免疫系统与免疫功能(胡军祥)

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免疫系统与免疫功能
一、免疫学基本概念
1、免疫(immune):免除疾病、源于拉丁(immunis), 原意是“免税”。现代免疫的概念是指机体识别和排 除抗原性物质的功能。 2、免疫性(immunity):是指机体对感染疾病具有高度 的抗性。机体的免疫性既有先天(innate)具有的抗性, 也有后天获得(acquired)的抗性。实际上机体免疫性 是对所有能被机体免疫识别的物质所表现的抗性,包 括生物的和非生物的、自身的(self)和非己的(nonself)物质。所以免疫性也指机体具有保护自己免受其 他物质伤害的特性。 3、免疫学,从本质上来讲,就是研究机体识别“自身”, “排除异己”的学科。免疫学的研究核心是机体怎样 识别“自身”和“非自身”。
T细胞决定簇: T细 胞决定簇位于抗原 分子内部,必须由 APC将抗原加工处理 为小分子多肽并与 MHC分子结合,然 后才能被TCR所识别。 B细胞决定簇: BCR 能与未经APC加工的 抗原发生反应,其 识别的靶结构主要 位于抗原分子表面 的决定簇。
三、抗体(Antibody,Ab)
抗体(Ab):指由B细胞受Ag刺激后所产生的、具有与 相应抗原特异性结合的免疫球蛋白(Immunoglobulin, Ig)。其作用是中和病原微生物、通过Ig受体介导细 胞免疫应答、促进巨噬细胞的吞噬作用、T细胞和NK 细胞的杀伤作用、补体介导的溶菌和溶胞作用等。 抗体的化学本质是糖蛋白。将含抗体的血清称为抗 血清或免疫血清。 体液免疫(humoral immunity):指抗体介导的免疫应 答,主要表现为B细胞的功能。
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四、非特异性免疫(non-specific immunity)
(一)非特异性免疫/自然免疫性(natural
immunity)/先天免疫性(innate immunity): 指机体在接触外来侵染物之前就已先天存在的 免疫特性,是种系在长期进化过程中形成的天 然防御功能。 其特点(1)无特异性,作用广泛。(2)初次 与Ag接触就能发挥效应,但无记忆性。(3) 是先天固有的稳定遗传。(4)同一物种的正 常个体间差异不大。所以是机体的第一、二道 防线,是脊椎与无脊椎动物共有的。
(2)自然杀伤细胞(nature killer cells,NK )
主要来源于骨髓造血细胞,其分化、成熟依赖骨髓微 环境,不依赖胸腺,不需抗原作用,可非特异性地直 接杀伤靶细胞、中枢神经系统中的小胶质细胞;
(3)树突细胞(dendritic cell,DC)和朗汉细胞
DC分布于全身各器官,表面有指状突起,并带有表面分子。 如MHC-I、II抗原、LFA-1、3、胞间粘附分子ICMA-1、2等。 其主要作用是,通过吞噬和胞饮摄取抗原,并进行加工,携 带抗原的DC进入局部淋巴结,向T细胞递呈抗原,促使B细 胞活化。 其中朗汉细胞(Langerhans’ cell)分布于皮肤上的DC,形态 和功能与DC类似。
2、免疫球蛋白的基本结构
• 四肽链结构:所有Ig的基本单位都是四条肽链的对称结 构。两条重链(H链)和两条轻链(L链)。每条H链和L 链分为氨基端和羧基端。H链和L链之间,H与H链之间以 二硫键相连。
免疫球蛋白的结构
L链:约有214个氨基酸残基组成,近N端的约1/2氨基酸 (100-110个)组成与顺序变异较大,称为可变区 (variable region,V区,VL),近C端1/2的氨基酸组成与顺 序在同一物种的同一类Ig中相对稳定,称为恒定区 (constant region,C区,CL)。V区是抗原结合的部位 H链:约有450-550个氨基酸残基组成。近N端的100-110 个氨基酸组成差异较大,称为VH,其余为CH。
②单核细胞
③巨噬细胞(Macrophage Mφ )
Mφ 由血液中的单核细胞分化而来,分布于全 身各组织器官,如脾白髓中的脾Mφ 、淋巴结 中的淋巴结Mφ 、肝脏中的枯否(kupffer)细 胞、肺组织中的尘细胞(Alveolar细胞)、CNS 中的小胶质(microglial)细胞、腹水中的腹腔 Mφ 等。 Mφ 在发育成熟过程中,细胞的功能发生一系 列变化。溶酶体中酶的种类和数量增加,加强 了Mφ 的吞噬、杀伤及清理作用。 Mφ 的表面标记:CR1、CR3、CR4 ;MHC-Ⅰ 和MHC-Ⅱ ;FCR和FCR;脂多糖(LPS)受 体,甘露糖受体等。
(二) 免疫球蛋白的类别
2、IgA
占血清总Ig的10-20%,有血清型与分泌型之分。 血清型IgA:多为单体,免疫作用较弱。 分泌型IgA(sIgA):为二聚体或四聚体,有一个J 链和分泌片(secretory piece, SP)。广泛存在于 外分泌液中,特别是初乳中含量很高。 sIgA的作用: ①是粘膜表面感染性免疫的主要防线,抑制病 毒感染与细菌定植。 ②初乳中sIgA含量高,对新生儿早期抗感染十分 重要(出生后4-6个合成sIgA,至青少年成人 水平)。
二、抗原(Antigen,Ag)
1、抗原:是一类能够诱导机体产生免疫应答,并 能与相应抗体或T细胞受体在体内或体外特异性 结合的物质。 2、抗原的特性 (1) 免疫原性(immunogenicity):是指一种物质 免疫机体后,能使机体产生或激活淋巴细胞产生 免疫应答的特性。 (2) 特异反应性(specific reactivity):指抗原与相 应抗体或效应淋巴细胞特异性结合的特性,也称 抗原性。 3、免疫原(immunogen):同时具有免疫原性和 特异反应性的物质称为免疫原,或称完全抗原
高变区
人类Ig根据其重链稳定区的分子结构和抗原 特异性的不同,分为五类:IgG、IgA、IgM、 IgD、IgE,其重链分别为:γ、α、μ、δ、ε 1、IgG
约占血清Ig总量的80%。是唯一能够穿过 胎盘的Ig。 IgG分子为单体,有四种亚类:IgG1、 IgG2、IgG3、IgG4。 IgG是再次免疫应答产生的主要抗体,具 有抗菌、抗病毒、中和毒素及免疫调节作用。
3、IgM
约占血清Ig总量5-10%。mIgM为单体,是B细 胞发育最早出现的表面标志。 血清中的IgM为五聚体,因其分子量大,又称 巨球蛋白,不易透出血管。五聚体中含有一个J 链,由浆细胞产生。 IgM是初次免疫应答产生的主要抗体,是个体 发育中最早合成的Ig(胚胎晚期开始合成)。 IgM不能通过胎盘。
4、外来抗原进入体内可能产生四种不同的结果:
(1)无应答:抗原浓度太低或者宿主已经处于耐受状态 (2)抗原特异性体液和细胞免疫应答(正性应答) 宿主此后的一段时间里对该抗原处于免疫状态 (3)超敏反应 抗原特异性免疫应答伴有较强的炎症反应或损伤 (4)诱导免疫耐受(负性应答)
宿主在此后的一段时间里对该抗原处于无反应状态
Macrophage Phagocytosis
●单核吞噬细胞的发育:骨髓干细胞→原单核 (monoblast)→前单核(promonocytes)→单 核细胞(monocyte)→巨噬细胞(macrophage或 Mφ ) ●单核吞噬细胞的功能: (і) 吞噬作用,对可溶性Ag的吞噬能力较低,但 对颗粒性Ag具有强大的吞噬能力。 (ⅱ)抗原递呈作用:在细菌成分或CD4+T分泌的 细胞因子等诱导下, Mφ 高表达MHC-II 分子, 激活效应和记忆T细胞。 (iii)分泌生物活性物质,如IL-1、IL-8、IL -10等;TNF(肿瘤坏死因子)-α ;GM-CSF (粒-巨噬细胞集落刺激因子)、M-CSF、G- CSF;INF等。
5、抗原类别
(1)天然抗原:指天然的生物、细菌及天 然的生物产物。
①细胞、细菌和病毒 ②蛋白质类抗原 ③糖类抗原 ④脂类抗原 ⑤核酸抗原
(2)如果按被免疫动物的亲缘关系来 划分天然抗原,又可分成3类:
①自身抗原(autoantigen):是机体的自身成分,只 有在特殊情况下才能被自身免疫系统识别,引起免 疫应答,导致自身疾病的发生(autoimmune disease)。 ②同种型抗原(isoantigen):来自同种动物的不同 个体。 人类同种异型抗原(allogenic Ag): 血型(红细胞)抗原: ABO系统和Rh 组织相容性抗原(人主要为HLA)
(二)起非特异性免疫机制的成分:
1、屏障结构:主要位于机体表面。 (1)物理屏障:由完整皮肤、粘膜组构成。 (2)化学屏障:机体分泌物中的脂肪酸,机体表 面的正常菌落的代谢产物等。 (3)内屏障(解剖学屏障):血脑屏障、血胎屏 障(子宫内膜和胎儿绒毛膜滋养层)等。(第一 道防线)
2、杀菌物质,位于机体内部。如补体成分、 溶菌酶、干扰素等。 3、参与非特异性免疫的细胞: (1)吞噬细胞:血液中wenku.baidu.com中性粒细胞、单核 细胞、组织中的巨噬细胞。 单核吞噬细胞包括单核细胞和巨噬细胞 (第二道防线)。
• 再次应答与初次应答的不同之处:①潜伏 期短;②抗体合成快速到达平台期,平台 高且持续时间长;③下降期持久;④诱发 再次应答所需抗原量小;⑤再次应答产生 的抗体主要为IgG,亲和力高。
(五)抗体的主要作用 :
中和作用:抗体与抗原(病毒、毒素)的特异性结合, 直接发挥中和作用。但不能直接杀伤靶细胞,需吞 噬细胞等发挥效应。
③异种抗原(xenoantigen):来自不同物种的抗 原。其中有一类是动植物、微生物及人类间共有 的、抗原决定簇相同的异种抗原,称为异噬性抗 原。
6、抗原决定簇—抗原特异性的分子基础
• 抗原决定簇(表位): 指抗原分子中决定抗原特 异性的特殊化学基团。是被免疫细胞识别的靶结 构,也是免疫反应具有特异性的物质基础。 • 一个多肽决定簇含5~6个氨基酸残基;一个多糖 决定簇含5~7个单糖;一个核酸半抗原决定簇含 6~8个核苷酸。 • 抗原分子表面能与抗体结合的决定簇总数称为抗 原结合价
调理作用:抗体促进吞噬细胞吞噬功能 激活补体作用:抗体与抗原结合,使IgG或 IgM的 补体结合位点暴露,激活补体的级联 反应,杀伤或溶解靶细胞。
抗体依赖的细胞介导的细胞毒作(ADCC): IgG与靶细胞结合 后,其Fc段可与 NK、Mφ 等结合, 促使它们释放细 胞毒颗粒,使靶 细胞溶解。
① 中性粒细胞
嗜中性粒细胞(neutrophil):占WBC40-75%,2500- 7500个/mm3。具有较强的运动性,化学趋向性和吞噬能 力,参与炎症应答反应。当组织发生炎症时,中性粒细 胞从血管渗出,向炎症部位运动,吞噬抗原颗粒。该细 胞表面有FcγR和CR,其中FcγR约每个细胞有135000个。主 要对抗胞外寄生菌的感染
(一)抗体的基本结构
1、抗体是免疫球蛋白(Immunoglobulin, Ig) 血清蛋白经电泳分离后,依次可以出现白蛋白、α、β、 γ球蛋白组分。抗体存在于γ球蛋白组分内,但也有少量 抗体存在于β球蛋白组分中。 免疫球蛋白:1968年WHO决定,将具有抗体活性或化 学结构与抗体相似的球蛋白称为Ig。
4、IgD
约占Ig总量的0.2-0.5%。因其铰链区 长,易被蛋白酶解,故半衰期短,约为 2.5d。 IgD为单体,是B细胞成熟的主要标志;不 能通过胎盘;不能激活补体。
5、IgE
约占Ig总量的0.002%,但作用明显,介导 速发型超敏反应。 IgE主要由呼吸道和消化道粘膜固有层的浆 细胞产生,为单体。 IgE的FcR主要分布在肥大细胞和嗜碱性粒细 胞膜上,与超敏反应有关;分布在MФ、B细 胞、嗜酸性粒细胞膜上,分别与吞噬、IgE 产生和抗寄生虫感染有关。 约占Ig总量的 0.2-0.5%。因其铰链区长,易被蛋白酶解, 故半衰期短,约为2.5d。

(三)个体发育中的抗体形成
1、胎儿3-4月淋巴和Ig达到成人水平,但以mIg 为主。 2、出生后,首先出现的是IgM,其次是IgG,再 次为IgA,7岁左右IgG达到成人水平。 3、新生儿6个月内,其体内抗体大部分来自母 体,也可从初乳获得高浓度的sIgA。
(四)抗体产生的一般规律及其效应
• 抗体产生的一般规律: 个体发育中Ig产生的 规律;初次免疫应答和再次免疫应答的规 律。
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