加入VIP
  • 专属下载特权
  • 现金文档折扣购买
  • VIP免费专区
  • 千万文档免费下载

上传资料

关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 免疫学和免疫学检验

免疫学和免疫学检验.pdf

免疫学和免疫学检验

yjgdghty940
2009-07-27 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《免疫学和免疫学检验pdf》,可适用于高等教育领域

免疫学和免疫学检验生物秀专心做生物!wwwbbioocom易生物领先的生物医药商务平台wwwebioecom生物秀论坛学术交流,资源共享,互助社区wwwbbioocombbs绪论一、免疫的概念免疫学(immunology)是研究机体自我识别和对抗原性异物排斥反应的一门科学。传统免疫学起源于抗感染的研究在世纪末世纪初逐渐形成和发展起来。医学家借用拉丁语immunis表示免疫(immunyty)其原意为免除税役转意为免除瘟疫。在以后长在半个世纪的历史时期内免疫一直被理解为机体的抗感染能力被描述为宿主对病原微生物的不同程度的不感受性。世纪中期以后免疫学的发展逐渐突破了抗感染研究的局限。事实上机体不仅是对微生物而是对各种抗原都能够进行识别和排斥以维持正常的生命内环境。所以免疫是机体识别和排斥抗原性异物的一种生理功能。现代免疫学认为:人体内存在一个负责免疫功能的完整的解剖系统棗免疫系统与神经和内分泌等其他系统一样这个系统有着自身的运行机制并可与其他系统相互配合、相互制约共同维持机体在生命过程中总的生理平衡具体表现为以下几种生理功能。.免疫防御(immunologicaldefence)指机体排斥外源性抗原异物的能力。这是动物藉以自净、不受外来物质干扰和保持物种纯洁的生理机制。这种功能一是抗感染即传统的免疫概念二是排斥异种或同种异体的细胞和器官这是器官移植需要克服的主要障碍。这种能力低下时机体易出现免疫缺陷病而过高时易出现超敏反应性组织损伤。.免疫自稳(immunololgicalhomeostasis)指机体识别和清除自身衰老残损的组织、细胞的能力这是机体藉以维持正常内环境稳定的重要机制。这种自身稳定功能失调时易导致某些生理平衡的紊乱或者自身免疫病。.免疫监视(immunologicalsurveillance)指机体杀伤和清除异常突变细胞的能力机体藉以监视和抑制恶性促瘤在体内生长。一旦功能低下宿主易患恶性肿瘤。近几十年来免疫学以其辉煌的成就令人瞩目免疫学技术的优势有力地推动了医学和生物学各领域的研究并促进了临床医学的进步。目前免疫学已经成为医学和生物学领域的带头学科之一。二、免疫学发展简史与其他学科一样免疫学也是随着社会的发展和科学的进步而逐渐发生、发展和成熟的。免疫学的发展可分为原始、传统和现代三个时期。.原始免疫学时期免疫学起源于中国。我国古代医师在医治天花的长期临床实践中发现康复后的天花患者及护理者或穿过沾染患者痘痂的衣服的人不再患天花于是就大胆创用了将天花痂粉吹入正常人鼻孔的方法来预防天花这是世界上最早的原始疫苗。据考证这种人痘苗在唐代开元年间(公元~年)就已出现至世纪时已在民间广为流传并逐渐传播到国外。在约在世纪人痘苗法传到中东。当地人把鼻孔吹入法改良为皮内接种法免疫效果更加显著。年英国驻土耳其大使夫人MaryMontagu把这种接种法传入英国并且很快遍及欧洲。但是这种经验性的人痘苗虽然有一定免疫效果却不十分可靠而且还有人工感染的危险所以未能为人们普遍接受。到了世纪末英格兰乡村医生EJenner从挤奶女工多患牛痘(一种轻型的局部痘疹)、但不患天花的现象中得到启示经过一系列实验后于年成功地创制出牛痘苗并公开推行牛痘苗接种法。这是世界上第一例成功的疫苗为人类最终战胜天花做出了不朽的贡献。但当时微生物学尚未发展起来人们尚不认识天花和牛痘的病原体所以这种孤立的成功并未得到理论上的升华。此后一个世纪内免疫学一直停留在这种原始的经验状态。.传统免疫学时期世纪后期微生物学的发展为免疫学的形成奠定了基础。年法国微生物学家LPasteur偶然发现接种陈旧的鸡霍乱杆菌培养物可使鸡免受毒性株的感染转而成功地创制了炭疽杆菌减毒疫苗和狂犬病疫苗并开始了免疫机制的研究。年俄国动物学家EMetchnikoff发现了白细胞的吞噬作用并提出了细胞免疫(cellularimmunity)学说。年德国医师EvonBehring和日本学者北里发现了白喉抗毒素。年比利时血清学家JBordet发现了补体。这此发现支持体液免疫(humoralimmunity)学说。两种学派曾一度论战不休直到世纪初英国医师AWright发现了调理素德国学者PEhrlich提出侧链学说才将两种学说统一起来。年“免疫学”一词首先出现在《IndexMedicus》中年《JournalofImmunology》创刊。作为一门学科免疫学至此才正式为人们所承认。于此同时研究抗原体反应的学问棗血清学(serology)也逐渐形成和发展起来。年HDurham等人发现了凝集反应年RKraus发现了沉淀反应年KLandsteiner发现了人类ABO血型JBordet发现了补体结合反应。这些实验逐渐在临床检验中得到应用。此后的几十年中血清学研究代表了免疫学发展的主流。.现代免疫学时期世纪中期以后免疫学众多新发现频频向传统免疫学观念挑战。年ROwen发现同卵双生的两只小牛的不同血型可以互相耐受年CSnell发现了组织相容性抗原年RBillingham等人成功地进行了人工耐受试验年Witebsky等人建立了自身免疫病动物模型。这些免疫生物学现象迫使人们必须跳出抗感染的圈子甚至站在医学领域之外去看待免疫学。于是一个免疫学的新理论棗克隆选择学说(cloneselectiontheory)于年由澳大利亚学者FBurnet提出。该学说认为:体内存在识别各种抗原的免疫细胞克隆抗原通过细胞受体选择相应的克隆重并使之活化和增殖变成抗体产生细胞和免疫记忆细胞胚胎时期与抗原接触的免疫细胞可被破坏或抑制称为禁忌细胞株(forbiddenclone)部分免疫细胞可因突变而与自身抗原起反应。这个理论虽不十分完善但解释了大部分免疫现象为多数学者所接受并被后来的实验所证明可以说是一个划时代的免疫学理论。嗣后细胞免疫以一个崭新的面貌再度兴起。年BGlick发现了腔上囊的作用年JMiller发现了胸腺的功能年HClaman等人区分出B细胞与T细胞并且发现了它们的免疫协同作用以后又相继发现了T细胞中不同的亚群及其鉴定方法以及免疫细胞间朴素作用的机制和主要组织相容性复合体限制性。同时体液免疫继续向纵深发展。自年代初确认抗体是血清丙种球蛋白之后年RPorter用蛋白酶水解获得了抗体的片段GEdelman用化学断裂法得到了抗体的多肽链共同证明了抗体的分子结构年代统一了免疫球蛋白的分类和名称年GKǒhler和CMilstein等人用B细胞杂交瘤技术制备出单克隆抗体年STonegawa发现了免疫球蛋白的基因重排。年代以来众多的细胞因子相继被发现。对它们的受体、基因及其生物活性的研究促进了分子免疫学的蓬勃发展有人称之为“分子免疫学时期”但从理论上并未突破克隆重选择学说只是从技术手段上把免疫学研究推向一个新水平。三、免疫学的分支学科免疫学的发展日新月异涉及的领域越来越广学科分支也越来越细主要可分为基础免疫学和临床免疫学两大类。(一)基础免疫学基础免疫学(basicimmunology)是研究免疫系统组织结构、生理功能及其调节的几个学科分支的统称。包括以下几个方面。.免疫生物学(immunobiology)是研究免疫系统组成、免疫应答发生的机制、类型及其调节的学科。目前已经大体清楚民淋巴样细胞各类群和单核巨噬细胞的发育过程、主要特征、免疫功能与检测方法以及它们在免疫应答中识别与递呈抗原、相互识别与协作的基本过程及机制。免疫生物学的成果可望能够对免疫应答进行特异性的人工调节克服超敏应答对机体的损害抑制器官移植的排斥反应使自身免疫病患者重近对自身抗原的免疫耐受状态。.分子免疫学(molecularimmunology)是研究免疫分子及其受体的化学结构、基因表达、生物活性及其检测的学科免疫化学(immunochemistry)的大部分内容可以包涵在这个学科中。免疫蛋白基因的研究、独特型抗体的发现、杂交瘤单克隆抗体技术的创立、基因工和抗体的制备、免疫细胞因子的进展等使得分子免疫学成为整个免疫不中最活跃的一个分支。从微观入手研究整体效应可望取得意想不到的效果不久将会有更多的免疫分子应用到临床诊断和治疗以及疾病预防中。.免疫遗传学(immunoginetics)是从遗传学角度研究免疫应答发生及其调控的学科。人类的免疫应答主要受控于人类白细胞抗原(HLA)基因组棗人的主要组织相容性复合体(MHC)机体对某抗原是否产生应答、应答过程中免疫细胞间的相互识别与合作、Tc细胞的杀伤活性等都受MHC的限制。器官移植排斥反应和某些变态反应都与MHC有关MHC还与多种疾病、与母胎关系和衰老等多种临床和生物学现象关联。免疫遗传学的研究正日益受到重视许多免疫学上的难题可望从遗传学方面找到答案。.免疫病理学(immunopathology)是研究免疫相关疾病的发生、发展和转归及其机制的学科是基础免疫研究通向临床医学的桥梁。目前对免疫炎症的发生机制已经基本了解过去许多原因不明、机制不清的疾病都已证明是自身免疫病或免疫相关性疾病。这些成果为有关疾病的诊断和治疗提供了理论基础。另外免疫系统本身的异常例如免疫缺陷病(包括艾滋病)和免疫增殖病等也都等到了较为深入的研究。(二)临床免疫学临床免疫学(clinicalimmunology)是利用免疫学理论与技术研究疾病的机制、诊断、治疗和预防的多个分支学科的总称。.感染免疫学(infectionimmunology)是研究病原生物与宿主相互关系从而控制感染的学科是传统免疫学的核心。现在已经对大多数传染病的诊断和治疗建立了一系列的方法尤其是在预防传染病方法取得了辉煌的成就。传染与免疫的研究进展将为人类最终战胜传染病做出巨大的贡献。.移植免疫学(transplantationimmunology)是研究移植物与宿主相互关系从而选择移植物和延长移植物存活的学科。目前已经能够通过检测HLA或其基因的办法来选择移植物并且可以通过一定的免疫学方法延缓排斥反应的发生移植器官的长期存活最终还要依赖移植免疫的研究。.肿瘤免疫学(oncoimmunology)是研究肿瘤与宿主的免疫相关性及其实验诊断和生物治疗的学科。免疫系统有免疫监督功能这种功能的降低与宿主发生肿瘤有很大的相关性有关这方面的研究尚未取得实用性成果但肿瘤的免疫诊断方法已经广泛地用于临床免疫治疗的研究也取得了令人瞩目的进展。.免疫性疾病(immunologicdiseases)包括变态反应病、自身免疫病、免疫缺陷病和免疫增殖病等是各种原因引起的机体免疫应答异常所致的疾病。现大已经明确了许多免疫性疾病的发病机制和诊断方法但对多数这类疾病的治疗和预防尚需进一步深入研究。此外尚有免疫药理学(immunopharmacology)、预防免疫学(prophylacticimmunology)、营养免疫学(nutritionimmunology)、衰老免疫学(agingimmunology)和生殖免疫学(reproductiveimmunlolgy)等免疫学分支学科。所有这此分支学科都从不同角度促进了免疫学的整体发展已经并仍将为人类健康事业做出积极的贡献。四、免疫学检验自年GWidal和ASicad应用凝集反应诊断伤寒起免疫学就与医学检验结下不解之缘至今已经历了一个世纪。随着免疫学和免疫学技术的发展免疫学检验已成为医学检验中的一个重要部分。免疫学检验的检测对象是具有免疫活性的物质内容包括检测方法和临床意义。免疫学检验可分为细胞免疫检验和体液免疫检验两大类免疫活性细胞及其功能的检测属于前者抗原、抗体、补体等的检测属于后者。近年来免疫学检验飞跃发展在各种疾病的诊断和防治中起着日益重要的作用(免疫性疾病的检验见本书第三篇)。免疫学检验在传染病的诊断中应用广泛大部分传染病病原体及其抗体的检测已在实验室中作为常规检验。有关内容参见《微生物学和微生物学检验》及《寄生虫学和寄生虫学检验》。由于新技术的发展许多与免疫无关的物质亦可作为免疫原而制备其相应抗体并用于这些物质的测定。利用抗原体反应来测定标本中微量物质的方法称为免疫测定(immunoassay)。免疫测定具有高度的特异性和敏感性在临床检验中已用于测定各种蛋白质、酶、激素、药物和毒品等。严格地说这些测定属于临床化学范畴。本书将在第二篇中详细叙述各种免疫学技术。免疫测定在临床化学中的应用及肿瘤标志的测定参见《临床生物化学和生物化学检验》。(陶义训尹学念)第Ⅰ篇免疫学基础第一章抗原抗原(antigenAg)是指能刺激机体免疫系统诱导免疫应答并能与应答产生如抗体或致敏淋巴细胞发生特异反应的物质。一个完整的抗原应包括两方面的免疫性能:①免疫原性(immunogenicity)指诱导宿主产生免疫应答的能力具有这种能力的物质称为免疫原(immunogen)②免疫反应性(immunoreactivity)指抗原与抗体或致敏淋巴细胞发生特异性结合的能力亦称为反应原性。有些物质在独立存在时只具有反应原性而无免疫原性称为半抗原(hapten)而免疫原通常同时具有免疫反应能力。抗原是免疫应答的始动因子机体免疫应答的类型和效果都与抗原的性质有密切的关系。第一节免疫原性基础免疫原性是抗原最重要的性质一种抗原能否成功地诱导宿主产生免疫应答取决于三方面的因素:抗原的性质、宿主的反应性和免疫方式。这里重点叙述抗原自身的因素。(一)异物性正常成熟机体的免疫系统能够区别宿主自身物质与非自身物质对自身物质一般不产生免疫应答只对非自身物质产生免疫应答。抗原通常是非自身的物质。对人病原微生物及其部分产物、动物血清蛋白及异体组织细胞等都是良好的抗原。这种免疫学识别不以物质的空间位置来判断而以淋巴细胞是否认识为标准所以有时自身的物质也可以成为抗原。不同物质之间的抗原性差别取决于它们化学上的异质性这是免疫识别的物质基础。一般物质来源的亲缘关系越远其化学结构差别越大抗原性也就越强而亲缘关系越近抗原性越弱。最好的例子是器官移植:异种移植物排斥强烈不能存活同种移植物排斥较弱可存活一定期限而自身移植物不排斥可长期存活。再如鸭血清蛋白对鸡是弱抗原而对家兔则是强抗原许多哺乳动物同源组织的蛋白例如甲状腺球蛋白、脑、睾丸和胎盘组织等均具有相同的器官特异性就是由于这些物质在种系进化过程中分化程度低结构差异较小的缘故。(二)分子大小分子大小可影响物质的免疫原性形成一个有效免疫原的分子量大多在kD以上分子量越大免疫原性越强。这可能是因高分子物质在水溶液中易形成胶体在体内停留的时间较长与免疫细胞接触的机会较多有利于刺激机体产生免疫应答。另外大分子物质的化学结构比较复杂所含有效抗原基因的种类和数量也相对地多。蛋白质的分子量较大一般多在kD之上有良好的免疫原性。糖类物质分子量较小多数单糖不具有免疫原性而聚合成多糖时可以成为抗原。但是分子量kD不是一个绝对的界限例如明胶的分子量高达kD但免疫原性极弱而胰岛素的分子量仅仅却有免疫原性。(三)化学结构免疫原性的形成还要求分子的化学结构复杂。直链结构的物质一般缺乏免疫原性多支链或带状结构的物质容易成为免疫原球形分子比线形分子的免疫原性强。人工合成的单一氨基酸的线性聚合物(例如多聚L赖氨酸和多聚L谷氨酸)无免疫原性但多种氨基酸的随机线性共聚物可具有免疫原性且其免疫原性随共聚物中氨基酸种类的增加而增强加入芳香族氨基酸的效果更明显。上述大分子明胶就是无分支的直链结构又缺乏环状基团所以免疫原性微弱若在分子中连上%的酪氨酸就会明显增强明胶的免疫原性。(四)其他因素.宿主反应性不同种动物甚至同种动物的不同个体对同一种抗原的应答性差别很大这与不同的遗传性(详见第六章)、生理状态(见第七章)及个体发育(见第二十七章)等因素有关。.免疫方式包括抗原进入的途径、剂量、次数和间隔时间以及免疫佐剂的使用等因素(详见第十章)也可影响免疫应答。总之只有用良好的抗原免疫机体并且宿主处于较好的生理状态免疫方式又较合适的情况下才能引起免疫应答。此时抗才真正具有了免疫原性。第二节抗原特异性基础抗原的最大之一是其免疫效应具有特异性(specificity)这种特异性在其免疫原性和反应原性两方面都表现得非常突出。例如伤寒杆菌诱导的免疫应答只能针对伤寒杆菌志贺杆菌不能诱导出对伤寒杆菌的免疫力与抗伤寒杆菌抗体也不发生反应。这就是传统免疫学进行免疫预防和免疫诊断的基本依据。抗原的特异性与蛋白分子中的氨基酸种类、排列顺序、特殊基因和空间构形等因素有关甚至与其电荷性质及亲水性也有关系。但是其特异性不是平均地决定于整个分子而是取决于分子表面几个氨基酸残基组成的特殊序列及其空间结构称为表位(epitope)或抗原决定簇(antigenicdeterminant)。正是这些表位被淋巴细胞识别而诱导免疫应答被抗体分子识别而发生抗原-抗体反应这是研究抗原特异性的基础。一、半抗原与载体(一)半抗原及其应用免疫学先驱Landsteiner在本世纪初就已发现:某些不具有免疫原性的小分子物质可以与抗体结合如果将其结合到具有免疫原性的大分子蛋白上就可诱导针对小分子物质的抗体应答。他借用希腊语“haptien”(原意为强加、抓牢)称这种小分子为hapten汉语译为半抗原而将半抗原赖以附着的蛋白质分子称为载体(carrier)。结合到大分子载体上以后半抗原可以改变载体原有的表位也可以形成新的表位。半抗原在表位中是关键性的基团。抗原特异性的研究多是通过着抗原-载体复合物来进行的。将苯胺、对氨基苯甲酸、对氨基苯磺酸和对氨基苯砷酸等四种已知结构的半抗原分别以偶氮方式结合到大分子蛋白上然后用这些结合物分别免疫动物结果所产生的抗体能够精确地将上述结构相似的半抗原区别开来四种抗体只与相应的抗原发生反应(表)。即使应用结构稍有差别的同一种物质例如对位、邻位和间位的三种氨基苯甲酸作为半抗原所产生的抗体也能将这些分子分出来。利用这种方法不仅可制备出针对许多小分子物质的抗体甚至抗金属离子的抗体而且大大地促进了对抗原性质的研究。表不同基团对抗原特异性的影响抗苯胺+---抗对氨基苯甲酸-+--抗对氨基苯磺酸--+-抗对氨基苯砷酸---+(二)半抗原-载体效应在半抗原-载体复合物中载体分子虽有它本身的特异性却不干扰半抗原的特异性。但是载体特异性对半抗原诱导抗体应答的效果有明显的影响。将半抗原二硝基酚(DNP)共价交联于牛血蛋白(BSA)和卵白蛋白(OVA)等大分子载体上对不同组的动物用不同的抗原进行首次和再次免疫然后测定各组动物的抗DNP抗体所得结果见表。表半抗原-载体反应首次免疫再次免疫抗DNP抗体DNP-OVA-OVADNP+OVADNPOVADNP++++OVADNPBSADNP+OVAOVADNP++++OVABSADNP+从以上实验可以看出:载体不仅赋于半抗原以免疫原性还与半抗原免疫应答的记忆性密切相关。进一步的研究证明半抗原的特异性被B细胞识别而载体特异性被T细胞识别只有TB细胞协作才能启动对半抗原的抗体应答才能产生再次应答效应。二、天然抗原的表位对天然表位的研究不象半抗原-载体复合物那样简单但是借助现代科学技术的进步目前对表位已经有比较深刻的认识。(一)表位的构成表位只是抗原分子中几个氨基酸残基组成的特殊结构在免疫效应中能全方位地与淋巴细胞或抗分子接触。抗体分子的抗原结合点并不很大所以表位一般只占有大约nm×nm×nm的空间即~个氨基酸和单糖残基的大小至多不超过个氨基酸残基。表位的构成方式至少有两种:①由某些氨基酸残基按一定顺序连续排列组成的线状序列称为顺序(sequential)表位或线性(linear)表位(图)。顺序表位是蛋白分子的一级结构比较稳定不受蛋白质加热变性和空间构形改变的影响。②由分子内不连续的~个氨基酸残基折叠排列所形成的三维结构构成称为构象(conformational)表位(图)有时候呈α螺旋式排列的连续肽链序列也可起到构象表位的作用。构象表位的抗体可用来研究蛋白分子在生理或病理过程中三维结构的变化。但是构象表位是蛋白质的二级或三级结构不太稳定在蛋白质受热或酶解变性后会彻底破坏不能恢复。因此分离和研究比较困难。图顺序表位和构象表位示意图(二)表位的数目和定位抗原分子上表位的数目可以用饱和情况下能够结合多少个抗体分子来测定一般情况下表位数目与抗原的分子量呈正相关。例如鸡卵蛋白的分子量为kD有个表位甲状腺球蛋白的分子量kD有大约个表位。一个表位能结合抗体分子上的一个抗原结合点所以可将抗原分子表位的数目称为抗原的结合价。例如上述鸡卵蛋白为价甲状腺球蛋白为价。虽然一个抗原分子上可以有多个表位但在诱导宿主免疫应答时可能有一种或一个表位起主要作用使宿主产生以该特异性为主的免疫应答这种现象称为免疫显性或免疫优势(immunodominance)起关键作用的表位称为显性表位。这个原则也适用于一个表位中不同的氨基酸残基在表位中也有所谓的显性基团存在如被置换会明显改变表位特异性。这种现象可能与表位在抗原分子中的位置或显性基团在表位中的位置有关。上述半抗原就是在表位中起到显性基团的作用。实验证明表位只有位于抗原分子的表面才能与淋巴细胞和抗体分子接触而发挥免疫效应。用多聚赖氨酸为骨架用丙氨酸(A)、谷氨酸(G)和酪氨酸(T)序列为支链进行的研究能清楚地证明这一点:将G和T连在骨架外部使可诱导以针对G和T为优势的抗体产生将连续的A连在骨架外部便诱导以针对A为优势的抗体产生。(三)共同表位与交叉反应一个抗原分子上可能只有一种表位称为单纯抗原但是天然情况下很少发现单纯抗原多数抗原分子上都存在多种表位。一般地说不同的抗原物质具不同的表位故各具特异性但有时某一表位也会出现在不同的抗原上称为共同表位带有共同表位的抗原互称共同抗原。拥有共同抗原在自然界、尤其在微生物中是很常见的一种现象存在于同一种属或近缘种属中称为类属抗原存在于远缘不同种属中则称为异嗜性抗原(heterophileantigen)。共同表位的例子很多例如沙门菌可根据其O抗原分为多个血清组含多个血清型同一组成员都有共同的O表位是由特定的单糖决定的。再如人类、动物、植物和微生物之间也广泛存在着一种以发现者名字命名的抗原称为Forssman抗原其共同表位由共价交联于神经酰胺脂上的N乙酰半乳糖胺、半乳糖和葡萄糖联合组成。有些共同表位只是结构相似所以又称相似表位。由某一抗原诱导产生的抗体也可以与其共同抗原结合这种现象称为交叉反应(crossreaction)。这种交叉反应可用来解释某些免疫病理现象也可以用来诊断某些传染病。但是交叉反应总不如抗体与其诱导抗原之间的结合那么牢固在与交叉抗体结合时只能部分地吻合不能达到整个空间的完全相配。(四)表位的细胞识别性抗原免疫原性的体现首先是淋巴细胞对表位的识别。有证据表明细胞介导免疫和体液免疫是针对同一抗原分子的不同部分例如用人的高血糖素对小鼠进行免疫产生的抗体是针对其氨基酸而细胞介导免疫则是针对其羧基端结论是T细胞和B细胞识别的不是同一类表位。这样可以将表位分为两类:B细胞(识别)表位和T细胞(识别)表位。.B细胞表位供B细胞识别诱导抗体应答而T细胞不能识别的表位。对这类表位的研究资料较多以上所述几乎都是应用特异性抗体、针对B细胞表位进行研究而得出的此处不再赘述。.T细胞表位供T细胞识别诱导产生细胞介导免疫而B细胞不能识别的表位。T细胞的抗原受体露出膜外部分较少不能象抗体分子那样结合游离的抗原只能识别由抗原递呈细胞(见第四章)递呈的与MHC结合的表位。所以被T细胞识别的抗原必须事先经过一定的处理从蛋白质降解为多肽再与MHC分子结合。因为构象表位在蛋白质降解时会遭到破坏无法被T细胞识别所以T细胞表位主要是顺序表位也不一定位于分子表面。象抗体分子一样T细胞也可以由共同抗原引起交叉反应但总不如与原诱导抗原的结合那么有效。T细胞表位可以诱导细胞免疫应答作为细胞毒性T细胞攻击的靶子同时对诱导抗体应答也是必需的因为B细胞的活化需要活化T细胞的辅助而T细胞活化必须由T细胞表位来启动。由此看来每个抗原分子必须至少有一个T细胞表位才能使抗原具有免疫原性。只具有B细胞表位的分子可以作为抗体的靶子但本身不能诱导抗体应答。只有少数分子可能例外。第三节抗原的类型自然界中各种生物、各种组织都有其各自特异性的抗原所以其数目多得无可胜计。根据任一性状都可对抗原进行分类因此分类方法也十分复杂。现按其主要性状分类叙述几种医学上有重要意义的抗原。一、诱导免疫应答的性能根据抗原被淋巴细胞识别的特性和诱导免疫应答的性能可将抗原分成以下三类:(一)胸腺依赖性抗原含有T细胞表位、需要T细胞参与才能诱导免疫应答的抗原称为胸腺依赖性抗原(thymusdependentantigenTDAg)。TDAg可诱导细胞介导免疫和(或)抗免疫应答但无一例外地需要T细胞的参与。天然抗原的绝大多数都是TDAg。(二)胸腺非依赖抗原只含B细胞表位、可直接激活B细胞的抗原称为胸腺非依赖性抗原(thymusindependentantigenTIAg)。TIAg的分子结构比较简单往往是单一表位规律而密集地重复排列。这样的结构可使B细胞表面受体发生广泛的交联从而象丝裂原一样直接使B细胞活化。但是这种抗原的免疫能力有限只能诱导IgM类抗体而且不能产生再次应答效应。近年的研究发现所谓TIAg也并非完全不要T细胞的帮助只是对胸腺的依赖性较弱因此称它们为胸腺增效性(thymusefficient)抗原也许更恰当些。(三)超抗原少量分子可使大量T细胞活化的高效能抗原称为超抗原(superantigenSAg)。这类抗原可使宿主%的T细胞活化而通常的多肽抗原在初次免疫应答中只能使%~%的T细胞激活。超抗原被T细胞识别时虽然要与MHCⅡ类分子结合但不受Ⅱ类分子的限制可以直接活化T细胞而且效率特别高(详见第七章)。近年来对超抗原的研究比较多已经发现的超抗原有小鼠乳腺瘤病毒编码的次要淋巴细胞刺激(MLS)抗原狂犬病病毒衣壳蛋白葡萄球菌肠毒素A~E(SEA~E)中毒性休克综合征毒素(TSST)表皮剥脱毒素(EXT)链球菌M蛋白和致热性外毒素A、B、C关节炎支原体丝裂原(MAM)小肠结肠炎耶尔森菌膜蛋白假单胞菌HIV及小鼠Moloney白血病病毒编码的某些蛋白质。超抗原的发现具有许多实际的免疫学意义为许多疾病的发生机制研究提示了新的线索。超抗原对宿主多有直接的毒性作用而且还与宿主多方面的免疫机制相关例如自身免疫病、免疫抑制作用、T细胞在胸腺发育中的选择作用、某些抗感染和抗肿瘤作用等等。但是迄今为止对超抗原本身的结构及其与MHCⅡ类分子和T细胞受体之间的关系目前还不清楚。对超抗原的研究将有助于解开许多免疫学之谜。二、与宿主亲缘相关性(一)异种抗原与宿主不是同一种属的抗原物质称为异种抗原(xenoantigen)。通常情况下异种抗原的免疫原性比较强容易引起较强的免疫应答。与医学有关的异种抗原主要有以下几类:.病原微生物如细菌、病毒和其他微生物都是良好的抗原。这些微生物的个体结构虽然简单但抗原结构却很复杂是多种抗原的复合体。它们在引起宿主感染的同时也会诱导宿主产生特异性免疫应答和抗感染能力。因此可用免疫学方法对传染病进行诊断和防治。.细菌外毒素和类毒素它们都是很好的抗原在自然感染和免疫接种后都可产生较强的免疫力。常用于免疫预防的类毒素有白喉类毒素和破伤风类毒素。.抗毒素是用类毒素免疫动物(常用马)制备的免疫血清或精制抗体。抗毒素具有免疫二重性:既可中和相应外毒素、具有防治作用又可引起变态反应。所以在应用前必须做皮肤过敏试验。.异嗜性抗原有些微生物与人体某些组织有交叉反应性抗原可引起宿主发生自身免疫性疾病。例如溶血性链球菌与肾小球基底膜和心肌组织、大肠杆菌某些O抗原与结肠粘膜等可存在交叉抗原。在临床上也常借助异嗜性抗原对某些疾病作辅助诊断。例如诊断某些立克次体病的外-斐反应等。(二)同种异型抗原同种间不同个体的特异性抗原(alloantigen)。例如人类的ABO和Rh血型抗原及主要组织相容性抗原等。这种个体间的抗原性差异虽不象异种抗原的免疫原性那么强但也可在同种间引起一定程度的免疫应答。例如ABO和Rh血型不符可引起输血反应而HLA除了可引起移植排斥反应之外还可调节机体的免疫应答(详见第六章)。(三)自身抗原能诱导宿主发生自身应答的物质称为自身抗原(autoantigen)。正常情况下免疫系统对自身物质不作为抗原来对待但当机体受到外伤或感染等刺激时就会使隐蔽的自身抗原暴露或改变自身的抗原结构或者免疫系统本身发生异常这些情况均可使免疫系统将自身物质当作抗原性异物来识别诱发自身免疫应答引起自身免疫病(详见第二十五章)。三、其他分类方法(一)根据化学性质分类按照抗原分子的化学性质可将抗原分成蛋白抗原、多糖抗原和核酸抗原等许多类型。天然蛋白质的分子组成都比较复杂且具有二级和三级结构因此多是良好的抗原。多糖的免疫原性一般较弱但某些结构复杂的多糖例如人类ABO血型抗原等也具有较强的免疫原性。核酸和脂类多无免疫原性与蛋白质结合后形成核蛋白或脂蛋白时可成为良好的抗原在系统性红斑狼疮等自身免疫病患者体内可发现抗DNA或抗RNA的抗体所以核酸也许是一种天然的半抗原。(二)根据制备方法分类按照应用抗原的制备方法可将抗原分成天然抗原、人工抗原和合成抗原三种类型。天然抗原是不加修饰的天然物质例如微生物、BSA和绵羊红细胞等。人工抗原是经人工修饰的天然抗原例如碘化蛋白、偶氮蛋白等。合成抗原是经化学合成的高分子氨基酸聚合物例如多聚赖氨酸等。由一种氨基酸组成的聚合物称为同聚物由两种或两种以上氨基酸合成的聚合物称为共聚物。(三)根据生物来源和体内定位分类按照抗原的生物来源和在生物体内存在的位置进行命名是一种自然的方法可以将抗原分成无数不同的类型这虽不是一种规范的分类方法却是一种十分实用的命名方式。例如小鼠MHC抗原、病毒表面抗原和细菌鞭毛抗原等。另外根据抗原的免疫效果还可以分成完全抗原和半抗原或免疫原、变应原和耐受原等根据抗原与宿主的位置关系还可分成内源性抗原和外源性抗原等。(尹学念)第二章免疫球蛋白免疫球蛋白(immunoglobulinIg)通常是指一组具有抗体活性和(或)抗体样结构的球蛋白。Ig由浆细胞产生存在于血液和其他体液(包括组织液和外分泌液)中约占血浆蛋白总量的%还可分布在B细胞表面。Ig的结构具有不均一性可分为不同的类型多数Ig具有抗体活性可以特异性识别和结合抗原并引发一系列生物学效应。第一节免疫球蛋白的化学免疫球蛋白具有蛋白质的通性能被多种蛋白水解酶裂解可以在乙醇、三氯醋酸或中性盐类中沉淀常用%饱和硫酸铵或硫酸钠从免疫血清中提取抗体球蛋白。血清电泳时免疫球蛋白主要分布于γ区因而以往曾称抗体为γ球蛋白。其实具抗体活性的球蛋白除存在于γ区外也可延伸到β区甚至α区这反映了抗体由不同细胞克隆产生的不均一性和结构的多样性。自从发现骨髓瘤患者尿中的本周蛋白是Ig的轻链以后对其氨基酸顺序的研究大大促进了对Ig化学性质的了解。(一)Ig的基本结构Ig分子由条肽链组成条长链称为重链(heavychainH)由大约个氨基酸残基组成分子量约~kD条短链称为轻链(lightchainL)由大约个氨基酸组成分子量约kD。条肽链通过链间二硫键(S·S)连在一起。其结构模式见图。Ig分子肽链的N端在L链和H链处(约在位前)氨基酸的种类和顺序各不相同称为可变区(variableregionV区)肽链C端其余部分的氨基酸在种类和顺序上彼此间差别不大称为稳定区或恒定区(constantregionC区)。V区位于N端H链和L链各有个高变区(hypervariableregion)其中的氨基酸残基种类和顺序特别多变。这此都与识别抗原直接有关为Ig分子的抗原结合部位故亦称为互补决定区(complementaritydeterminingregionCDR)。可变区中的其他氨基酸残基称为构架区(frameworkregionFR)大约占整个V区近%其顺序很少变化(约%)。FR的功能为支持CDR并维持V区三维结构的稳定性。H和L链的FR在某些位置上具有相同的氨基酸残基。根据VHVL氨基酸顺序同源程度的差异可将Ig分为群和亚群。图免疫球蛋白(IgG)结构模式图(二)Ig的三维结构Ig分子的每一条肽链都由链内二硫键将相邻的二级结构单元折叠成球形局部性区域(图)每个球形区约由个氨基酸残基组成不同Ig分子对应球形区的氨基酸残基顺序具有高度的相似性因此称为同源区(domain)。IgG、IgA和IgD分子共有个同源区其中Lκ或Lλ各个:VL和CLH链各个:VH、CH、CH和CH。IgM和IgE分子各有个同源区因为其H链上多一个CH。虽然H链和C区的不同区域彼此同源并且与L链的CL同源但它们与V区的氨基酸排列顺序极少相同说明V区和C区是由不同的基因(V基因和C基因)分别编码的。每个同源区担负着一定的免疫功能因而也称为功能区(fumctionalregion)。可变区中的氨基酸排列顺序呈高度变异性其高变区对应的VL和VH形成袋状随氨基酸残基的不同形状各异以能与多种多样的抗原决定簇相适应构成抗体特异性的分子基础。同时CH和CL区的氨基酸排列顺序相对稳定又适应其发挥许多特定的生物学效应如固定补体和调节Ig分解代谢率等功能位于CH而亲和细胞的功能则在CH或CH。图免疫球蛋白(IgG)的功能区示意图在重链CH和CH之间的区域富含脯氨酸和半胱氨酸和半胱氨酸这两类氨基酸的游离基团少几乎不与邻近的区域形成固定的二级或三级结构。这一自由柔曲的肽段称为铰链区(hingeregion)。该区结构的柔韧性允许抗体分子的抗原结合部位随意改变方向使抗体分子结合抗原的能力大大增强。同时也因Ig变构而使补体结合点暴露出来。(三)Ig的水解片段Ig分子可被许多蛋白酶水解产生不同的片段免疫学研究中常用的酶是木瓜蛋白酶(papain)和胃蛋白酶(pepsin)。木瓜蛋白酶在生理pH下将IgG分子从H链二硫键N端位置上断裂生成两个相同的Fab片段和一个Fc片段(图)。Fab段即抗原结合片段(antigenbindingfragment)含条完整的L链和H链的一部分(Fd)段分子量为kDFab段仍具有抗原结合活性但结合能力较弱只有一价。Fc段即可结晶片段(crystallizablefragment)为条H链C端剩余的部分分子量Kd在一定条件下可形成结晶。Fc段不能与抗原结合但具有许多其他生物学活性如固定补体、亲和细胞(巨噬细胞、NK细胞和粒细胞等)、通过胎盘、介导与细菌蛋白(如蛋白A和G)的结合以及与类风湿因子反应等。图IgG分子的水解片段模式图胃蛋白酶于于低pH下可将IgG分子从H链间二硫键C端位置切断形成含个Fab段的F(ab')片段和个较小的pFc'片段。F(ab')段即双价抗体活性片段经还原后可得个Fab'。Fab'的分子量略大于Fab而生物活性与Fab相同。pFc'比Fc分子量小虽然仍保持亲和巨噬细胞及与某些类风湿因子结合的能力但失Fc片段原有的固定补体等活性。(四)Ig的辅助成分.连接链除了H链和L链外多聚体形式的Ig分子如IgA和IgM尚含分子连接链(joiningchainJ链)但单体IgA或IgM单体均无J链。J链在连接单体形成多聚体Ig分子中并非必要但可能与保持已形成的多聚体的稳定性有关。人类J链的分子量约kD与其他物种的J链有高度同源性。J链基因并不是Ig基因簇的一部分它定位于号染色体。J链有仅产生于合成IgA和IgM的浆细胞而且也产生于合成IgG的未成熟浆细胞但它并不与IgG分子结合。.分泌片在分泌型IgA分子中还含有个分泌成分(secretorycomponentSC)或称分泌片(secretorypieceSP),是上皮细胞上的多免疫球蛋白受体(polyimmunoglobulinreceptorpolyIgR)的一部分PolyIgR为免疫球蛋白超族)Igsuperfamily)的一个成员。此受体由上皮细胞产生后与多聚体IgA牢固结合IgApolyIgR复合物由上皮细胞内输出的过程中受体分子被蛋白酶裂解仍附着于Ig的剩余部分即为分泌片。游离分泌片的分子量为Kd借二硫键与SigA共价结合。分泌片的功能是保护SigA分子不被分泌液片内的蛋白酶降解从而使SigA在粘膜表面保持稳定和有利于其发挥生物活性。第二节免疫球蛋白的血清型免疫蛋白为大分子蛋白质具备抗原的各种性质对异种、同种异体甚至宿主自身都是良好的抗原而且是一个抗原复合体带有多种抗原决定簇。Ig分子的这种异质性反映了抗体形成细胞的遗传性差异代表抗体分子在不同水平上的遗传变异性通常可用血清学方法检测出来并据此将Ig及其肽链(H和L链)分成不同的血清学类型。需要指出的是在正常状态下个Ig分子的条H链是均一的条L链也是均一的在任何层次上都不会出现条链不同类或不同型的情况。(一)同种型同种间所有正常个体都具有的Ig抗原特异性称同种型(isotype)。包括IgH链的类和亚类及L链的型和亚型以及VHVL的群和亚群的抗原亦即同种生物所有正常个体都有各类、亚类及不同型别、群和亚群等多种Ig的变异体。这种同种型变异体并不具有个体特异性。.类和亚类依H链C区的结构和抗原性的不同可将H链分为α、γ、δ、ε和μ类相应Ig分子也分为类分别为IgA、IgG、IgD、IgE和IgM。有的同类H链C区之间的氨基酸顺序仍有一些差别再分成若干亚类例如IgG可以分为个亚类:IgG、IgG、IgG和IgGIgA可分成个亚类:IgA和IgA(表)。表Ig的类型及其理化特点性状IgGIgAIgMIgDIgE分子量(kD),沉降系数(S),电泳位置γγ~βγ~βγγ含糖量(%)重链类别γαμδε重链亚类γ~α,α---重链同种异型Gm(>)Am()--Em().型和亚型根据L链和C区的结构和抗原性的不同可将L链分为κ和λ两型。λ类κ链只有个同种异型但λ链至少有种非等位(同种型)基因的产生为λ链上一定位置的个氨基酸置换而形成的变异体。例如Kern(+)指链上第位是甘氨酸而Kern(-)则为丝氨酸Oz(+)为第位上是赖氨酸Oz(-)为精氨酸。(二)同种异型同种不同个体间Ig结构和抗原性的差异称同种异型(allotype)。与同种型的区别在于同种异型的特异性只存在于同种的某些个体中而同种型的特异性则普遍存在同一物种的所有个体。同种异型表位在C区由同一基因位点上几个等位基因控制反映在CH和CL上只有~个氨基酸的差异。这此关键氨基酸构成的同种异型抗原称为遗传标志。它包括与H链相关的Gm、Am、Em系统和与L链相关的Km系统。Gm是γ链(γ除外)上的同种异型标志由许多种不同抗原决定簇组成用字母或数字命名。Am为IgA亚类α链标志有种Am特异性。Km有Km、Km、Km三种是κ链C区和位氨基酸残基置换的结果。在入λ链中尚未发现同种异链标志。(三)独特型同一种属某一个体产生的抗体分子具有独特的抗原决定簇不但与其他个体受同一抗原刺激产生的特异性抗体不同而且与自身其他特异性抗体也有区别称为独特型(idiotype)。独特型是单克隆的其抗原决定簇位于V区与高变区决定簇的互补空间相关联反映Ig分子高变区抗原决定簇的差异。独特型抗原可用抗独特型抗体直接特异性检出。抗独特型抗体有两型一为直接与抗体分子的抗原结合部位决定簇反应从而能阻断抗原结合成为抗原内影像可作为抗独特型抗体疫苗另一针对抗原结合部位以外的V区其他决定簇。虽然Ig分子V区球形构象提示抗体高变区、抗体的抗原结合部位和抗体的独特型决定簇三者关系密切但不完全重合。一些独特型抗原与抗体活性无关。抗独特型抗体可因单独的H和L链或肽链的V而产生亦即独特型决定簇或称独特位(idiotope)可完全位于H和L链的结合体。Ig分子的独特型抗原具有自身免疫原性在正常免疫应答过程中产生抗独特型抗体(Ab)这种抗抗体再生引发另一B细胞产生抗Ab抗体(Ab)如此继续下去独特型和抗独特型将整个抗体产生系统联成一个网络称为独特型网络(idiotypicnetwork)。独特型网络在免疫应答的调控中起重要作用。第三节免疫球蛋白的生物学活性免疫球蛋白的重要生物学活性为特异性结合抗原并通过重链C区介导一系列生物学效应(表)包括激活补体、亲和细胞而导致吞噬、胞外杀伤及免疫炎症最终达到排除外来抗原的目的。(一)抗原结合作用抗体分子在结合抗原时其Fab片段的V区与抗原决定簇的立体结构(构象)必须吻合特别与高变区的氨基酸残基直接有关所以抗原-抗体的结合具有高度特异性。尽管某些氨基酸残基在肽链的氨基酸顺序上相距很远但由于肽链沿功能区长轴平行方向往返折叠使他们能紧紧接近形成一双层排布的凹形或袋状包围抗原的活性部位双层间存在许多硫水氨基酸侧链。抗体分子与抗原的相互作用靠各种非共价力如氢键、静电引力和VanderWaal力等是一种可逆性反应。抗体与抗原结合后才能激活效应功能天然Ig分子不能起这种作用。但在无抗原存在时某些物理处理(例如加热、凝聚等)也可模拟Ig分子构象的变化而起激活效应机制的作用。(二)补体活化作用补体Cq与游离Ig分子结合非常微弱而与免疫复合物中的IgG或IgM(经典途径)或凝集Ig(替代途径)结合则很强。Cq与IgGFc段的CH功能区起反应其结合位点在个氨基酸侧链上。所有IgG亚类的单独Fc片段对Cq具同样的亲和性但完整蛋

用户评价(0)

关闭

新课改视野下建构高中语文教学实验成果报告(32KB)

抱歉,积分不足下载失败,请稍后再试!

提示

试读已结束,如需要继续阅读或者下载,敬请购买!

文档小程序码

使用微信“扫一扫”扫码寻找文档

1

打开微信

2

扫描小程序码

3

发布寻找信息

4

等待寻找结果

我知道了
评分:

/49

免疫学和免疫学检验

仅供在线阅读

VIP

在线
客服

免费
邮箱

爱问共享资料服务号

扫描关注领取更多福利