包邮医学免疫学与病原生物学(第5版)

**篇医学免疫学概论 第1章医学免疫学绪论 免疫学是研究机体免疫系统结构和功能的科学，包括免疫系统的组织结构，免疫系统对“自己”和“非己”的识别，对“非己”产生应答及清除的效应机制，对“自己”产生免疫耐受及其维持、破坏的机制等。医学免疫学还研究免疫功能异常所致的病理损伤及其机制，以及免疫学理论、方法和技术在疾病预防、诊断和治疗中的应用等。免疫学已渗透到医学、生物学的多个学科，形成广泛交叉，并成为生命科学的支柱学科之一，极大地推动了医学和生物学的发展。医学免疫学是医学领域的重要基础课之一。 **节概述 一、免疫的概念和功能 免疫即为免除疫病，疫病指传染性疾病。免疫的英文“immunity”一词源于拉丁文“immunitas”，意为免除劳役和税赋，在医学领域则寓意机体对感染性疾病具有抵抗力。历史上，免疫一度被认为仅是抵抗病原生物感染而保护机体的一种功能。然而，随着人们对更多现象的观察，发现非感染性异物也能引起免疫反应。而且，在某些情况下，机体对病原体的防御或对异物的清除作用也能引起组织损伤和疾病。因此，现代免疫学认为，免疫是机体识别“自己”和“非己”，对“非己”产生免疫应答加以清除，对“自己”产生免疫耐受的一种生理功能。正常情况下，免疫对机体产生保护作用，以维持机体内环境的稳定；异常情况下，免疫对机体产生损伤作用，导致疾病的发生和发展。 机体的免疫功能由免疫系统执行，免疫系统的功能可表述为以下三个方面（表1-1-1）： 1.免疫防御（immune　defence）　是指机体抵抗病原生物的入侵并将其清除的免疫保护作用，即抗感染免疫。若此种反应过强或持续时间过长，则在清除病原生物的同时，也可能引起组织损伤或功能异常，发生超敏反应；若反应过低或缺失，则可发生免疫缺陷病。 2.免疫自稳（immune　homeostasis）　是指免疫系统具有自身精细的网络调节，通过对“自己”耐受和清除体内损伤、衰老和死亡的细胞，维持机体内环境相对稳定。此调节功能紊乱，免疫系统将“自己”视为“非己”，对自身成分产生免疫应答，则引起自身免疫病。 3.免疫监视（immune　surveillance）　是指免疫系统识别体内不断出现的畸变和突变细胞及被病原体感染的细胞，并将其清除。此种功能减弱，将会发生肿瘤或持续性感染。 免疫系统履行这三项功能，有赖于免疫系统的四种能力。一是进行免疫识别，免疫细胞通过识别受体探测到体内出现的“非己”物质（包括外来的病原体和体内产生的肿瘤细胞等）；二是发生免疫反应，免疫系统对识别信号做出应答，通过多种细胞和分子的作用清除“非己”物质；三是进行免疫调节，免疫应答必须受到严密的调控，若免疫调节紊乱则导致相关疾病；四是产生免疫记忆，免疫细胞对再次感染的病原体发生快速和增强的应答，有效预防相同病原体再次感染引起疾病。 二、免疫系统的组成 机体的免疫系统（immune　system）是执行免疫功能的组织系统，由免疫器官、免疫细胞和免疫分子三部分组成。 1.免疫器官　分为中枢免疫器官和外周免疫器官，中枢免疫器官包括骨髓、胸腺（禽类有腔上囊），是免疫细胞发生和分化发育的场所；外周免疫器官和组织包括淋巴结、脾脏和黏膜相关淋巴组织等，是成熟免疫细胞定居的部位，也是适应性免疫应答发生的主要场所。 2.免疫细胞　是免疫应答的主要执行者，其中绝大多数来源于骨髓造血干细胞。免疫细胞可分为固有免疫细胞和介导适应性免疫应答的细胞。固有免疫细胞包括吞噬细胞（单核/巨噬细胞、中性粒细胞等）、树突状细胞、自然杀伤细胞（NK）、固有样淋巴细胞（NKT细胞、γδT细胞、B1细胞）、固有淋巴样细胞（ILC）及肥大细胞、嗜酸性/嗜碱性粒细胞等，履行固有免疫功能。其中，树突状细胞、巨噬细胞又是抗原提呈细胞，也参与适应性免疫应答。介导适应性免疫应答的细胞主要是T淋巴细胞（简称T细胞）和B淋巴细胞（简称B细胞）。各类细胞间相互协作，共同完成机体的免疫功能。此外，从广义上讲，红细胞、血小板、上皮细胞、内皮细胞、脂肪细胞等多种细胞均具有免疫功能。 3.免疫分子　种类繁多，包括由免疫细胞分泌的可溶性分子和表达于免疫细胞表面的膜分子。前者包括多种免疫效应分子如抗体、补体和细胞因子等；后者包括T细胞、B细胞表面的抗原受体（TCR、BCR），某些固有免疫细胞的模式识别受体（PRR），CD分子，黏附分子，主要组织相容性分子和各类受体分子（如补体受体、细胞因子受体）等。它们参与对“非己”物质的识别，介导免疫细胞之间的相互协作，具有极其广泛的作用。 在神经-内分泌-免疫网络的调节下，免疫系统各成分的功能协调，维持机体内环境的相对稳定。否则，将引起各种免疫性疾病。 三、免疫的类型 根据种系和个体免疫系统的进化、发育及免疫效应机制和作用特点，机体的免疫可分为固有免疫和适应性免疫两种类型（图1-1-1）。从种系进化上，低等生物仅具有固有免疫，至脊椎动物才出现适应性免疫（近期研究认为无脊椎动物存在适应性免疫的基本框架）；从个体反应上，接触异物先由固有免疫发挥作用，后发生适应性免疫。固有免疫是适应性免疫的基础，参与适应性免疫的启动、效应和调节；适应性免疫是固有免疫的延续，进一步加强和优化固有免疫的效应。两者协同发挥机体的免疫功能（表1-1-2）。 1.固有免疫（innate　immunity）　在个体出生时就具备，可以遗传，故又称为天然免疫（naturalimmunity）或先天免疫（native　immunity）。其主要特点是：①非特异性，固有免疫的识别方式是模式识别，识别的是一类病原体的共有组分，而不能精细区别不同的病原体，故其作用范围广，亦称为非特异性免疫（nonspecific　immunity）。②发挥效应迅速，固有免疫在接触病原体后即刻发挥作用，*先由各种屏障和体内预存的免疫分子发挥作用，随后固有免疫细胞如巨噬细胞等介导炎症反应以清除病原体。因细胞无须进行克隆增殖，故发挥效应快，是机体抵抗病原体感染的**道防线。③无免疫记忆，病原体的反复感染并不改变固有免疫的应答模式和强度。近年发现，某些固有免疫细胞存在训练性记忆，二次刺激后炎症反应出现增强性应答。 2.适应性免疫（adaptive　immunity）　非遗传获得，是个体在生活过程中接触抗原物质后产生的，故又称为获得性免疫（acquired　immunity）。其主要特点是：①特异性，适应性免疫的识别方式是抗原特异性识别，由T、B细胞表面高度多样性的抗原识别受体TCR/BCR对抗原进行精细识别，仅针对特定抗原发挥免疫效应，故又称为特异性免疫（specific　immunity）。②发挥效应较迟，适应性免疫在接触病原体后，需经历淋巴细胞的活化、增殖和分化产生效应细胞和效应分子，才能发挥免疫效应。③有免疫记忆，免疫系统再次接触相同抗原时，产生比初次快速、强烈的免疫效应。 适应性免疫应答分为T细胞介导的细胞免疫（cellular　immunity）和B细胞介导的体液免疫（humoral　immunity），两者有不同的效应机制，负责清除不同性质的抗原性异物。适应性免疫应答是一个由多种免疫细胞和免疫分子参与的极为复杂的过程，其基本过程大致可分为三个阶段。①抗原识别阶段：抗原提呈细胞摄取、加工处理和提呈抗原，T、B细胞抗原受体特异性识别抗原。②活化、增殖和分化阶段：T、B细胞识别抗原后活化、增殖并分化为效应T细胞或浆细胞，产生各种效应分子。在此阶段，部分T、B细胞可分化为长寿命的记忆细胞。③效应阶段：免疫效应细胞和效应分子发挥作用的阶段。正常情况下，可通过细胞免疫效应和体液免疫效应清除“非己”抗原或诱导自身耐受，维持机体生理平衡；病理情况下也可引起免疫损伤，导致相关疾病。 四、免疫与疾病 免疫系统能够识别“自己”和“非己”，对“非己”发生应答并加以清除，对“自己”则处于免疫耐受。免疫系统拥有严密的调控机制，以维持内环境稳定。如果免疫失调，则可能发生免疫相关疾病。免疫系统对“非己”物质的应答常伴随炎症反应；如果免疫应答失控，则导致病理损伤而产生超敏反应，如结核病等。在某些情况下，免疫系统对“自己”的免疫耐受被打破而发生免疫应答，则导致自身组织和器官的损伤，产生自身免疫病，如类风湿关节炎、系统性红斑狼疮等。如果免疫系统的某种成分有缺陷，则影响机体的免疫功能，产生免疫缺陷病。免疫系统对来自异体的组织和器官会发生移植排斥反应；对体内出现的肿瘤细胞发生抗肿瘤免疫反应，但肿瘤细胞可通过各种方式进行免疫逃逸。现已发现许多临床疾病的发生发展都与免疫有关。 五、免疫学与疾病的预防、诊断和治疗 随着医学免疫学的快速发展，应用免疫学的原理、技术和方法进行疾病的预防、诊断和治疗也愈加广泛。根据特异性免疫及免疫记忆的原理，通过接种疫苗等生物制品预防某些感染性疾病卓有成效；应用免疫学技术诊断疾病具有特异性强、灵敏度高及快速简便等优点，已成为临床疾病的重要诊断手段之一；采用抗体、细胞因子、体外扩增的免疫细胞、治疗性疫苗等调节机体的免疫功能以达到治疗疾病的目的，这种免疫生物疗法已应用于肿瘤、自身免疫病、移植排斥反应等疾病的治疗，并有更广泛的应用前景。 第二节免疫学发展简史 免疫学建立历史不长，但免疫在抗感染领域的运用却已有上千年历史。为便于理解将其分为几个时期。 一、免疫学的经验时期 我国现存*早的中医理论著作《黄帝内经》中记载：“正气存内，邪不可干”，表明三千多年前的中国人已认识到，疾病（包括传染病）的发生发展与机体内在的抵抗力（包括免疫力）密切相关，在治疗中亦非常注重调节和加强机体的抵抗力。 有关传染病的防治方法，我国晋代葛洪所著《肘后方》中记载了治疗狂犬病可“杀犬取脑敷之则后不发”。唐代王焘的《外台秘要 卷40》中记述：“取所咬犬脑以涂疮大佳”或“取大虫牙齿末或大虫脂涂之便佳”。唐代孙思邈的《千金备急要方》亦记载有：“取犬脑敷上后不复发”。用现代免疫学的观点来看，可以说是人工免疫方法的萌芽。 关于天花的预防，我国*早记载了用人痘苗预防天花的方法。明代（1628年）的《治痘十全》和清代（1687年）的《痘疹定论》均描述了宋真宗时代（998～1022年）在民间已广泛使用天花患者的痘痂末吸入鼻内或穿天花患者的衣服预防天花。在清代俞天池所著《痘科金镜赋集解》（1722年）的种痘说中记载：“又闻种痘法起于明朝隆庆年间（1567～1572年）宁国府太平县 由此蔓延天下至今种花者宁国人居多”。可见我国明代就已有较安全的人痘苗使用，并一直沿用至清代。同时，明代（1628年）《种痘心法》中记载了人痘苗有时苗（生苗）和种苗（熟苗）两种。《医宗金鉴》中的种痘要旨更详细记载：“水苗为上，旱苗次之，痘衣多不应验，痘浆太涉残忍，故古法独用水苗”。可见，通过在人体的长期使用，选择出了较安全的人痘苗。在我国流传几百年的人痘苗，后传至俄国、朝鲜、日本、土耳其和英国等国家。人痘接种预防天花有一定的危险性，但为以后牛痘苗和减毒活疫苗的发明提供了非常宝贵的经验。 公元18世纪，英国医师Jenner观察到，因接触患有牛痘的牛而手臂长牛痘的挤奶女工不会得天花，因此他把牛痘给一个男孩接种，证明可预防天花。1798年，Jenner发表了相关论文，为人类传染病的预防开创了人工免疫的先河。牛痘苗安全、可靠，接种后不会引起人与人之间的传播。牛痘苗的发明，使人类免遭天花的灾难，1980年世界卫生组织（WHO）宣布：天花在全球绝迹。 二、经典免疫学时期（19世纪中叶至20世纪中叶） 从19世纪末开始，法国科学家Pasteur、德国科学家Koch等先后发现多种病原菌。为控制危害严重的传染性疾病的蔓延，人们应用灭活及减毒的病原体制成多种疫苗，分别预防不同传染性疾病，如预防鸡霍乱、炭疽、