿瘤坏死因子受体超家族：胞外区含有4个富含Cys的功能区6) G蛋白偶联受体超家族：7次跨膜蛋白7) IL-8及趋化因子的受体第六章 主要组织相容性复合体一、基本要求掌握：MHC的概念、功能熟悉：HLA的基因结构、HLA抗原的结构与分布特点及MHC限制性了解：HLA与抗原肽的结合特点、HLA复合体遗传特征二、基本概念1主要组织相容性复合体(MHC):脊椎动物某一染色体上编码主要组织相容性抗原、控制细胞间相互识别、调节免疫应答的一组紧密连锁基因群1) HLA抗原：即人类的主要组织相容性抗原，其分布在人体所有有核细胞表

26、面，但因该抗原首先在白细胞表面发现的，并且白细胞是进行此类抗原研究的最适宜材料来源，故称之为人白细胞抗原（HLA）2) HLA复合体：即人类的MHC，为编码HLA的一组紧密连锁的基因群。3) 抗原肽转移体基因TAP（transporter of antigenic peptides）：MHC-II类基因，参与内源性抗原的递呈，将抗原肽转运至内质网。4) 巨大多功能蛋白酶体LMP(large multifunctional proteasome)or 低分子量多肽(low molecular weight polypeptide)：MHC-II类基因，参与内源性抗原的递呈，起降解抗原肽的作用。5

27、) MHC限制性： CTL与靶细胞间、Th与M间、Th与B细胞间相互作用时， TCR不仅要识别抗原决定簇，还需识别靶细胞或M、B细胞表面的MHC分子，这一现象称为MHC限制性。三、问题与提示1、HLA复合体的基因组成即分区HLA复合体共有3600bp，224个基因座位中128个有功能，其特点包括：1）免疫功能相关基因最集中、最多2）基因密度最高3）多态性最丰富4）与疾病关联最密切2、HLA复合体分区（遗传特点）：HLA复合体可分为三个区，分别编码I、II、III类基因：1）HLA-类基因区: 位于HLA复合体远离着丝点的一端，该区存在多达数十个类基因座位，根据编码产物分布、功能及多态性不同，又

28、可分为： 经典HLA-类基因：HLA-A、HLAB、HLA-C 非经典HLA-类基因：HLA-E、HLA-F、HLA-G2）HLA-类基因区：位于HLA复合体着丝粒端 经典的HLA-类基因：HLA-DQ、HLA-DR、HLA-DP 抗原加工提呈相关基因：*低分子量多肽基因或巨大多功能蛋白酶体基因（LMP）*抗原加工相关转运体基因或抗原肽转运体基因（TAP）*HLA-DM*HLA-DO3）HLA-类基因区:位于HLA-、类基因之间4、HLA-、分子的分布与结构：（1）HLA分子的组织分布： HLA-类分子表达在绝大多数有核细胞表面，包括血小板、网织红细胞，但神经细胞、成熟的滋养层细胞不表达经典的

29、HLA -类分子。 HLA-类分子主要表达在APC（M、DC、成熟B细胞等）、胸腺上皮细胞、血管内皮细胞及激活的T细胞表面。（2）HLA分子的结构： HLA-类分子的结构：HLA-类分子是由由链和2m组成经非共价键连接成的异二聚体。分为多肽结合区、免疫球蛋白样区、跨膜区和胞内区： 肽结合区（1 、 2区）：容纳8-10aa组成的短肽，具有多态性，是T细胞识别部位免疫球蛋白样区（ 3）：与Tc细胞表面CD8分子结合2m：增强I类抗原的表达和稳定性跨膜区：锚定HLA-类分子胞内区：参与跨膜信号的传递 HLA-类分子的结构：HLA-类分子是由链、链以非共价键连接的异二聚体。分为肽结合区（1 、 1区

30、）：容纳10-15aa组成的短肽，具有多态性免疫球蛋白样区（2 区）：与Th细胞表面CD4分子结合跨膜区及胞内区5、MHC分子的功能：（1）参与抗原加工和提呈外源性抗原：如胞外菌 内源性抗原：如病毒包膜蛋白、肿瘤抗原（2）调节免疫应答 抗原肽-MHC-TCR三分子复合体启动免疫应答 MHC是协同刺激分子 MHC限制性 CTL与靶细胞间、Th与M间、Th与B细胞间相互作用时， TCR不仅要识别抗原决定簇，还需识别靶细胞或M、B细胞表面的MHC分子，这一现象称为MHC限制性。 对免疫应答强弱的影响（3）与T细胞分化过程（4）诱导同种免疫应答6、HLA复合体的遗传特点：1）单元型遗传2）共显性遗传+

31、复等位基因高度多态性3）连锁不平衡7、MHC肽结合槽的特点MHC基因及其产物的极端多样性，造成不同MHC分子结构上的差异，这些差异主要集中于MHC分子的肽结合槽，从而决定了特定型别的MHC分子和抗原肽的结合具有一定的选择性。MHC分子高亲和力与抗原肽结合成为复合物，这是保证MHC分子有效提呈抗原的重要前提。MHCI分子的肽槽由MHC-Ia链的 a1和 a2结构域组成，而MHCII分子的肽槽由MHC-IIa 链的 a1和MHC-IIb 链的 b1结构域组成。前者的两端处于封闭状，而后者的两端则较为开放。MHC-I分子只能接纳9肽，而MHC-II分子则能接纳较长的肽段。8、MHC分子-抗原肽复合物的特征1）MHC分子抗原结合凹槽与抗原肽结合的特点 与MHC结合成复合物的抗原肽往往带有两个或两个以上的关键氨