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微生物学Microbiology

崔恒林江苏大学食品与生物工程学院

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第十章 传染与免疫

Infection and Immunity

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概 论

1 、病原微生物（ pathogenic microorganism ）或病原体（ pathogen ）——寄生于生物机体并引起疾病的微生物。

2 、传染——机体与病原体在一定条件下相互作用而引起的病理过程。病原体、宿主和环境是决定传染结局的三个因素。

3 、免疫——生物体能够辨认自我与非自我，对非我做出反应以保持自身稳定的动能。是生物在长期进化过程中逐渐发展起来的防御感染和维护机体完整性的重要手段。

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免疫功能

免疫防御（ immunologic defence ） 免疫稳定（ immunologic homeostasis ） 免疫监视（ immunologic serveillance ）

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免 疫

非特异性免疫 (non-specific immunity)

特异性免疫 (specific immunity )

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10.1 传染

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10.1.1 微生物的致病性

1 、细菌的致病性 致病菌——能使宿主致病的细菌。 非致病菌——不能使宿主致病的细菌。 条件致病菌（ opportunistic pathogen ）——有些细菌在一

般情况下不致病，但在某些条件改变的特殊情况下亦可致病。

毒力（ virulence ）——病原菌致病力的强弱。

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毒力的基础

侵袭力（ invasiveness ）：病原菌突破宿主防线，并能于宿

主体内定居、繁殖、扩散的能力。包括：吸附和侵入能力、

繁殖与扩散能力、对宿主防御机能的抵抗力。

毒素（ toxin ）：包括外毒素和内毒素两大类。

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外毒素与内毒素的比较 项目 外毒素 内毒素

产生菌 革兰氏阳性细菌为主 革兰氏阴性细菌

化学成分 蛋白质 脂多糖（ LPS ）

释放时间 活菌随时分泌 死菌溶解后释放

致病类型 不同外毒素不同 不同病原菌的内毒素作用基本相同

抗原性 完全抗原，抗原性强 不完全抗原，抗原性弱或无

毒性 强 弱

制成类毒素 能 不能

热稳定性 60~100℃ 半小时即破坏 耐热性强

存在状态 细胞外，游离态 结合在细胞壁上

举例白喉毒素、破伤风毒素、肉毒毒素、霍乱弧菌肠毒素、大肠杆菌肠毒素、志贺氏痢疾杆菌肠毒素

沙门氏菌、志贺氏菌、奈瑟氏球菌和大肠杆菌等革兰氏阴性

细菌所产生的内毒素

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类毒素 (toxoid)

类毒素 (toxoid) ：细菌的外毒素用 0.3%~0.4% 甲醛进行化学脱毒后仍保留着原有抗原性的生物制品，将其注射机体后，具有免疫功能。

常用的类毒素：白喉类毒素、破伤风类毒素和肉毒类毒素等。

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内毒素的测定方法 鲎试剂法或鲎变形细胞溶解物试验 (Limulus

amoebocyte lysate test)

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2 、病毒的致病性

1 、杀细胞感染（ cytocidal infection ） - 组织损伤，如：脊髓灰质炎病毒、腺病毒。

2 、稳定状态感染（ steady state infection ） - 诱发自身免疫反应，如：有包膜病毒、无包膜甲肝病毒。

3 、整合感染（ integrated infection ） - 恶性肿瘤，如：EB 病毒、人类多瘤病毒。

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Smallpox

The last known

person in the world

to have smallpox of

any kind.

Variola minor in 23-

year-old Ali Maow

Maalin,

Merka, Somalia CDC

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Smallpox lesions on skin of trunk. Photo taken in Bangladesh

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Polio-Poliomyelitis

Child with polio sequelae

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Transmission electron micrograph of poliovirus type 1

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HIV-1

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3 、立克次氏体的致病性

立克次氏体主要通过节肢动物叮咬或其粪便传播。已知立克次氏体的致病物质有内毒素和磷脂酶 A 等。

立克次氏体通过特异受体进入宿主细胞，以不同方式在细胞内增殖并释放。

释放的立克次氏体通过血流在全身各器官的小血管内皮细胞中增殖，能直接破坏其所寄生的血管内皮细胞引起血管炎症，其毒性产物亦可进入血循环而引起全身症状。

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4 、真菌的致病性

（ 1 ）致病性真菌感染：如皮肤癣菌的嗜角蛋白特性 （ 2 ）条件致病性真菌感染：内源性真菌如白色念珠菌引

起的鹅口疮、肺炎、膀胱炎、脑膜炎等。 （ 3 ）真菌病态反应性疾病：曲霉、青霉、镰刀霉等引起

的荨麻疹、哮喘、变应性鼻炎。 （ 4 ）真菌性中毒：黄曲霉的黄曲霉素、杂色霉的杂色霉

素可引起肝损害；橘青霉的橘青霉素可引起肾小球损害。饲料中黄曲霉素含量达 1.5× 10-8时，即可诱发大鼠试验性肝癌。青霉菌产生的灰黄霉素可诱发小鼠甲状腺和肝肿瘤。

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5 、寄生虫的致病性

大多数寄生虫的构造和成分都很复杂。特别是寄生虫有复杂的生活周期，随着循环迂回转移，其结构和表面成分均不断变化，或获得宿主成分作为外衣使宿主难以识别，或将表面分子释放作为“诱饵”，吸引机体的免疫系统将其作为攻击靶，而自身逃避免疫防御。

寄生虫可分为：原虫和蠕虫。 原虫为单细孢生物，多数于胞内寄生，如疟原虫破坏红细

胞。 蠕虫是多细胞生物，通常引起胞外慢性感染，如血吸虫。

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Malaria Malaria is a very serious disease characterized by severe chills,

fever, sweating, fatigue, and great thirst. One way to reduce human deaths (2.7 million annually) from

Malaria is to control the mosquito Populations. Without the Mosquito host, the Plasmodium Protozoan

CANNOT Complete their Life Cycle. Malaria is usually cured with a drug derived from the Cinchona

Tree, which is native to the Americas called Quinine.

Protozoan parasite Plasmodium

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The Life Cycle of the Plasmodium

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Schistosomiasis

Schistosomiasis is a

parasitic disease

which infects over

200 million people in

74 countries in the

developing world.

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Schistosome LifeCycle

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10.1.2 感染的途径与方式

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1 、感染的途径 ①呼吸道感染：结核杆菌、白喉杆菌、呼吸道病毒、肺炎衣原体等。

②消化道感染：伤寒杆菌、痢疾志贺氏菌和肝炎病毒等。 ③创伤感染：致病性葡萄球菌、链球菌、破伤风梭菌、螺旋体、病毒等。

④接触感染：布鲁氏菌、淋球菌、沙眼衣原体、麻风杆菌、HIV 。

⑤垂直传染：病原体由亲代通过胎盘或产道直接传播给子代的方式。如疱疹病毒、乙肝病毒、 HIV 等。

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2 、感染的部位及方式 感染的部位：机体的自然开口；皮肤表面的创伤裂口；导

管、静脉注入或外科切口等医源性的途径 感染的方式： ①细胞外感染 ②细胞内感染：兼性细胞内感染、专性细胞内感染

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10.1.3 感染的三种可能结局

1 、隐性传染（ inapparent infection ） 2 、带菌状态 3 、显性传染（ apparent infection ） 按发病时间长短分为：急性传染（ acute infection ）和慢性传

染（ chronic infection ） 按发病部位分为：局部感染（ local infection ）和全身感染

（ systemic infection ）

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全身感染的四种类型

1 、毒血症（ toximia ）：病原菌限制在局部病灶，只有其产生的毒素进入全身血流而引起的全身性症状。如白喉、破伤风等。

2 、菌血症（ bacteremia ）：病原菌由局部的原发病灶侵入血流后传播至远处组织，但未在血流中繁殖的传染病。如伤寒症的早期就出现菌血症期。

3 、败血症（ septicemia ）：病原菌侵入血流，并在其中大量繁殖，造成宿主严重损伤和全身性中毒症状者。如铜绿假单胞菌引起的败血症。

4 、脓毒血症（ pyemia ）：一些化脓性细菌在引起宿主的败血症的同时，又在其许多脏器（肺、肝、脑、肾、皮下组织等）中引起化脓性病灶者。如金黄色葡萄球菌引起的脓毒血症。

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10.2 宿主的非特异性免疫

非特异性免疫（ non-specific immunity ）是机体的一般生理防卫功能，又称天然免疫（ innate immunity ）。

它是在种系发育过程中形成的，由先天遗传而来，是防卫任何外界异物对机体的侵入而不需要特殊的刺激或诱导。

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天然免疫的组成

类型 成分举例

生理屏障 皮肤、粘膜及其附属物、共生菌群

体液因素 溶菌酶、补体、干扰素

细胞因素 吞噬细胞、自然杀伤细胞

其他 免疫的综合作用等

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10.2.1 生理屏障

1 、表面屏障：皮肤和粘膜 2 、局部屏障：血脑屏障和血胎屏障 3 、共生菌群：体表与腔道内的正常菌群对病原菌的拮抗

作用

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血脑屏障

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血胎屏障

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10.2.2 体液因素

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一、补体系统 补体系统（ complement system ）包括 20余种蛋白质成分，

主要由肝细胞和巨噬细胞产生，通常以无活性形式存在于正常血清和体液中。

补体激活——在一定条件下促发补体系统的一系列酶促级联反应。

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补体激活有两条途径

经典途径（ classic pathway ） 替代途径（ alternative pathway ）

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经典途径（ classic pathway ）

由抗原 - 抗体复合物结合于补体成分 C1 ，自 C1到 C9依次激活的途径。

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1.Assembly of C1

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Assembly of C1

41

2. Cleavage of C4 by C1

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3. Cleavage of C2 and Formation of C3 Convertase

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4. Cleavage of C3 by C3 Convertase

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Formation of C3 Convertase

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5. Formation of C5 Convertase

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Formation of C5 Convertase

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6. Formation of the Membrane Attack Complex (MAC)

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The Membrane Attack Complex (MAC) Causing Cell Lysis

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替代途径（ alternative pathway ）

由酵母多糖、 LPS 等多种微生物及其产物从 C3 和 B 因子开始激活的途径。

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1.Formation of C3 Convertase

51

Formation of C3 Convertase

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2.Formation of C5 Convertase

53

Formation of C5 Convertase

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补体活化后……

可引起膜不可逆损伤，导致细胞溶解，包括革兰氏阴性菌、具有脂蛋白膜的病毒颗粒、红细胞和有核细胞，对机体抵抗病原微生物、清除病变衰老的细胞和癌细胞有重要作用。

在补体活化过程中产生的各种片段分别具有趋化、促进吞噬细胞的活化吞噬及清除免疫复合物、促进炎症等多种生理功能，是机体天然免疫的重要组分。

补体成分还有复杂的免疫调节功能，参与机体特异性免疫。补体各片段均有自己的特异性受体，它们广泛分布于多种细胞，补体片段是通过受体发挥作用的。

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二、干扰素（ interferon ， IFN ）

干扰素（ interferon ， IFN ）：是宿主细胞在病毒等多种诱生剂刺激下产生的一类相对分子量低的糖蛋白，分α 、 β 、 γ 三组。 α 、 β干扰素分别由白细胞和成纤维细胞产生，属Ⅰ型干扰素； γ干扰素主要由 T淋巴细胞产生又称Ⅱ型干扰素或免疫干扰素。

干扰素作用于宿主细胞，使之合成抗病毒蛋白、控制病毒蛋白合成，影响病毒的组装释放，具有广谱抗病毒功能；同时还有多方面的免疫调节作用。

Ⅰ型干扰素以抗病毒活性为主，而Ⅱ型干扰素的抗病毒活性较Ⅰ型干扰素弱。但免疫调节作用更强。

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Antiviral Action of Interferon

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三、溶菌酶 溶菌酶（ lysozyme ）： 14.7× 103 不耐热的碱性蛋白，主

要来源于吞噬细胞并可分泌到血液及各种分泌液中。

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10.2.3 细胞因素

1 、吞噬细胞（ phagocytes ）：分为大小吞噬细胞两类。 大吞噬细胞——居留于各种组织中的巨噬细胞和其前体

——血液中的单核细胞。 小吞噬细胞——血液中的中性粒细胞。

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Defense Cells in the Blood:The Leukocytes

60

Eosinophil-granulocyteBasophil-granulocyte

Neutrophil (Segmented)-granulocyte

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Monocyte-agranulocyte Lymphocyte-agranulocyte

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Defense Cells in the Tissue: Macrophages, Dendritic Cells, and Mast Cells

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A Macrophage with Pseudopods

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A Macrophage Phagocytosis of E. coli

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Mast cell Dendritic Cell

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吞噬细胞有……

吞噬细胞有吞噬入侵的病原微生物等颗粒的能力，并且由于吞噬细胞表面存在补体受体、抗体受体等多种受体，当有相应配体存在并与之结合时，将刺激吞噬细胞活化，大大增强其吞噬杀伤能力。

吞噬细胞内含有丰富的溶酶体，其中含有水解酶、溶菌酶等多种酶类和其他杀菌物质。

当病原微生物入侵时，吞噬细胞可在趋化因子和粘附因子的作用下穿过毛细血管壁到达感染部位，吞入病原体形成吞噬体，进而与溶酶体融合为吞噬溶酶体，然后通过依氧和不依氧两种机制将吞入胞内的病原体杀灭。

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The process of phagocytosis

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2 、自然杀伤细胞 自然杀伤细胞（ natural killer cells ， NK ）：属于淋巴细

胞，主要分布于外周血和脾脏，具有不需事先致敏，不须其他辅助细胞或分子的参与而直接杀伤靶细胞的功能。 NK 细胞通过释放穿孔素（ perforin ）和颗粒酶造成靶细胞死亡，也可通过释放肿瘤坏死因子（ TNF ）杀伤靶细胞。某些肿瘤细胞和微生物感染细胞可以成为 NK 细胞的靶细胞，而且 NK 细胞活性较其他杀伤细胞更早出现，因此在抗肿瘤抗感染特别是病毒感染中起重要作用。

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10.2.4 炎症（ Inflammation ）

炎症是机体受到有害刺激时表现的一系列局部和全身性防御应答，可以看作是非特异性免疫的综合作用结果，其作用为清除有害异物、修复受伤组织，保持自身稳定性。

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Diapedesis During InflammationStep-1

A normal capillary prior to inflammation.

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Diapedesis During InflammationStep-2

Integrins on the surface of the leukocyte bind to adhesion molecules on the inner surface of the vascular endothelial cells.

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Diapedesis During InflammationStep-3

The leukocytes flatten out and squeeze between the endothelial cells to leave the blood vessels and enter the tissue. The increased capillary permeability also allows plasma to enter the tissue.

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Diapedesis During InflammationStep-4

External view of leukocytes squeezing between the endothelial cells, leaving the blood vessels, and entering the tissue.

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Diapedesis During Inflammation

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Diapedesis During Inflammation

76

Diapedesis During Inflammation

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当病原体感染……

1 、可溶性炎症介质（如组胺、 5-羟色胺）释放，导致血管扩张，毛细血管通透性升高、血流变缓，血管内细胞和血清成分逸出。

2 、在趋化因子及粘附因子作用下，各种白细胞包括粒细胞和单核巨噬细胞迁移到炎症部位发挥其吞噬杀灭病原体的功能。

3 、活化的补体组成攻膜复合物溶解病原菌，其他血浆成分包括凝血系统、激肽系统、纤溶系统均参与此过程，扩大炎症反应。

4 、细菌 LPS 是外源性热原，而活化巨噬细胞分泌的白细胞介素 1 有内源性致热原作用，它们直接作用于下丘脑导致发热。

5 、吞噬细胞的溶酶体酶释放或泄漏会损伤自身组织成分，死亡白细胞与破坏裂解的靶细胞共同酿成脓液；各种毒性产物与活性介质也将刺激正常机体组织。因此，伴随炎症过程有红、肿、热、痛和功能障碍现象。

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10.3 宿主的特异性免疫

特异性免疫 (specific immunity ) ：是机体在生命过程中接受抗原性异物刺激，如微生物感染或接种疫苗后产生的，又称获得性免疫（ acquired immunity ），具有获得性、高度特异性和记忆性。

特异性免疫按其获得方式的不同，可分为自动免疫和获得免疫。自动免疫（ active immunity ）：由机体本身接受刺激而产生，维持时间较长。被动免疫（ passive immunity ）：是指从其他已建立免疫的个体接受或人工输入免疫细胞及分子而获得免疫力，维持时间较短。自动免疫与被动免疫又可分别进一步分为自然获得与人工获得两种方式。

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特异免疫的类型

获得方式 自动免疫 被动免疫

自然的 显性或隐性感染 经胎盘或乳汁由母体传递给胎儿

人工的 接种疫苗 输入免疫细胞、抗血清或其他制剂

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10.3.1 免疫系统（ immune system ）

免疫系统是获得性免疫的物质基础。 免疫系统由免疫器官、免疫细胞和免疫分子组成。

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1 、免疫器官

按功能分为中枢免疫器官和周围免疫器官 : ①中枢免疫器官（ central immune organ ）：免疫细胞

发生和分化的场所。包括：骨髓（ bone marrow ）、胸腺（ thymus ）和鸟类的法氏囊（ bursa of Fabricius ）。

②周围免疫器官（ peripheral immune organ ）：免疫细胞居住和发生免疫应答的场所。包括：淋巴结（ lymph node ）、脾脏（ spleen ）和粘膜相关组织（扁桃体、阑尾和肠系膜淋巴结）

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人体的免疫器官和组

织

83

病原体天然免疫系统

获得性免疫系统

抗原提呈细胞

B细胞

T细胞

抗体

抗原

清除抗原

免疫系统的结构和功能

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胸腺 （ Thymus ）皮质

髓质

赫氏小体

树突状细胞

髓质上皮细胞

巨噬细胞

胸腺细胞

中枢免疫器官（ Central lymphoid organ ）

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Thymus

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胸腺 （ Thymus ）

血 - 胸屏障（ blood thymus barrier ）：皮质毛细血管及其周围结构具有屏障作用。

功能：分泌多种激素；促进胸腺细胞分化； T 细胞分化成熟的场所。

年龄变化：新生儿胸腺相对较大，至青春期达 30-40 克，此后胸腺开始萎缩。

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骨髓和法氏囊（ Bone Marrow and bursa of Fabricius ）

造血干细胞生成、分化发育的场所 ;

B 细胞分化成熟的场所； 提供各种免疫细胞的前体细胞

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骨髓（ Bone Marrow ）

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90

法氏囊（ Bursa of Fabricius ）

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外周免疫器官（ Peripheral immune organ ）

淋巴结（ lymphnodes ）脾脏（ spleen ）粘膜相关淋巴系统（ mucosa-associated lymphoid

system ）扁桃体（ tonsil ）

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淋巴结的结构和细胞组成

实质

皮质

髓质：髓窦和髓索： B 细胞、浆细胞、网状细胞和巨噬细胞

浅皮质：

深皮质： T 细胞、巨噬细胞、并指状细胞 （胸腺依赖区）

淋巴滤泡： B 细胞、树突状细胞、 CD4 ＋ T 细胞 – 生发中心

（胸腺非依赖区）

被膜

（副皮质区）

淋巴结

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淋 巴 结 的 基 本 结 构

HEV

髓质淋巴窦皮质淋巴窦

毛细血管

小梁

输入淋巴管

输出淋巴管

静脉

动脉

髓索

生发中心

髓质

被膜

淋巴结 淋巴结被膜外侧有数条输入淋巴管，门处有动、静脉神经和输出淋巴管。实质分为皮质和髓质。靠近被膜的浅层皮质区有生发中心（左）。右图显示生发中心的显微结构。

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淋巴结的主要功能

过滤淋巴液：杀伤病原微生物，清除异物，起净化淋巴液， 防止病

原体扩散；

体液和细胞免疫应答的场所 淋巴细胞再循环的主要场所：

外周组织

淋巴结的淋巴细胞→输出淋巴管→ 胸导管→血液→毛细血管后高内 皮小静脉（ High endothelial venule,

HEV ） → 淋巴结

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右淋巴导管

流入右锁骨下静脉

颈部淋巴结

流入右锁骨下静脉 胸导管

胸导管

腋窝淋巴结

乳糜池

脊柱旁淋巴结

腹股沟淋巴结引流淋巴管

Lymph nodes are encapsulated structures that are strategically placed throughout the body to receive and filter antigens and cells from peripheral interstitial fluid and lymph. All lymph nodes eventually drain into the thoracic duct and back to the peripheral blood.

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脾脏 结构和细胞组成 被膜 脾实质： 白髓 → 动脉周围淋巴鞘 → T 细胞（胸腺依赖区）

淋巴小结→生发中心 B 细胞（胸腺非依赖区） 红髓 → 脾索→ B 细胞、巨噬细胞和树突状细胞

脾窦→巨噬细胞和血细胞 边缘区（移行区）：红髓和白髓交界处， T 细胞、 B 细胞、巨噬细胞

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中央动脉

生发中心

动脉周围 淋巴鞘

淋巴小结

（生发中心）

边缘区

被膜

脾索

边缘区

静脉窦

动脉周围 淋巴鞘

脾 脏 的 结 构

白髓

红髓

98

脾脏的功能

胚胎期具有造血功能；

血液的滤过器：清除体内衰老细胞和病原微生物；

产生免疫应答的场所；

储存血液的器官 : 脾窦充满大量血液，可根据机体需要调节血量。

99

粘膜相关的淋巴组织

1 、组成：扁桃体、肠系膜淋巴结、肠集合淋巴结、阑尾、

胃肠相关淋巴组织、呼吸道相关淋巴组织

2 、功能：局部免疫功能 主要抗体是分泌型 sIgA 和 IgE

100

2 、免疫细胞

免疫细胞（ immunocyte ）：主要包括淋巴细胞、粒细胞、肥大细胞、单核巨噬细胞、树突状细胞，广义地还包括红细胞和血小板及其各类细胞的祖细胞。

它们均来自骨髓多能造血干细胞（ multipotenial stem cell ）。

101

淋巴细胞 (lymphocyte)

按照表面分子标志及功能分为 : T 细胞 B 细胞 第三类淋巴细胞（ NK 细胞和 K 细胞） 第四类淋巴细胞—— NKT cell

102

粒细胞 (granulocyte )

粒细胞（ granulocyte ）于骨髓内成熟，主要存在于血液内，当感染发生时也可经趋化到达反应局部。分为嗜中性、嗜酸性和嗜碱性粒细胞。

103

肥大细胞 (mast cell)

肥大细胞（ mast cell ）是大型圆细胞，位于皮下疏松结缔组织和呼吸道、消化道 -泌尿生殖道粘膜内、胞浆含有粗大嗜碱性颗粒，也是介导Ⅰ 型超敏反应的主要细胞。此外，还能分泌多种细胞因子。

104

单核吞噬细胞系统 血液中的单核细胞（ monocyte ）和全身各组织中的巨噬

细胞（ macrophage,Mφ ）是同一骨髓干细胞的不同发育阶段，故又称单核吞噬细胞系统（ monoclear phagocyte system,MPS ）。

105

树突状细胞 树突状细胞（ dendritic cell ， DC ）表面有树突状突起，

主要分布于表皮、血及淋巴组织中，居留不同部位的树突状细胞其性状功能有细微差异。树突状细胞是专业抗原提呈细胞，在特异免疫应答中起重要作用。

106

红细胞 红细胞表面有大量补体片段 C3b 的受体 CR1 ，病原颗粒

通过 C3b 结合到红细胞上，称免疫粘附。 红细胞携带病原颗粒经血液循环到达肝、脾而被吞噬清除。

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3 、免疫分子（ immune molecule ）

（ 1 ）膜表面免疫分子：膜表面抗原受体、主要组织相容性抗原、白细胞分化抗原和粘附因子。

（ 2 ）体液免疫分子：抗体、补体和细胞因子。 细胞因子（ cytokine ， CK ）是主要由免疫细胞分泌的低相

对分子质量多肽，包括白细胞介素（ interleukin ， ILs ）、集落刺激因子（ colony stimulating factor ， CSF ）、干扰素、肿瘤坏死因子（ tumor necrosis factor,TNF ）、转化因子（ transforming growth factor,TGF ）等。细胞因子具有对细胞功能的多方面调节作用，其中有些还具有细胞毒性（肿瘤坏死因子）和抗病毒功能（干扰素），直接参与免疫应答的效应过程。

补体和抗体分别是非特异性免疫和特异性免疫的主要体液成分。

108

10.3.2 抗原和抗体

109

一、抗 原 (antigen, Ag)

能诱导机体产生体液抗体和细胞免疫应答，并能与抗体和致敏淋巴细胞在体内外发生特异结合反应的物质。

110

1 、抗原的特性

免疫原性 (Immunogenicity) 和免疫反应性 (immunoreactivity) 完全抗原 (complete antigen) 和半抗原 (haptene) 抗原决定簇 (antigen determinant) 或表位 (epitope)

111

Antigen determinant or Epitope

Polysaccharide Protein

112

Antigens and Epitopes of a Virus

113

2 、影响抗原性的因素

异己性——异种物质 理化性质——分子量大、结构复杂

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3 、抗原的种类

胸腺依赖性抗原 (thymus dependent antigen ， TDAg) 非胸腺依赖性抗原 (thymus independent antigen ， TIAg)

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二、抗 体 (antibody, Ab)

在抗原物质刺激下所形成的一类能与抗原特异结合的血清活性成分。

又称免疫球蛋白 (immunoglobulin,Ig) 。

116

1 、 Ig 的基本结构与分类

Ig分子是两两对称的四条多肽链借二硫键和非共价键连接而成。其中两条较长的多肽链成为重链（ heavy chain,H链），短的两条多肽链成为轻链（ light chain,L链）。

重链的血清学类型有： γ 、 μ 、 α 、 δ 、 ε五类。 轻链有： λ 、 κ 两种型别。

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IgG

118

Folding Domains of an Antibody

119

Epitope of an Antigen Binding to Fab of an Antibody

120

IgM

121

Secretory IgA

122

人各类免疫球蛋白的主要性状与功能

类别 IgG IgM IgA IgD IgE

重链 γ μ α δ ε

存在形式 单体 五聚体 双体 单体 单体

半衰期 23d 5d 6d 2.8d 2.3d

出现时间 出生后三个月 胚胎末期 出生后 4~6

月 较晚 较晚

免疫作用 抗菌、病毒、毒素

早期防御

抗菌、病毒 不明 抗寄生虫感染

123

2 、 Ig 的生理功能 ①与抗原特异结合 ②激活补体 ③结合细胞 ④通过胎盘

124

10.3.3 B 细胞介导的体液免疫

人类 B 细胞来源于多能造血干细胞，于骨髓中发育成熟。成熟的 B 细胞居留于脾脏和淋巴结的生发中心及粘膜相关淋巴组织，并部分参与淋巴细胞再循环。当机体遭遇抗原侵袭时， B 细胞通过膜表面 mIg 与相应抗原特异结合，在抗原的刺激下活化分化为浆细胞 (plasma cell,PC) ，大量合成抗体。

体液免疫 (humoral immunity,HI )—— 由 B 细胞分泌抗体介导的免疫应答。

125

B 细胞应答

1 、 T 细胞非依赖性体液免疫应答

2 、 T 细胞依赖性体液免疫应答

126

3 、抗体产生的一般规律

初次应答 (primary response)—— 机体第一次接触某种 TD 抗原引起特异抗体产生的过程。

再次应答 (secondary response)——该机体以后再次受到同样抗原刺激所产生的抗体应答过程。

127

Differentiation of B-lymphocytes into Plasma Cells and B-Memory Cells

128

Anamnestic Response

129

初次应答有一周以上的潜伏期，产生的抗体以 IgM为主。 再次应答的潜伏期较短，抗体水平大幅度上升，抗体类型以 IgG为主，且抗体的亲和力较高维持时间较长。

免疫记忆——再次遇到同一抗原时反应更快、更强的现象。免疫记忆的物质基础是抗原刺激下的 B 细胞分化为浆细胞的同时，分化出一群抗原特异性的长寿记忆细胞。人类患天花、麻疹等疾病后可或终生免疫力。

TI 抗原引起的体液免疫不产生记忆细胞，只有初次免疫应答，没有再次免疫应答。因此对此疾病可反复感染，不能获得持久免疫力。

抗体产生的一般规律

130

10.3.4 T 细胞介导的细胞免疫

T 细胞来源于骨髓多能造血干细胞，在胸腺内发育成熟为胸腺依赖性细胞即 T 细胞。

成熟 T 细胞居留于淋巴结、脾脏的 T 细胞区，也是主要的循环淋巴细胞。与 B 细胞类似，每个 T 细胞表面有自己特异的抗原识别受体（ TCR ）但不能直接识别天然抗原，必须经过辅助细胞的加工处理。

细胞免疫（ cell mediated immunity,CMI ）——由活化 T 细胞产生的特异杀伤或免疫炎症。

131

T 细胞介导的细胞免疫

1 、 T 细胞对抗原的识别

①辅助细胞及其对抗原的加工提呈

②TCR 对抗原的识别特性

2 、 CD8+T 细胞介导的杀细胞效应

3 、 CD4+T 细胞介导的免疫炎症

132

10.3.5 联合抗感染免疫

机体对大多数致病微生物的应答是复杂的，涉及多种免疫机制的联合。

天然免疫与获得性免疫，体液免疫与细胞免疫均是机体免疫功能的有机组成部分，相互协同相互促进，并无界限，只不过根据感染的类型，感染的阶段不同而表现为以某型免疫为主。

133

10.3.6 克隆选择和免疫耐受性

免疫的基本特性——区分“自我”与“非我”。 正常机体不会对自身成分产生免疫应答，称为自身耐受。 机体如何对各种各样的抗原产生千千万万种特异抗体而不攻击自身成分呢？

澳大利亚免疫学家 Burnet 于 1957年提出了抗体形成的克隆选择学说。

134

克隆选择学说

在个体发育早期拥有多种多样的抗体产生细胞，每个细胞表面只有一种特异性抗原受体。

当抗原进入机体与相应受体细胞结合，可诱导该细胞活化增殖分化，产生大量分泌抗体的细胞和记忆细胞，此即所谓克隆选择。

若胚胎期抗体产生细胞与抗原相遇（此时可遇到的抗原通常为自身成分）则会被破坏、排除或失活，称为禁忌细胞株，形成对自身抗原的天然耐受状态。

若禁忌细胞株因突变等原因重新获得增殖能力，则将对自身抗原产生免疫应答。

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Clonal Selection

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Clonal Selection

137

Clonal Expansion

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Differentiation of B-lymphocytes into Plasma Cells and B-Memory Cells

139

Clonal Selection and Clonal Expansion

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10.3.7 单克隆抗体

单克隆抗体（ monoclonal antibody,McAb ）：由单个 B 细胞增殖所产生的、遗传背景完全一致的抗体。因此抗体分子的氨基酸序列、类型、抗原特异性等生物学性质均相同。

制备原理——将肿瘤细胞的体外无限增殖能力与 B 细胞的分泌抗体能力相结合。

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基本制备程序

1 、制备抗体产生细胞 2 、选取适用的肿瘤细胞及饲养细胞 3 、细胞融合 4 、筛选及细胞克隆化 5 、扩增与保存

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Production of Monoclonal Antibodies, Step-1

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Production of Monoclonal Antibodies, Step-2

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Production of Monoclonal Antibodies, Step-3

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Immunotoxins Against Tumor Cells, step 1

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Immunotoxins Against Tumor Cells, step 2

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Immunotoxins Against Tumor Cells, step 3

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Blocking Type-1 Hypersensitivity Using Monoclonal Antibodies Against IgE

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10.4 免疫学方法及应用

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10.4.1 抗原抗体反应的一般规律

1 、特异性 2 、可逆性 3 、定比性 4 、阶段性 5 、条件依赖性

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10.4.2 主要的抗原抗体反应

1 、凝集反应（ agglutination ） 2 、沉淀反应（ precipitation ） 3 、补体结合试验（ complement fixation test ） 4 、中和试验（ neutralization test ）

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10.4.3 现代免疫标记技术

免疫标记技术（ immunolabelling technique ）：是指将抗原或抗体用荧光素、酶、反射线同位素或电子致密物质等加以标记，借以提高灵敏度的一类新技术。

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种 类

1 、免疫荧光技术 (immunofluorescens technique) 2 、免疫酶技术 (immunoenzymatic technique) 3 、放射免疫测定法 (radioimmuno-assay,RIA) 4 、免疫电镜技术 (immunoelectron microscopy,IEM) 5 、发光免疫测定法 (luminescent immuno-assay,LIA)

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10.5 免疫预防

人工免疫（ artificial immunization ）——人为地给机体输入抗原以调动机体的免疫系统，或直接输入免疫细胞及分子，使获得某种特殊抵抗力，用以预防或治疗某些疾病。

免疫预防——人工免疫用于预防传染病。

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1 、人工自动免疫Artificial active immunization

给机体输入抗原物质，使免疫系统因抗原刺激而发生类似感染时所发生的应答过程，从而产生特异免疫力，又称预防接种。

疫苗——用于预防接种的抗原制剂

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疫 苗

全微生物疫苗 (vaccine) ：活疫苗、死疫苗 亚单位疫苗 抗独特型疫苗 核酸疫苗

157

2 、人工被动免疫Artificial passive immunization

输入免疫血清（含特异性抗体）或致敏淋巴细胞及其制剂或细胞因子，使机体获得一定免疫力，以达到防治某种疾病的目的。

158

特异性免疫治疗剂

抗毒素 抗病毒血清 抗菌血清 免疫球蛋白 免疫核糖核酸（ iRNA ）

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免疫调节剂

转移因子 (transfer factor,TF)

白细胞介素 -2(interleukin-2,IL-2)

胸腺素 (thymosin)

细胞毒 T 细胞 卡介苗 (BCG)

小棒杆菌 干扰素 (interferon,IFN)

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卡介苗 (BCG)

卡介苗（ Bacillus Calmette-Guérin, BCG ）是用于结核病的疫苗，由减毒活牛分枝杆菌（ Mycobacterium bovis ）制备；牛分枝杆菌在特殊的人工培养基上，经数年的传代，丧失对人类的致病能力，但仍保持有足够高的免疫原性，成为可在一定程度上预防结核的疫苗。