1、第一章 免疫学概论免疫学（Immunology）免疫学是研究抗原性异物，进入机体后发生的细胞和分子的反应，以及各种免 疫现象、理论规律及其相关技术的一门 科学。免疫的功能免疫防御（immune defense）：防止外界病原体的入侵及清除已入侵的病原体（如细菌、病 毒、真菌、支原体、衣原体、寄生虫等）及其 他有害物质。免疫监视（immune surveillance）：随时发现和清除体内出现的“非己”成分，如由基因突变而发生的肿瘤细胞以及衰老、凋亡细胞。免疫自稳（immune homeostasis）：通过自身免疫耐受和免疫调节两种主要的机制来达到免 疫系统内环境的稳定。Edward Jenn
2、er(1749-1822年)，1796年5月14日他成功地完成了一次举世闻名的实验。他从挤奶 女工接触牛痘而不生天花这一现象得到了启发，把牛痘(cowpox)的脓泡液接种于健康的男孩，待反应消退之后再用同样方法接种 天花，男孩不再发病。1798年他 发表了开创新纪元的牛痘疫苗的报告。1980年5月8日在日内瓦召开的第33届世界卫生大会(WHO)上宣布 全球已经消灭天花。牛痘苗的发明第二章 抗原 只具有免疫反应性而无免疫原性的物质称为半抗原或不完全抗原(incomplete antigen)小分子本身不能引起免疫应答，但能与产生的相应抗体的结合。这种物质只有与载体蛋白(carrier prote
3、in)结合后，才能具备免疫原性。半抗原(hapten)抗原决定簇(epitope)抗原决定簇，又称表位（epitope）是指抗原性物 质表面决定该抗原特性的特殊化学基团，是免 疫应答和免疫反应具有特异性的物质基础。抗原决定簇是很小的，其大小相当于相应抗体 的结合部位，它们可由5-7个氨基酸，单糖或核苷酸残基组成某些残基在与抗体结合时，比其它残基起更大作用，因而具有免疫优势（Immunodominance）中枢淋巴器官中枢淋巴器官包括：骨髓 胸腺 鸟类的法氏囊中枢免疫系统第三章 抗体一、免疫球蛋白的基本结构Porter对血清IgG抗体的研究证明，Ig分子基本结构是由四个肽链组成的，二条较小的轻链
4、和二条较大的重链，轻链与重链是由二硫键连接形成，分为氨基端（N端），羧基端（C端）。（一）轻链和重链1轻链（light chain，L链）214氨基酸残基组成，通常不含碳水化合物，分子量为24KD，有两个由链内二硫键组成的环肽，可分为：Kappa（）与lambda（）2个亚型。2重链（heavy chain，H链）450-550氨基酸残基组成，分子量55或75KD，含糖数量不同，有4-5个链内二硫键，可分为5 类，、链。免疫球蛋白的构成不同的H链与L链组成完整的Ig分子，分别称为：IgM，IgG，IgA，IgD和IgE。1.可变区（Variable region，V区）L链N端 1/2处（VL
5、）108-111个氨基酸残基，H链N端1/5-1/4处（VH）118个氨基酸残基，V区有一个肽环 65-75个氨基酸残基。（二）恒定区和可变区可变区又分为高变区与骨架区 高变区（hypervariable region,HVR）骨架区（framework region,FR）VL的HVR在24-34，50-56，89-97氨基酸位置。VH的HVR在31-35，50-56，95-102氨基酸位置。分别称为VL和VH的HVR1，HVR2，HVR3。HVR1HVR2HVR3决定簇互补区（complementarity-determining region,CDR）高变区为抗体与抗原的结合位置，也称为
6、决定簇 互补区，VL和VH的HVR1，HVR2，HVR3又分别称为CDR1，CDR2，CDR3，其中CDR3具有更高的高变程度，H链在与抗原结合中起重要的作用。2恒定区（constant region，C区）L链C端1/2处，105个氨基酸，H链C端3/4-4/5处，331-431个氨基酸。恒定区在同一种属动物中是比较恒定的,是制备第二抗体进行标记的重要基础。（三）功能区1 L链功能区：2个，（VL，CL各一个）2 H链功能区：IgG，IgA，IgD，4个（V区1个，C区3个）IgM，IgE，5个（V区1个，C区4个）功能区的作用 VL和VH是抗原结合的部 位。CL和CH上具有同种异型的遗传标
7、记。CH2 具有补体结合位点。CH3 具有结合单核细胞，巨噬细胞，粒细胞，B细胞，NK 细胞Fc段受 体的功能。铰链区（hinge region）铰链区位于CH1和CH2之间为非独立功能区。当VL，VH与抗原结合时，此区发生扭曲，使抗体分子上两个抗原结合点更好地与两个抗原决定簇发生互补。（四）J链和分泌成分1 J链（joining chain）存在于IgA，IgM中，在其组成和体内转 运中具有一定作用。2分泌成分（secretory component，SC）分泌成分是IgA上的一个辅助成分（糖蛋白），对抵抗蛋白水解酶的降解具有重要作用。（六）酶解片段 抗原结合片段（Fab）结晶片段（Fc）1
8、木瓜蛋白酶（papain）水解片段 裂解部位，铰链区H链间二硫键（N端）裂解片段，2个Fab（54KD），一 个Fc（50KD）,Fab与抗原结合，不发生凝集反应。2胃蛋白酶（pepsin）水解片段 裂解部位，铰链区H链间二硫键（C端）裂解片段，F（ab）2，无Fc片段 与抗原结合可发生凝集反应第四章 补体系统（Complement system）补体系统的激活补体的激活过程依据其起始顺序的不同，可分为 三条途径：由抗原-抗体复合物结合C1q启动激活的途径，最 先被人们所认识，故称为经典途径（classical pathway）；由MBL（Mannose-binding lectin）结合至细
9、菌启 动激活的途径，MBL途径（lectin pathway）；由病原微生物等提供接触表面，而从C3开始激活 的途径，称为旁路途径（alternative pathway）。补体系统激活途径一、经典激活途径按其在激活过程中的作用，分为三组：识别单位(recognition unit)包括C1q，C1r，C1s；活化单位(activation unit)包括C4，C2，C3；膜攻击单位(membrane attack unit)包括C59。（一）识别阶段 C1是由三个亚单位C1q，C1r，C1s依赖于Ca2+结 合成牢固的非活性大分子，C1与抗原抗体复合 物中免疫球蛋白的补体结合点结合至C1酯酶
10、形 成。C1q：有6个Ig结合点C1r：起着连接C1q和C1s的作用。C1q启动后可引起C1r活化，C1r进一步使C1s活化，C1s具有酯酶活性，即C1的活性。识别阶段激活条件：C1仅与IgM或IgG结合；每一个C1分子须同时与两个或两个以上的Ig单体结合；游离或可溶性抗体不能激活补体。识别阶段（二）活化阶段C4、C2是C1的底物，在Mg2+的存在下，分别裂解为 C4a，C4b两个片段和C2a，C2b两个片段。C4b与C2a结合成C4b2a，成为C3转化酶。C3在C3转化酶作用下，裂解成C3a和C3b。C3b与C4b2a相结合产生C4b2a3b为经典途径的C5转化酶。（三）膜攻击阶段C5在C4
11、b2a3b的作用下裂解为C5a，C5b。C5b不稳定，当与C6结合成C5b6时成为较为稳定的复合物。C5b6与C7结合成C5b67,可吸附于已致敏的细胞膜上，插 入膜的磷脂双分子层中，为细胞膜受损伤的一个关键组分。C5b67虽无酶活性，但进一步同C8，C9结合后形成C59，即补体的膜攻击单位（membrane attack complex,MAC），可使细胞膜穿孔受损。（三）膜攻击阶段二、补体活化的MBL途径甘露聚糖结合凝集素（MBL）补体活化的MBL途径与经典途径的过程基本类 似，但其激活起始于炎症期产生的蛋白与病原 体的结合，不依赖于抗原-抗体复合物的形成。在病原微生物感染的早期，体内巨噬
12、细胞和中 性粒细胞可产生TNF-、IL-1和IL-6，从而导致 机体发生急性期反应（acute phase response），并诱导肝细胞合成与分泌急性期蛋白，其中参 与补体激活的有甘露聚糖结合凝集素（MBL）和C反应蛋白。MBL是一种钙依赖性糖结合蛋白，属于凝集素家族，可与甘露糖残基结合。正常血清中MBL水平极低，在急性期反应时，其水平明显升高。MBL与C1q并不具有氨基酸 序列上的同源性，但二者的分子结构类似。MBL首先与细菌的甘露糖残基结合，然后与丝 氨酸蛋白酶结合，形成MBL相关的丝氨酸蛋白 酶（MBL-associated serine protease，MASP-1、MASP-2
13、）。三、旁路激活途径 旁路激活的激活物质为细菌的细胞壁成分(如，脂多糖，肽聚糖，磷壁酸和凝聚的IgA和IgG等 物质)，旁路激活途径在细菌性感染早期，尚无 产生特异性抗体时，发挥重要作用。（一）生理情况下的准备阶段 在正常生理情况下，C3与B因子，D因子等相互作用，可产生极少量的C3b和C3bBb，但迅速受H因子和I因子的作用，不再能够激活C3和后续的补体成分。（二）旁路途径的激活当细菌的脂多糖，肽 聚糖，病毒，肿瘤细 胞等激活物质出现时，H因子，I因子不能灭 活C3b，C3bBb，使旁 路途径被激活。C C3 3 转化酶转化酶C5C5 转化酶转化酶（三）激活效应的扩大当C3被激活后，裂解 为
14、C3b，C3b又可在B 因子和D因子的参与作 用下合成新的C3bBb，进一步促使C3裂解，血浆中有丰富的C3、B 因子、Mg2+就可能在 激活部位产生显著的 扩大效应，又称为正 反馈途径。第五第五章章 细胞因子细胞因子（Cytokines）一、细胞因子的概念 机体的免疫细胞和非免疫细胞能合成和分泌小 分子的多肽类因子，它们能调节多种细胞生理 功能，称为细胞因子（Cytokines）。细胞因子 包括淋巴细胞产生的淋巴因子（lymphokines）和单核巨噬细胞产生的单核因子（monokines）等。研究细胞因子有助于阐明分子水平的免疫调节 机制，有助于疾病的预防、诊断和治疗，特别 是利用细胞因子
15、治疗肿瘤、感染、造血功能障 碍以及自身免疫病等已收到初步疗效，具有非 常广阔的应用前景。二、细胞因子的种类与功能 根据功能可大致分为六大类：白细胞介素 干扰素 肿瘤坏死因子 集落刺激因子 趋化因子 生长因子 （一）白细胞介素（interleukins，ILs）是能够介导白细胞间及其他细胞间相互作用 的细胞因子。1.IL-2(又称T细胞生长因子,TCGF)：细胞来源：主要由T细胞产生。作用方式：以自分泌和旁分泌方式发挥效应。主要生物学功能：（1）活化T细胞，促细胞因子产生；（2）刺激NK细胞增殖，增强NK杀伤活性及产生细胞因子，诱导LAK细胞产生；（3）促B细胞增殖和分泌抗体。4、IL-10：细
16、胞来源：Th2细胞和单核巨噬细胞（主要）；上皮细胞。主要功能：（1）抑制前炎症细胞因子产生；（2）抑制MHC-II类分子和B-7分子的表达；（3）抑制T细胞合成IL-2、IFN-等细胞因子；（4）可促B细胞分化增殖。(五五)趋化因趋化因子子（c ch hememo okinekines s）概念：吸引白细胞向一定方向移行也可刺激白细胞活化的小分子蛋白。按照半胱氨酸残排列基序不同分亚族：（1）CXC亚族（亚族）：-氨基端的两 个半胱氨酸被其它任一氨基酸分开。白细胞介素-（IL-8）：-为主要代表。细胞来源：活化的单核-巨噬细胞、内皮细胞、成纤维细胞 和巨核细胞。主要功能：趋化中性粒细胞，介导炎症
17、反应。第六章 主要组织相容性抗原组织相容性抗原在不同种属或同种不同的动物个体间进 行正常组织或肿瘤移植会出现排斥，排 斥反应本质上是一种免疫反应，它是由 细胞表面的同种异型抗原诱导，这种代表个体特异性的同种抗原称为组织相容性抗原（histocompatibility antigen）或移植抗原（transplantation antigen）。MHC分子功能 MHC分子作为代 表个体特异性的 主要组织抗原，在排斥反应中起 重要作用。主要组织抗主要组织抗原的原的作作用用 参与对抗原处理：外源性抗原在APC内被降解成免疫 原性多肽，并与MHC-II类分子结合 成稳定的复合物，从而保证了多肽 不被进
18、一步降解为氨基酸。约束免疫细胞间的相互作用：具有同一MHC类型的免疫细胞才 能有效地相互作用，又称为MHC 限制性（MHC restriction）。主要组织抗主要组织抗原的原的作作用用 MHC参与对免疫应答的遗传控制机体对某种抗原物质是否产生应答以及应 答的强弱是受遗传控制的。控制免疫应答 的基因称为Ir基因，一般认为 免 疫 调 控 基 因 位于HLA-II类基因区内。诱导自身或同种淋巴细胞反应。参与T细胞分化过程。Class I MHC 和 Class II MHCClass I MHC PathwayClass I MHC PathwayClass II MHC Pathway第七章免
19、疫细胞造血干细胞可包括三级分化水平平多能干细胞（pluripotent stem cell）定向干细胞（committed stem cell）成熟的子代细胞多能干细胞定向干细胞成熟子代细胞造血干细胞髓系干细胞 红系干细胞 粒-单核系干细胞 巨核干细胞红细胞 粒细胞/单核细胞 血小板淋巴系干细胞前驱 B 细胞前驱 T 细胞 B 细胞 T 细胞淋巴细胞 淋巴细胞是具有特异免疫识别功能的细胞系，人和哺乳类动物的淋巴细胞是由形态相似、功 能各异、不均一的细胞群所组成。按其个体发生，表面分子和功能的不同，可将 淋巴细胞系分为T细胞和 B细胞二 个亚群。另外，还有一群单核细胞，其不具有识别功能，称为自然
20、杀伤细胞（natural killer cell，NK）可 归类为第三群淋巴细胞。T细胞在胸腺的分化发育过程三个阶段：双阴性阶段早期pro-T细胞主要表型为CD4-和CD8-，故称为双阴性细胞（double negative,DN）双阳性阶段由DN细胞分化为双阳性（CD4+，CD8+）细胞（double positive,DP）。单阳性阶段由DP细胞选择分化为只表达CD4+或CD8+的单阳细胞（single positive,SP），然后迁出胸腺，移居周围淋巴器官。抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用（ADCC）NK细胞是ADCC的重要的介导细胞。NK细胞可表达IgG Fc受体（CD16）。当Ig
21、G与靶细胞结合并与NK细胞的CD16结合时即可引起NK细胞对靶细胞的杀伤作用，称这种作用为抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用（ADCC）。抗原呈递细胞抗原提呈细胞:B淋巴细胞 单核吞噬细胞 树突状细胞抗原呈递作用 细胞在其表面以能被T细胞受体（TCR）特异性识别的方式表达抗原的过程称为 抗原呈递。（1）抗原摄取非已抗原以非特异性方式与巨噬细胞结合，后 者借助吞噬、胞饮、吸附或FcrR、CR1介导的调理作用摄取抗原，这个过程称为内吞作用（endocytosis）。APC的抗原呈递作用是一个涉及抗原摄取，处理与呈递的复杂过程。（2）抗原加工 T细胞通常不能识别天然蛋白抗原的决定簇，被APC摄入的天然
22、抗原须在胞内通过代谢而修饰成能与MHC-II类分子结合的具有强免疫原性的肽段，此过程称为抗原的处理（antigen processing）。（3）抗原呈递表达于APC表面的多肽-MHC-II分子复合物被呈递给TH细胞。供TCR识别的先决条件是两种细胞直接接触相互作用。这种细胞间的相互作用涉及APC与TH表面多种分子，除了TCR特异性地同时识别多肽-MHC-II分子复合物外，某些粘附分子也参与抗原呈递过程。第八章 免疫应答免疫应答的类型根据免疫应答识别的特点、获得形式以及效应机制，免疫应答可表现为：固有性免疫（innate immunity）：（1）无特异性，作用广泛；（2）先天具备；（3）初次
23、与 抗原接触即能发挥效应，但无记忆性；（4）可稳定遗传；（5）同一物种的正常个体间差异不大。获得性免疫（adaptive immunity）：（1）特异性；（2）耐受性；（3）记忆性。抗体产生的细胞学基础CD4T细胞活化需有双信号刺激+CD4+T细胞活化需有双信号刺激，即其抗原识别受体（TCR）与抗原呈递细胞上的肽-MHC II分子的复合物结合后，可通过CD3复合分子传递第一信号。CD4+T细胞上其它辅助分子可与APC上相应的配体分子 等结合，不仅增强了CD4+T细胞与APC间的粘附作用，同时可向CD4+T细胞传递协同刺激信号（costimulatory signal）第二信号，使之活化。CD
24、8+T细胞（Tc或CTL细胞）能杀伤表达特异抗原的靶 细胞，它在抗病毒感染、急性同种异型移植物排斥和 对肿瘤细胞的杀伤作用是重要的效应细胞。Tc细胞杀伤靶细胞 释放穿孔素，诱发细胞溶解 释放淋巴毒素，诱导细胞程序性死亡。杀伤的两种途径穿孔素蛋白（Perforin）杀伤T细胞活化后可诱发脱颗粒作用，排出其胞浆内颗粒，释放一种蛋白穿孔素，这种蛋白在颗粒内是 单体，当与胞外高浓度Ca2+接触后即发生聚合，这种 聚合多发生在靶细胞膜的脂质层，并形成离子透过通 道，大量离子和水分可进入细胞造成细胞溶解。第十章超敏反应与自身免疫病超敏反应 若机体已被某抗原致敏，当再次接触相同抗原时则二次免疫应答被增强。在
25、摄入的抗原量较大或机体的免疫处于高应答状态时，则因免疫应答过强而导致组织损伤，即称为超敏反应（hypersensitivity）。根据反应发生的速度、发病机制和临床特征将超敏反应分为I、II、III和IV型。IIII型由抗体 介导，可经血清被动转移。而IV型由T细胞介 导，可经细胞被动转移，反应发生较慢，故称迟发型超敏反应。Types of hypersensitivity reactionsType I:anaphylactic or immediate 速发型超敏反应 cytotoxic 细胞毒型超敏反应Type II:Type III:Immune complex免疫复合物型超敏反应Ty
26、pe IV:cell mediated or delayed迟发型超敏反应SuSummmma aryry类型AbIgEIgG,IgMIgG,IgM补体+细胞肥大细胞 嗜碱性粒细胞 嗜酸性粒细胞M NK中性粒细胞 肥大细胞 嗜碱性粒细胞 血小板Th1CTLM第十一章 免疫缺陷1212月1 1日世界艾滋病日获得性免疫缺陷病 由人类免疫缺陷病毒(Human Immunodeficiency Virus,HIV)引起的获得性免疫缺陷综合征(Acquired Immunodeficiency Syndrome,AIDS)。WHAT IS HIV?Human Immunodeficiency Virus
27、Lentivirus subfamily of retroviruses HIV-1 and HIV-2 Threatening a global epidemic Preventable,manageable but not curableH HI IV V入侵宿主入侵宿主细细胞分胞分子子机机制制Kan Lu,PharmD et al.New Antiretrovirals for the Treatment of HIV.2006.HIV疾病进展与受体和辅助受体的选择HIV-1 感染后与CD4受体的结合没有变化,与辅助受体则有,可分为三个阶段。1）感染初期阶段，gp120蛋白结合CCR5作
28、为辅助受体，介导病毒入侵细胞。2）随着病情的恶化，gp120蛋白既可以结合R5又可以结合X4。3）疾病恶化的最后阶段，gp120只能通过结合X4进入宿主细胞。WHAT IS AIDS?“Acquired Immunodeficiency Syndrome”HIV is the virus that causes AIDSDisease limits the bodys ability to fight infectiondue to markedly reduced helper T cells.Patients have a very weak immune system(defense m
29、echanism)Patients predisposed to multiple opportunistic infections leading to death.第十二章 肿瘤免疫肿瘤抗原细胞癌变过程中出现的新抗原以及过度表达的抗原物质的总称。肿瘤特异抗原Tumor specific antigen，TSA肿瘤相关抗原Tumor-associated antigen，TAATumor antigens:Malignant tumors express various types ofmolecules that may be recognized by the immune system
30、 as foreign 突变的自身蛋白癌基因或突变的抑癌基因产物自身蛋白的过表 达或异常表达致癌病毒的感染The three major cell types that participate in tumor cell destruction and the role of interferon in stimulating that activity.Cells involved in tumor cell killingADCCADCCMostly CTLs第十三章 移植免疫宿主抗移植反应（host versus graft reaction，HVGR）受者对供者组织器官产生 的排斥反应称为宿主抗移 植物反应。超急排斥 急性排斥 慢性排斥移植物抗宿主反应（graft versus host reaction，GVHR）GVHR的发生需要一些特定的条件1)宿主与移植物之间的组织相容 性不合；2)移植物中必需含有足够数量的免疫细胞；3)宿主处于免疫无能或免疫功能严重缺损状态。：
