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免疫学复习资料
第一章免疫学绪论
目的与要求:
1.掌握免疫、免疫学概念
2.熟悉免疫学系统的组成、免疫系统的三大功能
3.了解免疫学发展史及免疫学在医学生物学中的重要地位
重点:
1.免疫学基本概念
2.免疫学发展简史
难点:
1.特异性免疫应答及其特点
内容:
一、免疫与免疫学
免疫(immunity):
是机体识别“自己”,排除“异己(非己)”过程中所产生的生物学效应的总和,正情况下是维持内环境稳定的一种生理性防御功能。
免疫学(immunology):
研究机体免疫系统结构和功能的学科。
二、免疫学基本概念
(一)免疫系统的组成与结构
(二)免疫系统的三大功能
功能生理性(有利)病理性(有害)
免疫防御防御病原微生物侵害超敏反应/免疫缺陷病。
免疫自稳清除损伤或衰老的细胞自身免疫病
免疫监视清除复制错误的细胞和突变细胞细胞癌变,持续感染
(三)免疫功能的类型
1.非特异性免疫(nonspecificimmunity)
*定义:
是种群在长期进化过程中逐渐形成的防御功能,乃经遗传而获得,而并非针对特定抗原,亦称天然免疫。
*特点:
先天具有;无特异性;无记忆性;作用快。
*主要机制
物理屏障皮肤粘膜/血脑/血胎屏障;
化学屏障皮肤与粘膜局部分泌抑菌和杀菌物质;
生物学屏障
非特异性效应细胞:
中粒、单核/巨噬细胞、NK细胞等
非特异性效应分子:
补体、溶菌酶、细胞因子等
2.特异性免疫(specificimmunity)
*定义:
个体接触特定抗原(决定基)而产生,仅针对该特定抗原(决定基)而发生反应。
*特点:
后天获得;有特异性;有记忆性;作用慢而强。
(四)特异性免疫应答特点
1.特异性
*特定的免疫细胞克隆仅能识别特定抗原(决定基);
*应答过程中形成的效应细胞和抗体仅与诱导其产生的抗原(决定基)发生特异性反应。
2.记忆性
淋巴细胞初次接触特定抗原(决定基)
→产生应答
→形成特异性记忆细胞
→再次接触相同抗原(决定基)刺激
→记忆细胞迅速被激活,产生强的再次应答
3.耐受性
自身反应性免疫细胞接受抗原(决定基)刺激
→对特定抗原(决定基)产生特异性不应答
→自身免疫耐受
三、免疫学发展简史
(一)免疫学发展经历的阶段
1.经验免疫学时期(17世纪~19世纪)
*中国医学家用人痘苗预防天花
*18世纪末英国医生Jenner接种牛痘苗预防天花
2.经典免疫学时期(19世纪中叶-20世纪中叶):
免疫学与微生物学互相促进、共同发展
*多种病原菌被发现;
*“病原菌致病”概念的提出;
*疫苗的发明;
*细胞吞噬作用的发现(细胞免疫);
*免疫血清具有抵御病原菌的作用(体液免疫);
*免疫化学研究取得重大进展;
*初步认识多种免疫学现象的本质
3.近代和现代免疫学时期(自20世纪中叶至今)
(1)Burnet(1957年)克隆选择学说;
* 机体存在随机形成的多样性免疫细胞克隆,每一克隆的细胞表达同一特异性受体;
* 抗原进入体内
→选择表达特异性受体的免疫细胞与之反应
→特异性细胞克隆扩增
→产生大量后代细胞
→合成大量具有相同特异性的抗体
(2)从器官、细胞和分子水平探讨免疫系统结构与功能。
(二)免疫学进展概述
1.免疫化学研究进展
* 发现抗体、抗原、补体;
* 免疫化学的进展使免疫学初具雏形;
2.细胞免疫学进展
(1)免疫细胞的发现
*淋巴细胞(T/B细胞)的免疫功能;
*免疫细胞来源于骨髓多能造血干细胞。
(2)T细胞生物学特征的研究进展
*T细胞亚类及其功能;
*TCR的发现及其多样性。
(3)细胞免疫与体液免疫应答
(4)免疫耐受现象及其机制
(5)抗体生成理论:
侧链学说、模板学说、自然选择学说。
3.分子免疫学研究进展
(1)抗体多样性的遗传学基础
(2)细胞因子的基础与应用研究
(3)T细胞的特异性识别、激活和效应机制
*T细胞识别抗原的MHC限制性(80年代);
*T细胞活化需要双信号(90年代);
*T/B细胞激活和效应的胞内信号转导途径;
*CTL的效应机制。
(4)抗原提呈的机制
4.应用免疫学进展
(1)疫苗的发明、应用及推广
*病原菌被发现及细菌分离培养方法的建立;
*制备炭疽菌苗和狂犬病疫苗(vaccine);
*多种烈性传染病被有效控制或被消灭(天花)。
(2)免疫学技术的建立和发展
*血清学技术和免疫标记技术;
*细胞融合技术,制备单克隆抗体;
*T细胞克隆技术;
*分子生物学技术。
(3)免疫生物治疗
四、免疫学在生物医学中的地位
(一)免疫学与生物学
1.免疫学促进了生命科学发展
*深化对生命过程基本特性的认识
*揭示机体生理功能遗传控制的机制
*拓宽分子生物学的研究领域
*免疫学技术促进了生命科学研究进展
2.促进生物技术及生物产业的发展
3.现代生物学进展促进免疫学进展
(二)免疫学与医学
1.免疫学理论对临床医学如器官移植、肿瘤、自身免疫病、传染病等等的指导作用:
2.免疫学技术和制剂在临床实践中的应用
(1)免疫学预防
Jerner发明牛痘苗
→研制成功防治一系列传染性疾病的疫苗
→20世纪80年代人类宣布消灭天花
→不久将消灭脊髓灰质炎及麻疹
→有待战胜的AIDS、疯牛病、SARS等。
(2)免疫学诊断
*抗原-抗体反应具有高度特异性
*免疫学技术成为主要的临床检验技术。
(3)免疫学治疗
3.医学免疫学与医学教育
(1)医学免疫学(medicalimmunology)研究领域
*免疫系统结构与功能;
*免疫应答对机体的防御功能、病理作用及其机制;
*应用免疫学措施防治疾病。
(2)医学免疫学重要性
(3)“医学免疫学”教材简介
抗原─────→免疫系统(器官、细胞、分子)
│───→补体、抗体
免疫调节──→免疫应答───→细胞因子、黏附分子
遗传控制──→│───→致敏淋巴细胞
┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓
正常应用异常
------------------------------------------------
抗肿免免免免超自免移免
感瘤疫疫疫疫敏身疫植疫
染免学学学学反免增免缺
免疫治预检技应疫生疫陷
疫疗防测术
第二章抗原
目的与要求:
1.掌握抗原的概念和抗原的两大特性(抗原的免疫原性和抗原的反应原性);
2.掌握决定抗原免疫原性的条件,包括抗原本身的因素和肌体的因素)。
3.掌握抗原特异性的分子基础—抗原决定基的概念;掌握B细胞决定基(表位),T细胞决定基(表位)的概念和特点;熟悉交叉反应的概念、机制和意义
4.了解人工结合抗原的反应原性以及天然蛋白质的反应原性;
5.熟悉抗原分类的基本概念,掌握胸腺依赖抗原和胸腺非依赖抗原,了解抗原的其他分类方法
6.了解其他非特异性免疫刺激剂(佐剂、超抗原和丝裂原)的种类和作用机制
重点:
1.抗原的基本概念
2.抗原的免疫原性
3.抗原的特异性
4.超抗原
难点:
1.抗原的免疫原性
2.抗原的特异性
内容:
一、概念
(一)抗原
抗原(antigen,Ag)是指可被T、B淋巴细胞识别,并启动特异性免疫应答的物质。
抗原具有免疫原性和抗原性两个重要特性。
*免疫原性(immunogenicity):
抗原能刺激机体产生抗体或致敏淋巴细胞的能力。
*抗原性(antigenicity):
指抗原能够与抗体或效应T细胞发生特异性结合的能力。
(二)半抗原和载体
*同时具有免疫原性和抗原性的物质,称为完全抗原。
*仅具有与抗体结合能力、单独不能诱导抗体产生的物质称为半抗原(hapten)。
*与半抗原结合而赋予其免疫原性的物质称为载体(carrier)。
二、决定抗原免疫原性的条件
某种物质是否能够刺激机体产生免疫应答,取决于该物质本身的性质和与机体相互作用
(一)物质的理化性质
1.物质的性质,含蛋白质物质的免疫原性最强,多糖类、糖脂类、核酸类物质也有一定的免疫原性。
2.分子量大小,具有免疫原性的物质一般在10kDa以上
3.一定的化学组成和结构,具有免疫原性的物质一般具有复杂的化学组成和化学基团,例如具有芳香族氨基酸。
4.抗原决定基的易接近性,一般认为抗原分子上的抗原决定基能被淋巴细胞抗原受体所接近(结合),才具有免疫原性。
5.一定的物理状态,颗粒性或聚合体形式的物质免疫原性强于可溶性或单体形式的物质。
(二)物质与机体的相互作用
1.抗原的异物性
“异物性”即机体非自身物质的特性,“异物”是指胚胎期(或在淋巴细胞发育成熟过程中)未与淋巴细胞接触过的物质,如异种物质、同种异体物质、隐蔽或变性的自身成分等。
2.机体遗传因素
对某种物质产生免疫应答的能力是受遗传因素控制的性状.
3.抗原进入机体的途径
同一物质经不同途径进入机体,其刺激免疫系统免疫应答的强度各异,由强到弱依次为皮内注射>皮下注射>肌肉注射>腹腔注射>静脉注射。
二、抗原的特异性
特异性指物质之间的相互吻合性或针对性。
抗原的特异性是指抗原诱导机体产生应答及与应答产物发生反应所显示的专一性。
抗原特异性的物质基础是抗原决定基。
特异性是免疫应答最重要的特点,也是免疫学诊断和防治的理论依据。
1.抗原决定基
抗原决定基(antigenicdeterminant,AD)是抗原分子中决定抗原特异性的基本结构或化学基团,又称表位(epitope)。
是抗原与TCR、BCR(抗体)特异性结合的基本单位。
2.AD类别
(1)按AD结构分类
*构象决定基(conformationaldeterminant):
由序列上不相连的多肽或多糖空间构象形成的决定基。
*顺序决定基(sequentialdeterminant):
由序列连续的氨基酸片段所形成的决定基,又称为线性决定基(lineardeterminant)。
(2)按决定基在抗原分子中的位置分类
*功能性决定基:
位于抗原分子表面的决定基。
*隐蔽性决定基:
位于抗原分子内部的决定基。
(3)按识别决定基的免疫细胞分类
*T细胞(识别)表位:
由TCR识别的抗原决定基,主要是线性决定基、隐蔽性决定基;
*B细胞(识别)表位:
由BCR(抗体)识别的抗原决定基,主要是构象决定基、功能性决定基。
T细胞和B细胞抗原表位的特性的比较
T细胞决定基B细胞决定基
表位受体TCRBCR
MHC分子必需不需
表位性质主要是变性多肽天然多肽、多糖、脂多糖、有机化合物
表位大小8-12个氨基酸(CD8+T)5-15个氨基酸、5-7个单糖、
12-17个氨基酸(CD4+T)或5-7个核苷酸
表位类型线性表位构象表位、线性表位
表位位置抗原分子任意部位抗原分子表面
3.抗原的结合价
抗原的结合价(antigenicvalence)指抗原分子中能与抗体分子结合的功能性决定基的数目。
4.交叉抗原及其意义
(1)交叉抗原(crossantigen):
某些特定抗原不仅可与其诱导产生的抗体(或致敏淋巴细胞)发生结合或相互作用,还可与其他抗原诱生的抗体(或致敏淋巴细胞)发生反应。
这种抗原被称为交叉抗原。
(2)交叉反应(crossreaction):
交叉抗原与其他抗原诱生的抗体(或致敏淋巴细胞)发生结合或相互作用。
(3)抗原异质性(heterogeneity):
即抗原物质的非均一性,多数抗原性物质由不同分子组成,而同一分子表面还可存在不同表位。
(4)共同表位:
两种不同抗原间所具有的相同或相似抗原决定基。
(5)意义
*参与免疫损伤
*用于特异性诊断与鉴定
*用于疫苗的制备
三、抗原的种类及其医学意义
(一)根据抗原诱生抗体时对T细胞的依赖性
1.胸腺依赖性抗原(thymusdependentantigen,TD-Ag):
*由B细胞表位(半抗原)和T细胞表位(载体)组成,绝大多数蛋白质抗原属此类。
1.胸腺非依赖性抗原(thymusindependentantigen,TI-Ag):
*由多个重复B细胞表位组成,可分为TI-1Ag和TI-2Ag。
2.根据抗原与机体亲缘关系分类
*异种抗原(xenoantigen):
指来自不同种属的抗原。
*同种异型抗原(allogeneicAg):
如ABO血型抗原、HLA抗原。
*自身抗原(autoantigen):
*异嗜性抗原(heterophilicantigen)一类与种属无关,存在于人、动物及微生物之间的共同抗原,又称Forssman抗原。
3.其他分类方法
*完全抗原和半抗原
*天然抗原、人工抗原和基因工程抗原
*外源性抗原指非APC自身所产生的抗原。
*内源性抗原指APC自身所合成的抗原。
*依化学组分分:
蛋白质抗原和脂类抗原等
(二)抗原在临床实践中的应用
1.疾病的诊断与辅助诊断
2.疾病的治疗
3.疾病的预防
4.医学研究
四、佐剂、超抗原与丝裂原
(一)佐剂
1.概念:
某些物质预先或与抗原同时注入体内,可增强机体对该抗原的免疫应答或改变免疫应答的类型,此类物质被称为佐剂(adjuvant)。
2、种类:
*化合物:
明矾、弗氏不完全佐剂
*生物制剂:
卡介苗、细胞因子及热休克蛋白等
3、机制
*改变抗原的物理性状,延缓抗原的降解和排除
*刺激单核-吞噬细胞系统,增强其处理和提呈抗原能力
*刺激淋巴细胞增殖与分化
4、应用:
*增强特异性免疫应答,用于预防接种及制备动物抗血清
*作为非特异性免疫增强剂,用于抗肿瘤与抗感染的辅助治疗
(二)超抗原(superantigenSAg)
*某些抗原物质,极低浓度即可激活机体2%-20%T细胞克隆产生极强的免疫应答,此为超抗原。
1.Sag的作用特点
(1)无须APC加工,直接与MHC-II类分子非多态区外侧结合;
(2)仅与TCRVβ片段结合;
(3)无MHC限制性;
(4)诱导的T细胞应答通过分泌大量的细胞因子参与某些病理生理过程。
3.SAg的生物学意义
(1)毒性作用及诱导炎症反应
(2)自身免疫病
(3)免疫抑制
(三)丝裂原
丝裂原(mitogen):
可致细胞发生有丝分裂,进而增殖的抗原,亦称有丝分裂原。
如植物血凝素(PHA)、刀豆蛋白A(ConA)等。
第三章免疫器官的结构和功能
目的与要求:
1.熟悉中枢免疫器官的概念,熟悉淋巴细胞发育了解其他功能。
2.熟悉外周免疫器官的概念,熟悉淋巴结、脾脏和MALT的结构和功能,熟悉免疫细胞在其中的分布和淋巴细胞再循环的概念。
重点:
1.胸腺的结构、细胞组成及功能
1.淋巴结的结构与功能
难点:
1.胸腺的结构、细胞组成及功能
内容:
一、中枢免疫器官
*淋巴细胞发生、分化、成熟的场所(包括骨髓和胸腺)。
(一)胸腺(thymus)
1.胸腺解剖结构
*皮质内85%-90%的细胞为未成熟T细胞(即胸腺细胞),少量上皮细胞、Mf和DC;
*髓质内含大量上皮细胞、疏散分布的胸腺细胞、Mf和DC;
*皮髓质交界处含大量的血管。
2.胸腺的细胞组成
*胸腺基质细胞(thymusstromalcell,TSC):
以上皮细胞为主,还包括Mf、DC及成纤维细胞等;
*胸腺细胞:
骨髓产生的前T细胞经血循环进入胸腺,即为胸腺细胞。
3.胸腺微环境
由TSC、细胞外基质及局部活性物质组成,这些成分通过分泌胸腺激素和细胞因子、或者与胸腺细胞相互接触的方式,参与T细胞在胸腺内的发育分化过程。
4.胸腺的功能
(1)T细胞分化、成熟的场所
(2)免疫调节功能
(3)屏障作用
(二)骨髓
1.各类免疫细胞的发源地;
2.B淋巴细胞分化、成熟的场所;
3.再次体液免疫应答发生的场所。
二、外周淋巴器官
*由淋巴结、脾脏和粘膜相关淋巴组织组成,是成熟T、B细胞定居的场所,也是免疫应答产生的场所。
1、淋巴结
(1)结构
*淋巴结分皮质和髓质两部分。
被膜下为皮质,包括浅皮质区、深皮质区和皮质淋巴窦。
*浅皮质区是B细胞定居的场所
*深皮质区为T细胞定居的场所
(2)功能
*成熟T、B细胞定居的场所;
*T、B细胞接受抗原刺激并产生免疫应答的场所。
*参与淋巴细胞再循环
*过滤淋巴液
2、脾脏
(1)结构
*脾脏是人体最大的免疫器官,可分为白髓、红髓和边缘区三部分。
白髓由密集的淋巴组织构成,包括动脉周围淋巴鞘和淋巴滤泡;红髓位于白髓周围,包括髓索和髓窦。
*动脉周围淋巴鞘为T细胞居住区;鞘内的淋巴滤泡为B细胞居留区;
*髓索主要为B细胞居留区;
*边缘区是血液及淋巴细胞进出的重要通道。
(2)功能
*T、B细胞定居场所;
*产生免疫应答的场所
*滤过血液
3.粘膜相关淋巴组织(MALT)
(1)组成
*鼻相关淋巴组织(nasal-associatedlymphoidtissue,NALT)
*肠相关淋巴组织(gut-associatedlymphoidtissue,GALT)
*支气管相关淋巴组织(bronchial-associatedtissue,BALT)
(2)MALT的功能及其特点
*参与局部免疫应答
*分泌分泌型IgA(secretoryIgA,SIgA)
*参与口服抗原介导的免疫耐受
第四章免疫球蛋白
目的与要求:
1.熟悉中枢免疫器官的概念,熟悉淋巴细胞发育了解其他功能。
2.熟悉外周免疫器官的概念,熟悉淋巴结、脾脏和MALT的结构和功能,熟悉免疫细胞在其中的分布和淋巴细胞再循环的概念。
重点:
1.免疫球蛋白的概念
2.免疫球蛋白的结构
3.免疫球蛋白的生物学特性
难点:
1.抗体的异质性
内容:
一、概念
*免疫球蛋白(Immunoglobulin,Ig):
具有抗体活性或化学结构与抗体类似的球蛋白。
*Ig的存在形式
分泌型(secretedIg,sIg)存在血清和组织液中。
即为Ab。
膜型(membraneIg,mIg)存在于B细胞膜上,即为BCR。
*Ig的理化性质
属球蛋白,在电泳图谱上大部分抗体活性在g球蛋白区,具有异质性。
二、Ig的结构(IgG为例)
(一)基本结构
*由两条相同的重链和两条相同的轻链通过二硫键连接而成的四肽链分子。
1.重链与轻链
1)重链(heavychain,H链):
约450-550氨基酸,分为5种:
g、m、a、d、e。
其组成相应的五类Ig:
IgG、IgM、IgA、IgD、IgE。
2)轻链(lightchain,L链):
约210个氨基酸,分为k和l两种,据此Ig分为k和l两型;
2.可变区和恒定区
可变区(variableregion,V区):
位于Ig分子的N端、轻链1/2和重链1/4或1/5处;其氨基酸序列随Ig针对的抗原特异性变化而变化,是抗体与抗原特异性结合的部位。
V区可进一步分为超变区(或者互补决定区)和骨架区。
*超变区(hypervariableregion,HVR):
在VL和VH中,某些特定位置的氨基酸残基的排列顺序高度可变,此为HVR。
轻、重链各有3个HVR。
超变区乃抗体与抗原表位(AD)特异性(互补)结合的位置,又称为互补决定区(complementarity-determiningregion,CDR)。
*骨架区(frameworkregion,FR):
V区中非HVR部位的氨基酸组成和排列相对保守,此为FR。
VH和VL各有4个FR。
恒定区(constantregion,C区):
位于Ig分子的C端、轻链1/2和重链3/4或4/5处。
其氨基酸的组成或排列顺序不随Ig针对的抗原特异性的改变而改变。
是Ig介导多种生物学功能的部位。
3.铰链区位于CH1和CH2之间可转动的区,含丰富的脯氨酸,易伸展弯曲,有利于IgV区与抗原互补结合;有利于暴露补体结合位点;对蛋白酶敏感。
IgM和IgE无铰链区。
4.其它成分
J链(joiningchain):
由浆细胞合成,能将单体Ig分子连接为多聚体(如IgM和sIgA)。
分泌片(secretorypiece,sp)由黏膜上皮细胞合成和分泌,以非共价形式结合在IgA二聚体上,使其成为sIgA。
(三)Ig的水解片段
1.木瓜蛋白酶(papain)水解片段
IgG在木瓜蛋白酶作用下水解为2个Fab段(抗原结合段)和1个Fc段(可结晶段)
2.胃蛋白酶(pepsin)水解片段
IgG在胃蛋白酶作用下水解为1个F(ab’)2和一些无活性pFc’片段。
(四)免疫球蛋白的功能区
Ig的多肽链分子可折叠成若干个由链内二硫键连接的球形结构。
每个球形结构约由110个氨基酸组成,发挥一定的生理功能,故称为功能区(domain)。
*VH和VL:
与抗原表位特异性结合的部位。
*CL和CH1:
某些同种异型(allotype)遗传标记。
*IgG的CH2、IgM的CH3:
补体C1q结合点,激活补体经典途径。
*IgG的CH3、IgM和IgE的CH4:
结合细胞表面相应的FcR,介导不同生物学效应。
三、抗体的异质性
Ig是一类具有高度异质性的球蛋白分子,在结构上Ig分子彼此之间存在差异,这些差异能够在异种动物、同种异体或在自身体内激发特异性免疫应答,产生特异性抗体。
用血清学方法(抗原-抗体反应)测定和分析的Ig结构差异(抗原性)称为Ig的血清型。
根据Ig结构差异(抗原表位)存在的部位以及在异种、同种异体或自体中产生免疫的差别,可将Ig的抗原性分为同种型、同种异型和独特型抗原表位。
*同种型(isotype)表位:
指同一种属所有个体的Ig分子共有的抗原表位,位于Ig轻链和重链的C区。
同种型表位能够刺激异种免疫系统产生应答。
根据同种型表位的差异,可以将Ig分为不同的类(亚类)型(亚型)。
*类(class):
根据CH抗原特异性的不同分为五大类:
IgG、IgM、IgA、IgD
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