疫学基本概念.ppt
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1、 免疫学基本概念及理论免疫学基本概念及理论 基础免疫学基础免疫学免疫生物学免疫生物学 分子免疫学分子免疫学 免疫遗传学免疫遗传学 免疫病理学免疫病理学血液免疫学血液免疫学 肿瘤免疫学肿瘤免疫学 移植免疫学移植免疫学 生殖免疫学生殖免疫学 临床免疫学临床免疫学 免疫学免疫学(immunology)immunology)研究机体免疫系统结构和功能、免疫相关疾病发生机研究机体免疫系统结构和功能、免疫相关疾病发生机制、免疫学诊断和防治措施的独立学科。制、免疫学诊断和防治措施的独立学科。免疫的概念(免疫的概念(Concept of immunity)传统概念:传统概念:免疫指抵御传染病的能力免疫指抵御传
2、染病的能力 现代概念:现代概念:是指机体识别并排除是指机体识别并排除“非己非己”物质所产生的物质所产生的 生物学效应,是一种生理性防御功能。其作用生物学效应,是一种生理性防御功能。其作用 是维持机体内环境的平衡和稳定是维持机体内环境的平衡和稳定,正常情况下正常情况下 对机体是有利的对机体是有利的,但在一定条件下也可以有害。但在一定条件下也可以有害。免疫功能免疫功能 基本功能基本功能 免疫防御免疫防御immune defense 免疫稳定免疫稳定immune homeostasis 免疫监视免疫监视 Immune surveillance 功能正常功能正常 抗感染抗感染清除损伤细胞清除损伤细胞
3、衰老细胞衰老细胞清除突变细胞清除突变细胞病毒感染的细胞病毒感染的细胞 功能异常功能异常 超敏反应超敏反应(过高过高)严重感染严重感染(过低过低)自身免疫病自身免疫病(过高过高)肿瘤肿瘤(过低过低)病毒持续性感染病毒持续性感染(过低过低)免疫系统的组成免疫系统的组成免疫应答的种类免疫应答的种类u固有免疫固有免疫(天然免疫天然免疫/非特异性免疫非特异性免疫)Innate Immunity(natural/nonspecific)u适应性免疫适应性免疫(获得性免疫获得性免疫/特异性免疫)特异性免疫)Adaptive Immunity(acquired/specific)固有免疫(固有免疫(Innat
4、e Immunity)概念概念:生物在长期种系进化过程中逐渐形成的防御功能生物在长期种系进化过程中逐渐形成的防御功能 经遗传而获得经遗传而获得,并非针对特定抗原并非针对特定抗原,属天然免疫。属天然免疫。(第一道防线第一道防线)特点特点:与生具有与生具有;非特异性;无记忆性;作用迅速。非特异性;无记忆性;作用迅速。包括:物理屏障:包括:物理屏障:皮肤粘膜屏障、血脑屏障、血胎屏障皮肤粘膜屏障、血脑屏障、血胎屏障 化学屏障:化学屏障:溶菌酶、抗菌肽、补体、细胞因子、溶菌酶、抗菌肽、补体、细胞因子、APRAPR等等 细胞屏障:细胞屏障:粒细胞、粒细胞、MM 、DCDC、NKNK等等 适应性免疫适应性免
5、疫(Adaptive Immunity)概念概念:个体发育过程中接触特定抗原后产生个体发育过程中接触特定抗原后产生,仅针对该仅针对该 特定抗原而发生反应特定抗原而发生反应.特点特点:特异性特异性;耐受性耐受性;记忆性记忆性 效应细胞效应细胞:T:T细胞(介导细胞免疫应答)细胞(介导细胞免疫应答)B B细胞(介导体液免疫应答)细胞(介导体液免疫应答)分为三阶段:识别阶段、分为三阶段:识别阶段、活化增殖阶段活化增殖阶段 效应阶段效应阶段固有免疫和适应性免疫之间的关系固有免疫和适应性免疫之间的关系n固有免疫是适应性免疫应答启动的前提固有免疫是适应性免疫应答启动的前提n协助适应性免疫应答产物发挥效应协
6、助适应性免疫应答产物发挥效应 抗体是固有免疫系统的抗体是固有免疫系统的“眼睛眼睛”Antibody Complement lysis of target cell M NK:NK:ADCCn适应性免疫细胞与固有免疫细胞之间的协同作用适应性免疫细胞与固有免疫细胞之间的协同作用 n固有免疫与适应性免疫的时间互补固有免疫与适应性免疫的时间互补T cellIFN-、IL-18IL-1,IL-12M、NKNKn抗原抗原(Ag):(Ag):是一类能刺激机体免疫系统产生特异性是一类能刺激机体免疫系统产生特异性 免疫应答免疫应答;并能与相应的免疫应答产物并能与相应的免疫应答产物(抗抗 体和体和/或效应淋巴细胞
7、或效应淋巴细胞)在体内或体外特异在体内或体外特异 性结合的物质。性结合的物质。n两种特性:两种特性:免疫原性(免疫原性(Immunogenicity)Immunogenicity)抗原性抗原性/反应原性反应原性(Antigenicity)(Antigenicity)抗原是机体免疫应答的启动因素抗原是机体免疫应答的启动因素半抗原半抗原(Hapten):CarrierHaptenCompleteantigen只具有反应原性而无免疫原性的抗原物质只具有反应原性而无免疫原性的抗原物质 如:激素、某些药物等如:激素、某些药物等Haptens are valuable research and diagn
8、ostic toolsDNP:dinitrophenyl(二硝基氟苯)(二硝基氟苯)Overall configuration of a hapten plays a major role in determining whether it can react with a given antibody.抗原的特异性抗原的特异性克隆选择学说克隆选择学说抗原表位决定抗原的特异性抗原表位决定抗原的特异性 抗原表位抗原表位(Epitope/Antigenic determinant)抗原分子中决定抗原特异性的特抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团殊化学基团,其性质、数目、位置和其性质、数目、位置和
9、空间构象决定着抗原的特异性。空间构象决定着抗原的特异性。表位类型表位类型 被被TCRTCR识别的抗原表位。存在于抗原分子的任何部位识别的抗原表位。存在于抗原分子的任何部位,为为线性表位线性表位,需经抗原递呈细胞需经抗原递呈细胞(APC)(APC)加工处理加工处理,与与MHCMHC结合,结合,被被TCRTCR识别的肽段。识别的肽段。T T细胞表位和细胞表位和B B细胞表位细胞表位(T and B cell epitopes)T细胞表位:细胞表位:B 细胞表位细胞表位 被被BCRBCR识别的抗原表位。存在于抗原分子表面或转折识别的抗原表位。存在于抗原分子表面或转折处处,具有构象依赖性无需与具有构象
10、依赖性无需与MHC结合结合,可直接被可直接被BCR识别。识别。T T细胞表位与细胞表位与B B细胞表位的特性比较细胞表位的特性比较T T细胞表位细胞表位B B细胞表位细胞表位识别受体识别受体MHCMHC分子分子表位成分表位成分表位大小表位大小表位类型表位类型表位位置表位位置TCRTCR需要,具有需要,具有MHCMHC限制性限制性蛋白质降解后的多肽蛋白质降解后的多肽8-128-12个个aa(CD8aa(CD8+T)T)13-1713-17个个aa(CD4aa(CD4+T)T)线性表位线性表位多在抗原分子内部多在抗原分子内部BCRBCR不需要,无不需要,无MHCMHC限制性限制性各种天然抗原分子各
11、种天然抗原分子5-155-15个个aa,5-7aa,5-7个单糖或个单糖或核苷酸核苷酸构象表位或线性表位构象表位或线性表位多在抗原分子表面多在抗原分子表面五、抗原的种类及医学上的重要抗原五、抗原的种类及医学上的重要抗原n免疫原、半抗原、耐受原、变应原免疫原、半抗原、耐受原、变应原n蛋白质蛋白质,多糖多糖,核酸、脂类抗原等核酸、脂类抗原等n根据诱生抗体时是否需根据诱生抗体时是否需ThTh细胞参与分类细胞参与分类n根据根据AgAg与机体的亲缘关系分类与机体的亲缘关系分类Inhalant allergenInhalant allergenpollenpollendust mitesdust mite
12、smold sporesmold sporesanimal hair and danderanimal hair and danderDrugsDrugspenicillinpenicillinsulfonamidessulfonamideslocal anestheticslocal anestheticssalicylatessalicylatesFoodsFoodsnutsnutsseafoodseafoodmilkmilkpeas,beanspeas,beansAllergenAllergen(变应原)(变应原)Ag which can induce hypersensitivityI
13、nsectInsectbee venombee venomant venomant venomThe most common allergens in our“artificial”world.Dust mites Pollens Sugi pollens are the dominant outdoor antigen in Japan.In“bio-deprived”indoor space,mites become the dominant antigen.n存在于人、动物、植物及微生物等存在于人、动物、植物及微生物等 不同物种间的共同抗原。不同物种间的共同抗原。如:链球菌与人肾小球基底
14、膜及心肌内膜如:链球菌与人肾小球基底膜及心肌内膜 大肠埃希菌大肠埃希菌8686含人类血型物质。含人类血型物质。n医学意义:医学意义:是引起免疫病理损伤的物质基础。是引起免疫病理损伤的物质基础。借助异嗜性抗原辅助临床诊断借助异嗜性抗原辅助临床诊断异嗜性抗原异嗜性抗原(heterophil antigen)(heterophil antigen)(一一)胸腺依赖性抗原胸腺依赖性抗原(TD-Ag)(TD-Ag)指在刺激机体指在刺激机体B B细胞产生抗体细胞产生抗体时需时需ThTh细胞辅助的抗原。细胞辅助的抗原。Blood cells,Serum proteins,Blood cells,Serum
15、proteins,Bacteria and most proteins.Bacteria and most proteins.(1)require Th cells (2)induce cellular immunity and humoral immunity (3)antibody classes:IgM,IgG,IgA (4)apparent memoryFeatures:Features:(1)not require Th cells (2)induce only humoral immunity,not cellular immunity (3)antibody class:IgM
16、(4)no apparent memory(二二)胸腺非依赖性抗原胸腺非依赖性抗原(TI-Ag)(TI-Ag)指可直接激活指可直接激活B B细胞,产生抗体,无需细胞,产生抗体,无需ThTh细胞辅助的抗原。细胞辅助的抗原。抗原带有重复出现的同一抗原决定簇。抗原带有重复出现的同一抗原决定簇。LPS、polymeric bacterial flagellin、Polysaccharides根据根据AgAg与机体的亲缘关系分类与机体的亲缘关系分类n异种抗原异种抗原(xenoantigen)(xenoantigen)n同种异型抗原同种异型抗原(alloantigen)(alloantigen)n自身抗原
17、自身抗原(autoantigen)(autoantigen)n异嗜性抗原异嗜性抗原(heterophil antigen)(heterophil antigen)免疫球蛋白免疫球蛋白/抗体抗体 Antibody AntibodyKabat and Tiselius-1938Injected a rabbit w/ovaAbsorbed Serum w/ova Ag.BeforeAfterResult:g fractionis responsiblefor immuneprotection一、抗体的概念(一、抗体的概念(Concept Concept)抗体抗体(Ab):Ab):B B细胞接受抗原
18、刺激增殖为浆细胞细胞接受抗原刺激增殖为浆细胞,由由 浆细胞合成分泌的浆细胞合成分泌的,并能与相应的抗原并能与相应的抗原 发生特异性结合的球蛋白。发生特异性结合的球蛋白。免疫球蛋白免疫球蛋白(IgIg):):具有抗体活性或化学结构与抗具有抗体活性或化学结构与抗 体相似的球蛋白。体相似的球蛋白。IgIg的两种形式的两种形式:分泌型(分泌型(Secreted/Soluble antibody Secreted/Soluble antibody)膜型膜型(membrane membrane IgIg,mIgmIg):BCRBCR二、二、IgIg分子的结构(分子的结构(structurestructur
19、e)“Y”Y”字型的四肽链字型的四肽链,两两 条完全相同的重链条完全相同的重链(H)(H)和两条完全相同的轻和两条完全相同的轻 链链(L)(L)通过二硫键连接而通过二硫键连接而 成。成。nH链链:约约450550氨基酸氨基酸 nL链链:约约210氨基酸氨基酸恒定区恒定区(constant,region,C(constant,region,C)n羧基端羧基端:L L链链1/2-CL 1/2-CL H H链链3/4-CH(CH1 CH2 CH3)3/4-CH(CH1 CH2 CH3)可变区可变区(variable region,V)(variable region,V)n氨基端氨基端:L:L链链1
20、/2VL,1/2VL,H H链链1/4VH1/4VHn抗原结合部位抗原结合部位(antigen-binding(antigen-binding site)site)n高变区高变区(HVR):(HVR):VHVH和和VLVL各有各有3 3个个氨基酸组成和排列顺序高度可变氨基酸组成和排列顺序高度可变的区域的区域.n骨架区(骨架区(framework region)framework region)Complementarity-determining regions(CDR)Variability in CDRsHypervariable region(HVR)高变区在高变区在Ig分子表面形成三个
21、环状结构与抗原结合分子表面形成三个环状结构与抗原结合Models of the variable domains of six antibodies with their antigen-binding regions shown in purpleIg Ig 的分类的分类n根据根据H链链C区结构和抗原性的不同将区结构和抗原性的不同将Ig分为分为5类:类:(Gamma)(Mu)(Alpha)(Delta)(Epsilon)IgG IgM IgA IgD IgEn亚类:亚类:heavy chains:1 IgA1 2 IgA2 heavy chains:1 IgG1 2 IgG2 3 IgG3
22、4 IgG4 Ig Ig 的分型的分型n根据根据L L链结构和抗原性将链结构和抗原性将L L链分为链分为2 2种:种:or or humans:60%of light chains are and 40%are ;mice:95%are and 5%are .n亚型:亚型:chain-3 subtypes in mice and 4 in humannCH1CH2之间,之间,富含脯氨酸富含脯氨酸n赋予赋予IgIg柔性,使柔性,使IgIg两臂可两臂可伸展弯伸展弯曲曲,利于与抗原结合(利于与抗原结合(flexibility,enabling the 2 arms to move relativel
23、y freelynIgMIgM和和IgEIgE无铰链区无铰链区3.3.铰链区铰链区(hinge)(hinge)4.J4.J链和分泌片链和分泌片(SP)(SP)nJ J链(链(Joining chain):借二硫键连接到借二硫键连接到 链或链或 链。链。facilitate the polymerization of IgA and IgM n分泌片分泌片(secretory piece,SP)由粘膜上皮细胞合成分泌由粘膜上皮细胞合成分泌,结合结合到二聚体上到二聚体上.抗蛋白水解酶抗蛋白水解酶,保护保护SIgASIgA铰链区。铰链区。IgA,IgD,IgG IgE,IgMCH1HingeCH2C
24、H3CH1CH2CH3CH4三、功能域及其功能三、功能域及其功能uVL VH:VL VH:抗原结合部位抗原结合部位.uCL CH1:CL CH1:具有部分同种型和同种异型的遗传标记具有部分同种型和同种异型的遗传标记.uCH2:CH2:补体结合位点补体结合位点,通过胎盘通过胎盘(IgGIgG).).uCH3:CH3:结合细胞结合细胞FcR(IgGFcR(IgG),),活化补体活化补体(IgMIgM).).uCH4:CH4:结合细胞结合细胞FcR(IgEFcR(IgE).).u铰链区铰链区:可使可使IgIg自由转动和伸展自由转动和伸展.nSecreted Ig:Binding to cells b
25、y Fc receptors.nMembrane Ig:An extracellular hydrophilic“spacer”sequence composed of 26 amino acid residues.A hydrophobic transmembrane sequence A short cytoplasmic tailCH3(IgG)/CH4(IgE,IgM)结合细胞功能结合细胞功能:Fab:Fragment of antigen bindingFc:Fragment crystallizable四、酶解片段四、酶解片段(Enzymatic Fragments)木瓜蛋木瓜蛋白
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