与中学生物教材有关的 免疫学知识概述

1. 与中学生物教材有关的免疫学知识概述 人教社生物室 包春莹 baocy@pep.com.cn QQ:48444305

2. 一、为什么把“免疫调节”与“神经—体液调节”并列一、为什么把“免疫调节”与“神经—体液调节”并列 神经免疫内分泌学的进展

3. 神经免疫内分泌学的兴起 • 20世纪二、三十年代 ，有研究者指出神经系统与免疫系统的联系，但未受到重视； • 20世纪50年代以来，免疫系统与神经、内分泌这两大系统之间的联系才逐渐受到重视 ； • 1977年，研究者首次获得了神经与免疫系统之间相互作用的具体证据，并提出了免疫—神经—内分泌网络（immune-neuroendocrine network）假说。 • 近二十年来，从分子水平上找到了神经内分泌系统与免疫系统两者之间的统一性，不仅完全证明了它们之间的密切关系，而且改变了人们对神经内分泌及免疫系统的传统认识； • 边缘学科：神经免疫调节学（neuroimmunomodulation）、神经免疫内分泌学（neuroimmunoendocrinology）或神经免疫学（neuroimmunology）。

4. 神经、内分泌与免疫系统具有的共同的化学语言构成了三大系统之间相互联系的分子基础神经、内分泌与免疫系统具有的共同的化学语言构成了三大系统之间相互联系的分子基础 • 神经、内分泌、免疫系统各自的活性物质分别是神经递质（或神经肽）、激素和细胞因子。 • 神经内分泌系统的神经递质、激素与免疫系统的细胞因子的作用方式，都是直接与受体接触。免疫细胞上存在有神经递质及激素受体，如儿茶酚胺受体、乙酰胆碱受体、阿片受体、胰岛素受体、生长激素受体等；同时，在中枢神经系统中也存在着许多细胞因子的受体，如IL-1、IL-3受体等。 • 某些类型的细胞如含嗜铬颗粒蛋白细胞，是神经内分泌和免疫系统所共有的。

5. 神经内分泌与免疫系统之间的相互作用 • 神经系统的损伤、精神因素以及神经递质和神经肽（如乙酰胆碱、5-羟色胺、阿片肽等）对免疫功能有调节作用，焦虑、紧张等心理因素，过冷、过热、创伤、疼痛等刺激都可抑制免疫功能； • 激素对免疫功能具有调节作用，其中糖皮质激素是已确认的免疫功能抑制剂，在治疗过敏反应、自身免疫性疾病和器官移植中得到了广泛的应用； • 细胞因子能够作用于下丘脑和/或垂体而影响神经内分泌，如IL-1、IL-2、IL-6等，细胞因子在中枢神经系统的损伤修复、生长发育及生理功能中起重要作用，还可以影响神经递质的释放等。

7. 二、几个名词介绍 • 抗原 • 抗体 • 主要组织相容性复合体 • 抗原递呈细胞 • 细胞因子 • T细胞和B细胞

8. 1、抗原 • 定义：指能刺激机体产生免疫应答，并与免疫应答产物——抗体和致敏淋巴细胞结合，发生免疫效应的物质。可广泛用于指被B细胞或（和）T细胞表面抗原受体所识别的任何分子。 • 性质 • 免疫原性 • 抗原性 • 分类（根据不同的标准分不同的类型）

9. 抗原的分类 • 根据抗原所具有的性质 • 完全抗原 • 不完全抗原 • 根据化学性质 • 完全抗原的化学性质比较简单，主要是蛋白质和多肽及其化合物 • 不完全抗原比较复杂：多糖、脂类、核酸及新合成和未发现的小分子化学物质 • 根据产生抗体时是否需要T细胞的参与 • TD抗原：在刺激B细胞产生抗体时需要T细胞的辅助，在T细胞缺乏时不能诱导抗体产生，故又称为胸腺依赖性抗原，主要为蛋白质类抗原。 刺激T细胞产生细胞免疫反应。 • TI抗原：主要是非蛋白质类抗原，如多糖、脂类、核酸等，它们诱导的抗体反应无须T细胞的辅助。能诱导初次免疫应答，但无记忆细胞产生，所产生的抗体主要是IgM抗体。TI抗原不刺激T细胞产生细胞免疫反应。

10. 2、抗体 • 两种形式 • 分泌型 • 跨膜型：跨膜型Ig是B细胞的抗原受体 • 不同类型的Ig • 分泌型IgA：可有效抵御病原体经由黏膜上皮的感染 • 膜型IgD：是B细胞发育分化成熟的标准 • IgE：与I型过敏反应有关 • IgG：是再次免疫应答的主要抗体 • IgM：在早期感染中发挥重要作用，也是机体初次免疫应答时最初产生的抗体

13. 单克隆抗体与多克隆抗体 • 抗原上可以引起机体产生抗体的分子结构，叫做抗原决定簇。 • 抗原通常是由很多个抗原决定簇组成的，由一种抗原决定簇刺激机体，由一个B淋巴细胞接受该抗原所产生的抗体称之为单克隆抗体。由多种抗原决定簇刺激机体，相应地就产生多种单克隆抗体，这些单克隆抗体混杂在一起也是多克隆抗体。 • 即使是同一个抗原决定簇，在机体内也可以由不同的B细胞克隆来产生抗体，这也是多克隆抗体。

15. 3、主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex, MHC） • MHC是存在于所有脊椎动物（除无颌类以外）细胞膜表面的一组与免疫排斥反应有关的蛋白质； • 它在胚胎发育中产生，所有的细胞上都存在； • 免疫系统正是通过MHC来识别“自我”与“非我”成分的 ； • 人类的MHC称为HLA（人类白细胞抗原），其基因位于第6号染色体短臂。

16. 4、抗原递呈细胞（antigen-presenting cell, APC） • 能摄取和在细胞内加工处理抗原，并将抗原信息递呈给T细胞的细胞称为抗原递呈细胞，它是一组特化的细胞群体。 • 包括单核细胞、各种巨噬细胞、B细胞、树突状细胞（是体内抗原递呈功能最强的APC）、内皮细胞等。其中最重要的是树突状细胞、单核-巨噬细胞和B细胞。 • 树突状细胞可刺激初始T细胞活化、增殖，分化为效应T细胞，B细胞和单核-巨噬细胞只能将抗原递呈给效应T、B细胞，不能刺激初始T细胞。 • 在细胞免疫中，主要是巨噬细胞将抗原递呈给T细胞；在体液免疫中，B细胞是主要的抗原递呈细胞。

17. 5、细胞因子 • 定义：由细胞分泌的、具有介导和调节免疫、炎症和造血过程的小分子蛋白质。 • 种类 • 白细胞介素（IL-1～25）、干扰素（α、β、γ）、肿瘤坏死因子（α、β）、集落刺激因子（至少6种）、趣化性细胞因子（至少5种）和生长因子 • 淋巴因子：由淋巴细胞产生的细胞因子。

18. 6、T细胞和B细胞 • T细胞：来源于骨髓或胚肝淋巴样干细胞，在胸腺中发育成熟； • B细胞：哺乳动物的B细胞在胚胎早期在肝脏、晚期至出生后则在骨髓内分化成熟，是体内唯一能产生抗体的细胞。

19. T细胞的类群 • 根据T细胞的分化状态、表达的细胞表面分子以及功能的不同 • 初始T细胞：没有接触过抗原刺激的成熟T细胞，处于细胞周期的G0期，存活期短； • 效应T细胞：执行机体免疫效应功能的细胞； • 记忆性T细胞：维持机体免疫记忆功能，处于G0期，存活时间很长，可达数年，甚至几十年。 • 根据T细胞在免疫应答中的功能不同 • 辅助性T细胞：能辅助T、B细胞产生免疫应答的类群，它们通过产生的淋巴因子来起作用； • 细胞毒性T细胞：具有免疫杀伤效应（直接杀伤靶细胞）的类群； • 调节性T细胞：具有免疫抑制功能的T细胞类群。

20. B细胞的类群 • 依照B细胞表面是否表达某些分子，可把B细胞分为B1细胞和B2细胞 • B1细胞产生于个体发育的早期，主要存在于腹膜腔、胸膜腔和肠道固有层，在蛋白质抗原的免疫应答中无重要性； • B2细胞即通常所指的B细胞。 • B细胞有三个主要的功能 • 产生抗体，介导体液免疫； • 递呈抗原； • 分泌淋巴因子，参与免疫调节、炎症反应及造血过程。

22. 三、免疫反应的过程

24. 特异性免疫反应的过程

26. 细胞免疫和体液免疫的过程 • 当外源性抗原进入机体后，很快（数分钟）就会被APC在感染或炎症局部摄取，然后在细胞内降解抗原并将其加工处理成抗原多肽片段，再以抗原肽-MHC复合物的形式表达于细胞表面（此过程称为抗原处理，约需3 h）。当APC与T细胞接触时，抗原肽-MHC复合物被T细胞的受体识别，从而将信息传递给T细胞，引起T细胞活化（此过程称为抗原递呈）。活化的T细胞通过分泌淋巴因子来进一步活化B细胞以产生抗体或活化其他T细胞以引起细胞免疫反应。可以说，抗原识别过程实质上是携带抗原肽-MHC复合物的APC“寻找”抗原特异性初始T细胞的过程；初始T多由树突状细胞活化，效应T细胞和记忆细胞识别多种APC递呈的抗原。

27. T细胞的活化 • T细胞的活化需要双信号的刺激，第一信号来自抗原，提供方式是APC表面的抗原肽-MHC复合物与受体的相互作用和结合，该信号确保免疫应答的特异性；第二个信号是微生物产物或非特异性免疫针对微生物的应答成分，该信号确保免疫应答在需要的条件下才能得以发生。当只有第一信号时，T细胞处于无应答状态。

28. B细胞的活化 • B细胞的抗原识别受体能直接识别蛋白质抗原，或识别蛋白质降解而暴露的抗原决定簇，而无需APC对抗原的处理和递呈。 • B细胞表面的抗原识别受体识别抗原是产生B细胞活化的第一信号，只有这些细胞在接受T细胞的辅助时才能够活化来产生抗体。 • B细胞的活化需要两个信号：抗原信号和活化的T细胞信号（并不是递呈抗原，而是通过其他的分子信号提供的），并需要T细胞所分泌的细胞因子。 • 在体液免疫中，T细胞通过提供刺激信号、分泌细胞因子等方式辅助B细胞，B细胞作为APC可通过加工、处理、递呈抗原的形式激活T细胞。

29. 关于靶细胞的死亡途径 • 效应T细胞诱导靶细胞死亡主要通过释放多种介质和细胞因子介导的。 • （1）穿孔素（perforin，成孔蛋白）对靶细胞打孔； • （2）颗粒酶：一组丝氨酸酯酶，进入靶细胞胞浆，使靶细胞凋亡； • （3）TNF（肿瘤坏死因子），与靶细胞表面受体结合，启动caspase程序，使靶细胞凋亡。

30. 四、老师们常问的几个问题

31. 1、为什么蚊子叮咬不会传播艾滋病？ • 蚊子的体内不适合艾滋病病毒的存活，它吸血但不会吐血，在叮咬完一人后不会马上叮咬另一人，因此不具备传播艾滋病的条件。 • HIV在蚊子体内不能存活，它被蚊子作为食物消化掉了。 • 叮咬了HIV感染者的蚊子口器上的HIV数量远不足以感染它叮咬的下一个人；另外，当蚊子叮咬人被打死时，从被叮咬的皮肤创口进入人体内的HIV数量远不足以引起感染。

32. 一些研究发现，蚊子嘴上的残血量仅有0．00004毫升，如按此计算，要叮咬2800次，残血量中才能带有足够引起HIV感染的病毒。而且，当带有艾滋病病毒的血被蚊子吸入后，艾滋病病毒在2-3天内即被蚊子所消化、破坏而完全消失。而蚊子一旦吸饱血后，要待完全消化后才会再叮人吸血。因此，无论从哪条途径，蚊子传播艾滋病的可能性可以说是不存在的。至目前为止，亦尚未发现经蚊子或昆虫叮咬而感染艾滋病的报道。一些研究发现，蚊子嘴上的残血量仅有0．00004毫升，如按此计算，要叮咬2800次，残血量中才能带有足够引起HIV感染的病毒。而且，当带有艾滋病病毒的血被蚊子吸入后，艾滋病病毒在2-3天内即被蚊子所消化、破坏而完全消失。而蚊子一旦吸饱血后，要待完全消化后才会再叮人吸血。因此，无论从哪条途径，蚊子传播艾滋病的可能性可以说是不存在的。至目前为止，亦尚未发现经蚊子或昆虫叮咬而感染艾滋病的报道。

33. 拓展问题：几个事件 • 北京的艾滋病西瓜事件（2002年） • 南昌的牙签事件（2007年） • 艾滋病羊肉串（新疆、多次） • 针刺事件（2009年9、10月份，新疆）

34. 2、过敏原和抗原的关系 • 两个误解的地方 • 青霉素是小分子物质，能引起过敏反应，抗原是大分子物质，所以青霉素等小分子过敏原不是抗原。 • 光可引起过敏，俗称光过敏，所以过敏原不一定都是抗原。

35. 辨析：过敏原是一种抗原，是引起过敏反应的抗原物质。抗原可分为完全抗原和不完全抗原。只具有抗原性（即与抗体结合的性质）而不具备免疫原性（即诱发抗体产生的性质）的抗原称为不完全抗原。青霉素就是一种不完全抗原。这类小分子的不完全抗原物质只有与体内的蛋白质结合，形成不完全抗原－载体（蛋白质）复合物，从而成为完全抗原，才能引起过敏反应。辨析：过敏原是一种抗原，是引起过敏反应的抗原物质。抗原可分为完全抗原和不完全抗原。只具有抗原性（即与抗体结合的性质）而不具备免疫原性（即诱发抗体产生的性质）的抗原称为不完全抗原。青霉素就是一种不完全抗原。这类小分子的不完全抗原物质只有与体内的蛋白质结合，形成不完全抗原－载体（蛋白质）复合物，从而成为完全抗原，才能引起过敏反应。

36. 辨析：一般光过敏反应属于Ⅳ型过敏反应。Ⅳ型过敏反应称为迟发型过敏反应，是由T细胞介导的，无抗体参与，一般发生较慢，均在再次接触抗原24 h后才出现。一些物质（如接触一些化学物质、摄取某些药物或不明原因）在吸收光能后成为激活状态，并以半抗原形式与皮肤中的蛋白质结合成复合物（完全抗原），从而诱发免疫反应，即光过敏。

37. 过敏反应的过程

38. 3、为什么免疫反应的过程没有按三个阶段来划分？3、为什么免疫反应的过程没有按三个阶段来划分？ • 原教材描述：将免疫反应的过程分为感应、反应、效应三个阶段 • 现教材：删去了这一阶段的人为划分

39. 5、为什么介绍细胞免疫的过程要比体液免疫简略？5、为什么介绍细胞免疫的过程要比体液免疫简略？ 4、分泌淋巴因子的到底是T细胞还是效应T细胞？ 6、中学生对于这部分内容应该掌握到何种程度？