免疫学讲义.docx

1、免疫学讲义第一讲 绪 论 目的要求： 1掌握免疫、固有免疫应答、适应性免疫应答的概念 2掌握免疫系统的组成及基本功能 3掌握免疫器官、免疫组织的组成及功能 4熟悉淋巴细胞再循环的概念及生理意义 5了解不适宜的免疫应答与疾病关系、了解免疫学的应用 6了解免疫学发展简史、了解克隆选择学说及其意义 教学内容： 一、基本概念 1 免疫(immunity)：指机体免除疫病（传染病）及抵抗多种疾病的功能。 2 免疫系统：机体行使免疫功能的机构，由免疫器官（组织）、免疫细胞和免疫分子组成。其基本功能为： 免疫防御功能 免疫监视功能 诱导自身耐受 免疫调节功能 3 固有免疫（innate immunity）：

2、也称先天性免疫或非特异性免疫，由固有免疫细胞介导，如单核-巨噬细胞等，藉表面Toll样受体等识别病原生物，固有免疫细胞活化后吞噬、杀灭病原体；不经历克隆增殖；特点：先天具有，无免疫记忆，无特异性。 4 适应性免疫(adaptive immunity)：亦称获得性免疫或特异性免疫。由T、B淋巴细胞介导，通过其表面的抗原受体特异性识别抗原后，T、B淋巴细胞活化、增殖并发挥免疫效应、清除抗原；须经历克隆增殖；特点：后天获得，有特异性和免疫记忆性。 5 不适宜的免疫应答可导致免疫性疾病。 6 免疫学及应用：免疫学是研究免疫系统结构及其功能的生物学科学，可应用于（1）传染病预防（2）疾病治疗（3）免疫诊

3、断。 二、免疫学发展简史 1经验免疫学的发展 1 *牛痘预防天花 2免疫学科学形成及发展 *克隆选择学说 三、现代免疫学的发展。 四、免疫系统 （一）免疫器官 (immune organs) 也称淋巴器官，是免疫细胞发生、分化、发育、成熟或定居及介导免疫应答的场所，人的免疫器官分为： 1中枢免疫器官(central immune organs) 也称一级淋巴器官，包括骨髓和胸腺，是免疫细胞发生、分化、发育和成熟的场所。 （1） 骨髓 是B细胞分化、成熟的场所，也是血细胞和免疫细胞发生的场所。 （2） 胸腺 是T细胞分化、发育和成熟的场所。 胸腺分为皮质和髓质。皮质又分为浅皮质区和深皮质区；胸腺

4、提供了T细胞分化、成熟的微环境；分泌细胞因子、胸腺肽类分子并表达MHC分子等，诱导、促进T细胞的分化、发育和成熟。 胸腺的功能。 2外周免疫器官(peripheral immune organs) 也称次级淋巴器官，是成熟T、B细胞定居的场所，也是免疫应答的发生场所。 （1） 淋巴结 淋巴结表面有被膜，其实质分为皮质区和髓质区。 浅皮质区，是成熟B细胞定居的场所，也称为非胸腺依赖区，区内含淋巴滤泡（淋巴小节）、生发中心（germinal center，GC）即次级淋巴滤泡，后者是产生抗体的场所；深皮质区也称副皮质区，是成熟T细胞定居的场所，也称胸腺依赖区，深皮质区内有毛细血管后微静脉（PGV）

5、也称高内皮小静脉（HEV），是淋巴细胞再循环的通道。 髓质区主要为B细胞和浆细胞。 淋巴结的功能。 （2） 脾 脾外层有被膜，脾实质分为白髓和红髓。 白髓内有动脉周围淋巴鞘，含大量T细胞，为T细胞区；脾小节（淋巴滤泡）为B细胞区，含大量B细胞。脾内初级滤泡，受抗原刺激后形成生发中心（次级滤泡）。 红髓由脾索和脾血窦组成。脾索内含B细胞、浆细胞和M及DC。 边缘区位于白髓、红髓交界处，内含T、B细胞和M；边缘窦是淋巴细胞由血液进入淋巴组织的重要通道。 脾脏的功能。 （3） 粘膜相关淋巴组织 粘膜相关淋巴组织（mucosal-associated lymphoid tissue, MALT）指广泛

6、分布于呼吸道、泌尿道及消化道等粘膜组织中的弥散性淋巴组织和淋巴小节（如扁桃体、肠集合淋巴结和阑尾等），亦被称为粘膜免疫系统。 MALT是人体重要的防御屏障，也是发生局部特异性免疫应答的主要部位。 MALT内含微褶细胞（M细胞），为一抗原转运细胞；上皮间淋巴细胞（IEL），在粘膜免疫中起重要作用。MALT产生大量分泌型IgA（sIgA），在粘膜局部免疫应答中起重要作用。 （二）免疫细胞（immunocytes） 免疫细胞泛指所有参与免疫或与免疫有关的细胞。免疫细胞包括淋巴细胞（T、B细胞和NK细胞）、抗原提呈细胞、单核吞噬细胞、粒细胞、肥大细胞、红细胞及造血干细胞等。 （三）免疫分子（immun

7、e molecules） 免疫分子指由免疫细胞分泌或表达的多肽或蛋白质分子，包括T、B细胞抗原受体、MHC分子、免疫球蛋白、补体、分化抗原和细胞因子等。免疫分子介导免疫细胞的免疫识别、免疫调节和免疫效应功能。 （四）淋巴细胞再循环和归巢 成熟淋巴细胞趋向性迁移并定居于外周免疫器官的特定区域称为淋巴细胞归巢。 淋巴细胞在血液、淋巴液、淋巴组织或器官反复循环的过程称为淋巴细胞再循环，参与再循环的主要是T细胞（占80%以上）。 淋巴细胞再循环的生理意义：补充新的淋巴细胞，及时接触抗原，介导免疫应答、增强机体免疫功能。 第二讲抗 原 目的要求： 1 掌握抗原、半抗原、免疫原性、抗原性的概念 2 掌握抗

8、原表位的基本概念；T细胞表位和B细胞表位的区别 3 掌握TD抗原和TI抗原的概念及其区别 4 熟悉影响抗原免疫原性的因素 5 熟悉特异性反应和交叉反应的概念；交叉反应的产生机制 6 了解抗原决定基的类别；载体效应 7 了解异嗜性抗原、独特型抗原和内源性抗原、外源性抗原以及超抗原的概念 8 了解佐剂的概念及作用机制 教学内容： 一、概念 （一）抗原（antigen，Ag）：抗原是指能与BCR或TCR结合、诱导免疫应答产生抗体或致敏淋巴细胞，并能与抗体或致敏淋巴细胞结合的物质。 抗原的两重特性： 免疫原性(immunogenicity)：能刺激机体产生免疫应答，诱生抗体和/或致敏淋巴细胞的能力。

9、抗原性(antigenicity)：能与抗体或致敏淋巴细胞发生特异性结合的能力。 同时具有免疫原性和抗原性的物质称免疫原（immunogen）或完全抗原。 （二）半抗原（hapten）和载体：具有与抗体结合的能力，而单独不能诱导抗体产生的物质称为半抗原。赋予半抗原免疫原性的物质称为载体。 二、抗原的异物性与特异性 （一）异物性 抗原的免疫原性的本质是异物性，是抗原的重要性质。抗原与机体之间的亲缘关系越远，抗原分子结构的差异越大，异物性越强，其免疫原性就越强。 自身物质在一定情况下也具有免疫原性。 （二）特异性 抗原的特异性是指刺激机体产生免疫应答及其与应答产物发生反应所显示的专一性，由抗原分子

10、中的抗原表位所决定。 1 抗原表位（epitope）：又称抗原决定基(antigenic determinants)，是抗原分子中决定抗原特异性的特殊区域或基团，它是与TCR/BCR及抗体特异性结合的基本结构单位。 2 抗原决定基类别 （1） 构象表位与顺序表位：前者指由序列上不连续，但空间上形成特定构象的一些氨基酸残基或糖基组成的抗原决定基，也称非线性表位；后者又称线性表位，是由一些序列上连续而呈线性排列的氨基酸残基构成的抗原决定基。 （2） B细胞表位与T细胞表位：B细胞受体（BCR）或抗体识别的抗原决定基，可为构象性或线性表位。T细胞识别的抗原决定基，为线性表位。 3 半抗原-载体效应与

11、表位：B细胞应答产生抗体需要Th细胞的辅助。半抗原为简单分子，只能提供B细胞表位；载体则提供Th细胞识别的T细胞表位。 4 抗原结合价：指抗原分子中能与抗体结合的抗原表位的总数。 5 共同抗原表位和交叉反应 不同抗原之间存在的相同或相似抗原表位称为共同抗原表位。一种抗原诱生的抗体对另一种具有相同或相似决定基的抗原的反应，称为交叉反应（cross reation）。 三、影响抗原免疫原性的因素 （一）抗原的理化性质： 1 化学性质： 蛋白质（包括糖蛋白、脂蛋白）、复杂多糖、脂多糖都具有免疫原性。DNA免疫原性微弱，单糖、简单多糖则不具免疫原性。 2 分子量： 一般来说，抗原分子量越大，含有的抗原

12、决定基越多，结构越复杂，而且在体内不容易被降解，能持续刺激免疫细胞，故免疫原性越强。小于10KD的为弱免疫原，甚至无免疫原性。某些分子量很大但结构简单的分子，如明胶，则免疫原性很弱。 3 结构的复杂性： 结构越复杂，免疫原性越强。 4 分子构象： 抗原分子立体结构的改变，可以改变其抗原特异性甚至免疫原性。此因素主要影响B细胞免疫。 5 易接近性： 抗原表位所处位置不同，使其与BCR之间的可接近性不同，免疫原性也不同。 6 物理状态： 聚合状态和颗粒性抗原的免疫原性较强。 （二）宿主方面的因素： 遗传因素：不同的个体可因遗传背景不同而对同一抗原产生强弱不同的应答。影响机体免疫应答的最重要的遗传因

13、素是主要组织相容性复合体。 年龄、性别与健康状态： （三）抗原进入机体的方式： 抗原的剂量、抗原进入机体的途径、免疫的次数等均影响机体对抗原的免疫应答。 佐剂的使用。 四、抗原的分类 （一）根据诱生抗体是否需要Th细胞的辅助分为胸腺依赖性抗原（TD抗原）和非胸腺依赖性抗原（TI抗原）。 TD抗原：绝大多数是蛋白质。 TI抗原：可分为二类： （1） TI-1抗原：含重复B细胞表位和B细胞丝裂原，能诱导成熟的和不成熟的B细胞应答。例如细菌脂多糖。 （2） TI-2抗原：含重复B细胞表位，只能诱导成熟B细胞应答。许多细菌，例如，脑膜炎球菌、肺炎球菌和嗜血杆菌的细胞壁多糖。这类抗原诱发的体液免疫是抵抗

14、具有荚膜的细菌的主要机制。 （二）根据抗原所属物种与宿主的亲缘关系分类 1 异种抗原（xenogenous antigens）：来自另一物种的抗原，例如微生物抗原，动物抗血清（对于人）。 2 同种异型抗原(allogeneic antigens)：来自同一物种不同个体的抗原。例如，不同人体的红细胞ABO抗原，MHC抗原。 3 自身抗原(autologous antigens)：来自自身组织中的抗原。例如，晶状体抗原。自身物质改变或被修饰后也可成为抗原。 4 异嗜性抗原(xenophilic antigens)：一类存在于不同物种中的共同抗原，又名Forssman抗原。 5 独特型抗原(idio

15、typic antigens)：存在于免疫球蛋白和TCR的 V区上的抗原。独特型抗原本质上是自身抗原。独特型抗原和抗独特型抗体构成网络，调节免疫应答。 （三）根据抗原是否在抗原提呈细胞内合成分类 1 内源性抗原（endogenous antigens）：指在提呈抗原的细胞内合成的抗原。 2 外源性抗原（exogenous antigens）：指从提呈抗原的细胞外摄入的抗原。 五、非特异性免疫刺激剂 （一）超抗原(superantigens，SAg) 1 定义：某些以极低浓度即可激活220%T细胞克隆，产生极强免疫应答的蛋白质称为超抗原。它一端直接与TCR的V链CDR3外侧区域结合，另一端和MH

16、C类分子的非抗原结合部位结合，以完整蛋白的形式非特异性激活T细胞的。 2 超抗原的特点： （1） 激活CD4+T细胞。 （2） 无须APC细胞加工。 （3） 无MHC限制性。 （4） 多克隆、非特异性激活具有特定TCR V的T细胞。 超抗原分为外源性超抗原和内源性超抗原。 （二）佐剂（adjuvants） 当与抗原一起注射或预先注入机体时，可增强机体对抗原的免疫应答，或改变免疫应答的类型。 1 常用的佐剂：明矾、弗氏佐剂（又分为完全与不完全2种）等。 2 佐剂的作用机制： （1） 改变抗原物理性状； （2） 刺激M，增强其加工提呈抗原能力； （3） 刺激淋巴细胞增殖和分化。 （三）丝裂原（mi

17、togen） 亦称有丝分裂原，通过与淋巴细胞表面的相应受体结合，可刺激某一类淋巴细胞的全部克隆活化，转化为淋巴母细胞和发生有丝分裂。 常用的丝裂原有PHA、ConA、PWM、LPS和SPA。 第三讲 免疫球蛋白 目的要求： 1 掌握抗体、免疫球蛋白和单克隆抗体概念 2 掌握免疫球蛋白的基本结构和抗体特异性的结构基础（ABS、超变区、CDRs） 3 掌握免疫球蛋白的功能 4 熟悉免疫球蛋白水解片段的结构及功能 5 熟悉五种免疫球蛋白的特性 6 了解免疫球蛋白的的辅助成分 7 了解免疫球蛋白的同种型、同种异型和独特性 教学内容： 抗体（antibodies, Ab）是B细胞识别抗原后增殖分化为浆细

18、胞所产生的，能与相应抗原特异性结合并发挥免疫功能的球蛋白。 免疫球蛋白（Immunoglobulins, Ig）是具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。可分为分泌型和膜型两种，前者主要存在于血清等体液中，如Ab；后者称膜型免疫球蛋白（membrane Ig，mIg），是B细胞膜上的抗原受体。 一、免疫球蛋白的结构 （一）基本结构 免疫球蛋白分子是由两条相同的重链和两条相同的轻链通过链间二硫键连接而成，这种四链结构为Ig分子的单体，是构成Ig分子的基本单位。 1 重链和轻链（heavy chain and light chain, H链和L链） (1) 重链：Ig H链的分子量约为5075K

19、D，由450550个氨基酸残基组成。 类：根据H链恒定区氨基酸序列及抗原性不同，H链可分为、和五类，相应的Ig分别被命名为IgG、IgA、IgM、IgD和IgE。 亚类：同一类Ig根据其铰链区氨基酸组成、H链二硫键的数目和位置的差别，又可分为不同的亚类。IgG可分为IgG1-4 四个亚类，IgA可分为IgA1-2 二个亚类。 (2) 轻链：Ig L链的分子量约为25KD，由214个氨基酸残基组成。 型：根据L链恒定区氨基酸序列及抗原性不同可分为型和型，相应的Ig分别被命名为型和型。五类Ig中每类Ig都可以有型和型。根据链恒定区氨基酸序列的差异，链可分为1-4 四种亚型。 2 可变区和恒定区（v

20、ariable region and constant region, V区和C区） H链和L链近N端的约110个氨基酸的序列变化很大，称为V区，H链和L链的V区分别称为VH和VL。其余的氨基酸序列相对恒定，称为C区。 高变区（hypervariable regions，HVR）： VH和VL中各有3个区域的氨基酸序列的变化更大，这些区域被称为高变区。VH和VL的6个高变区共同组成Ig的抗原结合部位（antigen-binding site, ABS）。HVR是抗体和抗原决定基互补结合的关键部位，所以又被称为互补决定区（complementarity-determining regions,

21、CDRs）。CDRs决定抗体的特异性和亲和力。 H链和L链的C区分别称为CH和CL，它是Ig分类和分型的依据，也是制备第二抗体的抗原基础。不同类Ig H链CH长度不一。 3 结构域（domains） Ig分子的每条肽链可折叠成几个球形的结构域，其结构特征相似，均由约110氨基酸组成，氨基酸的序列具有相似性和同源性，是Ig发挥各种功能的基本单位，又称为功能区。免疫球蛋白的功能区中肽链具有特殊的折叠方式（“桶状”结构），这种折叠方式称为免疫球蛋白折叠。 L链有VL和CL两个功能区；H链有1个VH功能区，IgG、IgA和IgD的H链各有3个CH功能区， IgM和IgE的 H链则各有4个CH功能区。

22、4 铰链区（hinge region） 铰链区位于CH1和CH2之间，富含脯氨酸，使Ig伸曲自如，便于抗体分子与抗原表位结合。铰链区容易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解。 （二）免疫球蛋白的辅助成分 1 J链（joining chain） J链是浆细胞分泌的一条多肽链，分子量为15KD，富有半胱氨酸，参与IgA二聚体和IgM五聚体的连接。 2 分泌片 分泌片（secretory piece, SP）又称为分泌成分（secretory component, SC）是分泌型IgA分子上的一个辅助成分，由粘膜上皮细胞合成和分泌的一种含糖的肽链，具有保护分泌型IgA免遭水解酶降解的作用，并介导IgA的转运

23、。 （三）免疫球蛋白的水解片段 1 木瓜蛋白酶水解片段 木瓜蛋白酶（papain）水解IgG得到三个片段：两个相同的部分即抗原结合片段（fragment antigen binding , Fab）一个可结晶片段（fragment crystalizable, Fc）。 2 胃蛋白酶水解片段 胃蛋白酶（pepsin）水解IgG产生一个具有双价抗体活性的F(ab)2段和若干无活性的小分子片段（pFc）。 二、免疫球蛋白的异质性 各种Ig因其结构差异，呈现明显的异质性。 （一）Ig的类和型（二）Ig的多样性 （三）Ig的血清型 Ig本身又可作为一种抗原，能激发机体产生特异性免疫应答。Ig有三类不同

24、抗原表位： 1 同种型（isotype）：同一种属所有个体的Ig所共有的抗原表位，存在于Ig的C区，为种属性标志。可以在不同种属的机体中产生抗同种型抗体。 2 同种异型（allotype）：同一种属不同个体之间所不同的抗原表位，主要存在于Ig的C区，为个体型标志。可以在不同个体中产生抗同种异型抗体。 3 独特型（idiotype, Id）：指同一个体中各种不同的Ig所特有的抗原表位，存在于Ig的V区。Id可以在机体内刺激产生抗独特型抗体。 三、免疫球蛋白的功能 （一）结合抗原与中和作用 特异性识别和结合抗原是Ig 的基本功能。 Ig结合抗原表位的个数称为抗原结合价，单体Ig 为双价，分泌型Ig

25、 A为4价，五聚体IgM理论上为10价，但实际一般为5价。 抗体与细菌抗原或病毒结合后，可中和细菌毒素、阻断病原微生物入侵和保护细胞免受损伤。 （二）激活补体 抗体（IgG1、IgG2、IgG3和IgM）与抗原结合后，可通过经典途径激活补体系统，产生多种效应功能；聚合的IgA、IgG4可通过旁路途径激活补体系统。 （三）结合细胞 抗体的Fc段可与多种细胞表面的Fc受体结合，介导一系列生物学功能。 1. 调理作用 IgG的Fc段与巨噬细胞、中性粒细胞表面的IgG Fc受体结合，促进吞噬细胞对抗原的吞噬。 2. 抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（antibody-dependent cell-med

26、iated cytotoxicity, ADCC），表达Fc受体的杀伤细胞识别抗体的Fc段，通过释放介质直接杀伤被抗体结合的靶细胞。 3. 介导I型超敏反应 IgE的Fc段与嗜碱性粒细胞、肥大细胞表面IgE Fc受体结合，参与I型超敏反应的发生。 （四）穿过胎盘和粘膜 在人类，IgG是唯一能通过胎盘到达胎儿体内的免疫球蛋白，从而形成婴儿的天然免疫；IgA可通过呼吸道和消化道粘膜，是局部免疫的重要因素。 四、五类免疫球蛋白的特点和功能 （一）IgG重链为链，血清中以单体形式存在，占血清Ig总量的7580%，半衰期2023天。人IgG有4个亚类：IgG1、IgG2、IgG3和IgG4。为体内主要的

27、抗感染抗体。能通过胎盘，可激活补体，通过Fc受体结合细胞发挥ADCC和调理作用。IgG与SPA结合的特性可用于免疫学技术。 （二）IgM 重链为链，血清中以五聚体形式存在，五个单体通过J链和二硫键联接而成，是分子量最大的Ig，故又称为巨球蛋白（macroglobulin）。IgM无铰链区。IgM占血清Ig的510%左右，半衰期10天。也是体内主要的抗感染抗体，感染早期首先出现的抗体是IgM，IgM激活补体的能力远远大于IgG。IgM也是B细胞表面抗原受体的主要成分。 （三）IgA 重链为链，血清中以单体形式存在，分泌液中以二聚体形式存在，称分泌型IgA（secretory IgA, sIgA）

28、。sIgA由两个单体、一个J链和一个分泌片组成。血清中IgA含量为2-5mg/ml，占血清Ig总量的10-15%，半衰期为6天。sIgA可通过粘膜，主要存在于唾液、泪液、乳汁（尤其是初乳）及呼吸道、消化道、泌尿道的分泌液中和粘膜表面，在机体粘膜局部抗感染免疫中发挥重要作用。 （四）IgE 重链为链，在血清中以单体形式存在。IgE无铰链区。IgE在血清中含量极微，半衰期2.8天。IgE与肥大细胞、嗜碱性粒细胞极易结合，主要参与I型超敏反应及抗某些寄生虫感染。 （五）IgD 重链为链，分子形式为单体。IgD在血清中含量极少(20-50ug/ml)，半衰期3天。对IgD的生物学功能了解甚少，可能和某

29、些超敏反应、自身免疫疾病有关，尚未证实IgD有抗感染作用。和IgM一样，IgD是B细胞表面抗原受体的成分，现认为IgD和B细胞的分化、成熟有关。 五、单克隆抗体 一个B细胞克隆识别其特异性抗原表位而被激活后，只产生一种特异性抗体。天然抗原往往具有多种表位，刺激机体产生的抗体中包含多种不同特异性的抗体，系由多个B细胞克隆产生的抗体的混合物，故称为多克隆抗体（polyclonal antibodies）。 由一个B细胞克隆产生的识别单一抗原表位的同源抗体，称为单克隆抗体（monoclonal antibodies, mAb）。mAb一般通过杂交瘤技术制备，具有结构高度均一、抗原结合部位和同种型相同

30、、纯度高、特异性强和效价高等特点。 第四讲 补体系统 目的要求： 1掌握补体的概念、基本组成及命名 2掌握补体的生物学作用 3熟悉补体的三条激活途径（激活物、产生的酶、生物学意义） 4熟悉MAC的组成及其作用机制 5了解补体激活的调节 教学内容： 一、概述 补体（complement，C）：是存在于血清和组织液中一组经激活后具有酶活性的蛋白质，参与抗微生物防御反应、免疫调节及免疫病理的损伤反应等。 （一）组成 1. 固有成份： (1) 经典途径：C1q、C1r、C1s、C4、C2、C3 (2) 甘露聚糖结合凝集素途径：甘露聚糖结合凝集素（MBL）、MBL相关的丝氨酸蛋白酶（MASP） (3)

31、旁路途径：B因子、D因子 (4) 末端成份：C5、C6、C7、C8、C9 2. 调节蛋白 3. 补体片段和补体受体 （二）命名 二、补体的激活 （一）经典途径 1. 激活物及条件 激活物为AgAb免疫复合物（IC），Ab为IgM、IgG1、IgG2或IgG3。 每个C1须同时与两个以上Ig分子的Fc段结合。 2. 固有成份及激活顺序 参与的固有成份包括C1（C1q、C1r、C1s）、C2、C4、C3。激活分为两个阶段。 (1) 识别阶段(2) 抗原抗体结合后，抗体构型改变，暴露Fc段中补体结合部位，C1q可主动识别其补体结合位点，启动经典途径。 C1q为六聚体，呈伞形，其每一亚单位的球形头部为C1q的识别结构，可主动识别AgAb复合物中Ab分子的Fc段，当一分子C1q中两个以上的球形头部与免疫复合物（IC）中IgM或IgG Fc段结合后，C1q的构象发生改变 C1r裂解