免疫系统的功能:
1、免疫防御功能2、免疫监视功能3、免疫耐受功能
免疫学三个重要的理论:
1侧链学说。1897年Paul Erhich提出了抗体产生的侧链学说。该学说认为抗体分子是细胞表面的一种受体,抗原进入机体后于这种受体可发生互补型的特异性结合反应,刺激细胞产生更多的抗体,当受体大量产生并脱落到血液中便成为循环抗体。
2克隆选择。1957年MacFarlance Burnet提出了克隆选择学说。该学说认为,全身的免疫细胞是由众多识别不同抗原的细胞克隆所组成的。同一种克隆细胞表达相同的特异性受体,淋巴细胞识别抗原的多样性是机体接触抗原以前就预先形成的,是生物在长期进化中获得的。抗原进入机体只是从免疫细胞库中选择出能识别这种抗原的相应的淋巴细胞克隆,并使其活化、增殖、扩增出许多具有相同特异性的子代细胞,产生大量特异性抗体,清楚入侵的抗原。若在胚胎期间,体内抗原接触到相应细胞系,这些细胞系即被排除或禁忌,处于抑制状态。成为禁忌克隆。
3免疫网络学说。1974年Niels Jerne提出了免疫网络学说。该学说认为,抗原刺激机体产生抗体,抗体分子上的独特型决定簇在体内又能引起抗独特型抗体的产生,抗独特型抗体又可引起抗抗独特型抗体产生,如此下去,在抗体和淋巴细胞中产生一个复杂的级联网络,在免疫应答调节中起着重要作用。
免疫器官分类
免疫器官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
骨髓的结构:
骨髓位于骨髓腔内,分为红骨髓和黄骨髓。红骨髓具有活跃的造血功能,由造血组织和血窦构成。造血组织主要又基质细胞和造血细胞组成,基质细胞包括网状细胞、成纤维细胞、血管内皮细胞、巨噬细胞等。由基质细胞及其所分泌的多种细胞因子与细胞外基质共同构成了造血细胞赖以分化发育的环境,成为造血诱导微环境 骨髓的功能:
1各类血细胞和免疫细胞发生的场所 2B细胞分化成熟的场所 3体液免疫应答发生的场所
胸腺:
胸腺分为左右两叶,表面覆盖有一层结缔组织被膜,被膜深入胸腺实质,将实质分隔成若干胸腺小叶,胸腺小叶的外层为皮质,内层为髓质,皮-髓质交界处含有大量血管。
是T细胞分化、发育、成熟的场所,参与免疫调节,自身耐受的建立和维持
淋巴结的结构
淋巴结表面覆盖有致密的结缔组织被膜,被结缔组织深入实质,构成小梁,作为淋巴结的支架。被膜外侧有数条输入淋巴管,输出淋巴管则由淋巴结门部离开。淋巴结实质分皮质区和髓质区两个部分。皮质分为浅皮质区和深皮质区。髓质区由髓索和髓窦组成 淋巴结的功能
1T细胞核B细胞定居的场所 2免疫应答发生的场所 3参与淋巴细胞再循环 4过滤作用
淋巴结细胞再循环的生物学意义
通过淋巴再循环,使体内淋巴细胞在外周免疫器官和组织的分布更趋合理。淋巴组织可以不断的从循环池中得到新的淋巴细胞补充,有助于增强整个机体的免疫功能。带有各种特异性抗原受体的T,B细胞,记忆细胞,通过再循环,增加了抗原和APC的接触机会。接触相应的抗原后,即可进行相应的生理学功能。通过淋巴再循环,使机体所有的免疫器官和组织联系成为一个有机的整体,并将免疫信息传递给全身各处的淋巴细胞和其他免疫细胞,有利于动员各种免疫细胞和效应细胞迁移至病原体,肿瘤或者其他抗原性异物所在部位,从而发挥免疫效应。
淋巴细胞归巢的分子基础是淋巴细胞表面的归巢受体与内皮细胞表面相应黏附分子——血管地址素的相互作用。
抗原特性:免疫原性、抗原性
抗原表位类型:顺序表位(线性表位)、构象表位(非线性表位)
影响抗原特异性的因素:抗原表位的性质、数目、位置和空间构象决定着抗原表位的特异性
影响抗原免疫应答的因素:
一、抗原分子的理化性质:化学性质、分子量大小、结构的复杂性、分子构象、易接近性、物理状态。 二、宿主方面的因素:遗传因素、年龄、性别与健康状态。
三、抗原进入机体方式的影响:数量、途径、两次免疫的时间间隔、次数以及免疫佐剂的应用和佐剂类型都明显影响机体对抗原的应答。
免疫球蛋白的结构:
免疫球蛋白由四肽链分子组成,各肽链间有数量不等的链间二硫键。结构上Ig可分为三个长度大致相同的片段,其中两个长度完全一致的片段位于分子上方,通过一易弯曲的区域与主干连接,形成一“Y”字形结构,成为Ig单体,构成免疫球蛋白分子的基本单位。
一、重链和轻链:任何一类天然免疫球蛋白分子均由四条异源性多肽链,其中分子量较大的成为重链,而分子量较小的成为轻链。
1重链:分子量约为50~75kDa,由450~550个氨基酸残基组成。各类免疫球蛋白重链恒定区的氨基酸组成和排列顺序不尽相同,因此其抗原性也不同。据此可将免疫球蛋白分为五类或五种类型,即IgM、IgD、IgG、IgA和IgE,其相应的重链分别为μ链、δ链、γ链、α链、ε链。
2轻链:分子量约为25kDa,由214个氨基酸残基构成。轻链有两种,分别为κ链和λ链,据此可将Ig分为两型,即κ型和λ型。一个天然Ig分子上两条轻链的型别总是相同的,但是同一个体内可存在分别带有κ或λ
链的抗体分子。
二、可变区和恒定区:免疫球蛋白重链和轻链中靠近N端的氨基酸序列变化较大的区域成为可变区,分别占重链和轻链的1/4和1/2;而靠近C端氨基酸序列相对稳定的区域,成为恒定区。分别占重链和轻链的3/4和1/2。 1、可变区:重链和轻链的V区分别称为VH和VL。VH和VL各有3各区域的氨基酸组成和排列高度可变,称为高变区(HVR)或互补决定区(CDR)。
2、恒定区:重链和轻链的C区分别称为CH和CL。同一类别的Ig,其C区氨基酸组成和排列顺序比较恒定,其免疫原性相同,但V区各异。
三、铰链区:铰链区位于CH1和CH2之间,含有丰富的脯氨酸,因此易伸展弯曲,有利区两臂同时结合两个不同的抗原表位。
四、结构域:Ig分子的两条重链和两条轻链都可以折叠为数个球形结构域,每个结构域一般有相应的功能。
免疫球蛋白的特性与功能:
一、IgG:是血清和细胞外液中含量最高的Ig,是在此免疫应答产生的主要抗体,在体内分布广泛,亲和力最高,具有重要的免疫效应,是机体抗感染的“主力军”。IgG1、 IgG3、IgG4可穿过胎盘屏障,在新生儿抗感染免疫中起重要作用。
二、IgM:单体IgM以膜结合型表达于B细胞表面,构成B细胞抗原受体。一般不能通过血管,主要存在于血液中,是初次体液免疫应答中最早出现的抗体,是机体抗感染部队的“先头部队”,可用于感染按的早期诊断。
三、IgA:有血清型和分泌型两类。血清型为单体,主要存在于血清中。分泌型为二聚体,由J链连接,主要存在于胃肠道和支气管分泌液、初乳、唾液和泪液中。分泌型是外分泌液中的主要抗体类别,参与粘膜局部免疫,通过与相应病原微生物结合,阻止病原体黏附到细胞表面,从而在局部抗感染中发挥重要作用,是机体抗感染的“边防军”
四、IgD:分为血清型IgD和膜结合型IgD。膜结合型IgD构成BCR,是B细胞分化发育成熟的标志,未成熟B细胞仅表达mIgM,成熟B细胞可同时表达mIgM和mIgD,称为初始B细胞。
五、IgE:IgE的重要特征为亲细胞抗体,其CH2和CH3机构与可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上FcRI高亲和力结合,当结合再次进入机体的抗原后可引起I型超敏反应。
补体系统的组成
1补体固有成分:存在于血浆及体液中,构成补体基本组成的蛋白质。包括1)经典激活途径的C1q、C1r、C1s、C2、C4。2)旁路激活途径的B因子、D因子和备解素。3)甘露糖结合凝聚素激活途径(MBL)的MBL、MBL相关丝氨酸蛋白酶(MASP)。4)补体活化的共同组分C3、C5、C6、C7、C8、C9 2补体调节蛋白:指存在于血浆中和细胞膜表面通过调节补体激活途径中关键酶而控制补体活化强度和范围的蛋白质。
3补体受体:指存在于不同细胞膜表面、能与补体激活过程所形成的活性片段相结合、介导多种生物效应的受体分子。
补体的命名
1补体经典激活途径和终末成分按照其发现先后,依次命名为C1、C2、C3~C9 2补体旁路途径成分分别称为B因子、D因子、H因子、I因子、P因子 3具有酶活性的补体分子,均在其上一横线表示之 4某些补体调节蛋白按其功能命名
补体的生物合成:
约90%血浆补体成分由肝脏合成,少数成分由肝脏意外的细胞合成,如C1由肠上皮和单核/巨噬细胞产生,D因子由脂肪组织产生。
补体激活途径
经典激活途径,旁路激活途径,MBL激活途径
补体的生物学作用:
一、参与宿主的早期抗感染免疫(1溶解细胞、细菌和病毒;2、调理作用;3、引起炎症反应) 二、维护集体内环境稳定(1、清除免疫复合物;2、清除凋亡细胞)
三、参与适应性免疫(1、参与免疫应答的诱导;2、参与免疫细胞的增殖分化;3、参与免疫应答的效应阶段;4、参与免疫记忆)
补体活化的共同末端效应
参与三条补体激活途径终末过程的组分及活化过程相同,其主要机制是:C5转化酶(C3bBb3bH或C4b2a3b)将C5裂解为C5a、C5b;C5a游离于液相,是重要的炎症介质,C5b可与C6稳定结合为C5b6;C5b6自发与C7结合成C5b~7,暴露膜结合位点,与附近的细胞膜非特异性结合;结合于膜上的C5b~7可与C8结合,所形成的C5b~8可促进C9聚合,形成C5b6789n复合物,即攻膜复合物(MAC)插入细胞膜的MAC通过破坏局部磷脂双层而形成“渗漏斑”,或形成穿膜的亲水性孔道,最终导致细胞崩溃。
MHC免疫功能相关基因 1, 血清补体成分编码基因
2, 抗原加工提呈相关基因。1)蛋白酶β亚单位 2)抗原加工相关转运物 3)HLA-DM基因 4)HLA-DO基因 5)
TAP相关蛋白基因
3, 经典I型基因 1)HLA-E 2)HLA-D
4, 炎症相关基因 1)肿瘤坏死因子基因家族 2)转录调节基因或类转录因子基因家族 3)MHC I类相关基因
家族 4)热休克蛋白基因家族
MHC(主要组织相容性复合体)的生物学功能 1作为抗原提呈分子参与适应性免疫应答
1)T细胞以其TCR实现对抗原肽和MHC分子的双重识别,由此形成T细胞在抗原识别和发挥效应功能中的MHC限制性
2)被MHC分子结合并提呈的成分,可以使自身抗原,甚至是MHC分子本身 3)MHC是疾病易感性个体差异的主要决定者 4)MHC参与构成种群基因结构的异质性 2作为调节分子参与固有免疫应答
1) 经典的Ⅲ类基因为补体成分编码,参与炎症反应、对病原体的杀伤和免疫性疾病的发生
2) 非经典Ⅰ类基因和MICA基因产物可作为配体分子,以不同的亲和力结合及活性和抑制性受体,调节NK
细胞和部分杀伤细胞的活性
3) 炎症相关基因参与启动和调控炎症反应,并在应激反应中发挥作用
BCR:表达于B细胞表面的免疫球蛋白,即膜型免疫球蛋白
B淋巴细胞的表面分子及其作用:B细胞表面有众多的膜分子,他们在B细胞识别抗体,B细胞的活化、增殖,以及抗体产生过程中发挥着作用。(1)B细胞抗原受体复合物:B细胞表面(抗原)受体(BCR)复合物。BCR复合物由识别和结合抗原的mIg和传递抗原刺激信号的Igα/Igβ异源二聚体组成。①mIg:是B细胞的特征性表面标志。②Igα/Igβ:Igα和Igβ均是免疫球蛋白超家族的成员,有胞膜外区、跨膜区和相对较长的胞质区。(2)B细胞共受体:B细胞共受体能加强B细胞活化信号的转导。B细胞表面的CD19与CD21及CD81(TAPA-1)非共价相连,形成B细胞特异的多分子活化共受体,能增高B细胞对抗原刺激的敏感性。{三}协同刺激分子:抗原与B细胞的BCR结合,所产生的信号经由CD79a/CD79b转导至细胞内,还需要第二信号,第二信号主要由Th细胞和B细胞表面的协同刺激分子间的相互作用产生①CD40 ②CD80和CD86 ③其他黏附分子{四}其他表面分子:①CD20 ②.CD22 ③CD32
B淋巴细胞的功能:1、产生抗体介导体液免疫应答①中和作用②调理作用③参与补体的溶细胞或溶菌作用④ADCC 2、提呈可溶性抗原:无论是巨噬细胞还是树突状细胞,都不能有效地摄取可溶性抗原,而活化的B细胞则可籍其表面BCR结合可溶性抗原,并内化BCR-可溶性抗原复合物,对其加工、处理后,以抗原肽-MHC分子复合物的形式提呈给T细胞。
TCR-CD3复合物及其作用:
T细胞抗原受体(TCR)为所有T细胞表面的特征性标志,以非共价键与CD3分子结合 ,形成TCD-CD3复合物。TCR的作用是识别抗原。与B细胞抗原受体不同,TCR不能直接识别蛋白质抗原表面的表位,只能特异性识别抗原提呈细胞或靶细胞表面的抗原肽-MHC分子复合物。而且TCR识别pMHC时具有双重特异性,既要识别抗原肽的表位,也要识别自身MHC分子的多态性部分。CD3分子具有五种肽链,均为跨膜蛋白,具有带负电和的氨基酸残基,与TCR跨膜区带有正电荷的氨基酸残基形成盐桥。CD3分子的功能是转导TCR识别抗原所产生的或化信号。
巨噬细胞的生物学作用:
1清除杀伤病原体。巨噬细胞借助表面PRR和调理性受体,可摄取病原体等抗原性异物,通过氧依赖和氧非依赖途径杀伤病原体 2参与促进炎症反应 3杀伤靶细胞 4加工、提呈抗原 5免疫调节
固有免疫应答与适应性免疫应答的关系 1启动适应性免疫应答
2影响适应性免疫应答的类型
3协助适应性免疫应答产物发挥免疫效应 超抗原与普通抗原的比较 超抗原 普通抗原 化学性质 细菌外毒素、逆转普通蛋白质、多录病毒蛋白 糖等 MHC结合部位 非多态区 多态区肽结合槽 TCR结合部位 Vβ VαJα及VβDβJβ MHC限制性 — + 应答特点 直接刺激T细胞 APC处理后被T细胞识别 +反应细胞 CD4T细胞 T、B细胞 64T细胞反应频1/20~1/5 1/10~10 率 A抗原提呈细胞(APC):在胸腺依赖性抗原诱导B淋巴细胞产生抗体的过程中,不仅需要T、B淋巴细胞的协同作用,还需要另一类细胞的协助,遂将这类细胞称为辅佐细胞。辅佐细胞在免疫应答过程中起到十分重要的作用,能摄取、加工、处理抗原并将抗原信息提呈给T淋巴细胞,故又称为抗原提呈细胞(APC)。 B不完全抗原(半抗):仅具备抗原性而不具备免疫原性的物质,称为不完全抗原,又称为半抗原。
B补体系统:包括30余种组分,广泛存在于血清、组织液和细胞膜表面,是一个具有精密调控机制的蛋白质反应系统
B白化细胞分化抗原:是指血细胞在分化成熟为不同谱系、分化不同阶段肌细胞活化过程中,出现或消失的细胞表面标记分子。
B.B淋巴细胞:简称B细胞,是免疫系统中的抗体产生细胞,静息B淋巴细胞在抗原刺激和Th细胞辅助下,被激活。增殖形成生发中心,进一步分化为分泌抗体的浆细胞或长寿的计息B细胞。B细胞产生特异的免疫球蛋白,能特异性的与抗原结合。
B.BCR:B细胞表面最主要的分子是B细胞抗原受体复合物(BCR)。BCR复合物由识别和结合抗原的胞膜免疫球蛋白和传递低抗原刺激信号的Igα/Igβ异源二聚体组成一个BCR复合物。
C超抗原:某些抗原物质只需要极低浓度即可激活T细胞克隆,产生极强的免疫应答,这类抗原称之为超抗原。SAg不涉及Vβ的CDR3及TCRα的识别,不MHC的限制,而是通过分泌大量的细胞因子而参与某些病理生理过程的发生与发展,因此,差啊噢抗原实际为一类多克隆激活剂。
C.CD40:CD40组成性的表达于成熟B细胞,CD40配体(CD40L,CD154),表达与活化T细胞。CD40与CD40L的结合在B细胞分化成熟中起十分重要作用。
C.CD80和CD86:活化B细胞是抗原提呈细胞(APC)。CD80和CD86在静息B细胞不表达或低表达,在活化B细胞表达增强。
C超敏反应:又称为变态反应,是机体受到某些抗原刺激时,出现生理功能紊乱或组织细胞损伤的异常适应性免疫应答所致。
G固有免疫:机体在长期种系进化过程中形成的天然防御功能
J记忆性T细胞:是指特异性抗原有记忆能力、寿命较长的T淋巴细胞。一般认为在T细胞进行克隆性扩增后,由部分细胞分化为记忆性能力的细胞,当再次遇到相同抗原后,可迅速活化、增殖、分化为效应细胞。 K抗原:是指能与T细胞、B细胞的TCR或BCR结合,促使其增值、分化,产生抗体或致敏淋巴细胞,并与之
结合,进而发挥免疫效应的物质。
K抗原性:抗原与其所诱生的抗体或致敏淋巴细胞在体内或体外有特异结合能力
K抗原表位:抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学集团,称为抗原表位,又称为抗原决定基,他是与TCR/BCR及抗体特异性结合的基本结构单位,能与抗体分子结合的抗原表位总数称为抗原结合价。
K抗原特异性:是指抗原刺激机体产生免疫应答及其与应答产物发生反应所显示的专一性,既某一特定抗原只能刺激机体产生特异性的抗体或致敏淋巴细胞,且仅能与该抗体或淋巴细胞发生特异性结合。 K免疫原(抗原):同时具有免疫原性和抗原性的物质称为免疫原,又称为完全抗原,即通常所说的抗原
K抗体:介导体液免疫的重要效应分子,是B细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生的糖蛋白,主要存在于血清等体液中,能与想要赢抗原特异性的结合,现实免疫功能。
L淋巴细胞归巢:成熟淋巴细胞离开中枢免疫器官后,经血液循环趋向性迁移并定居于外周免疫器官或组织的特定区域,称为淋巴细胞归巢
L淋巴再循环:淋巴细胞在血液、淋巴液、淋巴器官或组织间反复循环的过程称为淋巴细胞再循环。淋巴细胞在体内的迁移和流动时发挥免疫功能的重要条件。
M免疫系统:是机体执行免疫应答及免疫功能的一个重要系统。免疫系统由免疫器官和组织、免疫细胞(如造血干细胞、淋巴细胞、抗原提呈细胞、粒细胞、肥大细胞、红细胞等)及免疫分子(如免疫球蛋白、补体、各种细胞因子和膜分子等)组成。
M免疫原性:抗原刺激机体产生免疫应答,诱导产生抗体或致敏淋巴细胞的能力
M免疫球蛋白:具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统一命名为免疫球蛋白,分为分泌型和膜型,前者存在与血液及组织液中,具有抗体的各种功能;后者构成B细胞膜上的抗原受体。
M分泌片:分泌片又称为分泌成分,是分泌型IgA分子上的一个辅助成分,为一种含糖的肽链,由黏膜上表皮细胞合成和分泌,具有保护分泌型IgA铰链区免受蛋白水解酶讲解的作用,并介导IgA二聚体从黏膜下通过黏膜等到细胞到黏膜表面的运转。
M免疫:即机体识别和排除抗原性异物的过程,以维护-集体的生理平衡和稳定。
M.MHC:即HLA(人类白细胞抗原)基因或HLA基因复合体产物,是一组紧密连锁的基因群,对位于脊椎动物某对染色体的特定区域呈高度多态性,其编码的分子表达与不同细胞的表面,参与抗原呈递,制约细胞间相互识别以及诱导免疫应答。
M.MHC的多态性:是一个群体概念,指的是群体不同个体在等位基因拥有状态上存在差别,是具有强大生命力的表现,是长期自然选择的结果。
N粘附分子分类:黏附分子根据其机构特点可分为整合素家族、选择素家族、免疫球蛋白超家族、黏蛋白样血管地址素、钙黏素家族等,此外还有些尚未归类的黏附分子。
N.NK细胞:自然杀伤(NK)细胞属非特异性免疫细胞,即固有免疫细胞,他们无需抗原预先致敏,在集体抗肿瘤和早期抗病或胞内寄生菌感染的免疫过程中起重要作用。
S适应性免疫:机体与抗原物质接触后获得的,具有针对性的免疫过程,亦称为获得性免疫
X细胞因子:由机体多种细胞分泌的小分子蛋白质,通过结合细胞表面的响应受体发挥生物学作用。
X细胞黏附分子:是众多介导细胞间或细胞外基质间相互接触和结合分子的统称 ,黏附分子以受体-配体结合的形式发挥作用,参与细胞的识别,细胞的活化和信号转导,细胞的增值与分化母细胞的伸展与移动,是免疫应答、炎症发生、凝血、肿瘤转移以及创伤愈合等一系列重要生理和病理过程的分子基础。
Z中枢免疫器官:或称初级淋巴器官,是免疫细胞发生、分化、发育和成熟的场所,人或其他哺乳动物包括骨髓和胸腺,鸟包括腔上囊(法氏囊)
Z外周免疫器官:或称刺激淋巴器官,是成熟T细胞、B细胞等免疫细胞定居场所,也是产生免疫应答的部位,包括淋巴结、脾和黏膜免疫系统等。
Z佐剂:预先或与抗原同时注入体内,可增强机体对该抗原的免疫应答或改变免疫应答类型的非特异性免疫增强性物质,称为佐剂。
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