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第十章 感染与免疫 树突状细胞 裸鼠(无胸腺)
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本章主要内容 第一节 感染的一般概念 第二节 宿主的非特异免疫 第三节 宿主的特异性免疫 第四节 免疫学的应用
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病原微生物感染 机体对抗 (免疫学) 免疫(immunity): 传统的免疫概念: 生物体能够辩认自我与非自我,对非我做
出反应以保持自身稳定的功能。 免疫(immunity): 传统的免疫概念: 机体抵抗病原微生物的能力,即抗传染免疫。
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免疫系统的功能 参阅沈萍p429 功能 正常效应 异常效应 应答过度或不适 应答不足 免疫防御 排除抗原性异物如病原体或移植物 超敏反应
免疫缺陷 自我稳定 清除衰老或死亡的细胞 自身免疫病 免疫监视 清除突变细胞 肿瘤
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第一节 感染的一般概念 感染不是疾病的同义词! 病原体 传染性 流行性 地方性 季节性 免疫性
参阅沈萍p392 第一节 感染的一般概念 p392 病原微生物(Pathogenic microorganism),或病原体(pathogen): 寄生于生物(包括人)机体并引起疾病的微生物 感染(infection),又称传染:机体与病原体在一定条件下相互作用 而引起的病理过程。 感染不是疾病的同义词! 传染病:由有生命力的病原体引起的疾病,与由其它致病因素引起 的疾病在本质上是有区别的。 病原体 传染性 流行性 地方性 季节性 免疫性
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一、感染的途径与方式 1. 感染的途径 外源性感染:来源于宿主体外的感染,主要来自病人、健康带菌 (毒)者和带菌(毒)动、植物。
内源性感染:当滥用抗生素导致菌群失调或某些因素致使机体 免疫功能下降时,宿主体内正常菌群引起的感染。 1. 感染的途径 呼吸道感染 如结核杆菌 消化道感染 如伤寒杆菌 创伤感染 如鼠蚤传播鼠疫 接触感染 如沙眼衣原体 垂直传播 如人类免疫缺陷病毒 有些病原体具有多种感染途径。
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病原体侵入机体的部位: 2. 感染的部位及方式 a)绝大多数病原体不能穿过完整的皮肤,而是通过机体的自然开口
、皮肤表面的创伤裂口,或通过导管、静脉注入或外科切口等医 源性的途径,进入机体内部。 b)极少数能穿过皮肤(如血吸虫、钩虫) ; c)有的能穿过粘膜(如脊髓灰质炎病毒、麻疹病毒) ,然后通过血循 环达到特定组织部位、造成病变;有的(如白喉杆菌)能附着在粘 膜上生长繁殖形成局部病灶,产生毒素,引起各种症状。
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病原体侵入人体后寄生和造成病变的方式: 许多病原体有亲器官性: 细胞外感染 兼性细胞内感染 细胞内感染 专性细胞内感染
某些细菌、真菌、弓形体被吞噬细胞吞噬后不被杀死,反而在细胞 内增殖,称为兼性细胞内感染; 所有的病毒、立克次氏体、衣原体及少数细菌和原虫只能在靶细胞 内增殖,它们必须存在于细胞内才能引起感染,为专性细胞内感染。 肝炎病毒 肝细胞 许多病原体有亲器官性: 肺炎球菌 呼吸道粘膜
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? 感染 致病 二、微生物的致病性 1. 细菌的致病性: 细菌的致病性是对特定宿主而言,能使宿主致病的为致病菌,
反之为非致病菌,但二者并无绝然界限。 条件致病菌(opportunistic pathogen)或机会致病菌: 在一般情况下不致病,但在某些条件改变的特殊情况下可致病!
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毒力 病原菌致病力的强弱 1)侵袭力(invasiveness): 侵袭力 毒素 病原菌突破宿主防线,并能于宿主体内定居、繁殖、
扩散的能力,称为侵袭力。 吸附和侵入能力; 繁殖与扩散能力; 对宿主防御机能的抵抗能力
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(1)吸附和侵入能力: 细菌通过具有粘附能力的结构如革兰氏阴性菌的菌毛粘附于宿主的 呼吸道、消化道及泌尿生殖道粘膜上皮细胞的相应受体,于局部繁 殖,积聚毒力或继续侵入机体内部。 淋病奈瑟氏球菌: 菌毛可使其吸附于尿道粘膜上皮的表面而不被 尿液冲走; 变异链球菌、乳杆菌: 牙齿表面粘连成菌班,造成龋齿。 在原处生长繁殖并引起疾病:霍乱弧菌(Vibrio) 侵入细胞内生长繁殖并产生毒素,使细胞死亡,造成溃疡: 痢疾志贺氏菌(Shigella ddysenteriae), 通过粘膜上皮细胞或细胞间质侵入表层下部组织或血液中 进一步扩散:溶血链球菌(Streptococcus haemolyticus)
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通过水解性酶类,使组织疏松、通透性增加,有利于病原菌扩散。
(2)繁殖与扩散能力: 通过水解性酶类,使组织疏松、通透性增加,有利于病原菌扩散。 透明质酸酶:葡萄球菌、链球菌等能产生透明质酸酶,分解透明质酸,使细胞间隙扩大,结缔组织松弛,造成细菌在组织中的扩散。 链激酶:产气荚膜杆菌和溶组织梭菌产生胶原酶,能水解肌肉和皮 下组织胶原蛋白,使组织崩解,从而使细菌在组织中扩散。 胶原酶:产气荚膜杆菌和溶组织梭菌产生胶原酶,能水解肌肉和皮下组织胶原蛋白,使组织崩解,从而使细菌在组织中扩散。 链激酶:也称纤维蛋白溶酶(fibrinolysin)。许多溶血性链球菌产生此酶,它是一种酶的激活剂, 激活血浆中纤维蛋白酶原为纤维蛋白溶酶,溶解凝固的血浆,使纤维蛋白凝块溶解,便于细菌和毒素扩散。
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(3)对宿主防御机能的抵抗能力: a)细菌的荚膜和微荚膜具有抗吞噬和体液杀菌物质的能力,有 助于病原菌于在体内存活,例如肺炎球菌的荚膜。 b)致病性葡萄球菌产生的血浆凝固酶有抗吞噬作用; c)分泌一些活性物质如溶血素,抑制白细胞的趋化作用; d)具抵抗在吞噬细胞内被杀死的能力,能在吞噬细胞内寄生;
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外毒素 内毒素 特点: 2)毒素(toxin) 细菌毒素按其来源、性质和作用的不同: 病原细菌,主要是一些革兰氏阳性菌,在生长过程中合
(1)外毒素(exotoxin): 病原细菌,主要是一些革兰氏阳性菌,在生长过程中合 成并分泌到胞外的毒素,如破伤风痉挛毒素、白喉毒素等; 也有存于胞内当细菌溶解后才释放的如痢疾志贺菌的肠毒素。 特点: 通常为蛋白质,抗原性强,可选择作用于各自特定的组织器官, 不同病原菌产生的外毒素不同,所引起的症状也不同。其毒性 作用强,但毒性不稳定,对热和某些化学物质敏感。
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例如,破伤风梭菌的破伤风痉挛毒素(tetanospamin)和 破伤风溶血毒素(tetanolysin)。
类毒素(toxoid)和抗毒素(antitoxin): 利用外毒素对热和某些化学物质敏感的特点,用 %甲醛处 理,使其毒性完全丧失,但仍保持抗原性,这种经处理的外毒素 为类毒素,常用来预防注射。也可用类毒素注射动物(如马), 以制备外毒素的抗体,称为抗毒素,作治疗用。 例如,破伤风梭菌的破伤风痉挛毒素(tetanospamin)和 破伤风溶血毒素(tetanolysin)。
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破伤风痉挛毒素对中枢 神经系统有高度亲和力, 与其细胞表面神经节苷 脂结合,进入细胞后通 过轻链毒性封闭抑制性 突触的介质释放,导致 伸肌,屈肌同时强烈收 缩、肌肉强直痉挛。 破伤风痉挛毒素的毒性 仅次于肉毒毒素,当其 含量尚不能引起免疫时 即足以致病,而毒素与 神经突触的结合是不可 逆的,一般治疗无效, 因此该病的免疫预防特 别重要。
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参见黄秀梨,微生物学, P232
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(2)内毒素(endotoxin) 革兰氏阴性菌的细胞壁物质,主要成分是脂多糖(LPS),于菌体裂解 时释放,作用于白细胞、血小板、补体系统、凝血系统等多种细胞 和体液系统,引起发热、白细胞增多、血压下降及微循环障碍,有 多方面复杂作用,但相对毒性较弱。各种革兰氏阴性菌的内毒素作 用相似,且没有器官特异性。
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外毒素与内毒素的比较: *1mg肉毒毒素纯品可杀死2亿(2000万)只小鼠或一百万只豚鼠,
中毒的死亡率几近100%,但及时注射抗毒素及对症治疗可使之降 低。1mg破伤风毒素可杀死100万只小鼠,1mg白喉毒素可杀死1000 只豚鼠。
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病毒感染的特点: 2. 病毒的致病性 活细胞中寄生 基因水平感染 病毒在宿主细胞内增殖,影响宿主细胞的核酸及蛋白质代谢,其
后果可分为三种类型: 杀细胞感染; 稳定状态感染; 整合感染
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杀细胞感染 病毒在宿主细胞中复制成熟后,短时间内一次大量释放,细胞裂解死亡,释放出的病毒侵入其它细胞,开始又一次感染周期。 如脊髓灰质炎病毒、鼻病毒、腺病毒等 稳定状态感染 相对毒力较低的病毒在相对易感性较低的细胞中可能形成稳定状态感染,在相当长的一段时间内细胞和病毒并存,同时增殖,病毒可以 传给子代细胞,或通过直接接触感染临近细胞。 有包膜病毒及甲肝病毒等无包膜病毒。此类病毒常在增殖过程中引起宿主细胞膜组分改变而诱发自身免疫反应。 整合感染 病毒基因组整合于宿主细胞染色体,或以质粒的形式存在于细胞质内。通常病毒并不增殖,但可用核酸探针检出病毒核酸的存在。 EB病毒、人类多瘤病毒和人类逆转录病毒。 病毒长期潜伏,为引起人类恶性肿瘤的原因之一。
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3. 真菌的致病性: (1)致病性真菌感染: 一些外源性真菌感染可引起皮肤、皮下和全身性疾病。如皮肤癣
3. 真菌的致病性: (1)致病性真菌感染: 一些外源性真菌感染可引起皮肤、皮下和全身性疾病。如皮肤癣 菌有嗜角蛋白特性,在皮肤局部大量增殖后,通过机械刺激和代 谢产物的作用引起局部的炎症和病变,即手足癣、甲癣、头癣等。 (2)条件致病性真菌感染: 一些内源性真菌在机体免疫力降低,如长期应用抗生素、放射治 疗等情况下发生。 如白念珠菌是存在于人体表及腔道中的正常菌群,当人体免疫力 低下时可侵入人体许多部位,包括发生于皮肤粘膜的鹅口疮、口 角糜烂、发生于内部器官的肺炎、食道炎、膀胱炎、发生于中枢 神经系统的脑膜炎等。
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(3)真菌变态反应性疾病: 有些真菌本身并不致病,但对某些具过敏倾向的个体可引起变态 反应性疾病,如曲霉、青霉、镰刀菌等可引起荨麻疹、哮喘、变 应性鼻炎。 (4)真菌性中毒: 有些真菌在粮食上生长,人及动物食后可因真菌本身或真菌产 生的毒素而中毒。 黄曲霉毒素、杂色霉素 肝损害 桔青霉素 肾小球损害 节菱孢菌引起的霉甘蔗中毒 抽搐,昏迷直至死亡 真菌中毒与一般细菌病毒感染不同,有地区性与季节性,但没有 传染性,不引起流行。
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病原体 不同的结果 三、传染后的表症 隐性传染 带菌状态 显性传染 不同的个体 相同个体的不同生理状态
病原体侵入其宿主后,二者之间的力量对比决定着传染的结局: 隐性传染 带菌状态 显性传染
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隐性传染: 带菌状态: “伤寒玛丽”(真名:Mary Mallon): 如果宿主的免疫力很强,而病原体的毒力相对较弱,数量又较少,
传染后只引起宿主的轻微伤害,且很快就将病原体彻底消灭,因而 基本上不表现临床症状。 带菌状态: 如果病原体与宿主双方都有一定的优势,但病原体仅被限制于某一 局部且无法大量繁殖,二者长期处于僵持状态,就称为带菌状态。 这种长期处于带菌状态的宿主,称为带菌者,成为该传染病的传染 源,十分危险。 “伤寒玛丽”(真名:Mary Mallon): 一个健康带菌者,被证实在美国有7个地区多达1500个伤寒患者 都是她传染的。
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显性传染: 如果宿主的免疫力较低,或入侵病原菌的毒力较强、数量较多, 病原菌很快在体内繁殖并产生大量有毒产物,使宿主的细胞和组
织蒙受严重损害,生理功能异常,于是就出现了一系列临床症状。 按发病时间的长短: 急性传染:病程仅数日至数周,如流行性脑膜炎和霍乱等; 多为细胞外寄生物引起! 慢性传染:病程往往长达数月至数年,如结核病、麻风病等。 多由细胞内寄生物引起!
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第二节 宿主的非特异免疫 天然免疫的组成 正常菌群 非特异免疫(nonspecific immunity),是机体的一般生
第二节 宿主的非特异免疫 p282 非特异免疫(nonspecific immunity),是机体的一般生 理防卫功能,又称天然免疫(innate immunity);是在种 系发育过程中形成的,由先天遗传而来,防卫任何外界 异物对机体的侵入而不需要特殊的刺激或诱导。 主要包括生理屏障、细胞因素和体液因素。 天然免疫的组成 正常菌群
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一、生理屏障 皮肤与粘膜 生理上的屏障结构 如血脑屏障、血胎屏障 1. 皮肤与粘膜: 1)机械的阻挡和排除作用:
健康机体的外表面覆盖着连续完整的皮肤和粘膜结构,其外面的角 质层是坚韧的,不可渗透的,组成了阻挡微生物入侵的有效屏障。 2)分泌液中所含化学物质有局部抗菌作用: 各种分泌液中的杀菌成分; 呼吸道、消化道、泌尿生殖道表面粘膜所分泌的粘液的化学性 屏障作用。 机体的机械方式如纤毛运动、咳嗽和喷嚏排除异物; 眼泪、唾液和尿液的清洗作用;
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3)正常菌群 人的体表和与外界相通的腔道中存在大量正常菌群,通过在表面 部位竞争必要的营养物,或者产生如象大肠杆菌素、酸类、脂类 等抑制物,而抑制多数具有疾病潜能的细菌或真菌生长。 临床上长期大量应用广谱抗菌素,肠道内对药物敏感的细菌被抑制, 破坏了菌群间的拮抗作用,则往往引起菌群失调症,如耐药性金黄 色葡萄球菌性肠炎。
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婴幼儿因其血脑屏障还未发育完善,故易患脑膜炎或 流行性乙型脑炎等传染病。
2.生理上的屏障结构 体内的某些部位具有特殊的结构而形成阻挡微生物和大分子异物进 入的局部屏障,对保护该器官,维持局部生理环境恒定有重要作用。 1)血脑屏障: 主要由软脑膜、脉络丛、脑毛细血管壁及其外的脑星形细胞组成, 具有细胞间连接紧密、胞饮作用弱的特点,可阻挡病原体及其有 毒产物从血液透入脑组织或脑脊液,保护中枢神经系统的稳定。 婴幼儿因其血脑屏障还未发育完善,故易患脑膜炎或 流行性乙型脑炎等传染病。 2)血胎屏障: 由怀孕母体子宫内膜的基蜕膜和胎儿的绒毛膜滋养层细胞共同组成, 当它发育成熟(一般在妊娠3个月)后,能阻挡病原微生物由母体通 过胎盘感染胎儿,但并不妨碍母子间的物质交换。
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二、细胞因素 主要是指体内的各种吞噬细胞吞噬病原体及其它各种异物的能力。 1.吞噬细胞(phagocytes)的种类:
吞噬细胞分为大、小吞噬细胞两类。具有吞噬入侵的病原微生物 等颗粒的能力,并且由于吞噬细胞表面存在补体受体、抗体受体 等多种受体,当有相应配体存在并与之结合时,将刺激吞噬细胞 活化,大大增强其吞噬杀伤能力。
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2.吞噬过程: 病原体 吞噬细胞(偶然相遇,或各种趋化因子的吸引作用) (吞噬细胞可在趋化因子的作用下穿过毛细血管壁到达感染局部) 吞噬细胞伸出伪足,吞入病原体形成吞噬体 与溶酶体融合为吞噬溶酶体 水解酶、溶菌酶等多种酶类和其它杀菌物质的作用下杀灭病原体 完全吞噬: 病原体被吞噬后,被杀死并消化分解,不能消化的残渣排出体外。 不完全吞噬: 有些病原体,如结核杆菌、麻风杆菌、布氏杆菌等胞内寄生菌,具 有抗吞噬溶酶体形成或抗溶菌酶等逃避机制,在免疫力低下的机体 内,虽被吞噬,却不能杀死,反而随吞噬细胞移动,造成扩散。
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此外,巨噬细胞还可分泌多种可溶性因子,不但有加强杀
菌促进炎症的作用,还具有免疫调节等重要功能。 同时,作为抗原提呈细胞,是特异性免疫的重要组成部分。
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吞噬细胞的酶在产生有毒氧化物质中的作用
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吞噬细胞采用两种基本的分子机制识别微生物:
(1)调理素依赖识别 调理是微生物或其他颗粒被血清组分(抗体和/或补体C3b)包裹,从而使其准备被吞噬细胞识别和摄入的过程 (2)非调理素依赖识别 凝聚素-糖类 3种主要识别模式: 蛋白质-蛋白质 疏水蛋白质
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3.自然杀伤细胞(Natural killer cells, NK):
致敏,不须其它辅助细胞或分子的参与而直接杀伤靶细胞的功能。 NK细胞通过释放穿孔素(perforin)和颗粒酶造成靶细胞死亡,也可 通过释放肿瘤坏死因子(TNF)杀伤靶细胞。某些肿瘤细胞和微生物 感染细胞可以成为NK细胞的靶细胞,而且NK细胞活性较其它杀伤 细胞更早出现,因此在抗肿瘤抗感染特别是病毒感染中起重要作用。
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自然杀伤细胞有两种识别靶细胞的方法: (1)通过抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用 (2)依赖NK细胞的杀伤激活受体和杀伤抑制受体
杀伤激活受体识别所有有核细胞表面的许多不同的分子,杀伤抑制受体识别细胞表面的主要组织相容性复合物MHCⅠ类分子,所有有核细胞均有MHCⅠ类分子,是“自我”指示标记。
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小 结 感染与微生物的致病性 天然免疫的组成: 生理屏障 细胞因素
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三、体液因素 正常体液和组织中含有多种杀伤或抑制病原体的物质,常与其他杀菌因素配合而发挥作用。 这里主要介绍补体系统、干扰素和溶菌酶。
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1.补体系统(complement system):
存在于正常机体体液中的非特异性的杀菌物质,包括20余种蛋白质成分,主要由肝细胞和巨噬细胞产生,通常以无活性形式存在于正常血清和体液中。 当在一定条件下促发补体系统的一系列酶促级联反应,使补体由无活性形式转变为对病原体具有杀灭作用的活性形式称补体激活。
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对病原体具有杀灭作用的补体活性形式----引起膜
不可逆损伤,导致细胞溶解(革兰氏阴性菌、具有脂蛋白 膜的病毒颗粒、红细胞和有核细胞)
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The Membrane Attack Complex
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补体的生物学功能: 溶解和杀伤细胞; 趋化作用; 免疫粘附作用; 中和病毒; 过敏毒素(促进炎症)作用;
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宿主淋巴细胞在病毒等多种诱生剂刺激下产生 的一类低分子量糖蛋白,分a、b、g三组。能耐热, 具有种属特异性。
2.干扰素(interferon,IFN): 宿主淋巴细胞在病毒等多种诱生剂刺激下产生 的一类低分子量糖蛋白,分a、b、g三组。能耐热, 具有种属特异性。 (病毒或干扰素诱生剂) 干扰素作用于宿主细胞,使之合成抗病毒蛋白、控 制病毒蛋白质合成,影响病毒的组装释放,具有广 谱抗病毒功能;同时,还有多方面的免疫调节作用。
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14.7KD不耐热的碱性蛋白,主要来源于吞噬细胞 并可分泌到血清及各种分泌液中,能水解革兰氏 阳性菌胞壁肽聚糖而使细胞裂解。
3.溶菌酶(lysozyme): 14.7KD不耐热的碱性蛋白,主要来源于吞噬细胞 并可分泌到血清及各种分泌液中,能水解革兰氏 阳性菌胞壁肽聚糖而使细胞裂解。 溶菌酶也存在于鸡蛋清和某些细菌中,可提纯并加工 制成各种制剂,用于治疗中耳炎、咽喉炎、副鼻窦炎 等慢性疾病。 体液中还有β溶解素(β-lysin)、转铁蛋白、血浆 铜蓝蛋白、C反应蛋白等多种能杀菌或抑菌的因素, 但直接作用很弱,仅在机体免疫中起辅助作用。
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四、炎症(inflammatory) 炎症是机体受到有害刺激时所表现的一系列局部和全身性 防御应答,是非特异免疫的综合作用结果,其作用为清除
有害异物、修复受伤组织,保持自身稳定性。 有害刺激包括各种理化因素,但以病原微生物感染为主。 组织和微血管损伤 5-羟色胺、凝血因子等 病原体感染 旁路途径激活补体 趋化因子、过敏毒素 血管扩张,毛细血管通透性升高、血流变缓 各种白细胞吞噬杀灭病原体 血管内细胞和血清成分逸出 活化的补体攻击、溶解病原菌 其它血浆成分扩大炎症反应
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红、肿、痛、热和功能障碍(炎症) 内、外源性热原物质作用于下丘脑导致发热(发烧) 吞噬细胞的溶酶体酶释放或泄漏会损伤自身组织成分
各种毒性产物与活性介质将刺激正常机体组织 死亡白细胞与破坏裂解的靶细胞共同酿成脓液(化脓) 红、肿、痛、热和功能障碍(炎症) 炎症既是一种病理过程,又是一种防御病原体的积极方式: 动员了大量的吞噬细胞聚集在炎症部位; 血液中的抗菌因子和抗体发生局部浓缩; 死亡宿主细胞的堆积可释放抗微生物物质; 炎症中心氧浓度下降和乳酸积累,进一步抑制病原菌的生长; 适度的体温升高可以加速免疫反应的进程;
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急性炎症反应中的生理学事件
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急性炎症反应中的生理学事件 白细胞的趋化作用
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特点: 第三节 宿主的特异性免疫 获得性 高度特异性 记忆性 一、特异性免疫的一般概念
第三节 宿主的特异性免疫 一、特异性免疫的一般概念 1.特异性免疫(specific immunity)的概念: 机体在生命过程中接受抗原性异物刺激,如微生物感染或接种疫苗 后产生的,又称获得性免疫(acquired immunity), 获得性 特点: 高度特异性 记忆性
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免疫器官 免疫系统: 免疫细胞 免疫分子 中枢免疫器官 周围免疫器官 1)免疫器官: 中枢免疫器官:
2.免疫系统(immune system): 免疫器官 免疫系统: 免疫细胞 (获得性免疫的物质基础) 免疫分子 中枢免疫器官 1)免疫器官: 周围免疫器官 中枢免疫器官: 免疫细胞发生和分化的场所,包括骨髓、胸腺等。 周围免疫器官: 免疫细胞居住和发生免疫应答的场所,包括淋巴结、脾 脏和粘膜相关淋巴组织。
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它们均来自骨髓多能造血干细胞! 淋巴细胞的发育简图 2)免疫细胞: 主要包括淋巴细胞、粒细胞和肥大细胞、单核巨噬细胞、树突
状细胞,广义地还包括红细胞和血小板及其各类细胞的祖细胞。 它们均来自骨髓多能造血干细胞! 淋巴细胞的发育简图
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免疫活性细胞: 一类能接受抗原刺激,并引起特异性免疫反应的细胞。 T细胞:
起源于骨髓,在胸腺中成熟,然后转移到外周淋巴器官,其功能是执行细胞免疫。 按T细胞的功能分: 1、调节性T细胞(T regulator, TR) (1)辅助性T细胞(T helper ,TH) 促使B细胞活化成浆细胞以产生抗体,为CD4+T细胞。。 (2)抑制性T细胞(T suppressor,TS) 抑制TH,TC和B细胞的活性,为CD8+T细胞。 效应性T细胞 (T effector,TE) (1)迟发型超敏细胞(TDTH )又称迟发型T细胞(TD),为CD4+T细胞,遇抗原后释放淋巴因子,引起迟发性超敏反应 (2)细胞毒T细胞(cytotoxic T cell,TC) 又称杀伤性T细胞(T Killer cell.cytolytic T cell) 杀死带抗原的靶细胞,为CD8+T细胞
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免疫活性细胞: B细胞: 骨髓中的多能干细胞分化成淋巴细胞,再分化成前B细胞,进一
胞,再分化为浆细胞,产生并分泌抗体,进行体液免疫。 一般把B细胞产生抗体时是否需要T细胞的辅助分成两类群: ▲ B-1(CD5+,mlgM++lgD±)为T细胞不依赖性亚群,它只有初级免疫应答反应(产 IgM),而无次级免疫应答反应 ▲ B-2(CD5-, mlgM+lgD+)为T细胞依赖性亚群,必须在T细胞的辅助下才产生 IgG 和IgM等抗体,有次级免疫应答反应
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膜表面免疫分子 体液免疫分子 膜表面分子 体液免疫分子 3)免疫分子:
主要包括膜表面抗原受体、主要组织相容性抗原(major histocompatibility complex,MHC抗原) 、白细胞分化抗原(cluster of differentiation, CD)) 和 粘附分子。MHC抗原依其分子结构、组织分布及功能的不同又 分为MHCⅠ类抗原(广泛分布于一切有核细胞)和Ⅱ类抗原 (主要分布于专业抗原提呈细胞表面 )。 B细胞和T细胞表面有各自的特异性膜表面抗原受体BCR和TCR、 能识别不同的抗原并与之结合,启动特异性免疫。 体液免疫分子 (主要包括抗体、补体和细胞因子) 细胞因子具有对细胞功能的多方面调节作用,其中有些还 具有细胞毒性(如肿瘤坏死因子)和抗病毒功能(如干扰素), 直接参与免疫应答的效应过程。补体和抗体分别是非特异 免疫和特异免疫的主要体液成分。
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抗原是能诱导机体产生体液抗体和细胞免疫应答,并能与 抗体和致敏淋巴细胞在体内外发生特异结合反应的物质。
二、抗原和抗体 1.抗原(Antigen,Ag) 抗原是能诱导机体产生体液抗体和细胞免疫应答,并能与 抗体和致敏淋巴细胞在体内外发生特异结合反应的物质。 免疫原性(immunogenicity): 抗原在体内激活免疫系统,使其产生抗体和特异效应细胞的特性。 免疫反应性(immunoreactivity)或反应原性(reactinogenicity): 抗原能与相对应的免疫应答产物(抗体及致敏淋巴细胞)发生特异结 合和反应的能力。 完全抗原(complete antigen)或免疫原(immunogen): 具有免疫原性和反应原性的抗原 不完全抗原(incomplete antigen)或半抗原(hapten): 只有反应原性而没有免疫原性的抗原
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抗原物质上能够刺激淋巴细胞产生应答并与其产物 特异反应的化学基团。它是抗原特异性的物质基础。 抗原所携抗原决定簇的数目称为抗原价,一般抗原
抗原免疫原性的物质基础: 异物性; 分子量大小; 化学结构与组成; 抗原决定簇(antign determinant),或表位(epitope): 抗原物质上能够刺激淋巴细胞产生应答并与其产物 特异反应的化学基团。它是抗原特异性的物质基础。 抗原所携抗原决定簇的数目称为抗原价,一般抗原 是多价的。
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抗原的种类 根据刺激机体B细胞产生抗体时是否须要T细胞辅助,分为胸腺依赖性抗原(Thymus dependen t antigen, TDAg)和非胸腺依赖性抗原(Thymus independent antigen,TIAg)。绝大多数天然抗原属于TD抗原。 根据抗原的化学性质可分为蛋白质抗原、多糖抗原、脂抗原、核酸抗原等。通常蛋白质是良好的完全抗原,而类脂质、寡糖、核酸的免疫原性很弱,只能成为半抗原。 根据抗原与机体的亲缘关系可分为异种抗原,同种异型抗原和自身抗原。 根据抗原的不同来源可分为天然抗原和人工合成抗原,天然抗原又可具体分为组织抗原、细菌抗原、病毒抗原等。各种病原微生物均为良好的抗原。 病毒表面结构蛋白抗原通常可以作为分类基础,如流感病毒的血凝素和神经氨酸酶。而病毒感染细胞后可表达一系列新抗原。 细菌的结构抗原包括表面抗原、鞭毛抗原、菌毛抗原、菌体抗原等,其代谢产物及分泌的外毒素均有强的免疫原性
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抗体是由B细胞合成并分泌的。 2.抗体(antibody, Ab) 机体在抗原物质刺激下所形成的一类能与抗原特异结合的血清活性
成分称为抗体,又称免疫球蛋白(immunoglobulin, Ig)。 抗体是由B细胞合成并分泌的。
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参见P303, 表9-5
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三、免疫应答 感应阶段 反应阶段 效应阶段 抗原 巨噬细胞 T细胞 细胞免疫 体液免疫 B细胞 (一)免疫应答的基本过程
1. 感应阶段:机体接受抗原刺激的阶段 抗原 巨噬细胞 T细胞 细胞免疫 体液免疫 B细胞 免疫活性细胞表面有抗原受体,所以能够识别抗原。每个淋巴细胞 表面只有一种抗原受体,只能识别一种抗原,当它们结合后,抗原 刺激细胞增殖、分化而产生免疫应答。
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2. 反应阶段:淋巴细胞识别抗原后,即被活化进行增殖、分化
被特异性抗原激活的T细胞转化为淋巴母细胞,再增 殖、分化,成为有免疫效应的致敏淋巴细胞。 被特异性抗原激活的B细胞被活化后,转化为浆母细 胞,再增殖、分化为浆细胞,分泌抗体。 受抗原刺激的淋巴细胞,在分化过程中,还有一部分细 胞在中途停顿下来,不再增殖分化,成为记忆细胞,在 体内能较长时间存在。当再次受到同种抗原刺激时,能 迅速分化增殖成大量致敏淋巴细胞和浆细胞,分别产生 大量淋巴因子及抗体。
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与抗原特异结合 激活补体 调理作用 变态反应 体液免疫的作用: 中和、抑菌、裂解、调理 B细胞介导的体液免疫: 抗体的生物学特性:
3. 效应阶段:抗原成为被打击的对象 B细胞介导的体液免疫: 体液中的抗体与相应的抗原进行特异性结合,发挥免疫效应的过程 抗体的生物学特性: 与抗原特异结合 激活补体 调理作用 变态反应 ▲选择性传递 ▲与蛋白A的非特异性结合 体液免疫的作用: 中和、抑菌、裂解、调理
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致敏淋巴细胞通过与相应的抗原接触直接杀伤 病原靶细胞,或释放多种可溶性的生物活性物 质(淋巴因子),发挥免疫效应。
3. 效应阶段:抗原成为被打击的对象 T细胞介导的细胞免疫: 致敏淋巴细胞通过与相应的抗原接触直接杀伤 病原靶细胞,或释放多种可溶性的生物活性物 质(淋巴因子),发挥免疫效应。 细胞免疫的作用: 抗侵染、抗肿瘤、抗器官移植、 参与并引起机体的变态反应和某些自身免疫疾病。
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CD8+T细胞介导的杀细胞效应 具有杀伤功能的T细胞称为细胞毒性T细胞(CTL或Tc),是 MHCⅠ类限制的CD8+T细胞。 活化的CTL分泌一种穿孔蛋白(peforin),与补体系统的组分C9 同功同源,可在Ca++存在下于带抗原的靶细胞膜上插入并聚合成孔,随后CTL分泌的颗粒酶通过此孔注入靶细胞内,引起靶细胞的蛋白与核酸降解,细胞死亡。 CD4+T细胞介导的免疫炎症 能够诱导免疫炎症的T细胞称为迟发型超敏反应(delayed type hypersensitivity, DTH)T细胞(TDTH,TD),是MHCⅡ类限制的CD4+T细胞的一个亚类。 TD细胞经APC提呈的MHCⅡ+抗原肽活化后,大量分泌多种细胞因子。其中一些具有趋化因子和活化因子的功能,能吸引、活化更多的免疫细胞(如单核巨噬细胞、噬中性粒细胞、Tc等)到感染局部发挥各自的功能;另一些因子如肿瘤坏死因子有直接效应作用。。
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参见黄秀梨,微生物学, P248
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第四节 免疫学技术 一、抗体的制备 1.血清抗体 用纯制的抗原多次接种于适当的成年健康动物,刺激其产生免疫应答,血清中含有大量特异性抗体。
第四节 免疫学技术 一、抗体的制备 1.血清抗体 用纯制的抗原多次接种于适当的成年健康动物,刺激其产生免疫应答,血清中含有大量特异性抗体。 天然抗原含有多种互不相同的抗原决定簇,因此血清抗体是具不同特异性的多克隆抗体混合物。
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2.单克隆抗体 单克隆抗体是由单个B细胞增殖所产生的抗体,其遗传背景完全一致,因此抗体分子的氨基酸序列、类型、抗原特异性等生物学性状均相同。
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3.基因工程抗体 嵌合抗体 单链抗体 重组抗体 抗体库与噬菌体抗体
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二、免疫学技术 1.血清学技术 凝集反应 颗粒性抗原(细菌、血细胞等)与相应抗体在适量电解质环境中相互作用,经过一定时间出现肉眼可见凝集现象 。 沉淀反应 当可溶性抗原(蛋白质、多糖、类脂、血清、各种微生物培养液等)与相应抗体在电解质存在的适当条件下相遇,经过一定时间出现肉眼可见的沉淀现象 。
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2.免疫标记技术 某些小分子物质结合到抗原或抗体上,不影响抗原抗体反应但使之更容易观察从而提高检测的灵敏度,称为免疫标记技术。与抗原或抗体结合的小分子物质称为标记剂。 免疫荧光技术(immunofluorescence technic) 放射免疫测定(radioimmunoassay,RIA) 免疫酶技术(immunoenzyme technic)
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生物素-亲和素系统(biotin avidin system, BAS)
生物素是一种维生素H,亲和素是一种存在于卵清中的碱性糖蛋白,一个亲和素分子可与4个生物素分子稳定结合。 亲和素与生物素都可与蛋白质(包括抗原、抗体、酶等)、荧光素等分子结合而不影响后者的生物活性,是理想的标记剂。
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免疫电子显微镜技术(immune electron microscopy)
将血清学标记技术与电子显微镜相结合,在免疫反应高度特异、敏感、快速、简便的基础上,用电子显微镜进行超微结构水平研究的一项技术。 其基本原理是用电子致密物质标记抗体。然后与含有相应抗原的生物标本反应,在电镜下观察到电子致密物质,从而准确地显示抗原所在位置 ,是一种在超微结构水平上的抗原定位方法。
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免疫印迹(immunoblot或westernblot)
免疫印迹是在用于DNA分析的DNA印迹(Southern blot)技术基础上发展起来的蛋白质检测技术。 其原理是将SDS-PAGE电泳的高分辨率与免疫 反应的高度特异性相结合。待测样品经SDS-PAGE电泳分离后,转移到固相介质如醋酸纤维膜上,然后用标记抗体揭示特异抗原的存在。 本方法广泛用于蛋白质样品分析研究。
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三、免疫预防 1.人工自动免疫(artifical active immunization) 全微生物疫苗
全微生物疫苗又分为活疫苗(live vaccine)和死疫苗(dead vaccine)。 活疫苗用人工变异或从自然界筛选的高度减毒或基本无毒的病原微生物制成,只须接种一次即可产生较牢固的免疫,常用的有卡介苗、脊髓灰质炎疫苗和麻疹疫苗等。 死疫苗是将病原微生物用理化方法灭活制成。病原微生物已失去致病力但仍保有一定的免疫原性,可以引起机体的保护性免疫。常用的有伤寒、流脑、百日咳、狂犬疫苗等。 细菌外毒素经甲醛固定失去毒力但保持免疫原性,称为类毒素(toxoid),如破伤风类毒素、百喉类毒素等。类毒素还可与死疫苗联合使用。
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亚单位疫苗 仅采用病原微生物具免疫原性的部分制备疫苗,称为亚单位疫苗。 亚单位成分可以是用化学方法从病原微生物提取的,称化学疫苗,也可以是用基因工程方法制备的,称基因工程疫苗。如已成功推广应用的乙肝病毒基因工程疫苗。 抗独特型疫苗 核酸疫苗
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2.人工被动免疫(artifical passive immunization)
输入免疫血清(含特异性抗体)或致敏淋巴细胞及其制剂或细胞因子,使机体获得一定免疫力,以达到防治某些疾病的目的,称为人工被动免疫,其中输入免疫细胞或细胞制剂,又称过继转移。 输入特异性抗体可立即发挥其免疫作用,但维持时间较短,主要用于治疗某些外毒素引起的疾病,或作为与某些传染病人接触后的应急预防措施。如精制破伤风抗毒素、抗狂犬病血清等。淋巴细胞的过继转移由于遇到移植排斥的困难,其实际应用受到限制。 目前多试用细胞因子制剂。
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复习思考题 1.机体对细菌内毒素和细菌外毒素的免疫应答有何不同? 2.吞噬细胞的功能可因哪些体液因子的作用而增强?
3.补体激活后可能产生对机体有利的免疫也可能造成自身损伤,试举例说明。 4.试举例说明天然免疫与特异性免疫之间并无截然界限。 5.简述目前制备抗体的几种方法并比较其优劣。 6.病原微生物是怎样侵害机体的?为什么说感染不是疾病 的同义词? 7.补体、抗体的生物学功能及免疫应答的基本过程。 8.机体可通过哪些方式获得免疫力? 9.简述一个细菌进入机体的遭遇。
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