免疫系统与免疫功能(胡军祥).ppt
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1、免疫系统与免疫功能胡军祥一、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(non-self)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
2、心是机体怎样识别“自身”和“非自身”。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
3、反应性的物质称为免疫原,或称完全抗原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。细胞、细菌和病毒 蛋白质类抗原 糖类抗原 脂类抗原 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:自身抗原(autoantigen):是机体
4、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)。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)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
5、。一个多肽决定簇含56 个氨基酸残基;一个多糖决定簇含57 个单糖;一个核酸半抗原决定簇含68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l 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。l 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
6、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。(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、球蛋白组分。抗体存在于 球蛋白组分内,但也有少量抗体存在于 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。2、免疫球蛋白的基本结构 四 肽 链 结 构:所 有Ig的 基
7、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(100110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450550个氨基酸残基组成。近N端的100110个氨基酸组成差
8、异较大,称为VH,其余为CH。高变区(二)免疫球蛋白的类别 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:、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。占血清总Ig 的10 20,有血清型与分泌型之分。n 血清型IgA:多为单体,免疫作用较弱。n 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)
9、。广泛存在于外分泌液中,特别是初乳中含量很高。nsIgA 的作用: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。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)。2、IgA 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。3、IgM 约占Ig 总量的0.2 0.5。因其铰链区长,易被蛋白酶解,
10、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。4、IgD 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M、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。5、IgE(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
11、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。再次应答与初次应答的不同之处:潜伏期短;抗体合成快速到达平台期,平台高且持续时间长;下降期持久;诱发再次应答所需抗原量小;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:l 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。l 调理作用:抗体促进吞噬细胞吞噬功能l 激活补体
12、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。l 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、M等结合,促使它们释放细胞毒颗粒,使靶细胞溶解。BACK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)
13、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。(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:血液中的中性粒细胞、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)。中性粒细胞 嗜中性粒
14、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FcR 和CR,其中FcR 约每个细胞有135000 个。主要对抗胞外寄生菌的感染 单核细胞 巨噬细胞(Macrophage M)M 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M、淋巴结中的淋巴结M、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M等。M在发育成熟
15、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M的吞噬、杀伤及清理作用。M的表面标记:CR1、CR3、CR4;MHC 和MHC;FC R 和FC R;脂多糖(LPS)受体,甘露糖受体等。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M)单核吞噬细胞的功能:()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。()抗原递呈作用:在细菌成分或CD4T分泌的细胞因子等诱导下,M高表达MHCII 分子,激活效
16、应和记忆T细胞。(iii)分泌生物活性物质,如IL1、IL8、IL10等;TNF(肿瘤坏死因子);GMCSF(粒巨噬细胞集落刺激因子)、MCSF、GCSF;INF等。(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;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
17、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。(3)树突细胞(dendritic cell,DC)和朗汉细胞(4)嗜酸性粒细胞(eosinophil):占WBC2 5,40 440 个/mm3。当寄生虫感染和I 型超敏反应时,酸性粒细胞数目增加,吞噬Ag Ab 复合物,并释放组胺酶等酶类。该细胞表面有FcR,故对诱发IgE 抗体的寄生虫如蠕虫的杀伤性尤强。此外可释放多种酶破坏肥大细胞和嗜碱性粒细胞释放的活性物质,从而对I 性超敏反应起负反馈作用。(5)肥大细胞(mast cell)肥大细胞是一种组织细胞,类似于碱性粒细胞,广泛分布于皮肤、粘膜下层
18、及疏松结缔组织中,有两种亚系:粘膜肥大细胞亚系:含颗粒少,依赖T细胞分化。结缔组织肥大细胞亚系:含颗粒多,不依赖T细胞而分化,作用类似于碱性粒细胞。激活后 5 分钟激活后 60 分钟 静息肥大细胞(三)吞噬细胞的胞吞过程五、特异性免疫(specific immunity)特异免疫性/获得免疫性(acquired immunity)/适应免疫性(adaptive immunity):指机体与外来侵害抗原物质接触后获得的、具有针对性的免疫特性。主要由T、B 淋巴细胞完成。l 其特点(1)特异性:T、B细胞只针对相应抗原决定簇。(2)获得性:是出生后经抗原刺激获得的。(3)可传递性:免疫应答产物可直
19、接输注。(4)记忆性:二次反应。(5)自限性:通过免疫调节,使免疫反应在适度水平或自限终止。l 免疫细胞(immunocytes)免疫细胞:指所有参与免疫应答及与之有关的细胞。(1)免疫活性细胞(immunocompetent cell,ICC):T、B 细胞(2)抗原递呈细胞(antigen presenting cell,APC):指能够捕获、加工并递呈抗原的细胞。DC:递呈吸入性变应原、病毒、细菌、同种异型抗原等。M:具有强大的吞噬作用,摄取细菌等颗粒性抗原。在细菌或CD4T细胞分泌的细胞因子作用下,M高表达MHC-II 类分子,能够激活效应和记忆T 细胞。B细胞:具有强大的递呈可溶性抗
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