第11章微生物與免疫學(xué)

1、第11章微生物與免疫學(xué)本章內(nèi)容第一節(jié) 抗原第二節(jié) 非特異性免疫 第三節(jié) 特異性免疫和抗體第四節(jié) 多克隆抗體和單克隆抗體第五節(jié) 血清學(xué)反應(yīng)第六節(jié) 現(xiàn)代免疫檢測(cè)技術(shù) 免疫學(xué)（Immunology）是研究抗原性物質(zhì)、機(jī)體的免疫系統(tǒng)和免疫應(yīng)答的規(guī)律和調(diào)節(jié)，以及免疫應(yīng)答的各種產(chǎn)物和各種免疫現(xiàn)象的一門科學(xué)。 第一節(jié) 抗原1）定義 能誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生抗體和細(xì)胞免疫應(yīng)答，并能與相應(yīng)抗體和致敏淋巴細(xì)胞發(fā)生特異結(jié)合反應(yīng)的物質(zhì)。免疫原性（immunogenicity）或抗原性：抗原在體內(nèi)激活免疫系統(tǒng)，使其產(chǎn)生抗體和特異效應(yīng)細(xì)胞的特性免疫反應(yīng)性（immunoreactivity）或反應(yīng)原性（reactinogenicit

2、y）：抗原能與相對(duì)應(yīng)的免疫應(yīng)答產(chǎn)物(抗體及致敏淋巴細(xì)胞)發(fā)生特異結(jié)合反應(yīng)的能力。2） 抗原的兩個(gè)特性：1. 抗原（Antigen，Ag）3）抗原的類別完全抗原（complete antigen）：具有免疫原性和反應(yīng)原性的抗原。（大多數(shù)蛋白質(zhì)、細(xì)菌、病毒等） 半抗原（hapten）或不完全抗原（incomplete antigen）：只有反應(yīng)原性而沒有免疫原性的抗原。（類脂質(zhì)、寡糖、核酸及許多藥物） 半抗原與較大的載體分子（甲基化牛血清蛋白）結(jié)合成復(fù)合物時(shí)，即可獲得免疫原性（如青霉素）。4）抗原免疫原性的物質(zhì)基礎(chǔ)： 異己性； 相對(duì)分子質(zhì)量； 化學(xué)結(jié)構(gòu)與組成； 抗原物質(zhì)上能夠刺激淋巴細(xì)胞產(chǎn)生應(yīng)答并

3、與其產(chǎn)物特異反應(yīng)的化學(xué)基團(tuán)。它是抗原特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)?？乖鶖y抗原決定簇的數(shù)目稱為抗原價(jià)，一般抗原是多價(jià)的?？乖瓫Q定簇（antign determinant）或表位（epitope）：每種細(xì)菌的細(xì)胞都是一個(gè)包含多種抗原成分的復(fù)合體5）主要的微生物抗原 菌體抗原：是革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁抗原，其化學(xué)本質(zhì)為脂多糖(LPS)的多糖側(cè)鏈，與外膜連接。 過去稱O抗原。 表面抗原: 指包圍在細(xì)菌細(xì)胞壁外層的抗原，主要是莢膜或微莢膜抗原。（沙門氏菌的表面抗原稱為Vi抗原；志賀氏菌的表面抗原稱為K抗原；肺炎鏈球菌的表面抗原稱莢膜抗原） 菌毛抗原毒素抗原（toxin antigen）細(xì)菌抗原： 鞭毛抗原（H抗原）

4、外毒素(抗毒素)和類毒素第二節(jié) 宿主的非特異免疫非特異免疫(nonspecific immunity)，是機(jī)體的一般生理防衛(wèi)功能，又稱天然免疫(innate immunity)；是在種系發(fā)育過程中形成的，由先天遺傳而來，防衛(wèi)任何外界異物對(duì)機(jī)體的侵入而不需要特殊的刺激或誘導(dǎo)。主要包括生理屏障、細(xì)胞因素和體液因素。非特異性免疫的組成：生理屏障皮膚、粘膜及其附屬物、共生菌群體液因素溶菌酶、補(bǔ)體、干擾素細(xì)胞因素吞噬細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞其它免疫的綜合作用等一、生理屏障1. 皮膚與粘膜：1）機(jī)械的阻擋和排除作用2）分泌液中所含化學(xué)物質(zhì)有局部抗菌作用3）共生菌群 2. 生理上的屏障結(jié)構(gòu)體內(nèi)的某些部位具有特殊的

5、結(jié)構(gòu)而形成阻擋微生物和大分子異物進(jìn)入的局部屏障，對(duì)保護(hù)該器官，維持局部生理環(huán)境恒定有重要作用。1）血腦屏障2）血胎屏障二、細(xì)胞因素主要指體內(nèi)的各種吞噬細(xì)胞吞噬病原體及其它各種異物的能力。1吞噬細(xì)胞及吞噬過程吞噬細(xì)胞可分兩類：一類是小吞噬細(xì)胞，主要是血液中的中性粒細(xì)胞；一類為大吞噬細(xì)胞即單核吞噬細(xì)胞系統(tǒng)，包括血液中的單核細(xì)胞、神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)小膠質(zhì)細(xì)胞及淋巴結(jié)、脾、肝、肺的巨噬細(xì)胞等。 吞噬過程分為：趨化、識(shí)別與調(diào)理、吞入、殺菌與消化等步驟 2. 自然殺傷細(xì)胞(Natural killer cells, NK)： NK細(xì)胞屬于淋巴細(xì)胞，主要分布于外周血和脾臟，具有不須事先致敏，不須其它輔助細(xì)胞或分子的

6、參與而直接殺傷靶細(xì)胞的功能。NK細(xì)胞通過釋放穿孔素(perforin)和顆粒酶造成靶細(xì)胞死亡，也可通過釋放腫瘤壞死因子(TNF)殺傷靶細(xì)胞。某些腫瘤細(xì)胞和微生物感染細(xì)胞可以成為NK細(xì)胞的靶細(xì)胞，而且NK細(xì)胞活性較其它殺傷細(xì)胞更早出現(xiàn)，因此在抗腫瘤抗感染特別是病毒感染中起重要作用。三、體液因素正常體液和組織中抵抗病原體的成分：補(bǔ)體干擾素溶菌酶在免疫反應(yīng)中，有能擴(kuò)大和增強(qiáng)抗體的“補(bǔ)助”能力，稱為補(bǔ)體。補(bǔ)體的本質(zhì)是一類酶原，無特異性，能被任何抗原抗體復(fù)合物激活宿主細(xì)胞在病毒等多種誘生劑刺激下產(chǎn)生的一組相對(duì)分子量低的糖蛋白，具有抗病毒和免疫調(diào)節(jié)功能。分、三組，分別由白細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞產(chǎn)生。

7、 、屬型干擾素，屬型干擾素。（病毒或干擾素誘生劑）主要來源于吞噬細(xì)胞并可分泌到血清及各種分泌液中，能水解革蘭氏陽性菌胞壁肽聚糖而使細(xì)胞裂解。四、炎癥（inflammatory）炎癥是機(jī)體受到有害刺激時(shí)所表現(xiàn)的一系列局部和全身性防御應(yīng)答，可以看作是非特異免疫的綜合作用結(jié)果，其作用于清除有害異物、修復(fù)受傷組織，保持自身穩(wěn)定性。有害刺激包括各種理化因素，但以病原微生物感染為主。 動(dòng)員了大量的吞噬細(xì)胞聚集在炎癥部位； 血液中的抗菌因子和抗體發(fā)生局部濃縮； 死亡宿主細(xì)胞的堆積可釋放抗微生物物質(zhì)；炎癥中心氧濃度下降和乳酸積累，進(jìn)一步抑制病原菌的生長； 適度的體溫升高可以加速免疫反應(yīng)的進(jìn)程。炎癥既是一種病理

8、過程，又是一種防御病原體的積極方式：紅、腫、痛、熱和功能障礙（炎癥）第三節(jié) 宿主的特異性免疫一、特異性免疫的一般概念1. 特異性免疫（specific immunity）的概念：機(jī)體在生命過程中接受抗原性異物刺激，如微生物感染或接種疫苗后產(chǎn)生的，又稱獲得性免疫(acquired immunity)。特點(diǎn)：記憶性獲得性；高度特異性；2. 抗體（antibody， Ab）1）定義：高等動(dòng)物體在抗原刺激下所形成的一類能與該抗原發(fā)生特異結(jié)合的血清活性成分，又稱免疫球蛋白（immunoglobulin， Ig）Ig有五種類型： IgG（主要，占80%）, IgA（血清型是單體，分泌型是雙體） IgM（5

9、個(gè)單體組成） IgD， IgE 免疫動(dòng)物 抗體（作為抗原） 抗抗體經(jīng)人工接種抗原或疾病后含有大量特異性抗體的血清稱抗血清或免疫血清。2）產(chǎn)生抗體的細(xì)胞三種細(xì)胞同時(shí)參與： 巨噬細(xì)胞（M ）：攝取、處理、呈遞抗原和激活T細(xì)胞； T細(xì)胞：識(shí)別抗原，促使B細(xì)胞的活化和分化成漿細(xì)胞； B細(xì)胞：產(chǎn)生抗體?？贵w是由漿細(xì)胞合成并分泌的。3）結(jié)構(gòu)：Y型四鏈（4條多肽鏈） 木瓜蛋白酶 可結(jié)晶片段（Fc） （1）具有免疫原性 （2）含免疫細(xì)胞（NK細(xì)胞， 巨噬細(xì)胞）結(jié)合位點(diǎn)和 補(bǔ)體結(jié)合位點(diǎn) 2個(gè)抗原結(jié)合片段（Fab） 含抗原結(jié)合位點(diǎn) 二鏈 輕鏈（L 鏈） 重鏈（H鏈）二端 氨基端 羧基端 三區(qū) V區(qū) C區(qū) 鉸鏈區(qū)

10、4對(duì)鏈間二硫鍵（在每一個(gè)功能區(qū)內(nèi)，鏈內(nèi)二硫鍵形成“環(huán)”） 二種酶解位點(diǎn)（木瓜蛋白酶，胃蛋白酶）體和價(jià): IgG、D 、E ： 單體，二價(jià) IgA： 二體，四價(jià) IgM：五體，十價(jià)（理論），五價(jià)（實(shí)際） 構(gòu)象： 與抗原結(jié)合后構(gòu)象發(fā)生變化：“T”型 “Y”型一、多克隆抗體（polyclonal antibody, PcAb）將由多種抗原成分組成的抗原物質(zhì)，采用傳統(tǒng)方法免疫接種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物后采集免疫血液，分離所得到的抗血清即為多克隆抗體。含有多種抗原成分的抗原物質(zhì)（如細(xì)菌抗原、病毒抗原），進(jìn)入機(jī)體后可激活許多淋巴細(xì)胞克隆，使機(jī)體產(chǎn)生可針對(duì)各種抗原成分或抗原表位的抗體，由此獲得的抗血清是一種多克隆的混合抗

11、體，具有高度的異質(zhì)性。 第四節(jié) 多克隆抗體與單克隆抗體二、單克隆抗體（monoclonal antibody, McAb）由單個(gè)B細(xì)胞增殖所產(chǎn)生的抗體，其遺傳背景完全一致，因此，抗體分子的氨基酸序列、類型、抗原特異性等生物學(xué)性狀均相同。應(yīng)用： 高效治療劑 （抗病毒） 藥物導(dǎo)彈（ McAb 與毒素偶聯(lián)）（抗腫瘤）具有高特異性、高純度、效價(jià)高等優(yōu)點(diǎn)。淋巴細(xì)胞雜交瘤技術(shù)生產(chǎn)單克隆抗體：該技術(shù)由G.Kohler、C.Milstein于1975年創(chuàng)建，1984年獲諾貝爾獎(jiǎng)。免疫B淋巴細(xì)胞 骨髓瘤細(xì)胞（可分泌McAb ， （在體外能長期繁殖）在體外不能長期繁殖） 細(xì)胞融合 雜交瘤細(xì)胞 （分泌McAb ，長

12、期繁殖） 生長繁殖 產(chǎn)生McAb第五節(jié)、抗原抗體反應(yīng)一、抗原抗體反應(yīng)1. 血清學(xué)反應(yīng)抗原抗體在體外的反應(yīng)。應(yīng)用：用免疫血清（已知抗體）檢測(cè)未知抗原（如菌種鑒定）；用已知抗原檢測(cè)待測(cè)血清（未知抗體）；抗原抗體反應(yīng)的一般規(guī)律 特異性 可逆性（物理結(jié)合） 定比性 階段性 （兩個(gè)階段） 條件依賴性（ pH68, 3745 ,生理鹽水）3. 主要的抗原抗體反應(yīng)1）凝集反應(yīng)： 顆粒性Ag + Ab 凝集團(tuán)（細(xì)菌，紅細(xì)胞） （稀釋Ab ）方法 玻片法 試管法2）沉淀反應(yīng) 可溶性Ag + Ab 沉淀物 （蛋白質(zhì)，多糖， 血清，細(xì)菌抽提液） （ 稀釋Ag）3）補(bǔ)體結(jié)合反應(yīng)：兩個(gè)系統(tǒng)5種組分： 待檢系統(tǒng) 已知的抗

13、原（或抗體） 待檢的抗體（或抗原） 指示系統(tǒng) 綿羊紅細(xì)胞 溶血素（綿羊紅細(xì)胞的特異抗體） 補(bǔ)體（取自豚鼠血清）4）中和反應(yīng)特異性抗體抑制多種抗原的生物學(xué)活性（如細(xì)菌外毒素的毒性、酶的活性、病毒的感染性等）的反應(yīng)，稱為中和試驗(yàn)。 第六節(jié) 免疫標(biāo)記技術(shù)抗原或抗體用小分子標(biāo)記劑（熒光素、酶、放射性同位素或電子致密物質(zhì)）進(jìn)行標(biāo)記，以提高抗原抗體反應(yīng)的靈敏度，可用于定性、定量和分子定位。優(yōu)點(diǎn)：特異性強(qiáng)，靈敏度高，反應(yīng)速度快，容易觀察。1.免疫熒光法在熒光顯微鏡下觀察，亦可用熒光計(jì)定量。2. 酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定（enzyme linked immunosorbent assay, ELISA）將可溶性抗體或

14、抗原吸附到聚苯乙烯等固相載體上進(jìn)行免疫酶反應(yīng)的定性定量方法?？乖c抗體的免疫反應(yīng)和酶的高效催化反應(yīng)有機(jī)結(jié)合，是目前應(yīng)用最廣泛的生物學(xué)技術(shù)。 酶與抗原或抗體結(jié)合后，不改變抗原或抗體的免疫學(xué)反應(yīng)特異性，也不影響酶本身的活性。結(jié)合在抗原抗體復(fù)合物上的酶，催化無色底物生成有色產(chǎn)物，分光光度計(jì)比色以對(duì)抗原或抗體定量或定性。常用的酶： 辣根過氧化物酶（底物：鄰苯二胺） 堿性磷酸酶（底物：對(duì)硝基酚磷酸鹽）直接法：用酶包被的抗原或抗體直接檢測(cè)包被在酶標(biāo)板上的抗體或抗原，被檢抗原或抗體的量與產(chǎn)物顏色成正比。間接法（檢測(cè)抗體） ：將酶標(biāo)記在抗抗體上，當(dāng)抗原與抗體結(jié)合后，再用酶標(biāo)抗抗體來檢查抗體是否與抗原結(jié)合。雙抗

15、體夾心法（檢測(cè)抗原）：先用一種未標(biāo)記的抗體包被酶標(biāo)板，然后每孔加入待測(cè)抗原，洗滌除去未結(jié)合抗原。然后加入對(duì)該抗原特異的第二抗體-酶結(jié)合物（形成了抗體-抗原-抗體三明治夾心層），再加入酶的底物，觀察顏色反應(yīng)。直接法間接法（檢測(cè)抗體）雙抗體夾心法（檢測(cè)抗原）3、放射免疫測(cè)定（radioimmunoassay，RIA）放射免疫測(cè)定是一種以放射性同位素作為標(biāo)記物，將同位素分析的靈敏性和抗原抗體反應(yīng)的特異性這兩大特點(diǎn)結(jié)合起來的測(cè)定技術(shù)。又分為放射免疫分析法和放射免疫測(cè)定自顯影法。放射免疫技術(shù)靈敏度極高，能測(cè)得毫微克至微微克（10-910-12g）的含量，廣泛用于激素、核酸、病毒抗原、腫瘤抗原等微量物質(zhì)測(cè)

16、定。但需特殊儀器及防護(hù)措施，并受同位素半衰期的限制。4、免疫印跡（immunoblot或westernblot）免疫印跡是在用于DNA分析的DNA印跡（southern blot）技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的蛋白質(zhì)檢測(cè)技術(shù)。其原理是將SDS電泳的高分辨率與免疫反應(yīng)的高度特異性相結(jié)合。待測(cè)樣品經(jīng)SDS電泳分離后，轉(zhuǎn)移到固相介質(zhì)如醋酸纖維膜上，然后用標(biāo)記抗體揭示特異抗原的存在。本方法廣泛用于蛋白質(zhì)樣品分析研究。1. 生物制品 凡是人工免疫用的抗原和抗體制品以及診斷用的抗原和抗體制品統(tǒng)稱為生物制品。第五節(jié)、生物制品及其應(yīng)用2. 分類 1）特異性免疫預(yù)防和治療劑 疫苗 活疫苗 死疫苗 常規(guī)疫苗 類毒素 自身疫苗 抗原 亞單位疫苗 （預(yù)防） 化學(xué)疫苗 新型疫苗 多肽疫苗 基因工程疫苗 DNA疫苗 抗毒素 抗病毒血清 抗菌血清 抗體 免疫球蛋白制劑（治療，應(yīng)急預(yù)防） 單克隆抗體 免疫核糖核酸（iRNA） 胎盤球蛋白2）非特異性免疫治療劑免疫調(diào)節(jié)劑，能增強(qiáng)、促進(jìn)和調(diào)節(jié)免疫功能 轉(zhuǎn)移因子（TF） 白細(xì)胞介素-2(IL-2) 胸腺素 細(xì)胞毒T細(xì)胞 卡介苗 小棒