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Chapter 3. 免疫学原理在疾病诊断和防治中的应用

第一节 海水鱼类及其他动物的免疫概念 一、水产动物免疫及其主要功能 1 . 水产动物免疫 1 )免疫( Immunis  Immune, Immunity ): 指生物机体识别自身和异己物质,对自身物质形成天然免疫耐受,对异己物质产生清除作用的一种生理反应 . 简单说,免疫是机体对病原产生抵抗力,使其免受感染的过程。 正常: 免疫对机体有利,可产生抗感染、抗肿瘤等维持机体生理平衡和稳定的免疫保护反应; 异常: 免疫可对机体造成伤害,如超敏反应、自身免疫疾病和肿瘤等 。

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Chapter 3. 免疫学原理在疾病诊断和防治中的应用

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  1. 第一节 海水鱼类及其他动物的免疫概念 一、水产动物免疫及其主要功能 1 . 水产动物免疫 1)免疫(ImmunisImmune, Immunity):指生物机体识别自身和异己物质,对自身物质形成天然免疫耐受,对异己物质产生清除作用的一种生理反应. 简单说,免疫是机体对病原产生抵抗力,使其免受感染的过程。 正常:免疫对机体有利,可产生抗感染、抗肿瘤等维持机体生理平衡和稳定的免疫保护反应; 异常:免疫可对机体造成伤害,如超敏反应、自身免疫疾病和肿瘤等。 2)水产动物免疫学(Immunology):指研究水产养殖动物免疫系统的组织结构与生理功能的一门新兴学科。 Chapter 3.免疫学原理在疾病诊断和防治中的应用

  2. 2. 抗原与抗体的概念 1) 抗原:凡是能够刺激机体产生抗体和致敏淋巴细胞,并能与之结合引起特异性免疫反应的物质,称为抗原。 2) 抗体:机体免疫活性细胞受抗原刺激后,在体液中出现的由浆细胞产生的一类能与相应抗原发生特异性结合的球蛋白。 简单说,抗体是一种免疫球蛋白(Immunoglobulin, Ig) Chapter 2.免疫学原理在疾病诊断和防治中的应用

  3. 3. 免疫反应的功能 1) 免疫防御:为机体清除异己物质的一种免疫保护功能。 正常:抗感染(消灭病原生物、中和毒素) 异常:(过高)变态反应(超敏反应);(过低)免疫缺陷症 变态反应:某些抗原或半抗原再次进入致敏机体,在体内引起特异性体液或细胞免疫反应,由此导致组织损伤或生理功能紊乱。 免疫缺陷症:指机体免疫系统由于先天性发育不良或后天遭受损伤所致的免疫功能降低或缺乏的系统综合症。 Chapter 2.免疫学原理在疾病诊断和防治中的应用

  4. 2) 免疫稳定:机体免疫系统维持内环境相对稳定的一种生理功能。 正常:消除体内衰老的和被破坏的细胞 异常:(过高)自身免疫病 自身免疫病:自身抗体或自身致敏淋巴细胞攻击自身靶抗原细胞和组织,使其产生的病理性改变或功能障碍。 3) 免疫监督:机体免疫系统识别、清除体内突变、畸形的细胞和病毒感染细胞的一种生理保护作用。 正常:识别和消除突变细胞 异常:(过低)易生恶性肿瘤、病毒持续感染。 免疫:水产动物免疫的基本概念

  5. 二、免 疫 系 统 的 组 成 中枢免疫器官:骨髓、胸腺、法氏囊(禽类) 免疫器官 外周免疫器官:淋巴结、脾、黏膜相关的淋巴组织 造血干细胞 淋巴细胞:T淋巴细胞、B淋巴细胞、第三淋巴细胞群 [自然杀伤细胞(NK细胞)、淋巴因子激活的杀伤细胞(LAK细胞)] 免疫免疫细胞 抗原提呈细胞:单核吞噬细胞、树突细胞、并指细胞、 系统朗罕细胞、B细胞 其他免疫细胞:中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒 细胞、肥大细胞、红细胞 抗体 免疫分子 补体 细胞因子:淋巴因子和单核因子

  6. (一) 免疫器官 1、中枢免疫器官 1) 骨髓(Bone marrow)样组织:鱼类无淋巴造血的骨髓,但在软骨鱼的眶区和颅下区存在淋巴组织或骨髓样组织,可形成血细胞,具有与高等脊椎动物骨髓相似的结构与功能。 真骨鱼的肾脏也属骨髓样组织,是重要的淋巴器官,具造血功能。它分为头肾(前肾)和中肾(后肾、体肾)二部分。其中头肾失去排泄功能而成为免疫器官和造血组织,为鱼类中第二个发育的免疫器官,免疫细胞的发源地(产生B细胞和红细胞等,相当于哺乳类骨髓);此外,受抗原刺激后,头肾增生并存在抗体产生细胞,说明其为鱼类重要的抗体产生器官(相当于哺乳类的淋巴结)。 2) 胸腺(Thymus):真骨鱼类的胸腺位于?,它无皮质与髓质的分界线,胸腺由结缔组织被膜环绕,实质由上皮细胞网组成,在上皮细胞网中分布由淋巴细胞、巨噬细胞、树突状细胞和成熟的浆细胞等。鱼类的胸腺是T细胞分化成熟为具免疫活性的T细胞的场所,T细胞移至外周免疫器官后,可接受抗原刺激增殖分化产生免疫效能。 鱼类胸腺的结构与功能随着季节和年龄的变化而变化。 免疫:水产动物免疫的基本概念

  7. 2、外周免疫器官 外周淋巴器官为捕捉抗原、加工处理抗原和呈递抗原的结构基础。 1)脾(Spleen):为人体最大的淋巴器官,具有造血、贮血和过滤作用,也是成熟T、B细胞移居和接受抗原刺激后产生免疫应答的主要场所。 A. 人类 1) 脾的结构和细胞组成: a. 脾表面由结缔组织包裹,被膜向实质内延伸成若干小梁,脾实质由红髓和白髓组成,两者交界处为边缘区(又称为移行区)。 b. 白髓:由小动脉周围淋巴鞘和鞘内淋巴泡两部分组成。小动脉淋巴鞘主要含T细胞,当抗原引起细胞免疫应答时,此区明显增大。淋巴滤泡主要由B细胞构成,接受抗原刺激后可出现生发中心,内含增殖分化的B细胞。 c. 红髓:分布在白髓周围,由脾索和脾窦组成。脾索主要是B细胞集居区,也有巨噬细胞和树突状细胞。脾窦又称血窦,有大量的巨噬细胞和血细胞。 d. 边缘区:红髓和白髓交界处为边缘区,内含T细胞、B细胞和巨噬细胞。 免疫:水产动物免疫的基本概念

  8. 2) 脾的功能: a. 在胚胎期为造血干细胞增殖分化的场所,具有造血功能; b. 是血液的滤过器,可以清除血中的病原微生物和自身衰老损伤的血细胞。 c. 为T、B细胞移居和接受抗原刺激后发生免疫应答、产生免疫效应等重要场所。脾中的淋巴细胞60%为B淋巴细胞。 B. 鱼类脾的结构与功能 a. 有颌类才有真正的脾,软骨鱼类脾较大,分化为红髓和白髓,为造血器官;硬骨鱼类无明显红髓和白髓分化,但同时有造血和免疫功能。 b. 与头肾相比,脾在体液免疫反应中处于相对次要的地位,其受抗原刺激后的增殖反应以弥散的方式发生在整个器官上。 c. 硬骨鱼类受免疫接种后,其脾、肾和肝等器官的黑色素巨噬细胞增多,并与淋巴细胞和抗体生成细胞聚集在一起形成黑色素巨噬细胞中心,它的作用有:参与体液免疫和炎症反应;对异物进行贮存、破坏和脱毒;记忆细胞原发中心;保护组织免受自由基损伤。 免疫:水产动物免疫的基本概念

  9. 2)粘膜淋巴组织(Mucosa Associated Lymphatic Tissue, MALT): a. 鱼类皮肤、鳃和消化道等器官的上皮组织中存在的淋巴细胞、巨噬细胞和各类粒细胞等都属于MALT。当机体受到抗原刺激后,巨噬细胞可对抗原进行处理和呈递,抗体分泌细胞(Antibody secreting cell, ASC)会分泌抗体,与粘液中的溶菌酶和补体等非特异性的保护组织一道组成抵御病原感染的防线。 b. 鱼类MALT相对于其系统免疫系统有一定自主性,在其免疫接种方法选择和改进中有实际意义:口服免疫后,头肾、血液和肠都出现ASC,但鳃中和皮肤粘液中无;肛门插管接种抗原后可诱导肠、皮肤粘液和胆汁中产生特异性抗体,但血清中无;腹腔免疫4周后,头肾、血液和鳃中抗体分泌同时达到峰值,而肠只有到第7周才有显著反应;颗粒抗原浸泡免疫时,皮肤摄取能力远大于鳃,因此,口腔和腹腔免疫可明显刺激系统免疫应答,浸泡和肛门免疫更适宜于诱导粘膜免疫反应。 c. 教材中的肠道淋巴组织也属于MALT的范畴。 免疫:水产动物免疫的基本概念

  10. (二) 免疫细胞 免疫细胞:泛指所有参与免疫应答或与免疫应答有关的细胞及其前体细胞,包括:淋巴细胞、单核吞噬细胞及其它抗原提呈细胞、粒细胞、红细胞和肥大细胞等。 鱼类免疫细胞主要存在于免疫器官、组织以及血液和淋巴液中。 1。T 淋巴细胞:它由一群功能不同的异质性淋巴细胞组成,在胸腺内分化成熟,为胸腺依赖性淋巴细胞(Thymus dependent lymphocyte)的简称。成熟的T细胞随血流分布于外周免疫器官,并通过血液与组织间的淋巴细胞再循环游走于全身,执行其免疫功能。其在外周血中所占淋巴细胞总数的65~80%。 2。B 淋巴细胞:在骨髓(骨髓样组织)中分化成熟,称骨髓依赖淋巴细胞。成熟的B细胞随血流分布于外周淋巴组织,主要功能为产生抗体,执行体液免疫。外周血中占淋巴细胞总数的10~15%。 免疫:水产动物免疫的基本概念

  11. 3. NK细胞 它为发现较晚的一群淋巴细胞,最主要功能为非特异性杀伤靶细胞,对多种肿瘤细胞和病毒感染的细胞具较强杀伤作用。约占5~10%。 4. 单核吞噬细胞 它包括血液中的单核细胞(Monocyte, MC)和组织中的巨噬细胞。它不仅在非特异性免疫中发挥重要作用,在特异性免疫中也是不可缺少的细胞,有吞噬杀伤、抗原递呈和合成分泌细胞因子等作用。 5. 其他免疫细胞 除上述免疫细胞外,血液中许多细胞均直接或间接参与免疫应答过程,如中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、肥大细胞和血小板等。 免疫:水产动物免疫的基本概念

  12. (三)免疫因子 免疫因子:由机体细胞产生,与免疫应答有关的、分泌到体液中或存在于细胞膜表面的分子统称为免疫因子。 组成:它主要包括抗体、补体系统各成分、细胞因子及免疫细胞膜分子等。 细胞因子(Cytokines) :由免疫细胞和某些非免疫细胞(如纤维母细胞、内皮细胞等)合成和分泌的,具有调节多种细胞生理功能的可溶性小分子蛋白质。 细胞因子种类繁多,具有多种生物学活性,在免疫系统的调控中作用重大。 免疫:水产动物免疫的基本概念

  13. 三、免疫的主要类型 1. 天然免疫 定义:指机体先天具有的正常生理防御功能,对各种不同的病原微生物与异物都有排斥和屏障作用,也称非特异性免疫。 如:皮肤和粘液、粘液中的溶菌酶、吞噬细胞等 2. 获得性免疫 定义:指机体对某一种或一类微生物或其产物所产生的特异性 抵抗力,它是后天的,是生物体在生长发育过程中由于自 然感染或预防接种后产生的。也称特异性免疫。 1) 自动免疫:因感染病原或注射抗原(疫苗)而获得的免疫 抗原:凡能刺激机体产生抗体和致敏淋巴细胞,并能与之结合引起特异性免疫反应的物质。 2) 被动免疫:从母体获得抗体或因人工注射抗体而获得的免疫 免疫:水产动物免疫的基本概念

  14. 3) 自动免疫和被动免疫的区别: a. 发生作用时间: 自动免疫:慢(1-4周); 被动免疫:快(立即) b. 效果: 自动免疫:可刺激机体持续产生抗体,再次接收抗原刺激 将表现出再次反应或反应增强 被动免疫:体内抗体数量不会增多,再次接触抗原也不出 现增强反应 c. 维持时间: 自动免疫:长(半年至终生); 被动免疫:短(2-3周) d. 用途: 自动免疫:预防感染;被动免疫:应急治疗 免疫:水产动物免疫的基本概念

  15. 四、水产动物免疫的特点 1. 水产动物病原与人类疾病关系不大,不易引起重视; 2. 水产动物免疫机制依赖于外界环境变化较为明显; 3. 水产动物抗体与人等高等生物的已知抗体不同,其疾病的免疫学防治方法尚在探索中; 4. 水产动物是变温动物,其免疫学研究必须在同一条件下进行 五、水产动物免疫在病害防治中的意义 1. 通过人工免疫或对病后有免疫力个体筛选,培育免疫新品种(SPR); 2. 通过人工免疫,可有效预防流行病的发生; 3. 免疫防治可有效避免药物残留及化学药物对水体的污染; 4. 免疫防治可避免长期使用抗生素等而产生的耐药性; 5. 疫苗防治可维持较长的药效时间。 免疫:水产动物免疫的基本概念

  16. 第二节 水产养殖动物的非特异性免疫 鱼虾贝类的非特异性免疫因子 外部屏障:皮肤和粘膜 屏障作用 内部屏障:血脑屏障(血胎屏障) 非特异性免疫 细胞:吞噬细胞(粒细胞等) 细胞和 体液作用 体液:补体、溶菌酶等 Chapter 2.免疫原理及应用

  17. 一、鱼虾贝类的非特异性免疫 1.外部屏障 1) 作用:a. 机械阻挡和排除作用 b. 具非特异性抗菌物质:溶菌酶、皮脂腺产乳酸等 c. 正常菌群的拮抗作用 2) 种类 A. 粘液: a. 屏障保护作用 (可限制病原菌运动,阻止其侵入) b. 含有溶菌和杀菌的多糖类和蛋白类,如溶菌酶等 B. 甲壳、皮肤和鳞片等: 机械屏障作用 2. 体内屏障 血脑屏障:由脑膜、脉络丛和脑血管等组成。为大脑与躯干屏障 作 用:防止病原和其他异物进入大脑 免疫:非特异性免疫

  18. 3.非特异性免疫细胞 1) 吞噬细胞:包括粒细胞、巨噬细胞和单核细胞 作用:受病原和宿主产生的趋化因子作用接近并吞噬 或杀伤病原 2) 非特异性细胞毒细胞:主要存在于肾脏和腹腔,血中少。 作用:与哺乳动物NK细胞类似,能够杀伤病毒感染的 靶细胞,从而具有抗感染作用 免疫:非特异性免疫

  19. 4. 非特异性体液因子 1) 补体: A. 来源与成分:存在于血清中,由多种非特异性血清蛋白 组成,它对热敏感,45℃20min失活 B. 作用:a. 在抗原抗体反应中通过补体第二激活通路补充 抗体作用; b. 激活后的补体能溶解细胞膜,杀灭病毒; c. 激活后的补体可促进吞噬细胞的吞噬和释放组 胺等多种功能,协助杀灭病原. 免疫:非特异性免疫

  20. 2) 干扰素: A. 定义:是一类在同种细胞上具有抗病毒活性的蛋白质. (其活性的发挥受细胞基因组的调节和控制,涉及RNA和DNA的合成) B. 来源与成分:主要为由巨噬细胞和淋巴细胞分泌的蛋白质; 机体产生干扰素的数量产生受温度影响明显。如: 硬头鳟感染病毒后,10 ℃下,4d产生; 15 ℃下,2d产生 C. 作用:干扰素为重要的抗病毒感染因子 a. 抗病毒增殖活性; b. 免疫调节活性; c. 细胞分裂抑制活性; d. 抑制肿瘤生长活性; e. 改变细胞生物学特性等。 免疫:非特异性免疫

  21. 3) 溶菌酶 A. 来源与成分:存在于粘液、血清和巨噬细胞中,是一种 水解酶(低分子碱性多肽) B. 作用:可直接溶解杀死G+菌等病原微生物 4) C反应性蛋白 A. 来源与成分:为存在于鲽科鱼类中的一种蛋白质 B. 作用:a. 作为调理素可增加吞噬细胞的吞噬量 b. 能使真菌、细菌乃至寄生虫中的糖类和磷酸酯 产生沉淀,从而杀灭病原体。 5) 备解素:为- 球蛋白,可在补体协助下杀死许多细菌、原 虫甚至某些病毒等 免疫:非特异性免疫

  22. 二、影响非特异性免疫的因素 1.环境因素 1) DO:缺氧可引起水生动物抗病力下降 据此,有时可采用冲水、换水和充气等方法缓解病情 2) 水质:水体有毒物质可妨碍机体正常机能,免疫力下降 3) 水温:适宜的温度变化可抑制疾病的暴发 2. 营养因素 1) 营养不足,体质下降,机体抗菌力降低 2) 营养不足,机体细胞代谢下降,病毒感染率降低 3. 个体差异和年龄影响 免疫:非特异性免疫

  23. 第三节 特异性免疫 一、抗原(Antigen, Ag) 1. 抗原的概念 1) 抗原:是一种能够刺激机体免疫系统使之发生特异性免疫应答,并能与相应免疫应答产物或效应体细胞在体外或体内发生特异性结合的物质。 2) 抗原的两种性能: a. 免疫原性:指抗原分子能刺激机免疫细胞,并使之活化、增殖、分化,最终产生效应分子(抗体)或细胞体(致敏T细胞) 的性能。 b. 免疫反应性:指抗原分子能与相应的免疫应答产物在体外或体内发生特异性结合产生免疫反应的性能。 免疫原性和免疫反应性统称为抗原性。 Chapter 2.免疫原理及应用

  24. 3) 抗原的主要种类: a. 完全抗原(complete antigen): 既有免疫原性又有免疫反应性的抗原称为完全抗原。 大多异种蛋白质、细菌、病毒、细菌外毒素和动物免疫血清等都为完全抗原 b. 不完全抗原(incomplete antigen): 那些本身没有免疫原性而只有免疫反应性的物质,又称半抗原(hapten) 半抗原大多为小分子物质,如大多数多糖、脂类、某些药物和简单化合物等、 半抗原单独作用无免疫原性,当与大分子蛋白质载体结合形成半抗原—载体复合物使,便可获得免疫原性。该复合物不但可刺激机体产生针对半抗原的抗体,也可刺激机体产生针对蛋白质载体的抗体。 4) 特殊抗原: a. 变应原(allergen):能刺激机体产生病理性免疫应答(超敏反应)的抗原。 b. 耐受原(tolerangen):能诱导机体对其表现无免疫应答 (免疫耐受)的抗原。 免疫类型:特异性免疫

  25. 2. 抗原的特性 1) 特异性:具有与相应抗体发生特异性反应的能力; 2) 异物性:正常情况下,能引起机体产生免疫应答的抗原都是异种或 异体物质,机体本身的物质或细胞不能刺激机体产生免疫应答;并且, 亲缘关系越远、组织结构间差异越大,抗原性越强。 3) 大分子胶体性:抗原的分子量较大 (1万Da以上),分子量小于4000 Da的物质一般不具抗原性。同一类物质,其抗原性随分子量增大而增强 4) 结构复杂性:抗原要有一定的化学组成和复杂的结构 抗原性:芳香类Pr.>非芳香类Pr >多糖>核酸>类脂 5) 完整性:抗原必须保持完整的化学活性基团才能具有抗原性,否则, 将不能刺激机体产生抗体 免疫:特异性免疫

  26. 3. 决定抗原免疫原性的因素 某物质是否具有免疫原性,能否作为免疫原诱导机体产生免疫应答,与其本身的性质、机体对该物质的反应性及免疫的方式等直接相关。 1) 分子大小:凡具有免疫原性的物质均为大分子的有机物质(无机物不能作为免疫原,分子量低于4000的物质通常也无免疫原性); 为什么大分子物质免疫原性较强呢? a. 分子量越大,其表面携带的抗原决定簇越多,因而对淋巴细胞刺激也越强; b. 大分子胶体物质,化学结构稳定,在体内不易被破坏和清除,存留时间较长,使淋巴细胞得到较持久的刺激,有利于免疫应答的发生。 2) 化学结构与组成:大分子物质并不都有良好免疫原性,还与组成与结构有关 如:明胶分子量虽达10万,但其组分为直链a.a. ,易被分解破坏,免疫原性弱; 若明胶分子上连接少量酪氨酸或谷氨酸等芳香族a.a. ,免疫原性显著增强; 以芳香族a.a.为主的Pr.,其免疫原性要明显高于非芳香族a.a.为主的Pr. 免疫:特异性免疫

  27. 3) 异物性: 免疫系统能识别自己和异己物质,对自身物质免疫耐受;对异己物质免疫应答。 免疫原性与抗原和宿主种系关系远近有关,种系关系越远,免疫原性越强。 具有异物性的物质包括以下三类: a. 异种物质:如细菌、病毒、异种血清、植物蛋白等; b. 同种异体物质:如人类红细胞表面血型抗原(A、B、O、Rh)等; c. 改变和隐蔽的自身物质:主要包括在外伤、感染、辐射或药物作用下,组织结构发生改变的“自身”物质和释放入血的自身抗原,如甲状腺蛋白,等。 4) 免疫途径:相同抗原因免疫途径不同,产生的免疫效果也不同 多数抗原须经非消化道(皮下、肌肉、体表或血液等)途径才能产生良好免疫效果; 有些抗原(如须刺激肠粘膜相关淋巴组织的抗原),只有口服免疫才有良好效果。 5) 机体应答性:抗原物质能否产生免疫原性还与机体的免疫应答能力有关。 如:纯化多糖对人和小鼠有良好免疫原性,而对豚鼠则不能引起免疫应答。 此外,抗原的免疫原性还与抗原剂量、佐剂、机体年龄与生理状态等因素有关。 免疫:特异性免疫

  28. 4. 抗原的特异性与交叉反应 抗原的特异性既表现在免疫原性上,也表现在免疫反应性上。 表现在免疫原性:指某一抗原分子只能诱导相应淋巴细胞发生专一应答; 表现在免疫反应性:指某一抗原分子只能与相应抗体或淋巴细胞发生专一结合。 抗原的特异性是由抗原分子表面的抗原决定簇决定的。 1) 抗原决定簇(antigenic determinant): 指位于抗原分子表面、决定抗原特异性的特定化学基团,它是决定抗原反应性呈现高度特异性的物质基础。又称表位(epitope) 具体说,抗原决定簇就是与相应淋巴细胞上的抗原受体结合的部位,并且,只有两者结合才能激活淋巴细胞并引起免疫反应 免疫:特异性免疫

  29. 2) 抗原决定簇的种类与组成 a. 种类:一个抗原表面可以有一种或多种不同的抗原决定簇; 功能性(抗原)决定簇:指位于抗原分子表面易被相应淋巴细胞识别、启动免疫应答,同时能与相应抗体或致敏T细胞特异性结合发生免疫反应的决定簇。 隐蔽性(抗原)决定簇:位于抗原分子内部,不能被淋巴细胞识别,无法触发免疫应答的抗原决定簇。它若经理化因素处理或经抗原提呈细胞加工后,也可将隐藏与抗原分子内部的决定簇暴露,称为功能性决定簇而发挥免疫作用。 b. 抗原结合价:一个抗原分子上能与相应抗体分子结合的抗原决定簇的总数 单价抗原:有些半抗原只能和抗体分子中一个抗原结合部位结合,为单价抗原 多价抗原:多数抗原有多个相同和不同抗原决定簇,能和多个抗体分子结合。 c. 组成:不同类型的抗原决定簇组成不同,一般有5-7个单体组成 如:Pr类抗原:其抗原决定簇有5 个左右氨基酸 多糖类抗原:其抗原决定簇有6 个左右单糖 核酸类抗原:其抗原决定簇有6-8 个左右核苷酸残基 免疫:特异性免疫

  30. 3) 抗原决定簇对抗原特异性的影响 抗原决定簇的化学组成、排列及空间结构决定着抗原的特异性。 天然抗原结构复杂,同种抗原有多种不同抗原决定簇,不同抗原也具有不同的抗原决定簇,因而各具特异性。 4) 共同抗原与交叉反应 共同抗原:指具有相同的抗原决定簇的抗原。其中: 类属抗原:存在于同一种属或近缘种属中的共同抗原称类属抗原; 异嗜性抗原:存在于不同种属生物间的共同抗原称异嗜性抗原。 交叉反应:由共同抗原决定簇刺激机体产生的抗体可和两种抗原结合发生反应。 交叉反应有时也在两种抗原决定簇构型相似时发生。 免疫:特异性免疫

  31. 免疫:特异性免疫

  32. 5. 抗原的分类 根据分类方法不同,可以将抗原分为不同的类型。 A. 根据抗原的来源及与机体的亲缘关系分类 (1) 异种抗原:指来自另一物种的抗原物质。如各种微生物及其代谢产物、 (2) 同种异体抗原:指来自同种而基因型不同的个体的抗原物质,如人血型抗原; (3) 自身抗原:指能引起自身免疫应答的自身组织成分,如改变和隐蔽的自身物质。 B. 根据抗原激活B细胞是否依赖T细胞辅助来分类 (1) 胸腺依赖性抗原(thymus dependant antigen, TD-Ag): TD抗原:含T细胞抗原决定簇、需T细胞协助才能激活B细胞产生Ab 的抗原。 如:病毒、细菌、细胞及各种蛋白质等抗原都属TD抗原 (2) 胸腺非依赖性抗原(thymus independant antigen, TI-Ag): TI抗原:只含B细胞抗原决定簇、不需T细胞协助可直接激活B细胞产生Ab 的抗原 如:革兰氏阴性菌的LPS、荚膜多糖等。 C. 抗原的其它分类方法:如依性能分完全抗原和半抗原,依组分分蛋白质抗原、脂蛋白抗原、糖蛋白抗原、多糖抗原和核蛋白抗原等,依获得方式分天然、人工和合成抗原等。 免疫:特异性免疫

  33. 6. 细菌抗原 细菌是重要的病原体,其成分十分复杂,每种结构及其代谢产物均有不同的抗原成分,每种细菌都是一个由多种抗原组成的复合体。 细菌抗原的种类: a. 表面抗原:包括荚膜抗原和微荚膜抗原; b. 菌体抗原:指位于细菌细胞壁、细胞膜和细胞质上的抗原; c. 鞭毛抗原:存在于鞭毛上的抗原; d. 菌毛抗原:存在于菌毛上的抗原; e. 外毒素和类毒素:毒素是Pr,具很强免疫原性,可刺激机体产生抗毒素 外毒素:为细菌产生的一类蛋白质,具强抗原性 类毒素:为外毒素经0.3-0.4%甲醛脱毒而成,具强抗原性 外毒素和类毒素均能刺激机体产生抗毒素 免疫:特异性免疫

  34. 7. 佐剂(adjuvant) 1) 定义:指与抗原同时或预先注入机体后,能够非特异性地增强机体对抗原的免疫应答能力的物质。 2) 种类: a. 无机佐剂:主要为含铝化合物,如:铵明矾、氢氧化铝、磷酸铝等 b. 有机佐剂:主要为微生物及其代谢产物,如分枝杆菌(结核杆菌)、LPS等 c. 合成佐剂:一些合成物质,如PolyI:C、PolyA:U 等 d. 油剂:如矿物油(石蜡油)、植物油、花生油乳化佐剂、弗氏佐剂等 3) 弗氏佐剂:由矿物油(石蜡油)、乳化剂(羊毛脂或吐温80)和杀死的分支杆菌(如结核杆菌)等组成的佐剂。 a. 完全氟氏佐剂:以上三种成分俱全的佐剂 b. 不完全氟氏佐剂:不含分支杆菌的氟氏佐剂,其对机体刺激作用较弱 免疫:特异性免疫

  35. 4) 作用: a. 增加抗原的免疫原性(增加抗原的表面积); b. 增强抗体对抗原的免疫应答能力; c. 改变抗体产生的类型; d. 引起或增强IV型超敏反应。 5) 作用机制:(作用机制尚未完全了解,主要可能有以下原因) 主要是促进淋巴细胞的增殖、分化,改变抗原的物理形状,使抗原在体内维持较长时间,易于巨噬细胞的摄取、处理并提呈给淋巴细胞,从而提高抗原的免疫原性,增强机体对抗原的应答能力。 6) 使用方法: 预先使用或与抗原同时使用 免疫:特异性免疫

  36. 二、免疫球蛋白(Immunoglobulin, Ig) 1. 免疫球蛋白与抗体的基本概念 (1)免疫球蛋白:指具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。 Ig 过去称为 球蛋白,主要存在于血液和其他分泌液中。 (2) 膜表面免疫球蛋白(Surface membrane immunoglobulin, SmIg):B细胞膜上可作为抗原识别受体的免疫球蛋白。 (3)抗体(Antibody, Ab):机体免疫细胞被抗原激活后,由分化成熟的终末B细(浆细胞)所合成与分泌的一类能与相应抗原特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。 抗体是重要的免疫分子,主要存在于血液、体液和粘膜分泌液中。 细胞免疫:由免疫细胞介导的免疫反应。 体液免疫:由抗体介导的免疫反应。 抗体 = 免疫球蛋白?Why? 免疫:特异性免疫

  37. 抗体都是免疫球蛋白,但免疫球蛋白并不都是抗体。抗体都是免疫球蛋白,但免疫球蛋白并不都是抗体。 如:骨髓瘤蛋白的化学结构与Ab相似(属Ig),但无抗体活性,无免疫功能; SmIg的化学结构与Ab相似,能与Ag特异性结合,但它不是激活的B细胞产生。 免疫球蛋白是化学结构上的概念,但抗体是生物学功能上的概念。 2. 作为抗体必须具备的条件: 1) 只有脊椎动物的浆细胞才能产生; 2) 必须有抗原刺激; 3) 能与相应抗原产生特异性结合; 4) 其化学本质是一种具免疫功能的球蛋白。 免疫:特异性免疫

  38. 3. Ig的化学结构H链V区 Ig 分子是由一个或多个单体组成; L链V区 如:IgG、IgD和IgE 均为单体分子L链C区 每个Ig单体呈Y形对称结构。 H链C区 每个单体是由二硫键连接的四条肽链组成; 四条肽链包括2条重链(H链)和2条轻链(L链); Ig单体的结构 重链:约由450个或570个氨基酸组成,它包括5类:  、  、 、  、  。 Ig因重链的种类不同分为5类: IgG (链),IgA (链),IgM (链),IgD (链),IgE (链) 轻链:约由214个氨基酸组成,以二硫键与重链相连。它有2类:型和型 每条肽链包括可变区(V区)和稳定区(C区)。重链可变区(VH)和轻链可变区(VL)都是抗原特异性结合部位。在结构上与抗原结构互补(因而又称互补决定区) 免疫:特异性免疫

  39. 4. 不同动物中Ig的类型 根据CH上同种型决定簇的不同,将Ig分为5种:IgA、IgG、IgM、IgD和IgE. 其中,IgG、IgA和IgM又依CH氨基酸组成和H链间二硫键数目的差异,分成若干亚类:IgG1、IgG2、IgG3、IgG4;IgA1、IgA2;IgM1和IgM2。 1) 哺乳类:a. 人、鼠:IgG, IgA, IgM, IgD, IgE; b. 兔: IgG, IgA, IgM; c. 其他:IgG, IgA, IgM, IgE; 2) 鸟类: IgG, IgA, IgM; 3) 两栖类: IgG, IgM; 4) 鱼类: IgM; 5) 无脊椎动物:无Ig 免疫:特异性免疫

  40. 5. 各种Ig的特性与功能 1) IgG: a. 来源与性质:主要由脾和淋巴结的浆细胞合成,常以单体形式存在于血清和其他血清中。它在人体的含量最高(3/4)、半衰期最长(23d)、易透过毛细血管,因而可广泛分布到组织和其他体液中。分子量15万Da. b. 作用:(1) 抗感染作用,抗毒素及大多抗菌和抗病毒抗体均属IgG; IgG还是唯一能通过胎盘的Ig,是新生儿抗感染的重要因素。 (2) 不少自身抗体和引起II、III型变态反应的抗体也属IgG; (3) IgG与补体结合后可通过传统途径激活补体; (4) IgG能与巨噬细胞、中性粒细胞和NK细胞表面相应受体结合, 从而发挥调理吞噬和ADCC效应。 免疫:特异性免疫

  41. 2) IgM: a. 来源与性质: (1)主要由脾的浆细胞合成,它是由5个IgM单体借一个J链和若干个二硫键连接而成的五聚体,是5类Ig中分子量最大的(95万Da),故称巨球蛋白。 (2) 它不能透过血管壁,主要分布于血液中,占血清Ig总量的10%左右; (3) 为个体发育中合成最早的Ig,在胎儿晚期已能合成,但它不能通过胎盘; (4) 是人体免疫后最早出现的抗体; (5) IgM是目前鱼类中唯一确认的抗体类型。 b. 作用: 其作用与IgG类似,具有杀菌、溶菌、调理吞噬及凝集作用等,不过,由于IgM抗原结合效价最高,是高效能的抗菌抗体,它的上述作用均比IgG强。 免疫:特异性免疫

  42. 单体

  43. 3) IgA: (1) 分为血清型IgA和分泌型IgA(SIgA)两种类型。前者85%为单体,少数为含J链的二聚体,主要由肠系膜淋巴组织浆细胞产生;后者为二聚体(双体)。 (2) 人体含量仅次于IgG (占10- 15%),分子量为18-20万Da。 (3) 是少数在消化道中不被消化的Pr之一; (4) 婴儿出生4-6个月后才能合成,但可从母乳中获得SIgA (5) SIgA主要分布于呼吸道、消化道、泌尿生殖道粘膜表面以及唾液、泪液、初乳和与粘膜相关的分泌液中,是局部粘膜防御感染的重要因素; (6) 血清型IgA具有中和毒素、调理吞噬的作用。 免疫:特异性免疫

  44. 4) IgD: (1) 以单体形式存在于血清中,含量低,仅占人体血清Ig总量的1%。 (2) 结构与IgG类似,不能通过胎盘,也不能激活补体。 (3) 血清中的IgD功能尚不清楚,但B细胞表面的IgD(SIgD)是成熟B细胞的重要标志,它是B细胞的抗原识别受体,在接受抗原刺激后对B细胞活化、增生和分化其调节作用; 5) IgE: (1) 以单体形式存在于血清中,是系统进化最晚出现的Ig,也是含量最低的Ig,仅占血清Ig总量的0.001%. (2) 在过敏性疾病和某些寄生虫感染病人血清中其含量显著增高; (3) 产生部位与SIgA相似,主要由呼吸道(如鼻咽、扁桃体、支气管)和胃肠道粘膜固有层的浆细胞产生。 免疫:特异性免疫

  45. 第四节 免疫学方法及其应用 一、基本概念 1. 血清学反应:抗原与相应抗体在体外发生的特异性结合反应; 2. 免疫学反应:抗原与相应抗体在体内发生的特异性结合反应; 3. 抗原抗体反应:抗原与相应抗体在体外或体内发生的特异性结合反应; 4. 免疫诊断学:用体液免疫和细胞免疫的方法来诊断有关疾病的科学。 二、血清学反应的特点 1. 特异性与交叉性:a. 特异性:一种抗原一般只能与其相应的抗体结合; b. 交叉性:当不同抗原具有相同抗原决定簇时,其结合又具有交叉性 2.表面性与可逆性:a. 表面性:抗原与抗体分子结合是分子表面的结合; b. 可逆性:抗原抗体结合后,在一定条件下仍可分开,且其性质不变。      可逆性是免疫吸附层析法提取免疫纯抗原或抗体的理论基础。 Chapter 2.免疫原理及应用

  46. 3. 定比性:抗原与抗体需按一定的比例结合 一般情况下,抗原表面的抗原决定簇是多价的,而抗体上的抗 原受体通常是单价的或二价的,二者只有以一定比例结合才能出现 可见的血清学反应。 4. 阶段性:抗原抗体反应具有明显的阶段性 1) 抗原抗体的特异性结合阶段:时间短(数秒),不可见 2) 抗原与抗体反应的可见阶段:慢(数分至数天),有凝集、沉淀等 5. 高度敏感性:可用于检测极微量的抗原与抗体。如: 血清中和试验可用于检测含量低至10-3g / ml的鱼类病毒; ELISA(酶联免疫吸附试验)可检测含量为10-3g / ml的细菌性病原 6. 条件依赖性:抗原抗体间出现可见反应要提供最适的条件,如: pH值(一般为6-8);温度(37-45℃);适当的电解质(如生理盐水); 震荡(增加抗原抗体相互接触的机会)等。 免疫:免疫学方法及其应用

  47. 三、主要的抗原抗体反应 (一)凝集反应( Agglutination) 1. 定义:颗粒性抗原(如完整的红细胞或细菌)与相应抗体结合,在一定条件下,经过一定时间形成肉眼可见的凝集物,称为凝集反应。 用于凝集反应的抗原称为凝集原;用于凝集反应的抗体称凝集素 2. 种类: (1)直接凝集反应(direct agglutination) :颗粒性抗原直接与相应抗体结合所出现的凝集现象。 玻片法:属定性试验,常用于细菌和ABO血型鉴定 试管法:属定量试验,用已知Ag测定血清中相应Ab及其数量。在该试验 中,将出现明显凝集反应的血清最高稀释度称为该抗体的效价或滴度。 免疫应用:免疫学方法

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