Lecture1-免疫学概述.ppt
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1、分子免疫学概述吉林大学畜牧兽医学院吉林大学畜牧兽医学院2011.09The Origin of Immune Concept1.The term“Immunity”=Latin word“Immunitas”=Protection from legal prosecution(Roman senators)Biological definition=Protection from infectious diseases2.The concept of immunity=existed in ancient Greek&Chinese=the experienced view“天花天花”又名痘疮
2、又名痘疮 十六世纪下半叶(明代隆庆年间十六世纪下半叶(明代隆庆年间1567-1572)正式发明了人痘接种术,十七世纪普遍推广。正式发明了人痘接种术,十七世纪普遍推广。3.The medical view of immunity=Edward Jenner(1796)Observation=Milkmaids generally get No SmallpoxHypothesis=Pus from vaccinia(cowpox)=Protect milkmaids from smallpox Test=Inoculate materials from cowpox pus =Protect a
3、 young boy from smallpox (Protective immunity)The vaccination against smallpoxExudate from a cowpox pustule on the hand of milkmaid Sarah Nelmes was inserted into scratches on the arms of James Phipps,May 14,1796.1796年,英国人年,英国人Edward Jenner发明牛痘苗预防天发明牛痘苗预防天花(花(cowpox vaccine)。)。Edward JennerEradicati
4、on of smallpox200 yearsafter JennerWHO announcesmallpox eradicated1965197019751980Countries withmore than onesmallpox caseper month301504.The concept of“Immunity”developed gradually over time through many scientific findings:=Robert Koch(1905 Nobel Laureate)=Infectious diseases caused by microorgani
5、sms=Louis Pasteur=Vaccines against cholera&rabies=These clinical successes=The search of underlying mechanism of“Protection of Infectious Diseases”研制出多种减毒疫苗研制出多种减毒疫苗(attenuated vaccine),用于预防鸡霍乱用于预防鸡霍乱,炭疽杆菌炭疽杆菌,狂犬狂犬病等疾病。病等疾病。Louis Pasteur1880年,鸡霍乱弧菌减毒疫苗年,鸡霍乱弧菌减毒疫苗Vaccines for common infectious diseas
6、esb型流感嗜血杆菌 破伤风 百日咳 风疹 腮腺炎 麻疹 脊髓灰质炎 乙肝 白喉 Still no effective vaccines for many infectious microbes,e.g.,HCV,HIV,Dengue virus.etc细胞免疫和体液免疫学派的形成:(19世纪后叶-20世纪中叶)免疫学重大学说和理论:克隆选择学说(1957);免疫网络学说(1974)对免疫系统的全面认识:发现各种免疫器官及免疫细胞Descriptive Science”=“Experimental Science”(1)(1)细胞免疫学说细胞免疫学说细胞免疫学说细胞免疫学说 (cellular
7、 immunity)(cellular immunity)Neutrophil梅契尼可夫梅契尼可夫1880s-Metchnikoff discovered phagocytic cells that ingest microbes and particlescells conferred immunity免疫应答机制的研究:1.The Discovery of antibody functions in 18972.The Nobel Laureate in Medicine 1908Adopted from Nature Immunology,July 2008 liquid of bloo
8、d conferred immunity 发现抗体能清除各种病原微发现抗体能清除各种病原微生物或者能中和细菌毒素。生物或者能中和细菌毒素。(2)(2)体液免疫学说体液免疫学说体液免疫学说体液免疫学说 (humoralhumoral immunity)immunity)Paul Ehrlich:One of the fathers of humoral adaptive immunityQ:Which confers immunity cells or serum?A:Both cells and serum contribute to immunity!MacFarlane Burnet (1
9、899-1985)克隆选择学说克隆选择学说clonal selection theory 体内事先就存有能识别各种抗原的细胞克隆(clone),每一细胞表面均有对特定抗原的受体,能与相应抗原结合而识别它们。抗原的作用在于选择与其相应的细胞克隆与其受体结合后,引起细胞的增殖分化,产生免疫应答,产生大量抗体(即免疫球蛋白)。抗体形成理论-克隆选择学说 体内存在无数抗原特异性淋巴细胞克隆体内存在无数抗原特异性淋巴细胞克隆胚胎期与自身成分反应的淋巴细胞被胚胎期与自身成分反应的淋巴细胞被“禁忌禁忌”形成耐受形成耐受出生后淋巴细胞遇到相应抗原发生特异应答,并形成记忆出生后淋巴细胞遇到相应抗原发生特异应答,
10、并形成记忆禁忌细胞突变可导致自身免疫禁忌细胞突变可导致自身免疫5.Advances in technology(e.g.,Cell culture,Monoclonal Ab,Flow cytometry,Genetic engineeringetc)have facilitated our understanding of the immune system and its functions.“(1)(1)免疫学理论研究免疫学理论研究抗体多样性和特异性的遗传学基础 T细胞抗原受体的基因克隆免疫遗传学和MHC限制性的发现细胞因子及其受体信号转导的研究危险信号学说(2)(2)免疫学应用研究:免
11、疫学应用研究:基因工程疫苗基因工程制备重组细胞因子免疫细胞治疗治疗性抗体免疫(免疫(immunity)immunity)传统概念指免除疫病、免除感染,指机体抗感染的防御能力。现代概念指机体对“自己”或“非己”的识别并排除“非己”的功能。免疫的基本功能免疫的基本功能功能功能正常表现(有利)正常表现(有利)异常表现(有害)异常表现(有害)免疫防御免疫防御immune immune defencedefence抗病原微生物抗病原微生物的侵袭的侵袭超敏反应超敏反应易受感染或免疫缺陷易受感染或免疫缺陷病病免疫稳定免疫稳定immune homeostasisimmune homeostasis清除损伤、衰
12、老、清除损伤、衰老、死亡细胞死亡细胞 自身免疫性疾病自身免疫性疾病免疫监视免疫监视immune immune surveillancesurveillance清除突变或畸变的清除突变或畸变的恶性细胞恶性细胞 恶性肿瘤恶性肿瘤 免疫系统免疫系统 (immune system)(immune system):机体执行免疫功能的组织、器官、细胞和分子构成免疫系统。The four kinds of pathogens that cause human disease常见的病原微生物常见的病原微生物常见的病原微生物常见的病原微生物Overview of immune responses固有免疫固有免疫
13、(innate immunity)是机体抵御病原微生物入侵的第一道防线,并启动和参与适是机体抵御病原微生物入侵的第一道防线,并启动和参与适应性免疫应答。应性免疫应答。天然免疫(natural immunity)或非特异性免疫(nonspecific immunity),是个体出生时就具有的免疫力,通过遗传获得,是生物在长期进化过程中逐渐形成的,其针对外来异物的范围广,反应迅速,其应答模式和强度不因与病原微生物的反复接触而改变。固有免疫系统的组成固有免疫系统的组成屏障屏障细胞细胞分子分子皮肤黏膜屏障:皮肤黏膜屏障:物理、化学、微生物物理、化学、微生物血血-脑屏障、血脑屏障、血-胸腺屏障胸腺屏障血
14、血-胎屏障、气胎屏障、气-血屏障血屏障巨噬细胞、中性粒细胞、树突状细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、树突状细胞、T 细胞、细胞、NK细胞、细胞、NKT细胞、细胞、B1细胞、肥大细胞、嗜碱性粒细胞细胞、肥大细胞、嗜碱性粒细胞和嗜酸性粒细胞等。和嗜酸性粒细胞等。抗菌肽、溶菌酶、急抗菌肽、溶菌酶、急性期蛋白、补体、细性期蛋白、补体、细胞因子和黏附分子、胞因子和黏附分子、Epithelial barriers prevent the entry of microbes固有免疫细胞固有免疫细胞 PhagocyteNKILLs(固有样淋巴细胞)(固有样淋巴细胞)DC MCBasophil Eosinophil
15、T细胞细胞 NKT细胞细胞 B1细胞细胞Monocyte-macrophageNeutrophil肺部巨噬细胞吞噬大肠杆菌Phagocytosis by innate immunity固有性免疫分子固有性免疫分子指体表分泌液以及血浆和其它体液中能够识别或攻击病原体的指体表分泌液以及血浆和其它体液中能够识别或攻击病原体的可溶性分子。可溶性分子。抗菌肽抗菌肽 antimicrobial peptides溶菌酶溶菌酶 lysozyme急性期蛋白急性期蛋白(acute phase proteins,APP)脂多糖结合蛋白(脂多糖结合蛋白(LBP)血清淀粉样蛋白(血清淀粉样蛋白(SAP)甘露糖结合蛋白(
16、甘露糖结合蛋白(MBP)C反应蛋白等(反应蛋白等(CRP)补体补体 细胞因子和黏附分子细胞因子和黏附分子Complement activation pathways Elie Mechnikoff:The Pioneer of Innate Immunity1.The Discovery of Phagocytes&Phagocytosis2.The Nobel Laureate in Medicine 1908Adopted from Nature Immunology,July 2008 The development of modern Immunology in 20th centur
17、y mainly centers on understanding the Adaptive Immune System.Charles A.Janeway,M.D.Yale Univ.The“Renaissance”of innate immunityIn 1989,Janeway=Immune recognition of microbes=Detection of conserved molecular patterns,referred to PAMPs(Pathogen-Associated Molecular Patterns)with features:1.Invariant a
18、mong a given class of microbes.2.Have essential roles in microbial physiology.3.Recognized by receptors of the innate immune system,called PRRs(Pattern-Recognition Receptors).4.Innate immunity regulates adaptive immunity Julie A.Hoffmann,Ph.D.Strasbourg,FranceThe“Renaissance”of innate immunityIn 199
19、6,Hoffmanns group Toll functions as a PRR in DrosophilaKey concepts in innate immunity1.The innate immune system mainly recognizes common structures shared by classes of microbes,=Pathogen Associated Molecular Patterns(PAMPs),e.g.,LPS,Peptidoglycan,Microbial DNA&RNA.2.Host receptors that recognize P
20、AMPs are called Pattern-Recognition Receptors(PRRs),which are encoded in “Germline”DNA=limited Diversity.3.Innate immunity not only provide the first line of defenses but link to the program of adaptive immunity.4.PRRs may also recognize components from injured or dead host cells=Autoimmune diseases
21、Pattern Lipopolysaccharide(LPS)Lipoteichoic acid Bacterial lipopeptides Peptidoglycan Bacterial DNA(CpG)Flagellin Terminal mannose/fucose Viral DNA(CpG)ssRNA dsRNAPathogen-AssociatedMolecularPatterns(PAMP)是病原微生物(尤其是原核是病原微生物(尤其是原核生物)表面存在一些人体所生物)表面存在一些人体所没有的,但可为许多相关微没有的,但可为许多相关微生物所共享、结构恒定、进生物所共享、结构恒定、
22、进化保守的分子结构。化保守的分子结构。损伤相关分子模式损伤相关分子模式(damage-associated molecular patterns,DAMPs)机体自身细胞所释放的内源性分子,即内源性危险信号,来源于受损或坏死组织和某些激活的免疫细胞。主要有HMGB1、热体克蛋白等。PAMP vs DAMPSterile inflammationconserved microbial motifs VS non-microbial signals Locations of Different PRRsBody fluids-Soluble PRRsCellular PRRs-Cell surfa
23、ce-Endosomes-CytosolToll-like ReceptorsMyD88-Dependent and independent SignalingNLRs are cytoplasmic bacterial sensors that activate inflammasomes1Viral Pattern Recognition Receptors:Signaling and ConsequencesInteraction between innate and&adaptive immunity1.Innate immunity=Ag presentation(by Dendri
24、tic cells)2.Adaptive immunity=Ag recognition(by T&B lymphocytes)适应性免疫(adaptive immunity)是机体获得性、抗原特异性、抵抗病原微生物感染是机体获得性、抗原特异性、抵抗病原微生物感染的高效防御机制。的高效防御机制。获得性免疫(获得性免疫(acquired immunity)或特异性或特异性免疫免疫(specific immunity),是个体出生后,在,是个体出生后,在环境中受抗原刺激所产生的免疫力,针对特定抗原,环境中受抗原刺激所产生的免疫力,针对特定抗原,有特异性、多样性、记忆性和耐受性。有特异性、多样性、记
25、忆性和耐受性。1)特异性,对某个特定的异物性抗原能引起特异性,对某个特定的异物性抗原能引起特异性免疫特异性免疫应答;指抗原特异性。应答;指抗原特异性。2)多样性,机体可针对环境中多种多样的抗原,分别建立起不同的特异性免疫多样性,机体可针对环境中多种多样的抗原,分别建立起不同的特异性免疫应答;多样性是特异性产生的基础。应答;多样性是特异性产生的基础。3)记忆性,当异物抗原再次入侵时,可产生快而强的再次免疫应答效应;记忆记忆性,当异物抗原再次入侵时,可产生快而强的再次免疫应答效应;记忆性淋巴细胞性淋巴细胞。4)耐受性,正常情况下,耐受性,正常情况下,免疫系统免疫系统对自身成分有保护性的免疫耐受;对
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