第一章免疫学发展简史及展望.ppt

医学免疫学医学免疫学（Medical Immunology)Medical Immunology)免疫学教研室免疫学教研室 武延隽武延隽 2010-3-（8-14）医学免疫学医学免疫学医学免疫学（医学免疫学（Medical Immunology):Medical Immunology):是研究人体免疫系统的组成和功能、免疫应是研究人体免疫系统的组成和功能、免疫应答的过程，有关疾病的免疫学发病机制、答的过程，有关疾病的免疫学发病机制、诊断和防治的一门生物学科诊断和防治的一门生物学科,是免疫学的是免疫学的分支分支,是医学的一门基础课程。免疫学在是医学的一门基础课程。免疫学在生命科学和医学中有着重要的作用和地位。生命科学和医学中有着重要的作用和地位。由于细胞生物学、分子生物学和遗传学等由于细胞生物学、分子生物学和遗传学等学科与免疫学的交叉和渗透。免疫学已成学科与免疫学的交叉和渗透。免疫学已成为当今生命科学的前沿学科和现代医学的为当今生命科学的前沿学科和现代医学的支撑学科之一。支撑学科之一。医学免疫学的特点医学免疫学的特点（）涉涉及及的的新新知知识识多多，发发展展迅迅速速，仅仅100100年年左左右的历史右的历史（）涉及的学科多，内容抽象不容易理解（）涉及的学科多，内容抽象不容易理解（）英文词汇和缩写多。（）英文词汇和缩写多。（4）免免疫疫学学是是基基础础医医学学中中的的一一门门重重要要医医学学基基础课，是从微生物学分离出的一个独立学科础课，是从微生物学分离出的一个独立学科。医学免疫学主要研究范畴医学免疫学主要研究范畴1、免免疫疫的的解解剖剖学学基基础础：研研究究免免疫疫系系统统的的组组成与各自的功能。成与各自的功能。2、免疫的生理学基础：研究免疫的主要功、免疫的生理学基础：研究免疫的主要功能能-免疫应答（免疫应答（immune response,IRimmune response,IR）医学免疫学的学科体系与分支医学免疫学的学科体系与分支基础免疫学基础免疫学临床免疫学：临床免疫学：抗感染免疫；超敏反应；自身免疫病；抗感染免疫；超敏反应；自身免疫病；免疫缺陷；免疫缺陷；肿瘤免疫；肿瘤免疫；移植免疫移植免疫；学习医学免疫学的实际意义学习医学免疫学的实际意义、加强对人体功能的进一步认识和理解、加强对人体功能的进一步认识和理解、对疾病的致病机制的解释、对疾病的致病机制的解释、通通过过掌掌握握免免疫疫学学的的基基本本理理论论、基基本本知知识识和和基基本本技技术术，为为诊诊断断、预预防防和和治治疗疗某某些些与免疫相关的疾病奠定基础。与免疫相关的疾病奠定基础。第一章第一章 免疫学概论免疫学概论 第一节第一节 医学免疫学简介医学免疫学简介一、免疫系统基本功能一、免疫系统基本功能1、免疫（、免疫（immunity）：（）：（immunitas免除劳役）免除劳役）是指机体识别自身，排斥异己，维持机体自身机体识别自身，排斥异己，维持机体自身的生理平衡与稳定的功能的生理平衡与稳定的功能(是一种是一种保护性反应保护性反应)，在正常时对机体有利，在异常时对机体有害。，在正常时对机体有利，在异常时对机体有害。（是一把双刃剑）（是一把双刃剑）（1）.特特异异性性：即即具具有有识识别别“自自己己”和和“非非己己”的的能能力。力。（2）.双双重重性性：免免疫疫对对于于人人并并不不总总是是有有利利的的，有有时时还还会有害。会有害。2、免疫系统的组成、免疫系统的组成 免疫器官免疫器官 免疫细胞免疫细胞 免疫分子免疫分子中枢中枢 周围周围膜分子膜分子 分泌型分子分泌型分子胸腺胸腺 脾脏脾脏 固有免疫应答的组成细胞固有免疫应答的组成细胞 TCR 免疫球蛋白免疫球蛋白骨髓骨髓 淋巴结淋巴结 吞噬细胞吞噬细胞 BCR 补体补体法氏囊法氏囊 粘膜相关淋巴组织粘膜相关淋巴组织 树突状细胞树突状细胞 CD分子分子 细胞因子细胞因子 皮肤粘膜淋巴组织皮肤粘膜淋巴组织 NK细胞细胞 粘附分子粘附分子 NKT细胞细胞 MHC分子分子 其他其他 细胞因子受体细胞因子受体 适应性免疫应答的细胞适应性免疫应答的细胞 T细胞细胞 B细胞细胞3、免疫功能、免疫功能（1）免疫防御功能（）免疫防御功能（immune defense）（2）免疫监视功能（）免疫监视功能（immune surveillance）（3）免疫稳定功能（）免疫稳定功能（immune homeostasis）（4）免疫调节功能）免疫调节功能(immune regulation)免疫系统功能的生理和病理表现免疫系统功能的生理和病理表现功能名称功能名称 生理功能生理功能 病理表现病理表现免疫防御免疫防御 清除病原微生物及清除病原微生物及 免疫缺陷病（弱）免疫缺陷病（弱）其它抗原性异物其它抗原性异物 超敏反应（强）超敏反应（强）免疫自稳免疫自稳 清除损伤或衰老细胞清除损伤或衰老细胞 自身免疫性疾病自身免疫性疾病免疫监视免疫监视 清除突变或畸变细胞，清除突变或畸变细胞，肿瘤肿瘤 防止肿瘤发生防止肿瘤发生 杀伤病毒感染细胞杀伤病毒感染细胞 病毒持续性感染病毒持续性感染免疫调节免疫调节 神经神经-内分泌内分泌免疫网络免疫网络 参与整体和免疫系统的参与整体和免疫系统的 内部调节内部调节 自身免疫性疾病自身免疫性疾病 二、免疫应答的种类与特点二、免疫应答的种类与特点免疫应答（免疫应答（immuneresponse）抗原进入机体后激发免疫细胞活化、分化增殖以及产抗原进入机体后激发免疫细胞活化、分化增殖以及产生免疫效应的过程生免疫效应的过程，叫免疫应答。根椐应答的特点、，叫免疫应答。根椐应答的特点、获得的形式以及效应机制分为两类：获得的形式以及效应机制分为两类：1、固有免疫、固有免疫(innate immunity)(1)固有免疫应答又称先天性免疫应答，是个体在出固有免疫应答又称先天性免疫应答，是个体在出生前就具备了的免疫应答机制。是生物体在长期的进生前就具备了的免疫应答机制。是生物体在长期的进化过程中形成的，该机制能非特异的阻挡或清除入侵化过程中形成的，该机制能非特异的阻挡或清除入侵体内的病原微生物及体内出现的突变、衰老和死亡细体内的病原微生物及体内出现的突变、衰老和死亡细胞。胞。(2)其特点其特点：无特异性，先天就有，可以遗传无特异性，先天就有，可以遗传 ，发，发生快，不扩增，不产生记忆性，同种不同个体之间无生快，不扩增，不产生记忆性，同种不同个体之间无显著的差异显著的差异,有种的差异。有种的差异。（3）组成）组成 屏障结构：皮肤、黏膜、血胎屏障、屏障结构：皮肤、黏膜、血胎屏障、血脑屏障血脑屏障 吞噬细胞：中性粒细胞、巨噬细胞吞噬细胞：中性粒细胞、巨噬细胞、NK细胞、细胞、NKT 细胞细胞 体液因子：补体、溶菌酶、干扰素、体液因子：补体、溶菌酶、干扰素、炎症因子炎症因子 2 适应性免疫（适应性免疫（adapative immunity）（1）个体出生后，机体感染了某种病原微生物或接触了某种异物，而获得的具有特异性的免疫机能。（2）特点：后天获得，不能遗传、具有特异性、发生慢、T、B活化扩增、产生记忆性、耐受性（先天耐受和后天耐受）同种不同个体间有显著的差异。适应性免疫应答分三个阶段：识别阶段；活化增殖阶段；效应阶段（3）组成：T细胞、B细胞 固有免疫和适应性免疫的比较 固有免疫 适应性免疫获得形式获得形式 固有性（或先天性）固有性（或先天性）获得性免疫获得性免疫 无需抗原刺激无需抗原刺激 需要抗原刺激需要抗原刺激发挥作用时间发挥作用时间 早期、快速（数分钟早期、快速（数分钟-4-4天）天）4-54-5天后发挥作用天后发挥作用免疫识别受体免疫识别受体 模式识别受体（模式识别受体（PRRPRR）特异性抗原识别受体特异性抗原识别受体 （TCR TCR 或或BCRBCR）免疫记忆免疫记忆 无无 有，产生记忆细胞有，产生记忆细胞组成组成 屏障结构：皮肤粘膜等屏障结构：皮肤粘膜等 B B细胞细胞体液免疫（抗体）体液免疫（抗体）细胞：大小吞噬细胞、细胞：大小吞噬细胞、NKNK、NKT NKT T T细胞细胞细胞免疫（致敏细胞免疫（致敏T T）免疫分子：补体，干扰素免疫分子：补体，干扰素作用过程作用过程 快，是机体的第一道防线快，是机体的第一道防线 慢，分为三个阶段：识别阶段、慢，分为三个阶段：识别阶段、活化增殖阶段活化增殖阶段 、效应阶段、效应阶段 三、免疫性疾病三、免疫性疾病免疫缺陷免疫缺陷 自身免疫性疾病、超敏反应自身免疫性疾病、超敏反应四、免疫学的应用四、免疫学的应用1、传染性疾病的预防、传染性疾病的预防2、疾病的治疗、疾病的治疗3、疾病的诊断、疾病的诊断第二节第二节 免疫学发展简史免疫学发展简史免疫学的发展已有三个半世纪，走过了三个免疫学的发展已有三个半世纪，走过了三个时期：时期：经验免疫学时期经验免疫学时期（免疫学的开创期（免疫学的开创期16161717世纪，中国医生发明了用人痘苗预防天世纪，中国医生发明了用人痘苗预防天花，花，JennerJenner发明牛痘苗）发明牛痘苗）科学免疫学时期科学免疫学时期（实验免疫学时期实验免疫学时期19192020世世纪初，纪初，）、）、现代免疫学时期（现代免疫学时期（1953年后）年后），在这两个时期又经过了四个迅速发展的阶段：在这两个时期又经过了四个迅速发展的阶段：第一阶段：第一阶段：1876年后，多种病原菌被发现，用已灭活及减毒的病原体制成疫苗，预防多种传染病，使疫苗得以广泛发展和使用.减毒疫苗的发明减毒疫苗的发明(Pasteur)(Pasteur)、第二阶段：第二阶段：1900年前后，1、抗原与抗体的发现，（BehringBehring）2 2、原始的细胞免疫学说（原始的细胞免疫学说（Metchnikoff)Metchnikoff)3 3、原始的体液免疫学说（原始的体液免疫学说（Ehrlich)Ehrlich)4 4、补体的发现（补体的发现（BordetBordet）5 5、血清学方法的建立血清学方法的建立6 6、抗体生成理论的提出、抗体生成理论的提出第三阶段第三阶段：1957年后，细胞免疫学的兴起，年后，细胞免疫学的兴起，人类理解到特异免疫是人类理解到特异免疫是T及及B淋巴细胞对抗淋巴细胞对抗原刺激所进行的主动免疫应答过程的结果，原刺激所进行的主动免疫应答过程的结果，理解到理解到“细胞免疫细胞免疫”和和“体液免疫体液免疫”的不同的不同效应与协同功能效应与协同功能第四阶段第四阶段：1977年后，分子免疫学的发展，年后，分子免疫学的发展，得以从基因活化的分子水平，理解抗原刺激得以从基因活化的分子水平，理解抗原刺激与淋巴细胞应答类型的内在联系与机制与淋巴细胞应答类型的内在联系与机制第五阶段：第五阶段：当今免疫学进入的阶段，即后基当今免疫学进入的阶段，即后基因时代，从功能基因入手，研究免疫应答与因时代，从功能基因入手，研究免疫应答与耐受的分子机制以及新型疫苗的设计研制。耐受的分子机制以及新型疫苗的设计研制。促进了反向免疫学（以基因序列推测功能基促进了反向免疫学（以基因序列推测功能基因，再以生物实试验验证阐明）的诞生因，再以生物实试验验证阐明）的诞生一、经验免疫学时期一、经验免疫学时期我国我国11世纪开始世纪开始接种人痘预防天接种人痘预防天花，较危险花，较危险18世纪后叶，世纪后叶，Jenner发明了用发明了用牛痘接种预防天牛痘接种预防天花花Edward Jenner 1749-1822Successful vaccination against smallpox二、科学免疫学时期二、科学免疫学时期（一）科学免疫学的兴起，法国微生物学家（一）科学免疫学的兴起，法国微生物学家 Pasteur（1850）观察到细菌、发明观察到细菌、发明液体培养基、制备多种疫苗；德国细菌学家液体培养基、制备多种疫苗；德国细菌学家（科赫）（科赫）Koch发明固体培养基，提出病原发明固体培养基，提出病原菌致病的概念（三原则）菌致病的概念（三原则）（19世纪中叶世纪中叶20世纪初）世纪初）Louis Pasteur 1822-1895,Father of immunology.1850年发现了年发现了炭疽杆菌炭疽杆菌,并制备并制备了疫苗了疫苗,发明了液发明了液体培养基体培养基,其后制其后制备了鸡霍乱和狂备了鸡霍乱和狂犬病毒疫苗等犬病毒疫苗等Robert Koch 1843-1910,Nobel Prize in 1905.他的他的主要贡献是：主要贡献是：发明了固体发明了固体培养基，成培养基，成功培养出了功培养出了结核分枝杆结核分枝杆菌，提出病菌，提出病原菌致病的原菌致病的概念，创建概念，创建了郭霍三原了郭霍三原则则（二）细胞免疫与体液免疫学派的形成（二）细胞免疫与体液免疫学派的形成1、吞噬细胞的发现、吞噬细胞的发现：Elie Metchnikoff（梅奇尼可夫）俄国学者，动（梅奇尼可夫）俄国学者，动物学家，细菌学家，物学家，细菌学家，1883年发现了吞噬细胞并提出年发现了吞噬细胞并提出了吞噬细胞理论，是固有免疫的早期阶段，是细胞了吞噬细胞理论，是固有免疫的早期阶段，是细胞免疫学派的基础，他的贡献还在于告诉人们机体的免疫学派的基础，他的贡献还在于告诉人们机体的炎症反应不是一种单纯的损害作用也是机体的一种炎症反应不是一种单纯的损害作用也是机体的一种保护机制。这一理论对医学和生物学的发展起了深保护机制。这一理论对医学和生物学的发展起了深远的影响。（获得远的影响。（获得1908年的生理年的生理医学医学Nobel Prize）2、体液免疫学派的形成、体液免疫学派的形成（1）抗体的发现和应用）抗体的发现和应用 德国学者德国学者Behring（白令）（白令）1890年发现在其血清中有一种能中和外毒素的物质，称为抗毒素。将这种免疫血清转移给正常动物也有中和外毒素的作用。这种被动免疫法很快应用于临床治疗。Behring于1891年应用来自动物的免疫血清成功地治疗了一个白喉患者，这是第一个被动免疫治疗的病例。为此他于1902年获得了诺贝尔医学奖 Jules Bordet（博尔代）（博尔代）比利时生物学家，细菌学家，1899年发现了补体 Richet（里歇）法国生物学家（里歇）法国生物学家，建立血清疗法，揭示了异常免疫应答对机体的不利影响。Emil von Behring 1854-1917,Nobel Prize in 1901.发现了白喉抗毒素发现了白喉抗毒素(第一个抗体第一个抗体),并并用抗毒素进行抗外用抗毒素进行抗外毒素的治疗毒素的治疗(1890年年)（2）抗原的结构与抗原特异性）抗原的结构与抗原特异性 Karl Landsteiner（兰茨泰纳）美国病理学（兰茨泰纳）美国病理学家（家（1910）等人首先应用偶氮蛋白的人工结合抗等人首先应用偶氮蛋白的人工结合抗原，研究抗原原，研究抗原-抗体反应特异性的化学基础开始抗体反应特异性的化学基础开始的。认识到决定抗原特异性的是很小的分子，他的。认识到决定抗原特异性的是很小的分子，他们的结构不同，使其抗原性不同。同时他发现了们的结构不同，使其抗原性不同。同时他发现了人的血型，是血型血清学的奠基人人的血型，是血型血清学的奠基人（3）抗体是免疫球蛋白）抗体是免疫球蛋白 20世纪30年代（1937年），(Tiselius 提塞提塞留斯和留斯和 Kabat)瑞典生物学家，通过电泳证明抗通过电泳证明抗体是体是-球蛋白球蛋白（4）抗体是四肽链结构）抗体是四肽链结构 1959年，Porter（英国生物化学（英国生物化学家）和家）和Edelman（美国生物化学家）（美国生物化学家）对抗体结构进行研究证明:抗体是由四条肽链,藉二硫键连接在一起的四条多肽链结构，有可变区和恒定区（三）免疫重大学说与理论（三）免疫重大学说与理论1、抗体的侧链学说：、抗体的侧链学说：Paul Erhlich 1897年，该学说是年，该学说是B细胞产生大量抗体理论的基础。细胞产生大量抗体理论的基础。2、克隆选择学说：、克隆选择学说：Mac Farlane Burnet（伯内特）（伯内特）（澳大利亚医学家（澳大利亚医学家）及其对免疫学发展的推动作用及其对免疫学发展的推动作用3、抗体独特型与抗独特型免疫网络学说：、抗体独特型与抗独特型免疫网络学说：Niels Jerne1974年提出年提出4、免疫耐受的发现、免疫耐受的发现 1945年，年，Over观测到了异卵胎盘融合双生牛的观测到了异卵胎盘融合双生牛的体内并存有两种不同的血型红细胞，但不排斥从而体内并存有两种不同的血型红细胞，但不排斥从而得出：成年动物接触适量的抗原则产生免疫应答，得出：成年动物接触适量的抗原则产生免疫应答，胚胎或新生期接触抗原则产生特异性免疫耐受。胚胎或新生期接触抗原则产生特异性免疫耐受。（四）对免疫系统的全面认识（四）对免疫系统的全面认识1、细胞免疫学的发展、细胞免疫学的发展 20世纪世纪80年代证明了年代证明了T细胞与细胞与B细胞分别负责细胞细胞分别负责细胞免疫和体液免疫；免疫和体液免疫；T-B细胞有协同作用，细胞有协同作用，T及及B细胞细胞分别对同一抗原分子的不同抗原决定基进行应答。分别对同一抗原分子的不同抗原决定基进行应答。2、固有免疫与抗原提呈、固有免疫与抗原提呈 20世纪世纪80年代证明了吞噬细胞、年代证明了吞噬细胞、NK、NKT细胞、细胞、+T细胞、细胞、B-1B细胞，这些细胞具有识别多种病原细胞，这些细胞具有识别多种病原体，并能即刻杀死，清除，其保护作用早于适应性体，并能即刻杀死，清除，其保护作用早于适应性免疫应答，但不具有记忆性。免疫应答，但不具有记忆性。90年代证明了年代证明了APC三三 现代免疫学时期现代免疫学时期（一）抗体多样性和特异性的遗传学基础（一）抗体多样性和特异性的遗传学基础 1978年年 SusumuTonegawa（日本生物学（日本生物学家）发现抗体基因重排是家）发现抗体基因重排是B细胞抗原识细胞抗原识 别受别受体多样性的原因体多样性的原因（二）（二）T细胞抗原受体的成功克隆细胞抗原受体的成功克隆（三）免疫遗传学和（三）免疫遗传学和MHC 限制性的发现限制性的发现（四）细胞因子及其受体（四）细胞因子及其受体（五）信号转导途径的发现（五）信号转导途径的发现 第三节第三节 21世纪免疫学发展的趋势世纪免疫学发展的趋势（一）基础免疫学基础免疫学（二）临床免疫学（二）临床免疫学1、新的学科的出现：免疫病理学、肿瘤免疫学、新的学科的出现：免疫病理学、肿瘤免疫学、移植免疫学、血液免疫学、老年免疫学、移植免疫学、血液免疫学、老年免疫学、免疫药理学、感染免疫学等免疫药理学、感染免疫学等2、诊断：微量、快速、自动化、诊断：微量、快速、自动化3、预防：重组疫苗、预防：重组疫苗、DNA疫苗、亚单位疫苗疫苗、亚单位疫苗4、治疗：单克隆抗体制剂、细胞因子、造血、治疗：单克隆抗体制剂、细胞因子、造血 干细胞移植干细胞移植小结小结免疫学是当今生命科学的前沿学科，是现代免疫学是当今生命科学的前沿学科，是现代医学的支撑学科之一。人体有一个完整的免医学的支撑学科之一。人体有一个完整的免疫系统来执行免疫功能。免疫系统是由免疫疫系统来执行免疫功能。免疫系统是由免疫器官、免疫细胞和免疫分子组成的。机体的器官、免疫细胞和免疫分子组成的。机体的免疫功能有：免疫防御、免疫监视和自身稳免疫功能有：免疫防御、免疫监视和自身稳定。免疫应答根据应答的特点、获得的方式定。免疫应答根据应答的特点、获得的方式和效应机制，分为固有免疫应答和适应性免和效应机制，分为固有免疫应答和适应性免疫应答。适应性免疫应答可分成三个阶段：疫应答。适应性免疫应答可分成三个阶段：识别阶段、活化增殖阶段，效应阶段。适应识别阶段、活化增殖阶段，效应阶段。适应性免疫应答有三个特点：特意性、耐受性、性免疫应答有三个特点：特意性、耐受性、记忆性。记忆性。免疫学是人类同疾病作斗争的过程中发展免疫学是人类同疾病作斗争的过程中发展起来的。经过了起来的。经过了300多年的发展史，但真正多年的发展史，但真正形成学科的历史仅有形成学科的历史仅有100年左右。医学免疫年左右。医学免疫学是从医学微生物学的基础上发展起来的，学是从医学微生物学的基础上发展起来的，随着科学技术的发展，人类对免疫机能的随着科学技术的发展，人类对免疫机能的不断认识，使得从医学微生物学中分离出不断认识，使得从医学微生物学中分离出来，成为一门独立的学科。医学免疫学的来，成为一门独立的学科。医学免疫学的应用，为人类认识、预防、诊断以及治疗应用，为人类认识、预防、诊断以及治疗疾病，开创了更多更有效的方法。但机体疾病，开创了更多更有效的方法。但机体免疫机能是一把免疫机能是一把“双刃剑双刃剑“，学习时要认，学习时要认识他的双重性。识他的双重性。思考题思考题1 1、接种牛痘苗预防天花的意义、接种牛痘苗预防天花的意义2 2、科学免疫学时期的特点及重要贡献。、科学免疫学时期的特点及重要贡献。3 3、现代免疫学时期的含义及其前景，、现代免疫学时期的含义及其前景，4 4、免疫学在、免疫学在2121世纪生命科学和医学中的作用世纪生命科学和医学中的作用 和地位和地位5 5、医学免疫学、免疫、医学免疫学、免疫6 6、免疫系统的功能、免疫系统的功能7 7、适应性与固有性免疫应答及其特点、适应性与固有性免疫应答及其特点8 8、学习医学免疫学的意义、学习医学免疫学的意义