分子免疫学

被膜 髓质
HEV 静脉 输出淋巴管
动脉
输入淋巴管
髓索
淋巴结 淋巴结被膜外侧有数条输入淋巴管，门处有动、静脉神经和输出
淋巴管。实质分为皮质和髓质。靠近被膜的浅层皮质区有生发中心（左）。 右图显示生发中心的显微结构。
免疫系统的生理功能
免疫防御（immunological defence）: 机体排斥外源性抗原异物的能力。
免疫细胞：淋巴细胞和协同免疫反应的其他细胞，如巨噬细 胞等。
免疫分子：抗体、细胞因子、补体。
免疫系统：由参与免疫反应的器官、组织、细胞、分子组成。
免疫系统
免疫器官
免疫细胞
免疫分子
中枢免疫器官
骨髓 胸腺 腔上囊
T、B淋巴细胞 外周免疫器官 杀伤性细胞
辅佐细胞 粒细胞和肥大细胞
淋巴结 脾脏 骨髓 哈德氏腺 黏膜相关淋巴组织
特异针对性
无
有
习得记忆性
无
有
区别选择性应答 无
有
基本功能性组成 屏障、清除作用
体液免疫——抗体
吞噬作用、
细胞免疫——T细胞
非特异性抗感染作用 自稳
皮脂分泌 腊质分泌 粘膜屏障
汗液
排泄物 （冲洗作用）
泪液 唾液
溶菌酶
皮肤屏障
胃酸、消化酶 肠道菌群
天然免疫
体液免疫
细胞免疫 T细胞 T细胞
T细胞
获得性免疫
各类Ig的基本单位都是 四条肽链的对称结构，包括 两条相同的重链（H链）和两 条相同的轻链(L链）。两条重 链间、两条轻链间及重链和 轻链间都是由二硫键相连， 即“Y”字形单体的基本结构。
在研究Ig的结构与功能时，常用酶解法降解，用木瓜蛋 白酶将IgG初步水解时，可断裂成3个片段，即两个Fab片段 和一个Fc片段。
特异性免疫，又称获得性免疫。是当机 体接触外来异物后诱导或刺激而产生的。具 有高度的特异性，在再次接触该有关外来异 物后可明显增加其反应强度。
能引起特异性免疫的外来异物称免疫原 或抗原。而将机体接触外界抗原被刺激后产 生的特异免疫的反应过程叫免疫作用。
ห้องสมุดไป่ตู้
天然免疫和特异(获得)免疫的特点
天然免疫
特异(获得)免疫
3、两类特异免疫及两类淋巴细胞
（1）体液免疫 通过B细胞产生的抗体来识别和清除抗原，
主要是对付细胞外病源体及其分泌毒素的防 御机制。由于抗体存在于液体中故称为体液 免疫。
（2）细胞免疫 通过T细胞来识别和清除被病毒感染的宿
主细胞或变异的细胞。
由此可见机体的特异免疫主要由两类形 态相似而功能不同的淋巴细胞（B 细胞和T细 胞）来执行。
形成耐受 出生后淋巴细胞遇到相应抗原发生特异应答，
并形成记忆 禁忌细胞突变可导致自身免疫
通过以上众多的研究：建立了中枢免疫器官 （胸腺、法式囊）、外周免疫器官（脾、淋 巴结）、免疫活性细胞（T、B细胞）和免疫 活性介质（抗体、淋巴因子、补体）等组成 的免疫系统概念。
认识到免疫系统具有抗感染、免疫稳定和 免疫监视等一系列生理功能，了解到无保护 反应、免疫耐受性和自身免疫等异常免疫现 象，获得了对免疫系统的免疫机能的全面认 识。
6.免疫反应的三个阶段与免疫反应的主要分子
1）识别阶段 指骨髓或胸腺发育而成的具有特异细胞表面受体的B细胞或T细胞与外源
抗原的特异识别和结合。执行体液免疫的B细胞在其表面具有各特异性不同的 Ig分子，能与体液中游离形式的抗原进行特异性结合。执行细胞免疫的T细胞， 则通过其表面TCR（ T细胞抗原受体）与提呈在细胞表面的抗原片段结合。
T细胞不能与游离的抗原结合，该抗原必须先由一类抗原提呈细胞（APC） 作用，主要是巨噬细胞、B细胞及树突状细胞，加工成抗原片段，并由抗原提 呈细胞的MHC（主要组织相容性复合体）Ⅰ类或Ⅱ类分子提呈，T细胞才能 与之结合。
在此阶段，关键是识别自己与异己， Ig、TCR、MHC是三类主要分子。
2）活化阶段
1）重链 由450-550个氨基酸组成。在重链
上结合有不同量的糖，所以Ig属于糖 蛋白。根据重链抗原性不同可将其分 为五类：μ链、γ链、α链、δ链和ε链， 由它们所组成的Ig分别称为IgM（ μ 链）、IgG（ γ链）、IgA（ α链）、IgE （ ε链）、IgD（ δ链）。
2）轻链 各含214个氨基酸组成，根据轻链
机体免疫功能 自我稳定
正常免疫：清除体内自然衰老或损伤的细胞 异常免疫：识别紊乱造成自身免疫疾病
免疫监视
正常免疫：清除复制错误或突变细胞
异常免疫：功能失调时导致细胞癌变或持续 性感染
2. 免疫力的构成
先天性免疫（innate immunity）（天然免疫） 机体在进化过程中形成的、与生具来的防御能力。
细胞因子 补体 抗体
胸腺结构图
A. 胸 腺 切 面 皮 质 与 髓质，皮质区内深 染色的为未成熟的 T细胞；
B. 胸 腺 结 构 模 式 图 ： 结缔组织构成小梁， 将胸腺分隔为多个 小叶。
法氏囊（Bursa of Fabricius）
淋巴结的基本结构
小梁 皮质淋巴窦
髓质淋巴窦
毛细血管
生发中心
1955年Jerne的天然抗体选择学说：在机体循环内 存在着很低浓度的针对各种抗原的抗体，当机体接 触某一抗原是，此抗原即与相应的特异抗体反应， 形成的抗原抗体复合物可刺激更多细胞产生针对该 抗原的特异性抗体。
1959年Burnet综合上述两个学说的关键：细 胞抗原受体和抗原抗体选择性结合，提出了 抗体形成的克隆选择学说：外来抗原选择具 有互补结构的受体淋巴细胞，使之激活、增 殖和产生特异性抗体，而在发育过程中针对 自身抗原的克隆则被抑制和消除。
淋巴细胞的活化至少需要两种信号：信号1为识别抗原；信号2是 APC或其他辅助细胞表面抗原作为配体与淋巴细胞表面某些分化抗原 （CD）结合产生共刺激；在活化阶段还需多种细胞因子的作用。
3）效应阶段
体液免疫通过抗体而发挥效应，能消除再次入侵的抗原，补体 系统参与并促进抗原的消除。
T细胞中的Tc能杀伤靶细胞，TH (辅助性T细胞)则分泌一系列的 细胞因子，促进B细胞增殖和分泌，并增强吞噬细胞的功能及刺激炎 症反应。
③功能区
Ig多肽链分子可以折叠成几个由
链内二硫键连接的球形结构。IgG、
IgA、IgD 的重链上有4个球形结构，
分别为VH、CH1、CH2、CH3。IgM和 IgE有5个球形结构，即多一个CH4。
轻链上可见有VL和CL两个球形结 构，每一个球形结构由约110个氨基
酸残基组成。
以IgG为例：VH和VL是抗原结合 部位，CH1为遗传标记所在，CH2是 补体结合点所在，并参与补体活化，
淋巴细胞在识别抗原后发生两种主要变化，首先是增殖，使对抗原 特异的细胞克隆扩大，其次是从识别功能的淋巴细胞分化成具有消除抗 原功能的淋巴细胞。
如：B细胞识别某一抗原后能增殖分化成能分泌同种抗体的浆细胞 群；T细胞则根据抗原的不同可分化成杀伤这些病毒感染细胞和突变或肿 瘤细胞的细胞毒或杀伤性T细胞（Tc）。
1.免疫与免疫系统
免疫（immune)：机体对外源异物（微生物、蛋白质、多糖 等大分子物质）的反应，其结果无论是生理的或病理的。
免疫器官：（由两部分组成）
胸腺（thymus) 和骨髓(bone marrow)及腔上囊(又称法 氏囊，bursa of fabricius)称一级器官（中枢免疫器官）；外周 淋巴组织称二级器官（外周免疫器官） ，如各淋巴结、脾脏等。
其中Ig、TCR、MHC是免疫识别及免疫反应的特异分子，补体 系统及细胞因子虽然不是免疫特异性的，但它们也参与免疫反应。
二、免疫球蛋白（immunoglobulin,Ig）
免疫球蛋白是指具有抗体活性或化学结构 上与抗体相似的球蛋白。免疫球蛋白可分为分 泌型和膜型两类。前者主要存在于体液中，具 有抗体（主要是γ-球蛋白）的各种功能；后者 是B细胞膜上的抗原受体。
2）恒定区 在多肽链的C端，即轻
链的另1/2，重链的另3 /4 区该区氨基酸数目、种类、 顺序量都比较稳定，故称 恒定区（C区）。
同一类型的Ig的恒定区 氨基酸组成较稳定，但不 同类别的Ig恒定区差异还 是很大的。恒定区不仅是 Ig的骨架，且参与免疫应 答的启动与效应，也有许 多重要的生物学活性。
物理化学障碍 皮肤黏膜
皮肤及黏膜的免疫系统 黏膜分泌的抗体
细胞
吞噬细胞(巨噬细胞、 淋巴细胞 嗜中性细胞），天 然杀伤细胞
分子
补体、α 、β -干扰 抗体、淋巴细胞产生的
素、肿瘤坏死因子 多种因子如γ -干扰素、
等
白细胞介素-2等
天然免疫与获得性免疫的比较
天然免疫
获得性免疫
存在情况
所有动物
仅脊椎动物
的化学结构和抗原性的差异分为κ和λ 两型，但一个Ig分子中两条轻链必须 是相同的。
VH VL
CH1 CL
VH VL
CH1 CL
CH2 CH2
CH3 CH3
②可变区与恒定区
1)可变区 在多肽链的N端，约110个氨
基酸组成，占轻链的1/2，占重链 的1/4，这个区的氨基酸排列顺序 随抗原特异性的不同而有所变化， 所以称可变区（V区）。
CH3与细胞表面的Fc受体结合。 在各类的Ig相应的功能区中，约
有1/3的氨基酸序列是相同的，这种
结构的相似性指出这些功能区最初可
能是由同一基因编码。
补体结合部位 Fc受体结合部位
④铰链区 在CH1和CH2之间，有一个
可转动的铰链区，由2到5个链 间二硫键和CH1尾和CH2头小段 肽链组成，约30个氨基酸残基。 当Ig与抗原结合时，该区可转 动，以使可变区的抗原结合部 位尽量与不同距离的2个抗原表 位配合，起弹性和调节作用， 另一方面有利于Ig分子变构， 暴露Ig的补体结合位点，该区 的柔性与该区含较多的脯氨酸 残基有关，加之次区多二硫键， α螺旋结构难以形成，而成伸展 状态，此区也易与各种蛋白酶 接近，易水解。
分子免疫学
Molecular Immunology
一、概念
免疫的基本概念
传统概念——抗感染免疫

（机体的保护性生理反应）
免疫的新概念：免疫是机体识别和排除抗原性异 物的功能。

---识别“我与”或“非我” (自我稳定)

--- 排除非己的抗原性异物

--- 对自身物质形成免疫耐受

---有时也能造成病理损伤
免疫系统三大功能及其表现
功能
正常表现
免疫防御(immunologic defense)
免疫稳定(immunologic homeostasis)
免疫监视(immunologic surveilance)
抗感染 消除炎症或衰老细胞 控制癌变细胞
免疫防御
正常免疫：防御病原微生物的侵害和中和其 毒素
异常免疫：反应过高引起变态反应，过低引 起免疫缺陷病
免疫球蛋白具有蛋白质的通性，不耐热、 在60-70℃即变性；能被多种蛋白水解酶水解； 免疫球蛋白可被中性盐沉淀，常用50%饱和硫 酸铵或硫酸钠就可以从血清中提取出来。
（一）免疫球蛋白的结构 1．免疫球蛋白的基本结构 2. 免疫球蛋白的其他成分 3．免疫球蛋白的类型
1．免疫球蛋白的基本结构
①四肽链结构：
4、特异免疫反应的主要特性
特异性 多样性 辨别自己与异己 记忆 自身调控作用
5.抗体产生的学说和免疫系统的研究
1900年Ehrilich的抗体生成的侧链学说：抗毒素分 子是细胞表面的一种受体，外毒素进入机体后与之 结合，刺激细胞产生更多的抗毒素分子，这些分子 自细胞表面脱落进入血液，即是抗体。
抗体独特型网络学说：机体免疫系统是一个 建立在识别自身抗原基础上来识别外来抗原 的系统，抗体分子的可变区（v）结构域具有 双重特性，它通过抗原结合部位与抗原结合， 又借助于独特型决定簇引发免疫应答。
Burnet克隆选择学说
体内存在无数抗原特异性淋巴细胞克隆 胚胎期与自身成分反应的淋巴细胞被“禁忌”
免疫自稳（immunological homeostasis）: 机体识别和清除自身衰老残损组织、细
胞的能力，是机体籍以维持正常内环境稳定 的重要机制。 免疫监视（immunological surveillance）:
机体杀伤和清除异常突变细胞的能力， 机体籍以监视和抑制恶性肿瘤在体内生长。
获得性免疫（adaptive immunity）（特异性免疫） 机体在与环境斗争过程中获得的、习得性的免疫能力。
天然免疫是在机体接触微生物或异物 前机体内就存在的。在接触外来异物后既 不增强其功能，也不具有特异性，这种蜜 意称天然免疫，是一种机体的防御机能， 如设置物理性障碍、血和组织中的吞噬细 胞及天然杀伤细胞的作用。
在V区某些区域氨基酸组成 及排列顺序比V区其他部位更易 变化,如轻链的第24-34、50-56、 89-97位；重链的第31-37、50-65、 95-102位，这些区域称为高变区 （HVR），高变区实际上就是特 异性抗原与Ig结合的位置，由于 这些高变区与抗原表位互补，故 又称互补决定区。V区的其他部 位变化较少，与维持V区空间结 构有关。