医学基础 第三章 免疫学

第三章 免疫系统

1 \(\quad\) 基本概念

1.1 免疫系统的功能：

• 免疫防御：即抗感染免疫，针对外来抗原侵袭的免疫保护作用
• 免疫自稳：机体免疫系统存在复杂而有效的调节网络，以实现免疫系统的相对稳定性
• 免疫监视：识别异常细胞（畸变、突变）并清除

各个功能的异常会引发不同的疾病：免疫防御过强引发超敏反应，过低引发免疫缺陷病；免疫自稳异常引发自身免疫病；免疫监视异常引发肿瘤或持续的病毒感染

1.2 免疫的类型

• 固有免疫：亦称天然免疫或非特异性免疫，进化形成，与生俱来
• 适应性免疫：亦称获得性免疫或特异性免疫，个体接触特定抗原产生，具有特异性

两种不同免疫类型的区别：

	先天免疫	适应性免疫
参与细胞	粘膜和上皮细胞、吞噬细胞、NK细胞	T细胞、B细胞、抗原提呈细胞
反应时间	立即至96小时内，反应时间短	96小时后，反应时间长
响应特性	先天，非特异、不涉及免疫细胞增殖分化、快速响应、无免疫记忆	依赖抗原刺激、特异、特定细胞克隆增值分化、反应缓慢、有免疫记忆
刺激反应的物质	病原体相关分子模式	非十六碳蛋白抗原
识别分子	模式识别受体	TCR、BCR、Ig

*2 \(\quad\) 免疫器官

*2.1 免疫器官的分类

• 中枢免疫器官：免疫细胞发生、分化、成熟的地方，具有胸腺和骨髓

• 外周免疫器官：成熟的T、B细胞定居、繁殖的地方，也是免疫反应发生的地方，具有脾、淋巴结、皮肤、黏膜相关淋巴组织，其中后二者合称黏膜免疫系统

*2.2 中枢免疫器官

• 胸腺：T细胞发育分化的器官，前体T细胞在此分化为成熟的T细胞

• 骨髓：造血器官。造血细胞有多向分化潜能，是血细胞淋巴细胞的前体。前体B细胞在此分化为成熟的B淋巴细胞

*2.3 外周免疫器官

• 脾：人最大的免疫器官，清楚血液中的病原微生物、老化受损的血细胞。是体内储存红细胞和血小板的重要场所

• 淋巴结：T（75%）、B（25%）细胞定居的场所。是免疫反应的主要场所，APC 将摄取的抗原携带到淋巴结并将处理后的抗原呈递给淋巴结中的T细胞以激活它们。

• 黏膜免疫系统：物理屏障（400 \(m^2\)），被认为是局部特异性免疫功能的主要部位

3 \(\quad\) 免疫相关分子

*3.1 抗原

抗原是指可被T、B淋巴细胞识别，并启动特异性免疫应答的物质

抗原表位又称抗原决定簇，指抗原分子上能够与抗体结合位点发生特异性结合作用并决定抗原特异性的部位。抗原的价数实质上就是抗原决定簇的数目

*3.1.1 抗原的重要特征：

1. 免疫原性：抗原能够刺激机体产生抗体或致敏淋巴细胞的能力

2. 抗原性 / 免疫反应性：能够与其所诱生的抗体或致敏淋巴细胞特异性结合的能力

同时具备以上两种特性的物质为完全抗原，仅具备抗原性的物质称为半抗原

*3.1.2 抗原的分类：

• 按照抗原诱生抗体是否需要T细胞辅助：T细胞依赖抗原（胸腺依赖性抗原）（TD）、非依赖性抗原（非胸腺依赖性抗原）（TI）

• 按照与机体的亲缘关系：异种抗原、同种异型抗原（如血型抗原，HLA）、自身抗原、异嗜性抗原

• 按照是否由抗原提呈细胞合成：外源性抗原，来源于抗原提呈细胞之外，不由其合成（如吞噬的细菌、外源细胞）；内源性抗原，由抗原提呈细胞在其包内合成（如病毒感染细胞合成的病毒蛋白）

3.2 免疫球蛋白

免疫球蛋白（Ig）包括抗体（Ab）和与抗体结构相似单不具有抗体活性的球蛋白。Ig是化学结构概念，Ab是生物学功能概念

*3.2.1 免疫球蛋白分子的基本结构

免疫球蛋白由两条重链（450-550）、两条轻链（约214）构成，链之间通过二硫键连接，重链的 \(C_H1\) 与 \(C_H2\) 之间存在铰链区，可使抗体变构以促进与抗原、补体结合

*3.2.2 五类Ig的生物学性质

• IgG：抗感染的主要抗体，血清中含量最高的抗体，唯一可以通过胎盘的抗体

• IgM：抗原刺激后最早合成的抗体，用于传染病的早期诊断。

• IgA：机体局部防御黏膜感染的重要因素，婴儿可以从母乳中获得大量的IgA

• IgE：合成最迟，含量最低，参与Ⅰ型超敏反应

• IgD：低水平的B细胞表面抗原受体，对蛋白酶敏感易降解。B细胞早期只表达IgM，B细胞表面出现IgD是其成熟的标志

3.2.3 免疫球蛋白的功能

• 结合抗原作用：中和抗原

• 活化补体作用：抗体与抗原结合，Ig构型改变，与补体结合引导活化

• 调理作用：抗体与抗原结合，可与吞噬细胞表面受体结合，使抗原易于被吞噬

• 分泌阻断：抗体与细菌表面抗原结合，抑制细菌内毒素分泌

• ADCC：抗体与靶细胞抗原结合，发挥抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用

• Ⅰ型超敏反应：IgE与肥大细胞表面受体结合并将其激活，释放组胺

**3.3 补体

补体是存在于人类和脊椎动物的血清和组织中的一组以酶原形式存在的球蛋白，可参与机体的抗感染和免疫调节，也可介导病理反应。它是体内重要的免疫效应系统和放大系统

补体系统的激活包括经典途径、替代途径和MBL途径

补体系统的作用：

• 细胞毒性和溶原性：补体激活产生膜攻击复合物（MAC），形成穿膜亲水通道，破坏局部磷脂双层，导致细胞解体

• 调理作用：与细菌或其他颗粒结合，通过吞噬细胞相对应的表面受体，促进吞噬细胞的吞噬作用

• 免疫黏附作用：补体激活与可溶的抗原-抗体复合体共价结合，通过与红细胞和血小板的黏附将免疫复合体转移到肝和脾，并被巨噬细胞清除

• 炎症复合体激活：与肥大细胞表面受体结合，触发靶细胞脱颗粒，释放组胺和其他血管介质，介导局部炎症反应，与中性粒细胞结合，促进血管扩张，增加血管通透性

*3.4 细胞因子

细胞因子（CK）是活化细胞分泌的具有多种生物活性的低分子蛋白质的总称，它调节细胞的各种生理功能，并在异常情况下导致病理反应

白细胞介素（IL）、干扰素（IFN）、集落刺激因子（CSF）、肿瘤坏死因子（TNF）、转化生长因子（TGF）等均是免疫细胞产生的细胞因子

**3.4.1 细胞因子的共同特性

• 理化特点：多为低分子量糖蛋白，以单体形式存在

• 产生特点：多源性、分泌性

• 作用特点：高效性、非特异性、多效性、网络性

**3.4.2 细胞因子的生物学作用

• 介导天然免疫和炎症反应：主要由单核-吞噬细胞分泌，表现抗病毒和抗细菌感染的作用

• 介导和调节特异性免疫应答：主要由活化的T细胞分泌，调节淋巴细胞活化、增殖、分化

• 刺激造血：CSF可刺激骨髓造血干细胞的分化和成熟来补充被不断消耗的白细胞、红细胞、血小板

• 参与免疫细胞的分化和发育：多种IL可激活T、B细胞的分化和成熟

• 形成神经-内分泌-免疫系统调节网络：细胞因子是此调节网络的关键分子之一，参与对机体整个生理功能调节

*3.4.3 细胞因子风暴

细胞因子风暴是指机体感染微生物后引起体液中多种细胞因子如TNF-α、IL-1、IL-6、IL-12、IFN-α、IFN-β、IFN-γ、MCP-1和IL-8等迅速大量产生的现象，是引起急性呼吸窘迫综合征和多脏器衰竭的重要原因

*3.5 白细胞分化抗原

白细胞分化抗原是不同谱系的白细胞在不同时期的出现或消失以及正常分化和成熟激活的表面标志

• CD3：所有成熟T细胞和部分胸腺细胞表面；CD3与TCR形成复合体

• CD4：Th表面的重要标志，也表达于某些APC表面（B cell，单核/巨噬细胞）

• CD8：CTL表面的重要标志，也表达于部分 \(\gamma\delta T\) 细胞核NK细胞表面

• CD2：表达于T细胞、胸腺细胞、NK细胞表面

白细胞分化抗原不仅广泛分布于白细胞，而且广泛分布于红系细胞、巨核细胞、血小板系细胞和不同分化阶段的非造血细胞表面，如血管内皮细胞、成纤维细胞、上皮细胞和神经内分泌细胞。

3.6 主要组织相容性抗原

在移植反应中，如果供者和受者之间的组织细胞抗原相同，移植物不会被排斥，也就是说，组织是相容的

决定组织相容性的抗原称为组织相容性抗原。其中，能引起快速强烈排斥反应的抗原称为主要组织相容性抗原

主要组织相容性抗原由一组紧密相连的基因群编码，称为主要组织相容性复合体（MHC）

3.6.1 MHC分子的分布与结构

MHC-1分布于所有有核细胞中；MHC-2主要表达于APC表面，\(\beta2\) 结构域含与CD4结合的位点

3.6.2 MHC分子的功能

• 参与加工提呈抗原：在APC中加工产生的小肽与MHC分子的抗原结合槽结合形成抗原肽-MHC复合体，然后在APC表面运输和表达，供CD8和CD4+T淋巴细胞识别，从而启动免疫反应

• 参与T细胞的限制性识别：TCR识别APC呈递的抗原肽，也识别与抗原肽结合的MHC分子，因此对T细胞与APC起限制性作用。CD \(8^+\) 细胞受MHC Ⅰ类分子限制；CD \(4^+\) 细胞受MHC Ⅱ类分子限制

• 参与T细胞的分化、发育

• 参与调节NK细胞活性：NK细胞表面的杀伤细胞抑制性受体，与自身MHC Ⅰ类分子结合，可启动抑制信号，抑制NK细胞活性