01免疫学第一章.ppt

1、免疫学 IMMUNOLOGY,山东师范大学生命科学学院 杨桂文,The world is very dangerous,“如果一只麻雀来到我的窗前，我就参与到它的存在，同它一起啄起地上的沙子。”John Keats(济慈),舒伯特,Helpful Hints,Readings in text are optional - I dont test from the book. Understanding the concepts is not optional Think, rather than memorize Test questions are based on concepts Ask

2、 questions Dont wait until the last minute to study for the exam,第一章 绪 论,CHAPTER 1 INTRUCTION,分子生物学（Molecular Biology） 免疫学（Immunology） 细胞生物学（Cell Biology）,推动现代生命科学前进的三驾马车,第一节 免疫的现代概念及免疫功能,免除税赋，免除差役 immunitas,免于疫患，免除瘟疫 immunity,免疫（immunity）是机体识别“自身（self）”与“非己（non-self）”抗原，对自身抗原形成天然免疫耐受，对“非己”抗原产生排异作用的

3、一种生理功能。,一、免疫的现代概念,二、免疫功能,免疫功能是免疫系统在识别和清除“非己”抗原过程中所产生的各种生物学作用的总称。主要包括三个方面的内容。,免疫系统的功能,1. 免疫防御（immune defense） 指机体对外来微生物及其毒素的免疫保护作用； 应答过强或持续过长超敏反应； 应答过低或缺如免疫缺陷病。 2免疫自稳(immune homeostasis) 免疫系统通过调节网络实现免疫系统功能相对稳定； 自稳机制发生异常（应答过强或过弱）自身免疫病。 3. 免疫监视（immune surveillance） 指免疫系统识别畸变和突变细胞并将其清除的功能； 免疫监视功能异常肿瘤发生或

4、持续病毒感染。,花粉过敏症,Hairy leukoplakia （黏膜白斑） of tongue in AIDS,Oral thrush鹅口疮,Candida and herpes simplex in AIDS,Severe angular cheilitis in AIDS(口角炎),Immunodeficiency 免疫缺陷,RA 患者手指关节实质性损伤,Autoimmune diseases 自身免疫病,三、免疫学（immunology）,免疫学是研究人体免疫系统的组成、结构、生理功能、免疫应答规律、某些疾病的免疫学发病机制以及免疫学诊断和防治的一门基础学科，是生命学科的前沿学科。,基

5、础免疫学,免疫生物学(immunobiology),分子免疫学(molecularimmunology),免疫遗传学(immunoginetics),免疫病理学(immunopathology),临床免疫学,感染免疫学（infectionimmunology）,移植免疫学(transplantationimmunology),肿瘤免疫学(oncoimmunology),免疫性疾病(immunologicdiseases),此外，尚有免疫药理学(immunopharmacology)、预防免疫学(prophylacticimmunology)、营养免疫学(nutritionimmunology)

6、、衰老免疫学(agingimmunology)和生殖免疫学(reproductiveimmunlolgy)等免疫学分支学科。,第二节 免疫系统的组成,免疫器官 （Immune organs） 免疫细胞 （Immune cells） 免疫分子 （Immune molecules）,免疫系统的基本组成 Basic Components of the Immune System,免疫器官,免疫器官（immune organ）按其发生和功能不同，可分为中枢免疫器官和外周免疫器官，二者通过血液循环及淋巴循环互相联系。中枢免疫器官发生较早，由骨髓及胸腺组成，是免疫细胞发生及分化、发育、成熟的场所。外周免疫

7、器官发生较晚，由淋巴结、脾及黏膜相关淋巴组织等组成，是成熟免疫细胞定居、并接受抗原刺激产生免疫应答的场所。,免疫细胞,免 疫 分 子,第三节 免疫防御机制,一、体表屏障,FIGURE 1-2 Electron micrograph of rod-shaped Escherichia coli bacteria adhering to surface of epithelial cells of the urinary tract. From N. Sharon and H. Lis, 1993, Sci. Am. 268(1):85; photograph From N. Sharon and

8、 H. Lis, 1993, Sci. Am. 268(1):85; photograph,任何生命有机体都具有抵御外来微生物侵袭的与生俱有的本领，称之为天然免疫（innate immunity）。天免疫系统是机体在接触外来的侵染物之前就已经存在的免疫性，所以天然免疫性是机体先天就有的，而且始终存在的防御机制。,二、天然免疫（Innate Immunity ）,哺乳动天然免疫系统由肥大细胞（mast cells）、巨噬细胞（macrophages）、天然杀伤细胞（natural killer，NK）、中性粒细胞（neutrophils）以及免疫分子，如补体（complement）等组成。,吞噬

9、细胞的电镜照片,吞噬细胞的吞噬杀伤过程,炎症反应(Inflammatory Reaction),先天具有，并可稳定遗传； 无特异性，作用广泛； 初次与抗原接触即能发挥效应，无记忆性； 同一物种的正常个体间差异不大。,天然免疫的特点,三、适应性免疫（Adaptive Immunity）,适应性免疫（adaptive immunity）是指免疫系统与外界微生物或其它抗原性异物接触后其本身形态发生了变化，从而获得了针对该种微生物或抗原的免疫力。有时也称为获得性免疫（acquired immunity）或特异性免疫（specific immunity）。具有特异性和免疫记忆性的特点。特异性免疫主要包括

10、B细胞介导的体液免疫和T细胞介导的细胞免疫两大类。,适应性免疫存在的第一个线索来自于18世纪90年代，当时爱德华詹纳开始给英国人种痘来预防天花病毒。,参与适应性免疫反应的细胞和分子,B 淋巴细胞 T 淋巴细胞 抗原递程细胞,抗原 抗体,1. 体液免疫,由B细胞介导，抗体发挥免疫效应的一种适应性免疫应答方式。,B淋巴细胞如何产生足够数量不同种类的抗体分子，以保护机体抵御所有的病原？,克隆选择理论（the colonal selection theory）,克隆选择理论认为动物体内存在着许多免疫活性细胞克隆，不同克隆的细胞具有不同的表面受体，能与相对应的抗原决定簇发生互补结合。一旦某种抗原进入体内

11、与相应克隆的受体发生结合后便选择性地激活了这一克隆，使它扩增并产生大量抗体（即免疫球蛋白），并且抗体分子的特异性与被选择的细胞的表面受体相同。,克隆选择理论的核心论点是：每个B细胞仅能产生一种抗原特异性抗体分子；带有各种受体免疫活性的克隆早已存在，抗原的作用只是选择并激活相应的克隆；B细胞受体和该细胞克隆后代所分泌的抗体具有相同的特异性。,组合设计（基因重排）,五类免疫球蛋白结构示意图,抗体的功能,2. 细胞免疫,由T细胞介导，通过Th细胞分泌细胞因子及Tc细胞的细胞毒作用发挥免疫效应的适应性免疫机制。,FIGURE 1-6 Electron micrograph of an antigen-

12、presenting macrophage (right) associating with a T lymphocyte. From A. S. Rosenthal et al., 1982, in PhagocytosisPast and Future, Academic Press, p. 239.,体液免疫和细胞免疫,适应性免疫的特点,抗原特异性 多样性 免疫记忆 自我识别,特异性免疫（获得性免疫）和非特异性免疫（天然免疫）的不同：,Table 1-2 The differences between the two types of immunity,天然免疫 适应性免疫,抗原非依赖性

13、（ antigen-independent）,立即（ immediate）达到最大反应,无抗原特异性,抗原依赖性（ antigen-dependent）,无免疫记忆,产生免疫记忆,抗原特异性,达到最大反应时间滞后 （lag time ）,第四节 免疫学的由来与发展,肆虐欧洲大陆的黑死病（鼠疫）,首次大流行发生于公元6世纪，疫情持续了五六十年，流行 高峰期每天死亡万人。 第二次大流行发生于公元14世纪，持续近300年。这次大流 行仅在欧洲就造成2500万人死亡。 第三次鼠疫大流行始于1860年，至20世纪30年代达最高 峰，总共波及60多个国家，死亡达千万人以上。,鼠疫杆菌,The Triump

14、h of Death - Pieter Brueghel the Elder ca. 1562,What disease does this man have?,天花病毒,Progression of Smallpox,Day 7,Day 3,Day 5,1918年，堪萨斯的急救医院,流感病毒,1918年大流感死者的墓地,历史上死亡人数最多的一次瘟疫是流感,1918年在今天的人们的记忆中是模糊的。翻开历史书你可以读到：那一年，第一次世界大战以同盟国战败投降告终。1000多万人死亡，更多的人流离失所，在经历了4年惨烈的战争之后，人们盼望着和平。然而就在同一年，一场更大规模的灾难没有给人们喘息的机

15、会。这场在很多历史书中只是一个小小的脚注的灾难，就是所谓的“西班牙流感”。,1. 免疫学的由来(17世纪-19世纪),16世纪（明隆庆年间）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,1717 England: Lady Mary Montagu,“The small pox, so fatal, so general,The small pox, so fatal, so general amongst us, is entirely harmless here by the invention of ingrafting.I am patriot enou

16、gh to bring this invention into fashion in England.,1796: Jenner Occupational exposure to cowpox prevents smallpox- -VACCINATION Nothing known of microorganisms,Edward Jenner 1749-1822 Successful vaccination against smallpox,Edward Jenner 与牛痘苗 （ Edward Jenner and the cowpox vaccine）,Jenner种牛痘图,The l

17、ast known person in the world to have smallpox of any kind. Variola minor in 23-year-old Ali Maow Maalin, Merka, Somalia,The last case of natural smallpox in U.K. occurred in the 1930s; the last in U.S.A. was in the 1940s. The last natural case in the world was in Somalia and occurred in October 197

18、7.,Jenner与天花的绝迹,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。,2免疫学的兴盛期（19世纪中叶-20世纪中叶）,.1890s: Pasteur Anti-cholera and rabies vaccines,Louis Pasteur 1822-1895, Father of immunology, attenuated bacteria and viruses as vaccine against anthrax .,Lou

19、is Pasteur,Fowl cholera,1879,Pasteurella multocida,狂犬病疫苗 炭疽病疫苗,vaccine,FIGURE 1-1 Wood engraving of Louis Pasteur watching Joseph Meister receive the rabies vaccine. From Harpers Weekly 29:836; courtesy of the National Library of Medicine.,Infectious disease caused by microorganisms Specific pathoge

20、ns cause specific disease,Robert Koch 1843-1910, Nobel Prize in 1905 for his work on tuberculosis, Anthrax, Cholera, Tubercule bacillus,. Late 1800s:Koch,Blood Smear,. Elie Metchnikoff 与吞噬细胞 （ Elie Metchnikoff and phagocytes）,Elie Metchnikoff 1883 - Phagocytosis,. Behring与抗毒素(antitoxin 1890年，德国学者E v

21、on Behring和日本学者北里（S Kitasato）在Koch研究所应用白喉外毒素给动物免疫，发现在其血清中有一种能中和外毒素的物质，称为抗毒素。将这种免疫血清转移给正常动物也有中和外毒素的作用。这种被动免疫法很快应用于临床治疗。Behring于1891年应用来自动物的免疫血清成功治疗了一个白喉患者，这是第一个被动免疫治疗的病例。为此，他于1901年获得了诺贝尔医学奖。,E von Behring 与S Kitasato免疫马制抗血清,1890: von Behring and Kitasato -ANTIBODIES in the serum of vaccinated individ

22、ual bind to pathogens,Emil von Behring 1854 - 1917, Nobel Prize in 1901 for demonstrating that circulating antitoxins against diphtheria and tetanus toxins conferred immunity.,Paul Ehrlich , Nobel Prize in 1908 for demonstrating production of antibody,1898: Paul Ehrlich Proc. Royal Soc ANTIBODIES pr

23、oduction,. Paul Ehrlich 与抗体(antibody),Paul Ehrlich Antibody production,Paul Ehrlich 在1894年的一篇论文中用本图来解释他的侧链假说。提出的侧链假说。一个细胞可以表达多种不同的“侧链”，抗原与其中之一发生特异性结合，将诱导该细胞合成更多的相应侧链。侧链从细胞表面脱落下来即成为血清抗体,抗体形成的“侧链学说”,3现代免疫学时期（自20世纪中叶至今）,Burnet（1957年）克隆选择学说； 现代免疫学研究概述。,MacFarlane Burnet（1899-1985）,Top Virologist; Top Ep

24、idemiologist Top Immunologist; 1960 Nobel prize winner,. Burnet与“克隆选择学说”（clonal selection theory）,E.Macfarlane Burnet于1959年提出的“克隆选择学说”,(1)T细胞和B细胞无数的特异性是在与外来抗原物质接触之前就已存在的。特异性淋巴细胞库中有超过1010不同特异性的细胞克隆。 (2)参与免疫应答的淋巴细胞表面有抗原特异性受体，而且每个淋巴细胞只带有一种特异性受体。B细胞的受体(BCR)就是它将来能够产生的有相同特异性的抗体，只是比抗体多一段穿膜肽而称为膜抗体(membrane

25、immunoglobulin, mIg)；T细胞表面有比较复杂的抗原受体(TCR)。 (3)当一抗原表位与特异性淋巴细胞受体识别并结合以后，便活化了这一特异性的淋巴细胞，使其分化增殖成熟为个淋巴细胞克隆，释放各种产物，发挥免疫效应。 (4)能特异识别机体“自身”抗原的淋巴细胞在淋巴系统发育成熟之前的某个阶段就被杀死清除，所以以后就不会诱导免疫应答称为“克隆流产”。,. 现代免疫学进展概述 1免疫化学研究进展 （1）发现抗体、抗原、补体 （2）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

26、）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 。 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,1901年首次医学和生理学奖的获得者就是在免疫学有突出贡献的von Behring。截至1996年止，该奖共颁发87次，而免疫学以及与免疫学密切相关的科学成果就占16项，为获奖次数的18.4%。这是任何生物医学学科所属的单一学科所不比拟的。这一事实说明免疫学及其成就的重要性，同时也反映了免疫学是生物医学领域中的一块肥沃的原野，具有极为广阔的发展前景。,第