4.4 免疫学的应用-2024-2025学年高二生物同步探究优质课件（人教版2019选择性必修1）

第4章 免疫调节 第4节 免疫学的应用 问题探讨 某同学在流感开始大规模流行前接种了流感疫苗，可是没过一两个月，她患流感了；而她听说接种过一次麻疹疫苗，终生就不会得麻疹了她对此很困惑：这到底是什么原因呢？ 讨论：为什么注射的流感疫苗没起到预防作用呢？ 流感病毒极易发生变异，该同学注射的流感疫苗所预防的流感与她所患的流感可能不是同一个类型的、所以没有起到预防作用。 在人类历史上，传染病夺去了无数人的生命，而免疫学正是在人类与传染病斗争的过程中发展起来的。现在，随着人类对免疫系统认识的深入，免疫学得到了越来越广泛的应用。 一、疫苗 我国是世界上最早用免疫的方法预防传染病的国家。 公元16世纪，中国人首先用人痘疫苗预防天花，为后来英国的外科医生詹纳(Jenner)发明牛痘疫苗奠定了基础。 法国科学家巴斯德有关疫苗的研制，开创了科学地进行免疫接种的新时期。 主要成就—— 疾病的病菌说、否定微生物自然发生说、巴氏杀菌法 狂犬病疫苗、鸡霍乱疫苗等多种疫苗 巴斯德简介：（1822年12月27日—1895年9月25日），法国微生物学家、化学家，近代微生物学的奠基人。 什么是疫苗？ 疫苗的作用是什么？疫苗的种类有哪些呢？ 一、疫苗 通常是用_________或__________病原体制成的生物制品。 1.概念： 灭活的 减毒的 2.作用： 疫苗刺激机体产生______________和________________，当病原体入侵时可以消灭病原体或引发二次免疫快速消灭病原体。 真正的病原体 分 分 裂 化 特异性抗体 相应的记忆细胞 一、疫苗 灭活疫苗 减毒疫苗 定义 又称死疫苗，将病原体经过人工大量培养后，用理化方法灭活制成 又称活疫苗。用减毒或无毒力的活病原微生物制成的疫苗 优点 缺点 例子 易保存、运输； 毒力无法恢复，安全性高 需要多次接种；只产生体液免疫，不产生细胞免疫 免疫效果持久； 既可产生体液免疫， 也可产生细胞免疫。 毒力有可能恢复，安全性低；不易保存、运输 狂犬病疫苗等 卡介苗、脊髓灰质炎疫苗、麻疹疫苗等 3.灭活疫苗与减毒疫苗 一、疫苗 4.实例 （1）天花疫苗的发明和使用，根除了天花这种传染病。 新生儿出生24h内完成注射，接种后可以预防肺结核(肺结核杆菌引起的疾病)，一般来说，注射后具有终身免疫力。 （2）卡介苗 天花病毒 一、疫苗 4.实例 （3）脊髓灰质炎疫苗 是预防和消灭脊髓灰质炎的有效手段，脊髓灰质炎病毒对脊髓灰质造成永久性损害，出现肢体弛缓性麻痹，俗称“小儿麻痹症”。 现在有两种疫苗可以使用，一种是我国目前正在使用的脊髓灰质炎减毒活疫苗，也就是大家熟悉的“糖丸”，它是由活的、但致病力降低的病毒制成；而另一种名为灭活脊髓灰质炎病毒疫苗，是一种用死病毒制成的疫苗。 “糖丸爷爷”顾方舟 一、疫苗 （4）人乳头瘤病毒（HPV）疫苗 2006年，HPV（人类乳头瘤病毒）疫苗获得美国的批准。该疫苗可以预防由HPV引起的几种子宫颈癌，是世界上第一个预防癌症的疫苗，在人类研发癌症疫苗的道路上具有里程碑式的意义。 2018年5月，我国首个人和动物的DNA疫苗获得新兽药证书，用于预防某个亚型的禽流感疫苗。这种新型的基因工程疫苗，未来将有广阔的前景。 （5）DNA疫苗 4.实例 一、疫苗 拓展：疫苗技术的发展——三代疫苗技术 第一代疫苗：指的是灭活疫苗和减毒活疫苗 第二代疫苗：又称为亚单位疫苗，是通过基因工程原理获得的具有免疫活性的病原特异性结构蛋白，刺激人体产生抗体 第三代疫苗：是核酸疫苗，包括DNA疫苗和mRNA疫苗 第一代疫苗 “打”病原体 第二代疫苗 “打”蛋白 第三代疫苗 “打”核酸 当给机体输入疫苗（外源抗原）时，免疫系统能够产生免疫反应。 特点1：具有 ： 特点2：具有 ： 特异性 记忆性 接种一种疫苗一般只能预防由一种病原体引起的传染病 免疫力能维持较长的时间 5.疫苗引发免疫反应的特点 6.接种疫苗的意义： （1）到目前为止，疫苗仍是人类发明的对抗传染病的一件有效的武器，而且对某些疾病来讲，注射疫苗可能是唯一有效的预防措施。 （2）随着免疫学、生物化学的发展以及生物技术的不断改进，疫苗的研制和应用已扩展到许多非传染病领域，而且已经出现了治疗性制剂。 在防治传染病方面，我国坚持”预防为主“的方针，实行计划免疫政策。 一、疫苗 思考·讨论 接种疫苗时遇到的问题 1.某同学接种了流感疫苗，大夫提醒他说：“这一两天要留意，可能会有轻微发热或其他症状。”为什么接种疫苗可能会有轻微的反应？ 疫苗通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品，接种的疫苗作为外来抗原可激发机体发生免疫反应，有些疫苗尤其是减毒疫苗引发的免疫反应相对强烈，能引起可感知的反应。 2.有人认为，接种多种疫苗很麻烦，应该设计一种用来预防多种疾病的疫苗。这种想法可行吗？请谈谈你的理由。 临床应用中已有不少联合疫苗，如，百白破三联疫苗可以同时预防百日咳、白喉、破伤风，还有麻疹、风疹二联疫苗等。 联合疫苗包括多联疫苗（预防不同疾病）和多价疫苗（预防同一个疾病的多个亚型等，如流感三价疫苗）。 一、疫苗 4.疫苗必须包含一个完整的病原体吗？为什么？ 疫苗不必包含一个完整的病原体。一般情况下，引起免疫反应的并不是整个病原体，而是病原体所含有的抗原。因此，可以利用病原体的某些成分(如蛋白质、多糖荚膜类)及其产物制备疫苗。 5.患免疫缺陷病的儿童，能否接种疫苗，尤其是减毒活疫苗？为什么？ 不同类型的免疫缺陷病患者，对是否接种疫苗、可以接种哪种疫苗的要求，是有区别的。但一般情况下，不建议患免疫缺陷病的儿童接种疫苗，特别是减毒活疫苗。这是因为这些儿童的免疫力较低，接种疫苗相当于受到外来抗原的刺激，处理不当，容易引起强烈的免疫反应。 思考·讨论 接种疫苗时遇到的问题 一、疫苗 二、器官移植 用正常的器官置换丧失功能的器官，以重建其生理功能的技术。 1. 概念: 2.技术支持： 器官保存技术 外科手术方法 高效免疫抑制剂 器官移植已经成为治疗多种重要疾病的有效手段。 3.意义： 思考·讨论 器官移植所面临的问题及希望 资料1 人类很早就尝试做器官移植以挽救一些病人。1901年，法国医生卡雷尔在给一位朋友的信中写道：“肾移植这种手术，在同种异体之间从来还没有成功过。”1952年，法国另一位医生为一位16岁的患者移植了患者母亲的一个肾，然而这个凝结着伟大母爱的肾只存活了22天。 资料2 据媒体报道，瑞金市3岁男孩张某身患白血病。幸运的是，张某的骨髓与父亲的骨髓配型成功了。而身在千里之外的白血病患者李某却没有那么幸运，与其亲属的骨髓配型均没有成功。 二、器官移植 2.在进行器官移植或骨髓移植时，为什么都要先进行配型，即检查供体和受体之间的组织相容性呢？ 受体和供体的组织相容性抗原越一致， 在进行移植时发生免疫排斥的可能性就越低，移植的器官就越容易存活。 可能主要是没有考虑免疫排斥问题。 1.最初进行的器官移植，为什么总是不成功呢？ 思考·讨论 器官移植所面临的问题及希望 二、器官移植 ①每个人的细胞表面都带有一组与别人不同的蛋白质，标明细胞身份的标签物质。 ②每个人的白细胞能够识别HLA，区分自己和非己。 ③正常情况下，白细胞不攻击自身细胞。 ④如果将别人的组织或器官移植过来，就能识别HLA不同而发起攻击。 ⑤除了同卵双胞胎外，不同的人具有不同的组织相容性抗原。 器官移植的关键： 取决于供体与受体的HLA是否一致或相近。 研究表明，HLA的相似度达到50%以上就可以进行器官移植。 问题1：免疫排斥 思考·讨论 器官移植所面临的问题及希望 二、器官移植 思考·讨论 器官移植所面临的问题及希望 资料3 据世界卫生组织于2013年的调研结果显示，全球一年实施了12万例器官移植手术，而这只能满足不到10%移植需求者的需求。另有数据表明，2015年，我国实施器官移植手术突破1万例（其中肝移植2000多例，肾移植5000多例），位居世界第2位，但2015年肝移植需求者新增4000多人，肾移植需求者新增了1万多人。 资料4 据媒体报道，2015年，研究人员利用干细胞培养出具有单个腔室结构的迷你跳动心脏（相当于成人心脏尺寸的千分之一）；2017年，研究人员又利用干细胞成功培养出了人类胚胎期的结肠组织，培养成熟后，它与人体的肠组织具有很高的相似性。 二、器官移植 3.利用由自体干细胞培养出的组织、器官进行移植，有何优点？ 利用由自体干细胞培养出的组织、器官进行移植，移植器官和受体的组织相容性抗原相同，移植后几乎不发生免疫排斥反应。 4.在进行器官移植时，运用免疫抑制剂可以提高成活率。但这些药物会使淋巴细胞减少，因而患者容易患感染性疾病。这一问题该如何解决？ 需要在用免疫抑制剂药物与预防感染之间寻求平衡，并尽量使运用免疫抑制剂的病人避免接触病原体，或通过适当的锻炼，提高自身免疫力。 思考·讨论 器官移植所面临的问题及希望 二、器官移植 问题2：供体器官短缺 为什么器官捐献的人很少呢？ ①中国传统思想的伦理困境。 ②脑死亡器官捐献，需要家属同意去掉呼吸机等支持系统，达到了脑心双死亡的状态。 ③心死亡器官捐献，心跳停止后，器官容易缺血，仅在短时内（约15分钟）符合捐献标准。 ④离体器官保存时限短：心脏5小时，肝12小时，胰腺和肾脏分别为20小时和24小时以内。 思考·讨论 器官移植所面临的问题及希望 二、器官移植 如何保证供体器官公平合理地分配给器官坏死的患者？ 2007年，国务院颁布了《人体器官移植条例》； 2011年，全国人大常委会通过了《刑法修正案（八）》明确禁止人体器官买卖，增加了“器官买卖罪”； 同年，《人体器官捐献登记管理办法（试行）》和《人体器官捐献协调员管理办法（试行）》发布； 2013年，我国人体器官分配与共享计算机系统正式启用。 二、器官移植 人体某些部位具有免疫“特权”，它们能够耐受抗原的侵入而不会引起免疫反应。在免疫豁免部位，移植的器官可以存活很长时间而不发生免疫排斥反应。如角膜就属于免疫豁免部位，所以角膜移植不必考虑配型。 睾丸也属于免疫豁免部位，这也是鸡睾丸移植能够成功的原因。在研究内分泌的实验方法中，将新的内分泌腺植入已去除内分泌腺的动物体内时，可能会发生免疫排斥。 拓展：免疫豁免 二、器官移植 研究人员培育出的人工心脏（红色为心肌细胞，绿色环是一类结缔组织） 希望：利用干细胞培养相应的组织、器官；倡导更多的人自愿捐献器官。 思考·讨论 器官移植所面临的问题及希望 二、器官移植 三、免疫学在临床实践上的其他应用 1.免疫预防： 根据特异性免疫产生的原理，运用人工接种的方法使机体产生获得性免疫能力，达到防治疾病的目的。如：接种牛痘预防天花，各种疫苗：卡介苗、脊髓灰质炎疫苗、麻疹疫苗等。 2.免疫诊断： 利用抗原和抗体反应的高度特异性原理，检测病原体和肿瘤标志物等。 例：用荧光标记某种抗体，用来检测是否存在对应的抗原（抗原—抗体杂交技术）。 3.免疫治疗 （1）概念：患病后的措施；即通过对人体输入抗体、胸腺激素、细胞因子、免疫抑制剂等某些药物或生物制剂等，调整病人的免疫功能，从而达到治疗疾病的目的。 ②免疫抑制疗法：使用免疫抑制剂，抑制免疫系统的功能，用来治疗类风湿关节炎、系统性红斑狼疮等疾病。 ①免疫增强疗法：针对免疫功能低下者，输入抗体、胸腺激素、细胞因子等，增强患者免疫能力。 （2）分类: 三、免疫学在临床实践上的其他应用 比较 时间 注射的物质 目的 免疫预防 （主动免疫） 病原体感染前的预防 疫苗(经处理的抗原) 激发机体自身免疫反应，产生抗体和记忆细胞 免疫治疗 （被动免疫） 病原体感染后的治疗 抗体、细胞因子、血清等 直接注射免疫活性物质，增强人体抵御病原体的能力 免疫预防与免疫治疗的比较 三、免疫学在临床实践上的其他应用 四、练习与应用 一、概念检测 被称为“糖丸爷爷”的顾方舟“一生只做一件事情”，即研制“糖丸”——脊髓灰质炎活疫苗，为我国消灭脊髓灰质炎（俗称小儿麻痹症）作出了重要贡献，判断下列相关表述是否正确。 （1）该“糖丸”是用灭活的病毒制成的。（ ） （2）该疫苗可以识别组织相容性抗原。（ ） （3）当接种该疫苗后，机体会产生一定的免疫反应。（ ） × × √ 二、扩展应用 巴斯德将感染了狂犬病的兔的神经组织制成匀浆，每天取样给家兔注射。开始几天被注射的家兔都会发病，但随着匀浆放置时间的延长，家兔发病的反应越来越弱，放置10～14天的匀浆失去家兔患病的作用。这时，如果再给这些没有发病的、被注射了“过期病兔神经组织匀浆”的家兔注射新鲜病兔的神经组织匀浆，家兔也不会发病了。1885年巴斯德将匀浆折射给一个9岁的被疯狗咬伤的小男孩，连续注射十几天后，小男孩活下来了。这位小男孩就是世界上第一位狂犬病疫苗注射者。后来，巴斯德制成了狂犬病疫苗，即过期病兔的神经组织匀浆。 （1）据上述资料推测，巴斯德所制作的狂犬病疫苗的本质是什么？ （2）为什么要对小男孩连续注射十几天呢？ （3）现在用的狂犬病疫苗与巴斯德制作的疫苗有区别吗？ 曾寄生于兔神经组织的狂犬病病毒 需要进行微量叠加 本质上它们没有区别，但制作方法是不一样的。现在狂犬病疫苗多使用动物细胞培养技术制备，而巴斯德的狂犬病疫苗是凭经验制成的，可能含有活病毒和灭活病毒。 四、练习与应用 五、复习与提高 一、选择题 1.B细胞、辅助性T细胞和细胞毒性T细胞的共同点不包括（ ） A.它们都具有特异性 B.受刺激后，都可以经历活化、增殖过程 C.它们都来自骨髓的造血干细胞，并在骨髓里成熟 D.它们的细胞表面都含有受体，可以识别相应的抗原 2.在制备抗蛇毒毒素血清时，需将减毒的蛇毒注人家兔体内以引起免疫反应，这一免疫反应和所用的蛇毒分别是（ ） A.特异性免疫，抗体 B.特异性免疫，抗原 C.非特异性免疫，抗体 D.非特异性免疫，抗原 3.环孢素A是霉菌的一种代谢产物，它能选择性地抑制辅助性T细胞的增殖。那么，环孢素A可用于（ ） A.预防和治疗艾滋病 B.降低恶性肿瘤的发病率 C.降低移植器官被排斥的概率 D.清除宿主细胞内的结核分枝杆菌 C B C 五、复习与提高 二、非选择题 1.1700年，英国皇家学会会员、著名医生马丁·李斯特收到一封英国商人从中国寄去的信，信中描述了商人在中国看到的人痘接种过程:“打开天花患者的小脓包，用棉花吸沾一点脓液，并使之干燥……然后放入可能患天花人的鼻子里。”被接种者会轻度感染天花，然后痊愈。 为什么被接种者会轻度感染天花并痊愈?在这个过程中，免疫系统发生了哪些变化? 接种物中带有减毒的天花病毒，因此，被接种者会轻度感染天花。但由于接种的天花病毒毒性已经减弱，被接种者完全可以通过免疫系统实现自愈。在这个过程中，免疫系统完成了对天花病毒的特异性免疫反应，同时针对天花病毒分化出记忆B细胞和记忆T细胞，当再次遇到天花病毒时能迅速作出反应。 五、复习与提高 2.人类基因D编码红细胞表面的RhD蛋白，其等位基因d不编码蛋白质。基因型为DD或Dd的被称为Rh阳性(Rh+)，基因型为dd被称为Rh阴性(Rh-)。人的血清中不存在抗RhD的天然抗体，只有当Rh-的人接受Rh+人的血液后，才会通过免疫反应产生该抗体。RhD抗体可以透过胎盘。当Rh-的母亲怀有Rh+的胎儿时，胎儿的少量红细胞或RhD蛋白可以在妊娠末期或分娩时进入母体，使母体产生抗体。如果此抗体进入胎儿的循环系统，会使胎儿的红细胞发生溶血，造成新生儿溶血，严重时可导致死亡。 （1）填写下表，预测结果：母亲和胎儿的RhD是否相容？ 母亲 胎儿 结果 基因型 Rh表型 基因型 Rh表型 Dd Dd dd Dd Rh+ Rh- Rh+ Rh+ 相容 不相容 五、复习与提高 (2)当母亲和胎儿的RhD不相容时，一般情况下，第一胎生产不会发生临床的症状。但当母亲第二次生育时，就可能发生新生儿溶血。请解释这是为什么。 第一胎一般无临床症状，是因为第一胎胎儿红细胞或RhD蛋白进入母体是少量的，并且大多数是在妊娠末期或分娩时期进入母体的，此时母体产生的抗体较少，通过胎盘进入胎儿循环系统的就更少了，所以不易发生新生儿溶血。但当这位母亲第二次怀孕时，胎儿的红细胞或RhD蛋白再次进入母体，引起二次免疫，母体会产生更多的RhD抗体，此时的抗体也更容易进入胎儿循环系统，也就更容易导致新生儿溶血。 五、复习与提高 (3)一位Rh-的母亲第一胎生了个Rh+的孩子，她还想生第二胎。请你为她提出一个预防第二胎新生儿溶血的方案并解释原因。 可以让该母亲在分娩第一胎之后的很短时间内(如72h之内)接受RhD蛋白的抗体注射，以消耗掉在妊娠末期或分娩时进人她体内的RhD蛋白，这样使母体内不发生针对RhD蛋白的初次免疫，可以预防下一胎发生Rh溶血。 3.人乳头瘤病毒（HPV）可导致子宫颈癌。请回答下列有关HPV疫苗和预防子宫颈癌的相关问题。 （1）当个体接种HPV疫苗后，该疫苗作为 可诱导B淋巴细胞增殖、分化成 和记忆细胞，记忆细胞在机体被HPV感染时能够迅速作出反应，因而能够起到降低患子宫颈癌风险的作用。 浆细胞 抗原 五、复习与提高 （2）研究表明，受HPV侵染的细胞表面的HLA分子表达水平往往下降，这与患子宫颈癌有什么关系？ 受HPV侵染的细胞表面的HLA分子表达水平下降，会导致癌细胞无法有效地向T细胞呈递抗原信息，这样，癌细胞就有可能逃避免疫监视，增加患子宫颈癌的概率。 （3）HPV的衣壳蛋白主要由L1和L2构成，且主要成分是L1。根据这一信息，请你提出一个设计HPV疫苗的思路。 可以纯化HPV的衣壳蛋白L1或利用基因工程生产L1，并以L1蛋白为基础设计HPV疫苗。 现已上市的HPV疫苗，大部分是以L1蛋白或L2蛋白为靶标制备的。 $$