第1章 免疫学概论

第一章免疫学概论

第一节医学免疫学简介

医学免疫学（Medical Immunology）是研究人体免疫系统的结构和功能的科学，其阐明免疫系统识别抗原后发生免疫应答及其清除抗原的规律，并探讨免疫功能异常所致病理过程和疾病的机制。通过掌握免疫学的基本理论和技术，为诊断、预防和治疗某些免疫相关疾病奠定基础。免疫学在生命科学和医学中有着重要的作用和地位。由于细胞生物学、分子生物学和遗传学等学科与免疫学的交叉和渗透，免疫学已成为当今生命科学的前沿学科和现代医学的支撑学科之一。

一、免疫系统的基本功能

2000多年前，人类就发现曾在瘟疫流行中患过某种传染病而康复的人，对这种疾病的再次感染具有抵抗力，称之为“免疫（immunity）”。免疫这个词是来自罗马时代描述免除个人劳役或对国家义务的一个拉丁文词“immunitas”。

人体有一个完善的免疫系统来执行免疫功能，免疫系统包括免疫器官、免疫细胞和免疫分子（表1-1）。免疫系统的组成是《医学免疫学》课程中的一个重要学习内容，本书的第二章至第十一章（除第三章免疫原外）分别介绍免疫组织和器官、重要的免疫分子和免疫细胞。

表1-1 免疫系统的组成

免疫器官

免疫细胞免疫分子

中枢外周膜型分子分泌型分子胸腺脾脏固有免疫的组成细胞TCR 免疫球蛋白

骨髓淋巴结吞噬细胞BCR 补体

法氏囊（禽类）黏膜相关淋巴组织树突状细胞CD分子细胞因子

皮肤相关淋巴组织NK细胞黏附分子

NK T细胞MHC分子

其他（嗜酸性粒细胞

和嗜碱性粒细胞等）

细胞因子受体

适应性免疫应答细胞

T细胞

B细胞

机体的免疫系统除了识别和清除外来入侵的抗原（如病原生物）外，还可识别清除体内发生突变的肿瘤细胞、衰老死亡的细胞或其他有害的成分。机体的免疫功能可以概括为：①免疫防御（immune defense）：防止外界病原体的入侵及清除已入侵病原体（如细菌、病毒、真菌、支原体、衣原体、寄生虫等）及其他有害物质。免疫防御功能过低或缺如，可发生免

疫缺陷病；但若应答过强或持续时间过长，则在清除病原体的同时，也可导致机体的组织损伤或功能异常，发生超敏反应。②免疫监视（immune surveillance）：随时发现和清除体内出现的“非己”成分，如由基因突变而发生的肿瘤细胞以及衰老、凋亡细胞。免疫监视功能低下，可能导致肿瘤的发生和持续性病毒感染。③免疫自身稳定（immune homeostasis）：通过自身免疫耐受和免疫调节两种主要的机制来达到免疫系统内环境的稳定。一般情况下，免疫系统对自身组织细胞不产生免疫应答，称为免疫耐受，赋予了免疫系统有区别“自身”和“非己”的能力。一旦免疫耐受被打破，免疫调节功能紊乱，会导致自身免疫病和过敏性疾病的发生。此外，免疫系统与神经系统和内分泌系统一起组成了神经-内分泌-免疫网络，在调节整个机体内环境的稳定中发挥重要作用。

二、免疫应答的种类及其特点

免疫应答（immune response）是指免疫系统识别和清除免疫原的整个过程。根据免疫应答识别的特点、获得形式以及效应机制，可分为固有免疫（innate immunity）和适应性免疫（adaptive immunity）两大类（表1 2）。固有免疫又称先天性免疫或非特异性免疫（non-specific immunity），适应性免疫又称获得性免疫（acquired immunity）或特异性免疫（specific immunity）。

固有免疫是生物在长期进化中逐渐形成的，是机体抵御病原体入侵的第一道防线。参与固有免疫的细胞如单核-巨噬细胞、树突状细胞、粒细胞、NK细胞和NK T细胞，其识别免疫原虽然不像T细胞和B细胞那样具有高度的特异性，但可通过一类模式识别受体（pattern recognition receptor, PRR）去识别病原生物表达的称为病原体相关模式分子（pathogen associated molecule pattern, PAMP）的结构。例如许多革兰阴性菌细胞壁成份脂多糖（LPS），可被单核-巨噬细胞和树突状细胞等细胞表面的Toll样受体4（TLR-4）识别，从而产生固有免疫应答。

适应性免疫应答可分为三个阶段：①识别阶段：T细胞和B细胞分别通过TCR和BCR 精确识别抗原，其中T细胞识别的抗原必须由抗原提呈细胞（antigen-presenting cell, APC）来提呈；②活化增殖阶段：识别抗原后的淋巴细胞在协同刺激分子（co-stimulatory molecule）的参与下，发生细胞的活化、增殖和分化，产生效应细胞（如杀伤性T细胞）、效应分子（如抗体、细胞因子等）和记忆细胞；③效应阶段：由效应细胞和效应分子清除抗原。

与固有免疫相比，适应性免疫有三个主要特点：①特异性：特异性是指某一特定抗原刺激可从免疫系统淋巴细胞库（repertoire）中选择出相应的T细胞或B细胞克隆，淋巴细胞与相应抗原的结合具有高度的特异性；多样性是指T细胞库或B细胞库呈高度的异质性，是许许多多（估计在1012以上）特异性识别抗原细胞克隆的总和，赋予机体具有识别周围环境中数量极大的抗原种类并与之发生反应的能力。②耐受性：在胚胎期，凡自身组织成分与相应的淋巴细胞克隆相遇，这些淋巴细胞克隆被删除（deletion）或被禁忌（forbidden），出生后这些克隆丧失了针对自身组织成分的反应性，即免疫耐受（immunological tolerance），

但完好地保留了针对“非己”抗原的识别和反应能力。免疫耐受机制是免疫系统区别“自身”和“非己”的关键。③记忆性：T细胞和B细胞在初次免疫应答过程中都会产生由经抗原刺激活化、增殖淋巴细胞分化而来的记忆细胞，这种记忆细胞与初始（或未致敏）淋巴细胞不同，当再次遇到相同抗原时，可出现应答的潜伏期短、强度大、持续时间长的再次免疫应答。

应该看到，固有免疫和适应性免疫是相辅相承、密不可分的。固有免疫往往是适应性免疫的先决条件，如树突状细胞和吞噬细胞吞噬病原生物实际上是一个加工和提呈抗原的过程，为适应性免疫应答的识别准备了条件。适应性免疫的效应分子可大大促进固有免疫应答，如抗体可促进吞噬细胞的吞噬能力，称为调理吞噬，或促进NK细胞的细胞毒作用；又如，许多由T细胞分泌的细胞因子可促进参与固有免疫应答细胞的成熟、迁移和杀伤功能。

表1 2 固有免疫和适应性免疫比较

固有免疫适应性免疫

获得形式固有性（或先天性）

无需抗原激发获得性免疫需接触抗原

发挥作用时相早期，快速（数分钟~4天）4~5天后发挥效应

免疫原识别受体模式识别受体特异性抗原识别受体

由于细胞发育中基因重排产生多样性免疫记忆无有，产生记忆细胞

举例抑菌、杀菌物质，补体，炎症因子T细胞（细胞免疫-效应T细胞等）

吞噬细胞，NK细胞，NK T细胞B细胞（体液免疫-抗体）

免疫应答是《医学免疫学》的核心内容，本书的第十二章至第十四章将对固有免疫和适应性免疫进行重点介绍。第十五章和第十六章分别对免疫应答中的免疫调节和免疫耐受的机制和应用作了进一步的阐述。

三、免疫性疾病

免疫应答是把双刃剑。当我们看到免疫功能给机体带来免疫保护作用的同时还应该看到，当免疫应答的水平过高或过低，当针对自身的免疫耐受被打破，当免疫调节功能发生紊乱时，所出现的异常免疫应答可导致多种免疫相关疾病的发生。在本书的第十七章“超敏反应”一章中，将集中阐述发生免疫相关疾病的机制。根据发生机制的不同，可将超敏反应（hypersensitivity）分为Ⅰ~Ⅳ型，并列举出各型超敏反应在临床上常见的疾病及其防治原则。此外，本书还专门设置4章（第十八章至第二十一章），分别介绍自身免疫性疾病、免疫缺陷病、肿瘤免疫和移植免疫。在这些属于临床免疫学的章节中重点介绍：临床上较为常见的自身免疫病的发病机制；对全人类有重大威胁的获得性免疫缺陷综合征，即艾滋病；用免疫学的方法如何防治严重危害人类健康和生存的肿瘤；脏器和骨髓移植。这些内容无论是对于从事医学基础，还是从事临床医学、预防医学和口腔医学等专业的医学生都是十分必要的。