免疫学概论1811.pdf
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1、医学免疫学 1 免疫学是以研究免疫系统的组成与功能、 免疫应答机制、免疫调节及免疫相关疾 病预防、诊断和治疗的学科。 现代免疫学正不断从分子层面揭示免疫 在整体健康与调节中的重要作用,成为 生命科学的重要支柱学科。 免疫学、分子生物学及神经生物学并称 为指导生命科学发展的三大前沿学科。 2 免疫学的发展挽救了数以亿计的生命 疫苗改变了世界,改写了历史 3 普及接种疫苗普及接种疫苗 免疫学的发展带动了生命科学的研究 Annual Review of Immunology 曾是自然科学影 响因子最高的杂志IF=52.43(2004),长期名列前茅。 4 2003年全球生物技术药品市 场达到600亿
2、美元,市场 占有率15%以上的5种产 品中免疫相关产品3个: EPO:28% 干扰素:15% 集落刺激因子:15% 5 80%免疫相关 免疫的发展带动生物制药工业的发展 免疫相关产品是生物技术产业中的支柱 2004全球生物技术药物 2013年全球十大畅销药物 6 2016/2017年全球十大畅销药物 2002年,单克隆抗体的全球销售额已达40亿美元。 2015年全球单克隆抗体药物的销售额已达到980亿美 元左右。 免疫学影响着生活的方方面面 人民卫生出版社:国家卫生和计划生育委员会 “十二五”规划教材 医学免疫学 主编:曹雪涛 何维 Immunology Chief editor: Roitt
3、 Cellular and molecular Immunology Chief editor: Abbas and Litchman 9 Textbooks 免疫学发展的历史回顾 10 王嘉宁 山东大学医学免疫学系 人类历史上曾发生过三次鼠疫的大流行,仅600 多年前的一次鼠疫大流行,全世界死亡约7500万 人,仅欧洲就死亡2500万以上。 11 1918年3月首发于美国军营的流感,随着远征军的 征战,在短短的10个月中席卷全球,一次流感的 暴发,夺去了约5000万人的性命 。 历史同期的第一次世界大战历时4年,死于战场的 约1000万人。 12 医学免疫学 免疫学(immunology)就
4、是在总结人类同烈性传 染病长期斗争的基础上诞生的。免疫(immunity) 一词源于拉丁字immunitus(豁免徭役的意思), 最初引申为免除瘟疫。 13 人类与天花的斗争史 14 Day 3 Day 5 Day 7 人类与天花的斗争史 我国民间有俗语说:“生了孩子只一半,出了 天花才算全。”可见天花危害之严重。 十八世纪,欧洲人死于天花的人数达一亿五千 万以上。 中世纪时,天花在世界各国广泛流行,几乎有 10的居民死于天花,五个人中即有一个人面 上有麻点,甚至皇帝也无法幸免。 法皇路易十五,英国女王玛丽二世,德皇约瑟一世, 俄皇彼得二世等,清朝皇帝顺治都是感染天花而死的。 15 死亡的胜利
5、 16 人类与天花的斗争史 11世纪,中国南宋时期,人痘苗的创造性发明,标志着免疫接种的诞 生免疫预防的开端。 16世纪后,中国人采用了降低痘苗毒力的选种方法,将“生痘”烘干加 工制成“熟痘”,从而明显提高了接种的安全性。 清代朱纯嘏痘疹定论(1713年,康熙52年); 清吴谦等编著的医宗金鉴幼 科种痘心法要旨 17 人类与天花的斗争史 l至17世纪时,人痘法已传入朝鲜、日本及俄国,并由俄国传入 土耳其,后经中东再传入欧洲。 18 人类与天花的斗争史 1796年,英国乡村医生Edward Jenner将患牛痘病的牛痘浆作为痘 苗,实验接种于人体用于预防人类天 花获得成功。因痘苗取之于牛痘,故
6、命名时采用了拉丁字vacca(牛), 并将该技术称为种痘或接种 (vaccination)。 1798年Jenner发表了有关牛痘苗预 防人类天花的论著。 19 由于牛痘苗取材更加容易,使用 更加安全,很快完全取代了人痘 苗,煅铸了生物制品历史的里程 碑。 20 人类与天花的斗争史 l1979年,世界卫生组织宣 告:全世界已经消灭了天 花 。 免疫学发展的历史回顾 普及接种牛痘普及接种牛痘 21 免疫学发展的历史回顾 经验免疫学时期(公元10世纪起19世纪) 摸索阶段 实验免疫学时期(19世纪末20世纪中叶) 建立基本免疫学理论 现代免疫学时期独立学科诞生(1971年) 从抗感染免疫(immu
7、nity against infection)扩 展出来 22 尽管人们还不清楚各种各样的流行病的性质以及它们之 间的关系,但已经观察到了在疾病中幸免于难的人当再 次爆发相同疾病时不会再得此病。 天花是最早在临床鉴别出的疾病之一,而因为它所引起 的终身免疫现象很容易被注意到,所以毫不奇怪大部分 关于免疫的早期理论都是用天花描述的,最早的免疫接 种是针对天花的。 可惜的是, Jenner似乎永远也没有试着去弄明白为什么他的疫 苗会引起免疫力,也许是受到他的老师声望显赫的hunter 的早期教诲:“为什么要思考呢?为什么不去做实验呢?” 23 经验免疫学时期 19世纪法国细菌学家及免疫学 家Lou
8、is Pasteur最早提出了微 生物是导致传染病发生的病源 学说。 减毒活疫苗 (live-attenuated vaccine) 陈旧培养的鸡霍乱菌 42-43 炭疽杆菌减毒活菌苗 减毒狂犬病疫苗 24 Louis Pauster (1822-1895) 实验免疫学时期 1888年从白喉菌培养物的上清液 中分离到白喉外毒素 1890年,德国医生Behring和日 本学者北里(Kitasato)成功制备减 毒白喉毒素(类毒素)及其抗体 (抗毒素) 免疫血清用于治疗白喉人工 被动免疫,免疫治疗的开端。 25 抗体与人工被动免疫 Von Behring 人工主动免疫与被动免疫 26 血清学与体液
9、免疫学说 抗体的发现及对抗体功能的认识,使很多学者开始热 衷于从患者血清中寻找和研究针对各种不同病原体的 抗体,并将其用于疾病的诊断和治疗,因此一个新的 免疫学分支血清学(serology)应运而生。 1896年,Widal 伤寒患者血清+伤寒杆菌凝集反应 免疫诊断的开端 德国学者Ehrlich于1897年提出了体液免疫学说 (theory of humoral immunity),该学说认为机体 抗感染免疫的功能主要来自体液中存在的抗体。 27 体液免疫学说与细胞免疫学说的争论是科学史上最著名的 争论之一。 1903年,Wright及Douglas把细胞学说与体液学说统 一起来体液中抗体可增
10、强吞噬细胞对抗体特异病原 菌的吞噬作用。 28 Metchnikoff 细胞免疫学说 俄国科学家Elie Metchnikoff首先发现细 胞吞噬现象,1890年提 出最初的细胞免疫学说。 Ehrlich 抗原的研究 抗原(antigens)是诱发机体免疫应答 的物质基础和先决条件。抗原可以刺激 机体免疫系统产生抗体或其它免疫应答 产物。 20世纪初,奥地利的Karl Landsteiner 进行了抗原特异性的开拓性研究。 Landsteiner将红细胞进行了ABO分型, 提出了同型血输血的原则。 开创了免疫化学的新领域。 29 Karl Landsteiner (18681943) 重要著作
11、: 1924年Well的-免疫的化学性 1934年Marrack的-抗体和抗原的化学性 1937年Landsteiner的-血液学反应的特异性 1943年Boyd的-免疫学基础 1949年Kabat-定量免疫化学 30 理论体系逐渐建立 抗体形成机制 侧链假说(side chain postulate) Ehrlich 指令假说(instruction postulate) Pauling 自然选择假说(Natural selection postulate) 1955,Niels Kaj Jerne 克隆选择学说(clonal selection postulate) 1959,Burnet
12、 31 Burnet克隆选择学说 1.体内存在无数抗原特异性(TCR、BCR) 淋巴细胞克隆 2.胚胎期与自身成分反应的淋巴细胞被清 除而“禁忌”形成耐受 3.出生后特异性淋巴细胞遇到相应抗原发 生克隆扩增,产生特异应答,并形成记 忆(Tm、Bm) 4.禁忌克隆复活或突变可导致自身免疫 32 33 中枢免疫器官 外周组织、器官 mutation 出生 现代免疫学成为独立学科 免疫学起源于抗感染的研究,成熟于免疫 生物学的发展和对机体识别“自己”与“非己” 功能的认识。从人们开始认识或领悟“免疫”的 最初概念至今已逾千年。 免疫学作为一门独立的学科是1971年在 美国华盛顿召开的第一次国际免疫联
13、合会时提出, 至今仅有几十年。 免疫系统概述 王嘉宁 山东大学医学免疫学系 免疫系统 中枢免疫器官 骨髓(Bone marrow) 胸腺(Thymus) 外周免疫器官 脾脏(Spleen) 淋巴结(lymph nodes) 皮肤相关的淋巴组织(SALT) 粘膜相关的淋巴组织(MALT) 免疫细胞:T、B和NK细胞,M、DC等 免疫分子:免疫球蛋白、补体、细胞因子、黏附分子等 免疫系统免疫系统 免疫器官 免疫器官概况 中枢免疫器官 中枢免疫器官中枢免疫器官(central immune organs), 又称中枢淋巴器官或一级初级淋巴器官一级初级淋巴器官 (primary lymphoid or
14、gans), 是免疫细 胞发生、分化、筛选与成熟的场所,包括胸 腺和骨髓,在鸟类还包括腔上囊(法氏囊)。 骨 髓 骨髓主要由造血干细胞(hematopoietic stem cells, HSC)、血细胞前体细胞、网状基质细胞以及大量 脂肪组织组成,它既是造血器官,又是免疫细胞发 育场所 骨髓实质被交错分布的网状组织分割,这些网状组 织由网状基质细胞、巨噬细胞和细胞外基质组成。 除了为造血细胞提供机械支架以外,还可分泌细胞 分化所需的一些因子,为细胞之间的相互作用提供 良好的环境,称之为造血微环境 40 骨髓的功能 骨髓是各类免疫细胞发生的场所,同时也是B 淋巴细胞分化成熟的场所。 l骨髓多能
15、造血干细胞首先分化为髓系祖细胞髓系祖细胞 (myeloid progenitors)和淋巴系祖细胞淋巴系祖细胞 (lymphoid progenitors)。 l髓系祖细胞最终分化成熟为粒细胞、单核细胞、 红细胞和血小板。 l一部分淋巴系祖细胞经血液迁入胸腺,发育成 熟为具有免疫功能的T细胞;另一部分则在骨 髓内继续分化为B细胞或自然杀伤细胞(NK细 胞),然后经血液循环迁至外周免疫器官。 髓系祖细胞髓系祖细胞 淋巴系祖细胞淋巴系祖细胞 骨髓的功能 骨髓也是B细胞发生应答的场所,尤其在再次 免疫应答中。 l外周免疫器官生发中心的记忆B细胞在特异性 抗原刺激下被活化,经淋巴和血液进入骨髓, 分化
16、成熟为浆细胞,并产生大量抗体(主要为 IgG),释放至血液循环。 l在骨髓中发生的再次应答,可缓慢、持久地产 生大量抗体,成为血清抗体的主要来源,表明 骨髓是再次体液免疫应答发生的主要部位。 从某种意义上说,骨髓既是中枢免疫器官, 又是外周免疫器官。 胸腺(Thymus) T细胞分化、成熟的场所,位于胸骨之后, 由两叶扁平的淋巴组织组成。 裸鼠(nude mice,先天无胸腺小鼠)和先 天性胸腺发育不全(DiGeorge综合征)的儿 童其T细胞发育障碍,导致细胞免疫缺陷, 伴体液免疫受损。 胸腺 皮质主要由胸腺上皮细胞(thymus epithelial cell,TEC)、 密集的淋巴细胞(
17、lymphocytes)以及一些巨噬细胞 (macrophages)组成。骨髓中T前体细胞经血液循环进 入胸腺,即成为胸腺细胞(thymocytes)。胸腺细胞多而 密集,占皮质内细胞总数的85%90%,且为不成熟细 胞。胸腺浅皮质内的胸腺上皮细胞也称哺育细胞 (nurse cells),可产生激素、细胞因子,促使胸腺细 胞逐渐分化为未成熟的CD4CD8(双阳性)胸腺细 胞。深皮质区主要为较成熟的胸腺细胞和中淋巴细胞、 树突状细胞。小体消失。 胸腺微环境(thymic microenvironment) 胸腺微环境胸腺微环境是决定T细胞分化、增殖和选择性发 育的重要条件,主要由胸腺基质细胞、细
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