第十一章 动物的免疫系统和激素,一、动物的免疫系统,什么是免疫？,免疫是指机体识别和排除抗原性异物，保护机体不受外来侵害的特性。 这是人体的一种生理功能，人体依靠这种功能识别“自己”和“非己”成分，从而破坏和排斥进入人体的抗原物质，或人体本身所产生的损伤细胞和肿瘤细胞等，以达到维持人体健康的目的。,人体共有三道防线,第一道防线是由皮肤和黏膜构成的. 第二道防线是体液中的杀菌物质和吞噬细胞。 第三道防线主要由免疫器官（胸腺、淋巴结和脾脏等）和免疫细胞（淋巴细胞）组成 前两道防线是人类在进化过程中逐渐建立起来的天然防御功能，特点是人生来就有，不针对某一种特定的病原体，对多种病原体都有防御作用，因此叫做非特异性免疫（又称先天性免疫）。 第三道防线是人体在出生以后逐渐建立起来的后天防御功能，特点是出生后才产生的，只针对某一特定的病原体或异物起作用，因而叫做特异性免疫（又称后天性免疫）。,第一道防线是由皮肤和黏膜构成的，他们不仅能够阻挡病原体侵入人体（机械作用），而且它们的分泌物（如呼吸道粘膜分泌的粘液，胃粘膜分泌的胃酸等）具杀死入侵的细菌的作用。,第二道防线是体液中的杀菌物质和吞噬细胞，如抗菌蛋白杀灭致病原；吞噬细胞吞噬入侵的微生物等。,第三道防线主要由免疫器官（胸腺、淋巴结和脾脏等） 和免疫细胞（淋巴细胞）组成,免疫研究的发展,据记载，我国宋朝（11世纪）就接种“人痘”预防天花。,詹纳（1749-1823）,英国医生 Jenner 在 1796 年首创接种牛痘预防天花。 1978 年世界卫生组织宣布，人类消灭了天花。,1870s ,巴斯德和柯赫发现多次传代后的弱化的细菌虽然不能致病，却能使寄主免疫。 他们系统地用弱毒疫菌接种, 来预防羊炭疽病，鸡霍乱，狂犬病等传染病。,巴斯德（1822-1895）,免疫的研究从人体及家畜、家禽疾病防治方面开始，现在已大大的扩展了。 现代免疫学从传统的抗感染免疫（免除瘟疫）概念中解放出来，进而发展为生物机体对“自己”和“非已”的识别，藉以维持机体稳定性的生物学概念。 目前，对免疫学的研究已经达到了细胞水平和分子水平。免疫学在自身不断发展的同时，也不断与其他相关学科与先进技术相结合，发展出了如分子免疫学、细胞免疫学、免疫组学等大量的新的前沿分支科学。对于生物学与医学的发展以及人类的生产生活都产生了深远的影响。,动物完善的防御系统是在长期的生存竞争中逐渐发展起来的。 从无脊椎动物到脊椎动物，由低等到高等的进化过程当中，动物的免疫系统逐渐趋于完善。,1.1 动物免疫系统的进化,单细胞生物：具有吞噬细菌等小颗粒异物的能力。 腔肠动物和海绵动物：具有变形细胞，能吞噬大颗粒异物。 软体动物、环节动物及节肢动物：血液中有白细胞及腔胞。 某些棘皮类及被囊类：开始出现像淋巴样的细胞，具有对同种组织移植排斥现象。 任何无脊椎动物中未发现免疫球蛋白分子，也没有明显相当于淋巴组织的器官。,1.1.1 无脊椎动物的免疫系统,1.1.2 脊椎动物的免疫系统,圆口类（八目鳗）：具有较原始的胸腺和脾，可生成淋巴细胞，出现IgM型的大分子抗 体，还能建立免疫的记忆； 鱼类：存在T、B细胞样淋巴细胞，具备细胞免疫、体液免疫和局部粘膜免疫功能； 两栖类：有多种T淋巴细胞功能，免疫球蛋白出现多种类型，至少存在IgM、 IgG； 爬行类：具多样的免疫球蛋白和淋巴组织。但相当于B细胞的起源还未肯定； 鸟类：具备中枢性免疫器官，胸腺和腔上囊（能产生T淋巴细胞和B淋巴细胞），外周淋巴组织开始出现生发中心； 哺乳类：具有结构和功能最复杂的最完善的免疫系统。 几乎所有脊椎动物都存在功能上相当于T、B淋巴细胞的特异性免疫记忆和免疫球蛋白。,表 11-1 脊椎动物与无脊椎动物免疫系统的区别,脊椎动物与无脊椎动物免疫系统的区别,1.2 人体的非特异性免疫,人体的第一道防线，即皮肤和粘膜是非常有效的，但当体表受伤出现裂口时，细菌等微生物就会进入体内，此时人体的第二道防线，开始发挥作用，并对任何入侵的微生物都有反应，没有特异性，称为非特异性免疫。 最显著的非特异性免疫有4个方面： 细胞吞噬入侵的微生物； 抗微生物的蛋白杀灭致病原； 炎症反应； 温度反应。,细胞吞噬入侵的微生物,受伤部位会吸引白细胞向其运动，白细胞中的嗜中性粒细胞和单核细胞（穿过血管壁进入受损害的组织后，发育变成巨噬细胞）都有较强的吞噬作用。它们将细菌包入细胞质，形成吞噬体，然后由细胞中的溶酶体杀死和分解细菌。 自然杀伤细胞 （natural killer cell， NK细胞 ） 是具有天然杀伤能力的淋巴细胞，不直接对入侵的微生物起作用，而是杀死受感染的机体组织细胞，特别是病毒感染的细胞。能直接杀死肿瘤细胞。,图113 自然杀伤细胞,抗微生物的蛋白又称补体（complement），是存在于人体血清中的一组非特异性血清蛋白（约20种） ，主要是及 球蛋白,它们是一类酶原,能被任何抗原和抗体的复合物所激活.在抗原和抗体反应中有补充抗体的作用,补体名称也由此而来。由于其包括多种成分，故称为补体系统。 当血液中的补体与入侵的细菌或真菌细胞壁相遇时，补体蛋白质聚集形成膜攻击复合体插入到细胞膜外层，形成穿孔，导致细胞膨胀破裂。,抗微生物的蛋白杀灭致病原,图114 补体分子破坏细菌的图解,炎症反应,机体对感染局部的非特异性反应就是炎症反应。,侵入的细菌使受伤组织释放组织胺和前列腺素，引起侵入部分的血管舒张，血流增加；且对蛋白质的通透性也增加，蛋白质渗出到组织间隙，引起感染局部体液增多而肿胀；毛细血管的渗透性的增加，更引起吞噬细胞穿过血管壁，进入到受损伤的组织部位，吞噬入侵细菌。,破损细胞释放组织胺,炎症局部出现红、肿、热、痛,白细胞吞噬细菌,温度反应,白细胞遭遇入侵微生物时，可释放白细胞介素-1， 与细菌外毒素共同刺激下丘脑神经元，升高正常的温度调节点，导致体温升高。 体温升高能刺激白细胞的吞噬作用，也可使血液中的铁浓度降低，抑制细菌生长。 可见，发热也是一种自身的防御作用，一般不到39 不要吃退烧药。但体温升高对机体也有伤害作用，超过40.6往往会危及生命。,特异性免疫反应（specific immune defenses）： 当细菌、病毒等微生物或其他有机大分子（突破了第一道和第二道防线），侵入体内后，由于入侵物含有一种或几种特异性化学物质，引起体内产生针对这些特异物质的免疫反应，即为特异性免疫反应。,1.3 人体的特异性免疫,抗原（antigen)： 可以使机体产生特异性免疫反应的物质，如蛋白质、大分子多糖等，即为抗原。,免疫应答： 抗原进入机体刺激免疫细胞活化、增殖、分化，产生免疫物质发挥免疫效应，将抗原破坏、清除的整个过程叫免疫应答。 特异性免疫反应类型： 细胞免疫（cellular immunity） 体液免疫（humoral immunity）,特异性免疫反应是出生后经主动或被动免疫方式而获得的，故也称获得性免疫（后天性免疫）。 特异性免疫反应是人体的第三道防线，由免疫器官和免疫细胞共同参与。,1.4 免疫器官,中枢免疫器官 是免疫细胞发生、分化和成熟的场所。,骨髓（bone marrow) 哺乳类 胸腺(thymus),法式囊(bursa) 鸟类 （也称腔上囊） 胸腺(thymus),胸腺,脾脏,骨髓,淋巴管,阑尾,胸导管,淋巴结,扁桃体,周围免疫器官,周围免疫器官是成熟的T、B淋巴细胞定居、增殖及发生免疫反应的重要部位。是机体免疫系统的重要组成部分，担负着机体局部免疫功能。 包括淋巴结、脾脏、扁桃体、阑尾和其他淋巴组织（肠道集合淋巴结及消化道、呼吸道 、泌尿生殖道粘膜下许多淋巴结和弥散的淋巴组织等）。,图116 人的免疫系统,Thoracic Lymphatic,凡参与免疫反应或与免疫反应有关的细胞统称免疫细胞。包括淋巴细胞、单核吞噬细胞、粒细胞和肥大细胞等。,1.5 免疫细胞,淋巴细胞在免疫应答过程中起核心作用，它具有特异识别抗原、介导特异性免疫反应的功能。,图117 造血干细胞的分化,免疫细胞的种类,单核吞噬细胞 包括血液中的单核细胞和组织中固定和游走的巨噬细胞。 单核细胞源于骨髓造血干细胞，成熟后释放入血液，占血液中白细胞的38%。 血液中的单核细胞移向全身各组织，即分化为各种组织中的巨噬细胞。,粒细胞 主要分布于外周血液中，其胞浆中含有特殊染色颗粒。据姬姆萨染色后胞浆中颗粒的染色性，分为： 嗜中性粒细胞：具有高度移动性和吞噬功能； 嗜酸性粒细胞：在抗过敏（I型过敏反应) 和抗寄生虫感染中发挥重要作用； 嗜碱性粒细胞和肥大细胞：细胞表面有IgE Fc受体，能与IgE结合。在I型过敏反应炎症的形成中起重要作用。,淋巴细胞 1、B淋巴细胞：发生于骨髓及腔上囊（鸟类）；被抗原致敏后分化为浆细胞，产生相应抗体；有B1、B2两种亚群。 2、 T淋巴细胞：发生于胸腺，需经抗原致敏后才能成为成熟的效应细胞，分几种亚群：胞毒T细胞（Tc）、抑制性T细胞（Ts）、辅助性T细胞（Th）,淋巴细胞,3、杀伤细胞（简称K细胞）：其主要特点是细胞表面具有IgG的Fc受体，当靶细胞与相应的IgG结合，K细胞可与结合在靶细胞上的IgG的Fc结合，从而使自身活化，释放细胞毒素，裂解靶细胞。这种作用称为抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（ADCC） 。 4、 NK细胞（natural killer cell）：无需经抗原致敏即具有杀伤力的细胞。,免疫细胞的表面蛋白质,在研究移植排斥反应时，把受者对供者移植的组织或器官的接受程度称为组织相容性 。 决定组织相容性的抗原称为组织相容性抗原。每种生物群体中存在很多种组织相容性抗原，统称为组织相容性系统。其中能引起主要排斥作用的抗原称为主要组织相容性系统（MHS）。 编码 MHS 的基因群称为主要组织相容性复合体(MHC） 。 小鼠的MHC称为 H-2，人类的MHC称为 HLA复合体。 HLA复合体编码产生的组织相容性分子，有3类： MHC- 、 MHC- 、 MHC- 。,MHC-（类抗原）：在人体中分布广泛，所有有核细胞膜表面都有，以淋巴细胞表面密度最大。是引起移植排斥反应的主要抗原。 MHC- （类抗原） ：主要定位于巨噬细胞、B细胞、其他抗原递呈细胞、活化的T淋巴细胞等免疫细胞的表面。与免疫调节有关。免疫细胞间的相互作用受 MHC-制约。 免疫的对象是外物，如细菌、病毒、其他动物的细胞组织等。免疫系统遇到这些外物时，坚决消灭之，对自身的细胞则“不予侵犯”，这是免疫的自身耐受性。免疫系统必须具有这样的特性，否则就要发生自身免疫的疾病，如风湿性关节炎、肾小管肾炎等。免疫的自身耐受性就决定于MHC。 在胚胎时期，当淋巴细胞走向成熟时，那些带有能和自身细胞MHC结合的受体淋巴细胞全部被消灭，剩下的都是不能和自身MHC结合的，因而双方相安无事，这就是免疫的自身耐受性。,细胞自身标识 除机体自我识别外，细胞 也有细胞自身标识。T淋巴细胞和B淋巴细胞均为小淋巴细胞，从形态上难于区别，但其细胞膜上的表面标志不同，表面标志包括表面抗原受体和表面抗原。 B淋巴细胞抗原受体（BCR） T淋巴细胞抗原受体（TCR） B细胞和T细胞识别抗原性异物的功能就是通过其膜表面抗原受体而完成的。 表面抗原：指淋巴细胞膜上的抗原性物质。目前国际上以分化簇（CD）命名。大多数是各种结构的糖蛋白。,免疫反应（应答）的特点： 特异性 回忆性 放大性,图119 免疫应答的特异性和记忆,1.6 免疫反应（应答）,免疫反应也称为特异性免疫反应。有两种类型： B淋巴细胞介导为主的免疫反应体液免疫 T淋巴细胞介导为主的免疫反应细胞免疫,1.6.1 体液免疫反应,指B淋巴细胞在抗原刺激下活化、 增殖、分化为浆细胞、产生抗体 所发生的特异性免疫效应的过程。,体液免疫的抗原多为相对分子量在10000以上的蛋白质和多糖大分子。病毒颗