动物免疫学 讲稿 全文

绪论

免疫学是研究人及动物与免疫功能活动相关联的基础理论及实验技术的生物科学。它是和医学微生物学同时诞生的古老的学科，并且在很长一段时间内，它同微生物学没有分开。1971年，第一届国际免疫学会会议上形成一致意见，将免疫学从微生物学中分离出来，建立独立的免疫学学科。动物免疫学是动物医学专业的一门重要专业基础课。动物免疫学的教学，使动物医学专业学生了解和掌握畜禽的免疫功能活动规律及相关的免疫实验技术，为疫病诊断、免疫防治及相关的科学研究打下基础。

一、免疫的概念、基本特性和基本功能

1.免疫（immunity）

古典免疫，指人、动物机体对某种病原微生物的抵抗力以及对同一种病原微生物再感染的特异防御能力。这种抗感染的特异防御能力通过患病过程或人工接种疫苗而建立。

人类最早的人工接种术（以人痘痂皮接种）的发明和应用在中国。清代，俞茂鲲在《痘科金镜赋集解》中记载，种痘法预防天花起始于明朝隆庆年间（公元1567—1572）宁国府。在《种痘新书-论痘宜种》（张琰）、《张氏医通》（张璐、1695）、《医宗金鉴》（1742）中有更详细的记载。种痘法预防天花先后流传至朝鲜、日本、土耳其、英国等。

十八世纪末，英国医生Adward Jenner 发明牛痘接种预防天花。他在《天花疫苗的由来和效果的研究》（1798）一文中称此技术为种痘（Vaccination，源自拉丁文Vacca 牛）。

免疫应答不一定由病原体诱导，还可由异种蛋白、某些药物（食物、花粉）、自身抗原、肿瘤抗原等诱导。免疫功能活动不仅具有抗感染的有利方面，还可引起过敏反应、输血反应、组织移植排斥反应、自身免疫性疾病等。

现代免疫是指人和动物机体识别和排斥抗原分子的一系列复杂的功能活动。现代免疫学所研究的现象、规律、技术等都是与人和动物机体识别和排斥抗原分子的功能活动密切相关联的。

2.免疫的基本特性

2.1区分自我和非我免疫系统能精确识别外源性抗原和自身抗原。机体对自身抗原具有免疫耐受性，是具有潜在识别能力的淋巴细胞在发育的某个阶段与自身抗原接触而消亡。

2.2 特异性免疫应答对不同的抗原具有高度特异性，淋巴细胞的膜表面抗原受体与相对应的抗原分子表面的抗原决定簇发生特异性结合。

2.3 免疫记忆性与免疫记忆细胞及每一次与抗原接触都能扩大抗原特异性淋巴细胞克隆有关。

2.4 自我调节免疫应答的调节与抗原的刺激、活化淋巴细胞的寿命、各种调控机制有关。

3.免疫的基本功能

3.1 抵抗感染机体内的体液免疫和细胞免疫对病原微生物的感染产生不同程度的防御作用。

3.2 自身稳定机体内免疫系统将体内每天产生的凋亡细胞及细胞残骸清除掉，维持内环境稳定。

3.3 免疫监视机体内的细胞因各种致病因子作用，发生突变转化为肿瘤细胞。机体的免疫系统对这些肿瘤细胞进行识别、清除。

4.免疫学（Immnuology）

研究抗原的结构和功能、免疫应答、免疫应答产物及其与抗原反应的规律和免疫技术等方面的一门生物科学。免疫学是研究各种免疫现象及微生物和外源性大分子进入机体后诱导的细胞和分子反应。参与这种免疫应答的细胞和分子组成了免疫学统，它们共同协调地对各

种抗原发生反应而构成了“免疫应答”。在基础方面，研究诱导免疫应答的抗原，执行免疫应答的免疫学统，免疫应答的现象、产物和机制；在应用方面，研究各种免疫学检测方法和技术，阐明某些疾病与免疫相关联的发病机制，研究如何控制某些不利于动物机体的免疫反应过程，研制各种疫苗及其他生物制品等。

现代免疫学是一门实验科学，在科学实验的基础上解释免疫现象、探讨免疫学的规律。

二免疫学发展简史

1.免疫学的萌芽期 16世纪—19世纪末，经验阶段

中国医生，约1570年，人痘人痘痂皮接种预防天花。

英国医生Adward Jenner ，1796年，发明牛痘接种预防天花。

2.免疫学的兴盛期 19世纪末—20世纪中叶，以大量的科学实验探讨免疫学的规律。主要成就有：

2.1法国科学家Louis Pasteur（1822-1895）研制出几种减毒疫苗，鸡霍乱（1880）、炭疽

（1881）、猪丹毒（1882）、狂犬病（1884）。

2.21883年，Elie I.I.Metchnioff（俄）发现细胞吞噬作用，并于1890年提出细胞免疫学

说。1886年，Salman 和 T.Smith 首创死菌苗。

2.31888年，P. P. Emile Roux和A. F. J.Yersin发现白喉杆菌毒素。

2.41890年，Richard f. J. Pfeiffer和Vasily I. Isaeff发现抗毒素，提出白喉抗毒素

治疗法。

2.51894年，Richard F. J. Pfeiffer和Vasily I. Isaeff发现抗血清的溶菌作用。

2.61895年，Jules J. B. V. Bordet以实验证明抗血清的溶菌作用是溶菌素（即抗体）和

补体协同作用的结果。

2.71897年，Paul Ehrlich提出体液免疫学说，认为血清抗体是抗感染的首要的；并于1908

年提出抗体形成的侧链学说

2.81900年，Karl Landsteiner发现人类血型。

2.91902年，Charles R. Richet 和 Paul J. Portier发现过敏反应。

2.101903年，Almroth E. Wrigth和Stewart R, Douglas发现调理素，证明吞噬细胞的吞噬作用在抗体的协助下可大为增强。

2.111905年，Clemens P. von Pirquet和Bela Schick发现血清病，开创免疫病理学的研究。

2.12自身免疫现象和自身免疫病

1907年，Donath 和K. Landsteiner在血红蛋白尿患者血液中发现抗自身红细胞的抗体。

1938年，Dameshek和Schwartz在溶血性贫血患者血液中检出抗自身红细胞的溶血素。

1948年，Hargrave在全身红斑狼疮病人体内检出抗核抗体。

1956年，Witebsky等成功建立多种出现自身免疫损伤的动物模型。

但后来发现机体内自身抗体的存在并不一定诱发自身免疫病。

3.免疫学的腾飞期 20世纪中叶至现在，现代免疫学时期

1944年，Medawar 和M.Burnet提出免疫耐受假说。

1945年，Owen在异卵双生年牛发现一种天然免疫耐受现象。这一发现标志着现代免疫学时期的开始。

1953年，Medawar 和Billingham人工诱导免疫耐受成功。

1955年，Nieis k.Jerne 提出自然选择学说。

1959年，M.Burnet 提出克隆选择学说。

1963年, Kunkel和Oudin发现个体基因型现象。由此，Nieis Jerne于1974年提出独特型网络学说。1975年Richter提出独特型—抗独特型网络学说。1977年，Hiernaux 又提出环式网络学说。这三个学说是现代免疫学理论的重大发展，打破了克隆选择学说的局限性，认为免疫应答调节是免疫细胞和免疫分子相互作用的网络调节。

1948年 Astrid Fagraeus发现浆细胞中抗体的形成.

1959年 R. R. Porter,G. M. Edelman免疫球蛋白分子结构

1961年 J. F. Miller胸腺的免疫功能

1963年 B. Benacerraf , H. O. McDevitt免疫应答基因研究

1969年 D. C. Dumonde发现淋巴因子

1978年 S. G. Nathenson MHC产物抗原结构研究

1979年 J. J. Oppenheim发现白细胞介素

1980年 S. Tonegawa免疫球蛋白基因结构

1983年J. Klein, A. Mellor MHCⅠ类和Ⅱ类基因研究

1984年M. K. McNamara , R. E. Ward抗独特型抗体疫苗研究

1985年M. J. Owen, K. L. Collins 发现 T细胞抗原受体

1987年 K. A. Smith IL-2受体结构研究

1988年 J. Trowsdale,R.Duncan建立人类HLA基因图

1988年 J. J. Marchalouis 发现T细胞受体γ-δ链

在免疫学技术的重大成果:

1942年 Albert H. Coons发明免疫荧光法

1946年 J. Oudin建立单向琼脂免疫扩散反应

1948年 O. Ouchterlony, S. D. Elek建立双向琼脂免疫扩散反应

1953年 P. Grabar, C. A. William建立免疫电泳分析

1960年 R.Yalon,S. A.Berson建立放射免疫分析技术

1966年 S. Avrmeas,G. Pierce建立酶标抗体技术

1975年 G. J. F. Koher, C. milstein建立体细胞杂交技术和单克隆抗体技术

免疫学中诺贝尔奖获得者及其主要成果

1901年 Emil von Behring 白喉的血清治疗

1908年Paul Ehrlich , Elie Metchnikoff 基础免疫学中研究成果和吞噬作用

1913年Charles R.Richet 发现过敏反应

1920年Jules Bordet 发现补体

1928年Charles J.H.Nicolle 斑疹伤寒的研究

1930年Karl Landsteiner 发现人类血型

1960年F. M. Burnet,P. B. Medawar 发现获得性免疫耐受性

1972年G. M. Edelman,R. R. Porter 抗体的分子结构

1977年Rosalyn Yalow 肽激素的放射免疫检测

1980年G. D. Snell,Jean Dausset, 发现人类和动物中的组织相容性抗原

B. Benacerraf 和免疫应答的遗传控制

1984年George J. F. Kohler,Cesar Milstein 体细胞杂交技术和单克隆抗体技术Niel K.Jerne

1987年S. Tonegawa 免疫球蛋白基因结构研究

参考书

1.兽医免疫学.杜念兴主编.第二版

2.动物免疫学.杨汉春主编.2002年版

3.医学免疫学.陈慰峰主编.2001年，第三版

4.现代动物免疫学.王世若等主编.1996年版

5.现代免疫学实验技术.湖北科技出版社，1999年版

6.基础免疫学.龚菲力等主编.1999年

7.现代细胞与分子免疫学.林学颜等主编.1999年版

8.分子免疫学和临床.邹雄,张利宁.山东科学技术出版社,2003年版

9.免疫细胞学与疾病.窦肇华,张远强,郭顺根.中国医药科技出版社,2004年版

第一章抗原

第一节概述

1888年，P P Emile Roux 和A E J Yersin在研究白喉发病机理时，发现白喉杆菌能产生外毒素。1890年，Emil A Von Behring 等人将白喉外毒素注射给动物，发现在该动物血清中存在一种能中和白喉外毒素的物质，他们称之为抗毒素。19世纪末和20世纪初，许多科学家先后发现了免疫血清在体内和试管中可以凝集细菌和溶解细菌，并进而发展到对病原微生物的鉴定和传染病的诊断。把血清中与细菌或毒素起反应的物质统称为抗体，引起抗体产生的刺激物质，如细菌、病毒、毒素等称为抗原（antigen，Ag）。随着免疫学研究的逐步深入，如前所述，抗原分子进入体内，刺激免疫细胞、免疫基因、免疫分子等，出现一系列复杂的生物学过程，称之为免疫应答。免疫应答又分为对机体有利的免疫应答，如抗感染免疫；和对机体不利的免疫应答，如超敏反应。因此，现代免疫学认为，凡能刺激机体免疫系统产生抗体或致敏淋巴细胞，并能与其相应抗体或致敏淋巴细胞在体内或体外发生特异性反应的物质，统称为抗原。

根据抗原的概念，抗原有两种性能：①免疫原性（immunogenicity），即抗原刺激机体免疫系统产生免疫应答的过程。该过程包括：抗原进入机体后，刺激淋巴细胞活化、增殖、分化，产生抗体或致敏的效应淋巴细胞。②免疫反应性（immunoreactivity），即抗原与相应抗体或致敏的效应 T 细胞发生特异性反应的性能，又称反应原性（reactogenicity）。同时具有这两种性能的物质称为完全抗原（completeangigen），一般说的抗原即完全抗原，如细菌、病毒、异种动物血清和大多数蛋白质等。只具有免疫反应性，而单独使用不能刺激机体产生免疫应答的物质（即不具有免疫原性），为不完全抗原（incomplete antigen）或半抗原（ hapten）。如大多数的多糖、某些小分子的药物（如青霉素）和一些简单的有机分子（分子量小于 4kD ），它们本身无免疫原性，不能刺激机体产生抗体或效应 T 细胞，但能与已产生的抗体发生特异性反应。当半抗原与载体蛋白（或具有免疫原性的载体）结合后可成为完全抗原，进入机体后可刺激免疫系统产生免疫应答。

在不同情况下常把抗原称为不同名称，如引起凝集反应的抗原称为凝集原；引起沉淀反应的称为沉淀原，引起超敏反应的抗原称为过敏原（又称变应原，即引起变态反应的抗原）；引起免疫耐受的抗原又称耐受原。

第二节抗原的免疫原性

一、抗原的理化特性

（一）大分子物质

并非所有的异物都具有免疫原性，凡具有免疫原性的物质，必须具有一定的化学组成和结构，其分子量都较大，一般在10kD以上。小于10kD者，其免疫原性较弱，低于4kD者，一般不具有免疫原性。其原因一般认为：分子量越大，其表面的抗原决定簇越多，化学结构也较稳定。再者，大分子物质不易被破坏而排除，存留在体内的时间长，有利于与免疫细胞接触，从而刺激机体的免疫系统产生免疫应答。

（二）分子结构的复杂性

仅分子量大，若是结构简单的聚合物，不一定具有免疫原性，还要求有一定复杂的化学结构和化学组成。在蛋白质分子中，凡含有大量芳香族氨基酸，尤其是含有酪氨酸的蛋白质，其免疫原性更强，如蛋白质分子中含有 2 ％的酪氨酸，即具有良好的免疫原性。而以非芳香族氨基酸为主的蛋白质，其免疫原性弱。蛋白质和多糖抗原，凡结构复杂的，免疫原性强，反之则较弱。其复杂性是由氨基酸和单糖的类型及数量等决定的，如聚合体蛋白质分子较简单可溶性蛋白质分子的免疫原性强，结构复杂的多糖，如细菌的细胞壁、荚膜及红细胞血型抗原等，均具有较强的免疫原性，核酸、脂质无免疫原性，但与蛋白质结合形成核蛋白、脂蛋白则具有免疫原性。在自身免疫病中，天然核蛋白可诱导免疫应答，产生抗 DNA 或抗 RNA 抗体。

免疫原性的强弱也与抗原物质的物理性状有关，球形蛋白质分子的免疫原性比纤维形蛋白质分子强；聚合状态的蛋白质较其单体的免疫原性强；颗粒性抗原较可溶性抗原的免疫原性强，这是由于溶解蛋白易被蛋白酶降解的原因。因此，许多免疫原性较低的蛋白质，一经聚合或吸附在大的颗粒表面，就可以增强其免疫原性。

此外，具有免疫原性的物质进入机体后能否诱导免疫系统产生免疫应答，受动物种属的遗传属性和动物个体的生理状态的影响；还受抗原的剂量、免疫的途径、免疫间隔的时间等多种因素的影响。

二、异物性

凡是化学结构与宿主成分不同的外来物质，或者在胚胎期机体的淋巴细胞从未接触过的物质，均属异物性物质。异物非专指异体物质，除外来分子外，还可是自身物质的分子结构发生改变（如病毒感染的细胞、肝癌细胞等）和胚胎期与淋巴细胞隔绝的自身组织物质（如精于、眼晶状体蛋白等），均属异物。正常情况下， T 和 B 淋巴细胞发育成熟的标志是细胞表面表达特异性抗原受体。在胚胎期，这种带有特异性抗原受体的淋巴细胞首先接触的是机体自身的细胞和蛋白质，淋巴细胞一旦与之结合，该细胞克隆就被抑制，不能继续分化发育，有的干脆被杀死称克隆排除。于是通过这种负筛选的方法，把不能与自身细胞、蛋白应答的淋巴细胞克隆筛选出来，形成只对外来（即非己）抗原物质产生应答的免疫功能。即只有“非己”的、同种异体或异种的抗原物质才能诱导宿主的正免疫应答，这是由于免疫系统在个体发育过程中，对“自己”抗原产生耐受，不能识别，而对“非己”抗原能够识别所致。因此，根据抗原来源与宿主的关系，异物性抗原有：

1、异种物质

通常认为，与宿主的生物学亲缘关系越远的物质，其分子结构差异越大，免疫原性也越强。如微生物抗原对人来说是强抗原，马血清对人是强抗原，对驴则是弱抗原，说明种系关系越近的物质，其免疫原性也越弱。如鸭血清蛋白对鸡呈弱免疫原性，而对兔则表现为强免疫原性。

2、同种异体物质

同种不同个体之间的不同基因型物质，其组织细胞成分不同，分子结构也不相同，相互具有免疫原性。如人类不同个体不同血型的红细胞表面的抗原；除同卵双生子外，不同个体间组织相容性抗原等。

3、自身组织

正常情况下，自身组织对机体无免疫原性，但若自身组织的结构发生改变，或胚胎期淋巴细胞从未接触过的正常自身组织，出生后淋巴细胞一旦与之接触，也视为“非己”，而具有免疫原性。如机体受感染、电离辐射、外伤或药物等各种因素的影响下，使自身物质的组织成分发生改变，对机体自身产生免疫原性，诱导机体的免疫应答称此物质为改变的自身抗原。终生与免疫系统隔绝的成分，如眼球内的晶体蛋白、甲状腺球蛋白、精子等一旦释放入血，会被免疫系统视为“非己”物质，成为自身抗原，称为隐蔽的自身抗原。自身抗原刺激免疫系统发生免疫应答，可导致自身免疫病。

第三节抗原的特异性

一、决定抗原特异性的物质基础——抗原决定簇

抗原抗体反应最重要的特点是具有高度的特异性，而抗原的特异性又是以它本身的分子结构为基础的。实验表明，抗原与抗体的特异性结合与抗原分子表面的特殊结构的化学基团有关，称这种能与抗体特异性结合的，抗原分子表面的特殊结构的化学基团，为抗原决定簇（determinant）。抗原决定簇与相应的淋巴细胞表面的抗原受体（SmIg 或 TCR ）结合，诱导机体产生免疫应答；抗原决定簇与相应的抗体特异性结合发生免疫反应。因此，抗原决定簇是免疫应答和免疫反应具有特异性的物质基础，即抗原决定簇决定了抗原的特异性。抗原决定簇的化学基团（对位上的酸基不同）性质不同，其抗原特异性就会有差别。抗原决定簇的空间构型（羧基的邻位、间位和对位）也影响抗原的特异性。由此可以证明，天然蛋白质的抗原决定簇，由于其氨基酸的数目、组成、排列顺序、空间构型的差异，从而引起了抗原特异性的不同。

2、抗原决定簇的类型

（1）从结构上分

a、顺序决定簇：线性 AD ，连续性 AD

b、构象决定簇：拓扑性 AD ，非连续性 AD

（2）从诱发免疫应答上分

a、功能性 AD ：分子表面，易被识别

b、隐蔽性 AD ：分子内部

（3）从被免疫细胞识别上分

a、B 细胞决定簇：分子表面，以构象 AD 为主

b、T 细胞决定簇：分子内部，以顺序 AD 为主

3、Ag 结合价是指能与 Ab 结合的 Ag 的 AD 。

二、抗原—抗体反应的特异性

1、半抗原和载体效应

半抗原（ hapten ）指只具有免疫反应性，而单独使用不能刺激机体产生免疫应答的物质（即不具有免疫原性）。

载体效应：初次与再次免疫时，只有使半抗原结合在同一种载体上，才能产生抗半抗原的再次免疫应答，这种现象称为载体效应。

研究抗原抗体特异性常用方法是将半抗原 X 与作为载体的某一动物（例如马）的血清蛋白结合，免疫另一种动物（例如兔），然后检测所得抗血清。由于这种结合抗原的抗血清含有两类抗体，一是针对半抗原的，另一是针对载体的，所以直接用原来的结合抗原与抗血清反应，不能反映半抗原的特异性。为了排除载体的影响，可先将半抗原与另一载体即第三种动物的蛋白（例如卵白蛋白）结合后再与该抗血清进行反应，如出现肉眼可见反应，即证明是由结合在载体上的半抗原与抗血清中和半抗原相应的抗体发生特异性结合所致。

2、交叉反应的真相

复杂抗原具有多个抗原决定簇，不同抗原之间存在相同或相似的抗原决定簇。

第四节抗原的分类

抗原的种类很多，因研究工作或理论探讨的需要，根据抗原某方面的特性，采用不同的分类方法加以归类。

一、根据抗原颗粒大小和溶解性分类

（一）颗粒性抗原

包括细菌、支原体、立克次氏体、衣原体、病毒、红细胞等，它们相对颗粒较大，与相应抗体特异性结合后可出现凝集反应（如红细胞凝集）。

（二）可溶性抗原

包括蛋白质、多糖、脂多糖、结合蛋白（糖蛋白、脂蛋白、核蛋白等）。它们作为大分子颗粒，在水溶液中溶解形成亲水胶体。它们与相应抗体特异性结合后形成抗原抗体复合物，在一定条件下出现可见的沉淀反应。可溶性抗原是抗原研究的主体，它们存在于一切生物的细胞膜内外或体液中，从分子水平看，可溶性抗原存在于颗粒性抗原的细胞膜上，是颗粒性抗原诱导机体产生免疫应答的分子基础。

二、根据抗原性能分类

（一）完全抗原

既具有免疫原性又具有反应原性的物质均属完全抗原。完全抗原进入机体能诱导机体产生抗体或效应 T 细胞，并能在体内外与相应的抗体或效应 T 细胞结合发生反应。例如，大多数蛋白质、组织细胞、细菌外毒素、抗毒素、异种动物血清、各种疫苗等均是完全抗原。（二）不完全抗原又称半抗原

只具有免疫反应性而无免疫原性的物质称为半抗原（ hapten ）。如多糖、类脂、核酸、某些药物等。半抗原因其分子量较小，不具免疫原性，但与大分子蛋白质载体结合后即成为完全抗原，具有免疫原性。

三、根据抗原的来源分类

（一）外源性抗原指来自机体以外的物质。根据其制备的方法又分为：

1、天然抗原

是指自然界存在的蛋白质、多糖和结合蛋白。这类抗原相对分子量大、结构复杂，研究其免疫原性和反应原性的特异性有较大困难，是疫苗、类毒素等研制的基础，也是抗原诱导机体免疫应答的免疫学基本理论研究的重要内容。

2人工抗原

用化学合成法或基因重组法，制备含有已知化学结构的决定簇的抗原，称之人工抗原。（二）内源性抗原

指个体组织成分在一定条件下构成的抗原。这些抗原包括隐蔽的自身抗原和改变的自身抗原。

四、根据抗原与宿主的亲缘关系分类

（一）异种抗原

来自异种动植物和微生物的抗原性物质称为异种抗原（xenoantigen）。如各种病原微生物及其外毒素、异种动物血清（如破伤风抗毒素）、异种蛋白、花粉等，它们对人而言，种属关系远，为强抗原。

（二）同种异型抗原

在同种动物不同个体间，存在的各种组织成分的抗原性差异，称为同种异型抗原（alloantigen）。这种抗原受遗传支配，它可在遗传性不同的个体间引起免疫应答。如血型不同（A、B、Rh因子等）引起的输血反应；组织相容性抗原不同，引起异体器官移植的排

斥反应。

（三）自身抗原

能引起免疫应答的自身组织成分称为自身抗原（autoantigen）。

（四）异嗜性抗原

不同种属动物组织间的共同抗原，称为异嗜性抗原（heterophil antigen）或称共同抗原（common antigen）。

五、根据免疫应答反应的特点分类

（一）胸腺依赖性抗原（thymus dependent antigen，TD抗原或TD—Ag）绝大多数抗原需要T细胞辅助才能激活 B 细胞分化为浆细胞产生抗体，称这类抗原为胸腺依赖性抗原。这类抗原还可诱导细胞免疫应答。TD 抗原大多数由蛋白质组成，分子量大，结构复杂，表面的抗原决定簇种类多，但缺乏同一决定簇分布均匀的多次重复出现。 TD 抗原既具有表面的半抗原决定簇（ B 细胞决定簇），又具有载体决定簇（ T 细胞决定簇）。TD 抗原可刺激淋巴细胞产生记忆性 T 细胞和记忆性 B 细胞，即出现再次免疫应答（又称回忆反应）现象，产生的抗体多为 IgG 类。

（二）非胸腺依赖性抗原（thymus independent antigen，TI抗原或TI—Ag）这类抗原不需 T H 细胞辅助，直接激活 B 细胞分化成浆细胞产生抗体。这类抗原多数为大分子多聚体，在抗原分子上有大量重复出现的同一抗原决定簇，降解缓慢，能与 B 细胞表面的多个抗原受体（ SmIg ）结合形成交联，从而直接激活 B 细胞，产生 IgM 类抗体，无 IgG 的转换，不需 T H 辅助，不产生免疫记忆。如细菌脂多糖、荚膜多糖、聚合鞭毛蛋白等属 TI-Ag 。

（三）超抗原（supper antigen）

是一类由细菌外毒素和逆转录病毒蛋白构成的抗原性物质。一般的多肽抗原，正常时最多仅能激活 1 万个细胞中的一个 T 细胞，而超抗原能同时激活大量的 T 细胞，可使 5 个T 细胞中的 1 个激活，因此称这种能与多数 T 细胞结合并使之活化的抗原为超抗原，以表示其作用强大。超抗原与普通抗原的不同是：

1、超抗原不需抗原递呈细胞加工处理。

2、超抗原可直接与抗原递呈细胞的 MHC —Ⅱ类分子结合，结合部位不在抗原的结合槽沟中，而是在 MHC —Ⅱ类分子的非多态区外侧，故无 MHC 限制性。

3、超抗原除与 MHC —Ⅱ类分子结合外，还能与 TCR Vβ链结合，且与 TCR 的 D 和 J 区无关，与 TCR 的α链无关。超抗原与 TD 抗原一样，主要与 CD4 + 的 T 细胞（ T H ）结合。超抗原— MHC Ⅱ类分子复合物与 TCR 结合后，导致 T 细胞活化增殖，同时也使 B 细胞、单核细胞等活化。

第二章免疫系统

第一节免疫系统的组成

1、免疫系统 (Immunological System) 由分布于机体全身、直接参与免疫应答、执行免疫功能活动的免疫器官、免疫组织、免疫细胞、免疫分子构成。

2、免疫器官骨髓、胸腺、腔上囊、脾脏、淋巴结。

3、免疫组织粘膜相关淋巴组织、皮肤相关淋巴组织、肠相关淋巴组织、扁桃体、盲肠扁桃体等。

4、免疫细胞 T细胞、B细胞、K细胞、NK细胞、单核吞噬细胞、树突状细胞、粒细胞、

肥大细胞等。

5、免疫分子抗体、补体、细胞因子、粘附分子。

第二节免疫器官

血淋巴系细胞成长过程

胚胎最原始血淋巴血驱细胞在卵黄囊形成血岛

↓

进入胚肝和脾→形成胎儿的各种

↓成熟血细胞

分化为骨髓干细胞

↓

淋巴系干细胞和髓系干细胞

↙↓↘

T系前 B系前非T非B

体细胞体细胞前体细胞

↓↓↓

进入胸腺发育鸟类入腔上囊发育骨髓内发育

↓哺育类留骨髓发育↓

↓↓↓

成熟T细胞成熟B细胞 K细胞和NK细胞

一、骨髓 (bone marrow)

位于骨腔中的疏松结缔组织，由微细的网状纤支架、干细胞、发育中和成熟的各种血细胞、骨髓基质细胞和细胞外基质构成，是人和畜禽出生后一切血细胞发生、发育和分化的场所。骨髓干细胞大约占骨髓细胞总数的0.1%—0.01%。

在哺育动物,也是产生抗体的重要部位,当抗原再次刺激动物时,骨髓可缓慢、持久地产生抗体,是血清抗体的主要来源，类别主要是IgG、IgA。

二、胸腺 (thymus)

骨髓中前T细胞随血流（在某种粘附分子作用下向胸腺迁移），穿过血胸屏障，进入胸腺实质。在外皮质层，进入胸腺哺育细胞内增殖、分化，成为早期胸腺细胞（三阴性细胞，无TCR、CD4、CD8），经数次分裂、分化后，移向皮质深层。当早期胸腺细胞表面出现TCR、CD3即进入普通胸腺细胞期，经过分化，其细胞表面迅速出现CD4、CD8，成为双阳性胸腺细胞。在皮质深层，普通胸腺细胞与胸腺基质细胞接触后发生选择性分化，绝大部分胸腺细胞在原处死亡，仅5%以下的可继续分化发育为较为成熟的胸腺细胞，渐次进入髓质，与髓质中的胸腺上皮细胞和树突状细胞等接触后，进一步分化为成熟的、具有不同功能的T细胞亚群（辅助性T细胞带有CD4，抑制性和杀伤性T细胞带有CD8等）。它们随血流迁出胸腺，先转移至脾脏的边缘区，经过3-5天的成熟期后，便具有免疫活性。然后它们转移到外周免疫器官、组织。

三、腔上囊（bursa of fabricius）

鸟类特有的中枢免疫器官。位于泄殖腔的背侧，以短管与其相通，近似圆球形。囊腔内有9—12条纵行皱褶，纵行皱褶粘膜的固有层分布大量的排列紧密的淋巴小结。来自骨髓的淋巴干细胞在腔上囊，经诱导分化为成熟的B细胞。若切除17日龄鸡胚的腔上囊，孵出的小鸡的体液免疫功能受到抑制。

腔上囊的另一功能可作为外周淋巴器官，捕捉抗原和合成某些抗体。在腔上囊管开口处的背侧，有一小的T细胞灶，因此不能把它看成是纯粹的中枢免疫器官。

四、淋巴结 (lymph nodes)

哺乳动物的淋巴结数量多，分布身体各处的淋巴循环径路上；鹅、鸭仅有两对淋巴结，颈胸淋巴结和腰淋巴结；鸡无淋巴结。

由网状组织（网状细胞和网状纤维）构成支架，T细胞、B细胞、巨噬细胞、树突状细胞等分布其间。结构层次是，包膜、浅皮质区、深皮质区、髓质（髓索和髓窦）。淋巴结是机体产生免疫应答的重要场所。

五、脾脏 (spleen)

机体最大、最活跃的免疫器官，每天约有淋巴循环中淋巴细胞总数的1/4流经脾脏。脾的实质由红髓和白髓组成。红髓由髓索（彼此吻合成网状的淋巴组织索，含有网状细胞、红细胞、B细胞、巨噬细胞、单核细胞和其他血细胞）和脾窦（由里细胞、基膜、网状纤维构成）构成。白髓穿插在红髓之间，由小动脉周围淋巴组织鞘和淋巴小结构成。围绕着小动脉周围淋巴组织鞘的髓称为边缘区，是处女型T细胞和B细胞继续成熟的场所；大部分血液进入红髓之前在此处被滤过，衰老的红细胞和白细胞、细菌、其他异物或抗原被吞噬和处理，也可经此进入红髓。

脾脏的功能有，造血、滤血、储血、清除衰老的血细胞、参与免疫应答。

第三节免疫组织

一、粘膜相关淋巴组织

肠相关淋巴组织、气管相关淋巴组织、扁桃体、盲肠扁桃体、派氏（Peyer，s）集合淋巴结等。

二、皮肤相关淋巴组织（SALT）

在皮下围绕后毛细静脉管区域含有最高浓度的淋巴成分。皮肤是人类机体唯一最大的淋巴组织，持续不断地与物理、化学和生物区域的刺激因子接触，皮肤是免疫应答极其活跃的区域。

皮肤免疫系统的细胞成分，包括淋巴细胞、巨噬细胞、郎汉斯巨细胞、组织的树突状细胞、肥大细胞，但角蛋白细胞、巨噬细胞、郎汉斯巨细胞、树突状细胞是由单核细胞衍生的，在抗原呈递中是最活跃的。

第四节免疫细胞

一、参与非特异性免疫的细胞

1. 皮肤和粘膜的上皮细胞及其分泌液中的某抗菌物质和体表的正常菌群作为体表屏障

2. 微褶细胞或M细胞

为扁平上皮细胞，是散布于肠道粘膜细胞间的一种特化的抗原转运细胞。病原菌的抗原分子可通过对M细胞的表面毛刷状微绒毛的吸附或经M细胞的表面蛋白酶作用后被摄取，以吞饮泡形式转运至细胞质内，可在未经降解情况下，穿过M细胞，进入粘膜下结缔组织，被位于该处的巨噬细胞摄取，转运至派氏集合淋巴结，诱导特异性免疫应答。

3. 吞噬细胞（phagocytes）

3.1 包括单核吞噬细胞系统(血液中的单核细胞及各种组织中的巨噬细胞)和中性粒细胞。单核细胞（monocytes）在血液中占血细胞总数的1—3%，仅存留几小时至数十小时，然后穿过血管内皮细胞移行至各种组织中发育为巨噬细胞(MΦ)。巨噬细胞寿命较长，在组织中可存活数月，可表达MHC-Ⅰ/Ⅱ类分子和多种粘附分子,同时具有IgG Fc受体、C3b受体和多种细胞因子受体。中性粒细胞在血液中仅存活数小时，但更新迅速，可表达多种粘附分子，表面具有IgG Fc受体、C3b受体，强大的有非特异性吞噬杀菌能力，细菌感染时是最早进入感染部位的吞噬细胞。

3.2 吞噬细胞的主要生物学作用

1）吞噬、杀伤和消除作用吞噬细胞对病原体的识别和结合，方式有：通过其表面的岩藻糖受体或甘露糖受体或磷脂受体；通过表面黏附分子整合素家族成员CD11b/CD18CD11c/CD18识别细菌脂多糖; 通过表面CD14识别细菌脂多糖;通过C3b受体、FcR识别被C3b或IgG包被的细菌。经吞噬或吞饮作用，摄入胞内形成吞噬体，再与溶酶体形成吞噬溶酶体。在吞噬溶酶体内，通过氧依赖性杀菌系统（反应性氧中间物作用系统和反应性氮中间物作用系统）或氧非依赖性杀菌系统（主要包括：酸性条件pH3.5-4.0；溶菌酶；乳铁蛋白；阳离子蛋白；弹性蛋白酶.）。

细菌被杀伤后，其降解或消化作用主要由吞噬细胞溶酶体内各种水解酶，如蛋白酶、核酸酶、脂酶和磷酸酶等完成。未活化的巨噬细胞与中性粒细胞相比，杀菌作用较弱，当被细菌脂多糖或IFN-γ等细胞因子激活后，可对胞内寄生菌产生强大杀灭作用。

2）分泌细胞因子和其他炎性介质活化巨噬细胞主要分泌：TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8、IL-12和单核细胞趋化蛋白；释放的炎性介质：前列腺素E、白三烯B4、血小板活化因子、磷脂酶等。在感染部位产生适量上述细胞因子和炎性介质，可发挥有益的抗感染作用，但严重感染时，大量产生，可引发感染性休克、弥漫性血管内凝血。

活化巨噬细胞分泌的细胞因子具有重要的免疫调节作用：

IL-1 促进B细胞的增殖分化；刺激骨髓多能干细胞增殖。

IL-6 促进B细胞的增殖分化；诱导趁成熟B细胞分泌抗体；促进T细胞分化。

IL-12 激活NK细胞并增强其杀伤活性；诱导T细胞分化。

3）加工处理提呈抗原，启动特异性免疫应答

4）抗肿瘤作用

巨噬细胞未被激活时杀瘤作用微弱，但经细菌脂多糖、某些细胞因子（如IFN-γ、GM-CSF 等）作用激活后能有效杀伤肿瘤细胞。活化后其胞内溶酶体数目和蛋白水解酶浓度显著增高。通过以下方式杀伤肿瘤细胞：与肿瘤细胞密切接触，经膜融合，巨噬细胞内溶酶体内容物直接转移到肿瘤细胞内发挥杀瘤作用；释放蛋白水解酶、溶细胞素、TNF-α等，杀伤或溶解肿瘤细胞；在肿瘤特异性抗体参与下，通过抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（antibody dependent cell-mediated cytoxicity, ADCC）杀伤肿瘤细胞。

4. 自然杀伤细胞（NK, natural killer）

在骨髓和胸腺发育成熟,主要分布于血液和脾脏,淋巴结和其他组织中有少量的。其表面标志有：CD56、CD16、CD2（LFA-2）、LFA-1及杀伤细胞活化受体、杀伤细胞抑制受体。将CD3-、CD56+、CD16+淋巴样细胞认定为NK细胞。

NK细胞通过表面活化受体与自身组织细胞、病毒感染细胞和某些肿瘤细胞表面相应糖类配体结合，可经活化信号转导途径，产生杀伤作用；通过表面杀伤抑制受体与细胞表面MHCⅠ类分子结合，可产生杀伤抑制信号，该信号在胞内起主导作用，能阻断杀伤信号的传递。

研究表明，在病毒感染2-3日，NK细胞即可通过趋化作用聚集到感染部位，在IFN- α/β、TNF-α、IL-12和细胞因子作用下，NK细胞活化，对病毒感染细胞的溶解破坏作用极大增强，同时分泌等细胞因子，通过干扰病毒复制和进一步活化吞噬细胞等非特异免疫效应细胞，扩大和增强机体抗感染免疫能力。体内外实验结果证实NK细胞具有广谱抗肿瘤作用，它们可通过与肿瘤细胞密切接触，直接杀伤同系、同种及异种的肿瘤细胞；也可通过ADCC 效应，杀伤特异性IgG包被的肿瘤细胞。

5.γδ T细胞

主要分布于粘膜和上皮组织中，外周血中仅占CD3+T细胞的1%~5%。其表面抗原受体缺乏多样性，抗原识别谱狭窄。研究表明，分布在皮肤或不同粘膜组织中的γδ T细胞群体

可有不同的抗原受体，表现为不同的抗原识别特性；位于皮肤或同一粘膜组织中的γδ T 细胞群体只表达一种相同的TCRγδ，具有相同的抗原识别特异性。目前已知，存在于皮肤组织、阴道/尿道粘膜组织及肠粘膜组织中的γδ T细胞群体各具单一特异性受体，它们只对某种共同抗原产生应答。因此，就功能而言，γδ T细胞应属非特异免疫细胞，而不是特异性免疫细胞。

γδ T细胞可直接识别：感染后产生的热休克蛋白或表达于受感染细胞表面的热休克蛋白；感染后异常表达于受感染细胞表面的脂类抗原：CD1分子复合物；某些病毒蛋白或表达于受感染细胞表面的病毒蛋白，如疱疹病毒和牛痘病毒糖蛋白等；分枝杆菌产生的小磷酸化非肽分子，如磷酸糖和核苷酸衍生物。细胞具有抗感染抗肿瘤作用，它们可识别杀伤某些病毒和胞内寄生菌如李斯特菌感染的靶细胞，及表达热休克蛋白和异常表达CD1分子的靶细胞，也可对某些NK细胞敏感或非敏感肿瘤细胞产生杀伤溶解作用。γδ T细胞又可被其识别的抗原激活，产生分泌IL-2、3、4、5、6、IFN-γ、GM-CSF和 TNF-α等多种细胞因子参与免疫调节，介导炎症反应，增强机体早期非特异性免疫防卫功能。

6. B-1B 细胞

B细胞分为B-1B细胞（为非特异性免疫细胞）和B-2B细胞（参与特异性体液免疫应答）两个亚群。B-1B 细胞主要分布于腹腔、胸腔和肠壁固有层中，具有自我更新的能力。其表面标志有CD5+、CD11+、mIgM+。

B-1B细胞抗原受体种类很少，抗原识别谱狭窄。识别的抗原主要有：某些细菌表面共有的TI-2型多糖抗原，如肺炎球菌荚膜多糖（磷酸胆碱）和蒲聚糖等；G-菌表面共有的TI-1型多糖抗原，如脂多糖；某些变性的自身抗原。B-1B细胞接受上述抗原刺激后，产生的抗体可对多种细菌和多种变性自身抗原起作用，缺乏严格特异性，这在机体抗感染免疫和维持自身稳定中有重要作用。

B-1B细胞接受上述抗原刺激产生的抗体应答具有以下特点：

其表面抗原受体直接与相应多糖抗原配体交联结合后被激活；被激活后48小时内即可产生以IgM为主的低亲和性抗体，这对早期抗感染免疫和清除变性自身抗原具有重要作用；在增殖分化过程中不发生Ig类别转换，每个克隆只能产生一种类型Ig；不产生免疫记忆，再次应答中其抗体效价与初次应答无明显差异。

二、参与特异性免疫应答的细胞

1. 抗原提呈细胞（antigen presenting cell，ABC）

ABC指能够加工处理抗原，使抗原转化为小分子抗原片段，然后提呈给抗原特异性淋巴细胞的一组免疫细胞，主要包括巨噬细胞、树突状细胞、朗汉斯细胞、和B细胞。ABC如巨噬细胞等在摄取病原微生物等抗原性异物约96小时后，可将处理后的小分子肽有，以抗原肽—MHC-Ⅱ/Ⅰ类分子复合物的形式表达于细胞表面，供CD4+/CD8+T细胞识别。当CD4+/CD8+T 细胞通过表面抗原（识别）受体（TCRαβ异二聚体）与相对应的抗原肽—MHC-Ⅱ/Ⅰ类分子复合物结合，并在细胞表面协同刺激分子与相应受体协同作用下，即可启动特异性免疫应答。

2.T淋巴细胞（T lymphocyte）

2.1 T淋巴细胞表面分子

2.1.1 TCR-CD3复合物

TCR是由α、β、γ、δ四种肽链构成TCRαβ和TCRγδ两种不同类型的受体。α链为酸性糖蛋白，40000~50000；β链为碱性糖蛋白，40000~45000。α链和β链各有两个不同的功能区：可变区（102—119个氨基酸残基）、恒定区（138—179个氨基酸残基，恒定区尾部又分为短的铰链区、由20-24个氨基酸残基构成的跨膜区、胞浆尾区）。

CD3有五种肽链，γ、δ、ε、ζ、η。γ和ε、δ和ε以非共价键构成二聚体，ζ和ζ、ζ和η以二硫键构成二聚体。CD3以盐桥与TCR形成稳定的复合物。在TCRαβ-CD3

复合物中，80%~90%由γε、δε、ζζ三种二聚体构成CD3，

10%~20%由γε、δε、ζη三种二聚体构成CD3。CD3的五种肽链都能转导TCR的信号。

以分化群（cluster of differentination，CD）统一命名淋巴细胞表面分子或抗原。

2.1.2 T细胞表面的辅助分子

在Th 和CTL特异性抗原识别及MHC限制性的抗原诱导的激活中起非常重要作用的蛋白质分子，位于T细胞表面，统称为辅助分子。

辅助分子有以下几个共同特点：与其他细胞表面的分子（配体）特异性地结合，可增加T细胞和APC或者靶细胞之间的粘附力及接触时间；具有非多形性，在同一种属的所有个体中的T细胞上基本一致；与内皮细胞表面以及细胞外基质配体的结合有助于T细胞再循环和在组织中的滞留；有的可传递生化信息到T细胞内部，调节T细胞功能。

CD4的结构和功能：

CD4是一个跨膜糖蛋白，分子量约55kDa，在外周T细胞及胸腺细胞表面以单体形式存在。其胞外共有四个Ig样结构区域，2个为类似V区的结构，2个既非C也非V区样结构；一个疏水跨膜区，一个较碱性的胞质尾区。

CD4在激活T细胞方面有两个重要功能。第一，CD4对 MHC-Ⅱ类分子有特殊的亲和力，它的两个N末端Ig样结构与MHC-Ⅱ类分子的β2结合，使得MHC-Ⅱ类限制性T细胞可以与呈递MHC-Ⅱ类分子相关抗原的APC相互作用保持稳定。第二，CD4分子可以传导信号或促进TCR复合物所介导的信号传导，促进MHC-Ⅱ类限制性T细胞的进一步功能性应答。

CD8的结构和功能：

CD8的结构随种属的不同及T细胞成熟的阶段不同而有所不同。人类血液中T细胞上的CD8分子是由两个32至34kDa的称为CD8α和CD8β的糖蛋白由双硫键组成的异二聚体，或者是由CD8α链组成的共二聚体。大多数鼠CD8是与人CD8αβ异二聚体同源的异二聚体组成。CD8具有和CD4一样的细胞与细胞粘附及信号传导功能。

协同（辅助）信号分子

CD28和CTLA-4（CD152）是由两条多肽链以二硫键相连而成的共二聚体。它们的天然配体为CD80（B7.1）和 CD86（B7.2）。CD80分子主要表达于树突状细胞、活化B细胞以及活化的单核细胞-巨噬细胞表面。B7与CD28的结合能传递T细胞受抗原刺激后产生应答所必需的共刺激信号。

CD5是一个67kDa蛋白质，，它表达在所有的成熟T细胞、胸腺细胞以及B细胞的一个亚型上，B细胞特异分子CD72是CD5的天然配体。抗CD5抗体能增强TCR介导的T细胞活化。

LFA-1(lymphocyte function associated antigen-1 ,淋巴细胞功能相关抗原-1)，即CD11CD18由α、β（180/95kD）两条多肽链组成的异二聚体，表达在90%以上胸腺细胞和成熟的T细胞、B细胞、粒细胞和单核细胞上。其配体是细胞间粘附分子（ICAM-1/2/3，intercellular adhesion molecule-1/2/3，）。ICAM-1（2、3）表达在T细胞、B细胞、成纤维细胞、角化细胞、内皮细胞等，其主要功能是促进T细胞与靶细胞或其它细胞间的表面粘附。

CD154 （即CD40L）是CD40的配体，39kD，跨膜蛋白，主要表达于活化的CD4+ T细胞及CD8+T细胞。CD154和B细胞表面的CD40结合后，主要功能：作为协同刺激信号，参与B 细胞对胸腺依赖性抗原诱导的免疫应答；诱导记忆性B细胞的形成；参与B细胞的阴性和阳性选择。

CD2 （即LFA-2），50ku，表达于95%成熟T细胞、50-70%胸腺细胞、部分NK细胞表面，其配体是CD58（LFA-3，人）、CD48（小白鼠）。CD2与其配体的结合，促进细胞与细胞间的粘附，这对于T细胞与APC、CTL与其靶细胞，以及成熟的胸腺细胞和胸腺上皮细胞之间的

相互作用十分重要。

2.1.3 结合丝裂原的膜分子

丝裂原，如植物血凝素（PHA），刀豆蛋白A （Con A）与T细胞表面相应的膜分子上特定糖基结合后，可使静止状态的T细胞活化、增殖，转化为淋巴母细胞。

2.1T细胞亚群

2.2.1 CD4+和CD8+ 亚群

成熟T细胞按表型不同分为：CD4+（CD2+、CD3+、CD4+、CD8-）和CD8+（CD2+、CD3+、CD4-、CD8+）两大亚群，它们都表达TCRαβ。

CD4+亚群中有：辅助性T细胞（help T cell，Th），部分细胞毒性T细胞（Cytotoxic T cell，CTL或Tc）。

CD8+ 亚群中有：Tc和Ts（suppressor T cell，抑制性T细胞）。

2.2.2 TCRαβT细胞和TCRγδT细胞

2.2.3 Th、Tc、Ts和TTDH

（1）Th

依它们分泌细胞因子的不同可分为：Th0、Th1、Th2、Th3。抗原刺激后短期内，辅助性T细胞活化，转化为Th0，可产生多种细胞因子，随后，受细胞因子、激素、抗原等作用，Th0向Th1或Th2继续分化。Th0、Th1、Th2特性的比较，见下表。Th3主要分泌转化生长因子-β（TGF-β），抑制Tc的成熟及Th1和巨噬细胞的活性。

（2）Tc 分为Tc1和Tc2两个亚型

Tc1主要分泌IFN-γ，Tc2主要分泌IL-4、IL-5、 IL-10。

Tc1和Tc2具有相似的杀伤功能，可特异性地、直接杀伤多个靶细胞，而自身不受损杀。Tc杀伤靶细胞启用两种机制，细胞裂解（cytolysis）和细胞凋亡（apoptosis）。细胞裂解属于通常意义上的细胞毒性。

细胞裂解过程分三个时相：第1，接触相，Tc通过TCR特异地识别并结合靶细胞表面的抗原肽-MHC复合物，并有粘附分子LAF-1、LAF-2、LAF-3、ICAM及Mg2+参与。第2，分泌相，Tc与靶细胞紧密接触，以颗粒胞吐方式释放穿孔素（perforin）和颗粒酶（granzyme）。穿孔素又称细胞溶素，蛋白质，75ku，有Ca2+存在时，发生聚合，插入靶细胞膜，在膜上形成许多圆形微孔。第3，裂解相，靶细胞涨裂。

Tc杀伤靶细胞的另一种分子是颗粒中的颗粒溶解素（granulysin），借助穿孔素构筑的微孔进入细胞内，致肿瘤细胞溶解及直接杀伤胞内致病菌而不破坏宿主细胞。

细胞凋亡--是受基因调控的细胞主动死亡过程，即生理性死亡。Tc介导的靶细胞凋亡主要依赖于两种机制：第1，Tc活化后大量表达FasL（Fas配体），FasL与靶细胞表面的凋亡（Fas）分子结合，Fas分子胞内段的死亡结构域激活半胱天冬氨酸蛋白酶（caspase 8），再激活一系列半胱天冬氨酸蛋白酶（caspase），引发死亡信号的逐级转导，最终激活内源性DNA内切酶，靶细胞核DNA被降解。第2，Tc颗粒胞吐释放的颗粒酶，借助穿孔素构筑的微孔进入细胞内激活另一个caspase 10，引发caspase 级联反应，导致靶细胞凋亡。

（3）迟发型超敏反应性T细胞（T TDH）

主要是CD4+ Th1，被激活后可分泌多种细胞因子，导致以单核细胞和淋巴细胞浸润为主的、对机体有损伤的炎症反应。其次是CD8+效应Tc。

（4）抑制性T细胞（Ts）

作为一个独立的T细胞亚群仍存在争议。目前认为Ts是活化T细胞的不同亚型。有证据表明，CD4+和CD8+ T细胞均可抑制免疫应答。

2.2.4 初始T细胞和记忆性T细胞

（1）初始T细胞受抗原刺激，活化并分化为效应T细胞和记忆性T细胞。

（2）活化的T细胞可表达IL-2受体的α链（CD25），α链和IL-2受体β、γ链形成高亲合力受体，可在低浓度IL-2作用下实现自分泌性增殖，而初始T细胞无此特性。

（3）记忆性T细胞表达CD45RO（初始T细胞表达CD45RA）、ICAM、MHC-Ⅱ类分子。

Th0、Th1、Th2特性的比较

分泌细胞因子机及主要功能 Th0 Th1 Th2

IFN-γ + +++ -

IFN-β + +++ -

IFN-α + +++ ++

IL-2 + +++ ++

IL-3 + ++ ++

IL-4 + - ++

IL-5 + - ++

IL-10 + - ++

IL-13 + ++ +++

GM-CSF + +++ +++

细胞杀伤能力 + ++ -

辅助Ig合成 + +/++ +++

活化单核细胞 + +++ -

增强细胞免疫 + +++ +/-

增强体液免疫 + + +++

2.2.5 NK1.1+T细胞

是指表达NK1.1（某些近交品系小鼠NK细胞上存在的一类同种抗原）的TCR-CD3的T 细胞，广泛分布于骨髓、肝、脾、胸腺和淋巴结，皮肤、粘膜和外周血中也有少量分布。绝大多数为TCRαβ型，少数为TCRγδ型。大多数是CD4-、CD8- T细胞、少数为CD4+T细胞。其TCR识别的抗原是由CD1分子提呈的脂类、糖脂类抗原。

活化的NK1.1+T细胞有两种功能：

（1）细胞毒作用，分泌穿孔素使靶细胞溶解；在胸腺中，以FasL/Fas途径诱导CD4+、CD8+双阳性胸腺细胞发生细胞凋亡。

（2）免疫调节作用，在某些抗原（如寄生虫的抗原）刺激时，它分泌多量IL-4，诱导活化的Th0细胞分化为Th2细胞，或诱导B细胞发生Ig类别转换，产生特异性IgE；在病毒的抗原刺激下，可产生IFN-γ，与IL-12协同作用，可使Th0细胞分化为Th1细胞，增强细胞免疫应答。

3. B淋巴细胞

3.1 B淋巴细胞表面分子

大致可分为：

B细胞受体（BCR）复合物的组成成分

B细胞活化辅助受体

协同刺激分子、粘附分子

细胞因子受体、补体受体

信号转导调节分子、离子通道分子等。

属B细胞特有或涉及B细胞的CD分子有29种。

3.1.1 B细胞受体（BCR）复合物的组成成分

（1）膜表面免疫球蛋白（mIg）

表达于所有成熟的B细胞和大多数B细胞瘤的表面。人体成熟B细胞的mIg主要为mIgM 和mIgD。mIg的作用是识别和结合特异性抗原，抗原结合位点位于mIg的高变区内。

mIgH（重链）的胞内部分很短，胞内区仅含又3个氨基酸，这一结构特点决定mIg不能直接传递抗原刺激信号，需要其他辅助分子的参与。

（2）CD79a和CD79b

mIg与Igα(CD79a)/Igβ（CD79b）异二聚体相连。

Igα和Igβ的功能主要有两个：

一是作为主要的信号转导分子，转导抗原与BCR结合所产生的信号；

二是参与mIg链的表达与转运。

3.1.2 替代性BCR复合物

表达于祖B细胞（Pro-B）和前B细胞（Pre-B），其μH链共价结合于一条γ5链，γ5链非共价结合于Vpre-B链。γ5链和Vpre-B链组成假轻链（φL）。替代性BCR复合物与CD79a 和CD79b异二聚体结合。

早期B细胞在发育成熟中，其细胞表面表达少量替代性BCR复合物至关重要。有证据表明前B细胞的替代性BCR复合物与一些还不明确的配体结合，传递前B细胞进一步分化所必不可少的信号。

3.1.3 参与B细胞活化及免疫应答的其他分子

（1）协同刺激分子

有：CD40、CD80、CD86，等。

CD40恒定地表达于成熟B细胞，CD80、CD86在静息B细胞不表达或低表达，在活化B 细胞表达量增加。

CD40与配体（CD40L）结合，在B细胞分化成熟和功能分化中十分重要，在B细胞活化中起协同刺激作用。

活化B细胞是一类强的抗原提呈细胞，提呈抗原给T细胞时，CD80/CD86与CD28相互作用，增强T细胞激活；CD80/CD86与CD152相互作用，则主要抑制T细胞的活化。

（2）B细胞活化辅助受体

B细胞表面的CD19与CD21非共价结合，并与CD81和Leu-13相联，形成一个多分子活化辅助受体，其功能有：加强跨膜信号转导，极大提高B细胞对抗原刺激的敏感性等。（3）补体受体

B细胞表达的有CR1、CR2、C1qR。

CR1（CD35）是一种免疫粘附受体，与相应补体成分结合，促使B细胞活化。

CR2（CD21）是 B细胞活化辅助受体的一个组分，其配体按亲和力高低依次为C3dg、C3d、iC3b。

3.1.4 其他膜分子

有：CD22、CD20、CD32

（1）CD22，在B细胞活化中表达量增加，浆细胞不表达。CD22与唾液酸聚糖分子（如CD45RO、CD75）结合，介导B细胞与单核细胞、B-B、B-T细胞之间的作用。

（2）CD20，其表达严格限定于前体B细胞和成熟B细胞，浆细胞不表达。其可能通过调节跨膜钙离子流动，直接对B细胞起作用，在B细胞的增殖和分化中有重要的调节作用。（3）CD32（FcγRⅡ），结合IgG的Fc区。

3.2 B细胞亚群

根据膜表面标志、来源、免疫功能状态等，可分为B-1细胞和B-2细胞。

B-1细胞的可能功能：产生抗细菌多糖抗体而抗细菌感染；产生多反应性自身抗体而清除变更的自身抗原；产生致病性自身抗体而诱导自身免疫病。

B-2细胞为通常所指的B细胞，以后主要讨论的B细胞。

B-1细胞和B-2细胞亚群特性的比较

比较内容 B-1细胞 B-2细胞

发育阶段未成熟成熟

初次产生时间胎儿期出生后

表面标志 CD5、mIgM mIgM、mIgD

IgFcR、C3bR

针对的抗原 TI抗原 TD抗原

对多糖抗原能可能

对多肽抗原可能能

免疫应答特异性多反应性单特异性

产生抗体的类别低亲合力IgM IgG

少量IgM

再次抗体应答不能能

免疫耐受易形成难形成

激活的B细胞可分泌多种细胞因子，其种类及生物学作用如下表：

产生的细胞因子生物学作用

IL-7 刺激早期B细胞增殖

IL-4、IL-13、TNF、TGF-β抑制早期B细胞增殖

TNF、LT、IL-2、IL-4、IL-10、IL-13 刺激成熟B细胞增殖和/ 或分化

IL-8、IL-14、TGF-β抑制成熟B细胞增殖和/或分化

IL-4 调节B细胞凋亡

G-CSF、IL-10 抑制生发中心B细胞凋亡

IL-2、IL-4、IFN-γ、TNF 增强 B细胞的趋化运动

IL-10 抑制 B细胞的趋化运动

IFN-γ、TNF、IL-6、GM-CSF 激活巨噬细胞和/或树突状细胞

IL-4、IL-10、TGF-β灭活巨噬细胞和/或树突状细胞

IL-12、IFN-γ、IFN-α激活自然杀伤细胞

TGF-β灭活自然杀伤细胞

IL-1α、IL-1β、TNF、GM-CSF 协同刺激T细胞增殖

3.3 B淋巴细胞的功能

（1）产生抗体，发挥中和作用和调理作用。

（2）提呈抗原，活化的B细胞可提呈可溶性抗原。

（3）激活的B细胞可分泌多种细胞因子，这些细胞因子可参与免疫调节、炎症反应及造血过程。

第三章免疫分子

第一节免疫球蛋白

在1968年和1972年的两次国际会议上，将机体内具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统一命名为免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）。Ig可分为分泌型（secreted Ig，sIg）和膜型（membrane Ig，mIg）。SIg存在于体液中，具有抗体的各种功能；mIg分布于B细胞膜表面，是B细胞的抗原受体。

抗体（antibody，Ab）是B细胞受抗原刺激后，激活、增殖、分化为浆细胞，由浆细胞所分泌的一类蛋白质。

一、免疫球蛋白的结构

1、Ig的基本结构

1.1 重链和轻链

Ig是由两条相同的重链和两条相同的轻链以链间二硫键连接而成的四肽链结构。Ｘ射线晶体结构分析发现IgG分子由3个相同大小的节段组成，位于上端的两个臂由易弯曲的铰链区连接到主干上，形成一个“Y”型分子，称为Ig分子单体，是构成Ig的基本单位。

重链50~75kD，450~550个氨基酸残基。重链恒定区的氨基酸组成和排列顺序不同，其抗原性也不同，据此，可将重链分为五种类型：γ链、μ链、α链、ε链、δ链。相应地，将同一种动物体内Ig的同种型（isotype）分为五类：IgG、IgM、IgA、IgE、IgD。不同的同种型具有不同的特征，包括链内二硫键的数目和位臵、连接寡糖的数量、功能区的数目及铰链区的长度等。根据铰链区的氨基酸组成和重链二硫键的数目和位臵的差别，将同一类Ig又可分为不同的亚类，如IgG1、IgG2、IgG3、IgG4，IgA1、IgA2等。

轻链约25kD，214个氨基酸残基。根据轻链恒定区的氨基酸组成和排列顺序不同，其抗原性的不同，可将轻链分为两种类型：κ型和λ型。根据λ型轻链恒定区的个别氨基酸的差异，又可分为λ1、λ2、λ3、λ4四个亚型。一个Ig分子的两条轻链的型（type）总是相同的。五类Ig中，每类Ig都有κ型和λ型，两型轻链的功能无差异，但在不同种属的动物体中，两型轻链的数目比例不同。

1.2可变区和恒定区

可变区在重链和轻链Ｎ端的约110个氨基酸残基变化相当大，构成可变区（V区），靠近C端的其余氨基酸残基相对稳定，构成恒定区（C区）。在可变区，

重链和轻链各有三个高变区，VL：28~35、49~56、91~98；VH：29~31、49~58、95~102。高变区之外的氨基酸残基构成四个骨架区。VL和VH的三个高变区共同Ig的抗原结合部位，该部位形成一个与抗原决定基（簇）互补的表面，将高变区又称为互补性决定区。不同抗体的高变区氨基酸序列不相同，由此决定抗体的特异性。

恒定区不同类Ig重链CH长度不一，有的包括CH1、CH2和CH3；有的更长，包括CH1、CH2、CH3和CH4。同一种属动物中，同一类别（同种型）的Ig分子的C区氨基酸组成和排列顺序较恒定，C区的抗原性是相同的，那么，用猪IgG免疫家兔，家兔产生抗猪IgG抗体（针对猪IgG的C区的抗原性），能与来源于不同个体的猪的IgG结合。而猪IgG，只能以抗原结合部位与相对应抗原的抗原决定基结合。

1.3 铰链区位于CH1和CH2之间，含有丰富的脯氨酸，易伸展弯曲，使抗体的两个Fab 片段易于移动，可与不同距离的抗原表位结合。铰链区易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解。五类Ig或亚类的铰链区结构不尽相同，如，IgG1、IgG2、IgG4、IgA的铰链区较短，IgG3、IgD的铰链区较长，IgM、IgE无铰链区。

2、免疫球蛋白的功能区

Ig的每条肽链可折叠为几个球形的功能区（或称结构域）。每个功能区约由110个氨基酸残基构成，其序列具有相似形或同源性。

每个功能区的二级结构是由几股多肽链折叠一起形成的两个反向平行的β片层，两个β片层中心的两个半胱氨酸残基由一个链内二硫键垂直连接，形成一个“β桶状”或“β三明治”的结构。

Ig的功能区：

轻链有：VL、CL

重链，IgG、IgA、IgD中有：VH、CH1、CH2、CH3

IgM、IgE中有：VH、CH1、CH2、CH3、CH4

Ig功能区的主要作用：

（1）VL、VH，结合抗原的部位。

（2）CH、CL，具有部分同种异型（allotype）的遗传标志。

（3）CH2（IgG）、CH3（IgM），补体C1q的结合位点。

（4）CH3（IgG），可与单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、B细胞、自然杀伤细胞表面的IgG Fc受体结合。

（5）IgE的CH2和CH3，可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞表面的IgE Fc受体结合。3、免疫球蛋白的水解片段

木瓜蛋白酶水解IgG的片段：Fab、Fab、Fc

胃蛋白酶水解IgG的片段：F（ab’）2、pFc’

4、J链和分泌片

J链是由浆细胞合成的一条富含半胱氨酸残基的多肽链，可连接Ig单体形成二或五聚体，将2个单体IgA连接成二聚体IgA；五个单体IgM由二硫键和J链连接形成五聚体。而IgG、IgE、IgD总是单体。

分泌片或分泌成分，是分泌型IgA的辅助成分，由粘膜上皮细胞分泌的一种含糖的多肽链，以非共价键结合到二聚体IgA上。分泌片具有保护分泌型IgA的铰链区免受蛋白水解酶的作用，并介导二聚体IgA从粘膜下到粘膜表面的转运。

二、免疫球蛋白的功能

1、V区的功能特异地结合相对应的抗原分子，即V区的抗原结合部位与相对应抗原的抗原决定基结合。

1.1 mIgM或mIgD是B细胞表面的抗原受体，其V区能特异地识别和结合各种抗原分子。1.2在体内与相应抗原特异结合，产生各种免疫效应，也可导致免疫病理损伤。如对外毒素、病毒的中和作用，分泌型IgA可抑制某些细菌粘附到宿主细胞表面。在体外与相应抗原特异结合，参与各种血清学反应。

2、C区的功能

2.1 激活补体 IgM、IgG1、IgG3、IgG2与抗原结合后，以经典途径激活补体系统；二聚体IgA与抗原结合后，以旁路途径激活补体系统。

2.2 结合细胞表面的Fc受体 Ig的Fc片段与某些细胞表面的Fc受体结合，可呈现：

2.2.1调理作用（opsonization）

2.2.2抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity，ADCC）

2.2.3补体的激活作用

2.2.4介导Ⅰ型超敏反应 IgE的CH2和CH3，可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞表面的IgE Fc 受体结合，引起Ⅰ型超敏反应。

三、各类免疫球蛋白的特性和功能

第二节补体系统

一、补体系统的组成

补体系统是指存在于人和脊椎动物血清与组织中一组经激活、活化后具有酶活性的蛋白质，包括30多种可溶性蛋白和膜结合蛋白。按其生物学功能可以分为三类。

1、补体的固有成分

指存在于体液中、参与补体激活级联反应的补体成分，包括经典激活途径的C1q、C1r、C1s、C4、C2；甘露聚糖结合凝集素激活途径的甘露聚糖结合凝集素、丝氨酸蛋白酶；旁路激活途径的B因子、D因子；上述三条途径的共同末端通路的C3、C5、C6、C7、C8和C9。

2、以可溶性或膜结合形式存在的补体调节蛋白

包括备解素、C1抑制物、I因子、C4结合蛋白、H因子、S蛋白、Sp40/40、促衰变因子、膜辅助因子蛋白、同种限制因子、膜反应溶解抑制因子等。

3、介导补体活性片段或调节蛋白生物学效应的受体补体受体包括CR1~CR5、C3aR、C2aR、C4aR等。