内容正文:
《病原生物与免疫学基础》教案
课题
第三章 免疫学基础2
课型
理论课
课时
2
授课班级
授课时间
授课教师
教材分析
本节选自人民卫生出版社出版的第4版《病原生物与免疫学基础》第三章第三节免疫系统、第四节免疫应答、第五节抗感染免疫。本课题的学习重点是免疫系统的组成及功能、免疫应答的基本过程,抗体产生的规律,机体的抗感染免疫的构成及功能。学习难点是T细胞和B细胞主要表面分子,抗体产生的规律及医学实践意义,细胞免疫的作用。在学习过程中应注意比较体液免疫和细胞免疫的介导细胞、作用对象、效应产物、生物学效应等;比较固有免疫和适应性免疫,并明确在机体抵抗病原生物感染时二者相互配合,共同发挥抗感染作用。能运用免疫学基础理论正确理解免疫现象,解释相关临床问题。培养学生树立服务人民、奉献社会的人生观,养成爱岗敬业的职业道德和求真求实的科学精神,为后续课程的学习奠定基础。
学情分析
学生由于年龄偏小,文化基础薄弱,理解能力差,对重理论讲授的传统教学缺乏兴趣。理论知识枯燥乏,深奥难懂,学生学习难度大。本课题的学习重点是免疫系统的组成及功能、免疫应答的基本过程,抗体产生的规律,机体的抗感染免疫的构成及功能。学习难点是T细胞和B细胞主要表面分子,抗体产生的规律及医学实践意义,细胞免疫的作用。在学习过程中应注意比较体液免疫和细胞免疫的介导细胞、作用对象、效应产物、生物学效应等;比较固有免疫和适应性免疫,并明确在机体抵抗病原生物感染时二者相互配合,共同发挥抗感染作用。能运用免疫学基础理论正确理解免疫现象,解释相关临床问题。可采用视频及图片方式提高学生对学习内容的兴趣。探究更适合学生的教学方法,进一步明确教学重点、难点,理清思路,提高课堂教学效率。
教学目标
1.具有辩证、严谨的科学思维能力和实事求是的科学作风。
2.掌握免疫系统、免疫应答、抗感染免疫的概念与功能。
3.熟悉抗体产生的规律;细胞免疫的作用。
4.了解免疫调节及体液中的抗微生物物质。
5.学会运用免疫学的基础知识正确理解免疫现象、辅助诊断及防治相关疾病。
学习重难点
重点:
免疫系统的组成及功能、免疫应答的基本过程,抗体产生的规律,机体的抗感染免疫的构成及功能。
难点:
T细胞和B细胞主要表面分子,抗体产生的规律及医学实践意义,细胞免疫的作用。
教学方法
小组讨论法、讲授法、练习法、案例法
课前准备
教师准备:教学课件
学生准备:课前预习
教学媒体
多媒体教室
教学过程
教学环节
教师活动设计
学生活动设计
设计意图
活动一:
创设情境
生成问题
1.复习导入
1、同学们,还记得上一次课学习了什么重点内容吗?
2、哪位同学可以回答以下问题:
(1)简述免疫球蛋白的基本结构。
(2)比较五类免疫球蛋白的特性。
2.展示学习目标
1.思考教师提问,认真回答。
2.查看并记住本节任务的学习目标。
1.复习导入引出本课主题。同时激发学习兴趣。
2.下发和展示任务,让学生明确课堂任务。
活动二:
调动思维
探究新知
第三节免疫系统
免疫系统是机体执行免疫功能的物质基础,由免疫器官和组织、免疫细胞和免疫分子组成。
一、免疫器官
免疫器官按其功能的不同,分为中枢免疫器官和外周免疫器官。
(一)中枢免疫器官
中枢免疫器官包括骨髓和胸腺,是免疫细胞发生、分化、发育和成熟的场所,对外周免疫器官的发育也有促进作用。
1.骨髓位于骨髓腔内,是造血器官,也是各种免疫细胞的发源地。骨髓中的多能干细胞分化为髓样干细胞和淋巴干细胞。前者发育为红细胞系、粒细胞系、单核-巨噬细胞系等,后者发育为淋巴细胞系。其中一部分淋巴干细胞在骨髓继续发育成为B淋巴细胞,离开骨髓后进入外周免疫器官定居。另一部分淋巴干细胞则进入胸腺继续发育。骨髓是机体重要的中枢免疫器官,也是再次体液免疫应答发生的主要部位。
2.胸腺位于胸腔上纵隔前部、胸骨后方。出生时重10~15g;以后增长迅速,至青春期体积最大,35~40g;青春期后逐渐退化;老年期胸腺萎缩,功能衰退,机体易发生感染和肿瘤。来自骨髓的淋巴干细胞进入胸腺,在胸腺微环境的影响下,95%的细胞凋亡,只有5%的细胞分化成熟为具有免疫活性的T淋巴细胞,离开胸腺后进入外周免疫器官定居。
(二)外周免疫器官
外周免疫器官是免疫细胞定居和发生免疫应答的部位,包括脾脏、淋巴结和黏膜相关淋巴组织。
1.淋巴结人体有500~600个淋巴结,广泛分布于全身非黏膜部位的淋巴通道汇集处(图3-9),主要功能是清除各个组织器官中的抗原物质,如病原微生物、肿瘤细胞等。淋巴结内有T、B淋巴细胞以及巨噬细胞。在淋巴结内T、B淋巴细胞接受抗原刺激后,能活化、增殖、分化,发生免疫应答。其中的T、B淋巴细胞也能随淋巴液进入血液,透过毛细血管壁进入组织,然后随淋巴液再回到淋巴结,进行淋巴细胞再循环。
2.脾脏是人体最大的外周免疫器官。脾脏主要清除血液内抗原物质以及自身衰老死亡的细胞。其中B淋巴细胞约占60%,T淋巴细胞约占40%。来自血液的抗原物质进入脾脏刺激T、B淋巴细胞活化、增殖、分化,发生免疫应答并被清除。切除脾脏会降低机体的免疫力。
3.黏膜相关淋巴组织主要包括扁桃体、阑尾、呼吸道、消化道及泌尿生殖道黏膜下分散的淋巴组织等。这些组织中均分布有各类免疫细胞,包括T、B淋巴细胞,是全身免疫系统的重要组成部分。黏膜相关淋巴组织是人体重要的防御屏障,是发生黏膜免疫应答的主要场所。
二、免疫细胞
免疫细胞是指与免疫有关的细胞,包括T淋巴细胞(简称T细胞)、B淋巴细胞(简称B细胞)NK细胞和抗原提呈细胞等。其中T细胞、B细胞在抗原刺激下能够活化、增殖、分化、发生免疫应答,产生效应T细胞和抗体,故又称为免疫活性细胞。
(一)T细胞
T细胞是骨髓中的淋巴干细胞进入胸腺,在胸腺微环境作用下,分化发育成熟的淋巴细胞,故称为胸腺依赖性淋巴细胞。占外周血淋巴细胞总数的65%~80%。T细胞在介导适应性免疫应答的同时也参与免疫调节。
1、主要表面标志T细胞表面分子是T细胞表面表达的不同糖蛋白分子,与T细胞功能有关(图3-10)。
(1)T淋巴细胞抗原受体(TCR):TCR是T细胞细胞膜上特异性识别抗原的结构,T细胞通过TCR与抗原物质特异性结合,构成启动免疫应答的信号。(2)CD4:存在于部分T细胞表面,这些T细胞被称为CD4+T细胞,CD4与抗原提呈细胞表面的MHCⅡ类分子结合,协助TCR接受抗原。
(3)CD8:表面有CD8的T细胞称为CD8T细胞。CD8与抗原细胞膜上的MHC类分子结合,参与CD8+T细胞的活化增殖。
(4)CD2(绵羊红细胞受体);CD2能与绵羊红细胞结合。B细胞上无CD2,所以CD2是T细胞区别于B细胞的重要标志。采用T细胞与绵羊红细胞混合形成的E玫瑰花环试验可以检测血液中T细胞数量和比例。
2.分类成熟T细胞是高度不均一的细胞群体,根据所处的活化阶段,可分为初始T细胞、效应T细胞和记忆T细胞。按表达CD分子的不同,可分为CD4+细胞和CD8细胞。
(1)CD4+T细胞:主要为辅助性T细胞(Th),能识别抗原肽-MHCⅡ分子复合物。Th细胞可分化为Th1、Th2、Th3三类效应Th亚群。Th1细胞主要分泌细胞因子,引起炎症反应和IV型超敏反应;Th2细胞主要是促进B细胞增殖分化后分泌抗体,引起体液免疫应答。Th3细胞具在免疫负调节作用,可抑制细胞免疫和体液免疫。
(2)CD8+T细胞:是一类具有杀伤活性的效应细胞,称为杀伤性T细胞(Tc)或细胞毒性细胞(CTL),能识别靶细胞表面的抗原肽-MHC类分子复合物,通过使靶细胞裂解或靶胞凋亡的机制,特异性杀伤肿瘤细胞或病毒感染的细胞。
(二)B细胞
B细胞是由骨髓中的淋巴干细胞在骨髓的微环境作用下发育成熟的,故称为骨髓依赖性淋巴细胞,占外周血淋巴细胞总数的20%。B细胞介导体液免疫应答。B细胞表面有抗原受体(BCR),该变体是B细胞膜表面的免疫球蛋白(Smlg),它能与抗原物质特异性结合,激活B细胞,启动免疫应答(图3-12)。每一个B细胞表面只含一种抗原受体,只能识别并结合相应的抗原决定簇,从而产生针对该抗原决定族的抗体。
(三)NK细胞
NK细胞为自然杀伤细胞,占外周血淋巴细胞的5%~10%。其表面无抗原受体,无须抗原刺激活化就能直接杀伤抗原靶细胞,具有早期、直接、广泛等特点。所以在无特异性抗体和效应Tc细胞形成之前,即可有效地杀伤带病毒的靶细胞,发挥早期抗病毒感染作用。NK细胞膜上有IgG的Fc受体,与抗原靶细胞结合的IgG还可以通过Fc段结合到NK细胞上,激发NK细胞活性,杀伤靶细胞。这种需要抗体辅助的杀细胞作用,称为抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用,简称ADCC作用。NK细胞具有重要的免疫监视功能,在抗肿瘤中发挥重要作用。
(四)抗原提呈细胞
抗原提呈细胞(antigenpresentingcell,APC)是指一些能捕获,加工处理抗原并将处理后的抗原肽传递给T细胞的细胞。主要包括单核-巨噬细胞、树突状细胞、B细胞。抗原提呈细胞经吞噬、胞饮等方式摄取抗原,并对抗原进行加工处理,降解为抗原肽,抗原肽与内体中新合成的MHCⅡ类分子结合形成复合物转运至细胞表面,供CD4Th细胞识别、结合,从而引发免疫应答(图3-13)。
三、免疫分子
免疫分子包括抗体、细胞因子和补体等多种参加免疫应答的生物活性物质。它们既是免疫应答的效应分子,又是免疫应答过程中各个环节相互调节和相互作用的物质,在整个免疫应答过程中起着十分重要的作用。重要细胞因子的来源及作用见表3-3。
1.学习免疫系统
(1)听课、思考、结合生活实际,认真回答教师提出的问题。
(2)听课、理解免疫系统
1.教师讲述免疫系统概念、功能,引发学生对免疫学的重视。
活动三:
调动思维
探究新知
第四节免疫应答
一、免疫应答的概念、类型、过程及特点
(一)免疫应答的概念
免疫应答是指机体受到抗原刺激后,免疫细胞识别、摄取、处理抗原,继而活化、增殖、分化,最终产生一系列生物学效应的过程。
免疫应答主要发生在外周免疫器官和黏膜相关淋巴组织。通过免疫应答机体及时地清除了抗原性异物,维持机体的生理平衡和稳定,如抗感染和抗肿瘤等,但在某些情况下,免疫应答也可对机体造成伤害,引起超敏反应或其他免疫性疾病。
(二)免疫应答的类型
1.体液免疫应答和细胞免疫应答根据参与免疫应答细胞种类及其效应机制的不同,适应性免疫应答可分为T细胞介导的细胞免疫应答和B细胞介导的体液免疫应答。
2.正免疫应答和负免疫应答根据免疫活性细胞对抗原异物刺激的反应结果不同,免疫应答可分为正免疫应答和负免疫应答。正免疫应答(即通常所指的免疫应答)是指免疫活性细胞在抗原刺激下,活化、增殖、分化和产生效应物质,表现出一系列生物学效应的全过程。负免疫应答是指免疫活性细胞在抗原刺激下表现为特异性不应答状态,也称为免疫耐受。
3.生理性免疫应答和病理性免疫应答根据免疫应答结果是否对机体造成损伤,可分为生理性免疫应答和病理性免疫应答。正常情况下,机体对抗原异物发生免疫应答可表现为抗感染、抗肿瘤等效应;对自身正常组织细胞形成免疫耐受,此为生理性免疫应答。某些异常情况下,机体免疫应答过强,可发生超敏反应甚至导致超敏反应性疾病的发生;或者自身免疫耐受被打破时,进而诱发自身免疫病等,此类情况称为病理性免疫应答。
(三)免疫应答的基本过程
根据免疫应答的基本规律,适应性免疫应答可以划分为紧密相关、不可分割的三个阶段,即其他微生物所致疾病(抗原提呈与识别阶段)、反应阶段(活化增殖与分化阶段)和效应阶段。
1.感应阶段(抗原提呈与识别阶段)是指抗原提呈细胞(APC)摄取、加工处理与提呈和T、B细胞通过TCR/BCR特异性识别抗原肽阶段,故又称抗原识别阶段。
(1)APC提呈抗原:APC摄取抗原,在细胞内将抗原加工处理成抗原肽,抗原肽与MHC分子形成抗原肽-MHC分子复合体表达在APC细胞的表面,供TCR/BCR识别。
(2)T、B细胞识别抗原:B细胞介导的体液免疫需要Th细胞和APC参与,也可通过BCR直接识别抗原决定簇,获取抗原信息。T细胞通过TCR识别APC识别提呈的抗原肽,内源性抗原的抗原肽与自身的MHC1类分子结合,供CD8T细胞识别;外源性抗原的抗原肽与自身的MHCI分子结合,供CD4+Th细胞识别(图3-14)。
2.反应阶段(活化增殖与分化阶段)是指T、B细胞特异性识别、接受抗原刺激后活化、增殖和分化的阶段。B细胞活化、增殖和分化为浆细胞并产生抗体;T细胞活化、增殖和分化成效应T细胞。其中部分细胞分化成为长寿命的记忆细胞(Bm、Tm)。
3.效应阶段是指免疫应答产生的效应物质(抗体、细胞因子和效应T细胞)分别发挥体液免疫效应和细胞免疫效应,清除"非已"抗原或诱导免疫耐受,维持机体平衡或诱发免疫性疾病(图3-15)。
(四)免疫应答的主要特点
1.特异性机体接受抗原刺激后,一般只产生对该抗原的特异性免疫应答,相应的免疫应答产物(抗体和效应细胞)只能对该抗原和表达此抗原的靶细胞发挥作用。
2.记忆性在抗原特异性T、B细胞活化、增殖和分化阶段,有一部分T、B细胞停止分化,成为长寿命的免疫记忆细胞;当机体再次接受相同抗原刺激时,免疫记忆细胞可迅速增殖、分化,产生更强而持久的免疫应答。
3.MHC限制性抗原的处理、提呈以及TCR对抗原的识别均需要自身MHC分子参与,这种现象称为MHC限制性。
二、B细胞介导的体液免疫应答
体液免疫是指由B细胞介导的免疫反应,主要是通过B细胞接受抗原刺激后分化增殖为浆细胞,浆细胞合成并分泌抗体,由抗体来发挥免疫效应。体液免疫主要针对体液中细胞外的抗原物质发挥免疫效应。
(一)抗体产生的一般规律
1.初次应答指抗原物质第一次进入机体引起的体液免疫应答。抗原第一次进入机体时,须经较长的潜伏期才能在血液中检出抗体,潜伏期的长短与抗原的性质等因素有关,一般5~10天后血中抗体逐渐增多,2~3周达高峰。初次应答的特点是:潜伏期长(1~2周);抗体含量少、效价低;抗体在体内维持时间短;主要为IgM类抗体,亲和力低。
2.再次应答机体再次接触相同抗原刺激时所产生的体液免疫应答。机体再次接受相同抗原刺激时,抗体产生的情况与初次应答不同。再次应答的特点是:潜伏期短(1~2天);抗体含量多、效价高;抗体在体内维持时间长;主要为IgG类抗体,亲和力高。IgM产生的数量和维持时间与初次应答相似,而IgG的数量可较初次应答高出数倍至数十倍。再次应答是抗原直接刺激记忆性B细胞引起的,不需要B细胞分化的前段过程,故反应迅速。初次应答和再次应答均是先产生IgM,后产生IgG。IgM维持时间短,当IgM含量达到高峰开始下降时,才开始产生IgG。当IgG达高峰时,IgM基本消失。抗体产生的一般规律见图3-16。
在初次应答中,潜伏期长,不能及时产生抗体,对抗原的清除能力弱,故病原微生物第一次侵入机体,引起疾病的可能性就大。在再次应答中,机体对抗原的免疫应答快,迅速产生抗体,对抗原的清除能力强,故病原微生物再次侵入机体,则引起疾病的可能性较小。
掌握抗体产生的规律,在医学实践中有重要的指导意义:①指导预防接种,制订最佳计划免疫方案,可使免疫机体产生高效价、高亲和力的抗体;②血液中IgM升高可作为传染病早期感染诊断依据之一;③检测患者疾病早期和恢复期特异性抗体的效价,可了解病程及评估疾病转归。
(二)体液免疫的生物学效应
抗体与相应抗原结合后,对抗原的影响因抗原的性质而不同。有些抗原可以因与抗体结合直接失去生物学活性,如外毒素、病毒等;有些抗原与抗体结合后,其生物学性质不受影响,还需要联合其他免疫成分才能将其清除。
1.中和作用外毒素与相应抗体特异性结合后,抗体封闭了外毒素与细胞膜受体结合的位点,外毒素失去了结合细胞的能力,无法发挥毒性作用;抗病毒的中和抗体可阻断病毒进入易感细胞,使病毒失去感染能力。
2.抑制病原体吸附分泌型IgA分泌至呼吸道、消化道和泌尿生殖道黏膜表面,可阻止细菌、病毒和其他病原体人侵。
3.调理作用细菌与相应抗体结合后,细菌并不能死亡,抗体的Fc段能够结合到吞噬细胞的Fc受体上,从而促进吞噬细胞对细菌的吞噬。
4.ADCC作用细胞型抗原与相应抗体IgG特异性结合后,抗体并不能直接杀伤细胞型抗原,IgG的Fc段可与NK细胞膜上的Fc受体结合,激活NK细胞,杀伤抗原靶细胞。
5.激活补体细胞型抗原与相应抗体IgG特异性结合后,抗体构型由T变为Y型,暴露补体结合点CH2,结合补体,进而激活补体,形成膜攻击复合物,溶解抗原细胞。
6.免疫损伤作用由抗体引起的免疫损伤见于I、II、III型超敏反应和自身免疫病。
三、T细胞介导的细胞免疫应答
细胞免疫是指由T细胞介导的免疫反应。T细胞接受抗原刺激后活化增殖为效应T细胞,通过效应CTL细胞的细胞毒作用及效应Th1细胞分泌细胞因子发挥细胞免疫效应。细胞免疫主要针对细胞内的抗原质发挥免疫作用。
(一)效应T细胞的作用
1.效应CTL细胞的细胞毒作用效应CTL细胞又称Tc细胞,主要通过以下方式杀伤靶细胞:①穿孔素/颗粒酶途径,穿孔素和颗粒酶都存在于效应CTL胞质颗粒中,当效应CTL细胞与靶细胞接触时,穿孔素插入靶细胞膜,颗粒酶进入靶细胞,诱导靶细胞凋亡,也可清除细胞内病毒感染产物并阻止病毒复制。②死亡受体途径,效应CTL细胞可表达FasL或分泌TNF-a,这些效应分子可分别与肿瘤或病毒感染等靶细胞表面的FasL和TNF受体结合,通过激活半胱天冬氨酸信号转导途径,诱导靶细胞调亡。效应CTL细胞杀伤、破坏靶细胞后,可与之分离,继续攻击杀伤其他表达相应抗原的靶细胞。通常一个效应CTL细胞在几小时内可连续杀伤数十个靶细胞。这种由效应CTL细胞介导的特异性细胞毒作用在清除病毒抗原、抗肿瘤免疫监视和同种异体移植物排斥反应中具有重要意义(图3-17)。
2.效应CD4Th1细胞介导的炎症反应效应Th1细胞主要是通过释放IL-2、IFN-y、TNF-B等细胞因子发挥免疫调节作用,介导产生细胞免疫效应,炎症反应或迟发型超敏反应。
(1)白细胞介素﹣2(IL-2)的主要生物学效应:①促进APC活化;②促进CTL活化;③促进Th1细胞活化扩大细胞免疫效应。
(2)肿瘤坏死因子(TNF-B)的主要生物学效应:①引起炎症反应;②调理作用;③杀伤周围细胞。
(3)干扰素(IFN-y)的主要生物学效应:①促进抗原提呈;②扩大免疫效应;③促进NK细胞活化;④调理作用,增强单核﹣巨噬细胞杀伤能力。
(二)细胞免疫的生物学效应
1.抗感染由于某些病原微生物在机体细胞内寄生,存在于体液中的抗体不能进入细胞内对病原微生物发挥作用。所以对细胞内寄生的病原微生物,如结核分枝杆菌、麻风分枝杆菌、病毒及某些真菌等主要通过细胞免疫来清除。
2.抗肿瘤效应Tc细胞可直接杀伤带有相应抗原的肿瘤细胞,Th细胞分泌的细胞因子可直接或间接杀伤肿瘤细胞,同时增强巨噬细胞和NK细胞的杀肿瘤效应,所以细胞免疫在抗肿瘤中起着极为重要的作用。
3.免疫病理损伤细胞免疫应答在器官移植排斥反应中起主要作用,降低细胞免疫应答功能可以减轻器官移植排斥反应。此外IV型超敏反应也是由病理性细胞免疫应答引起的。
体液免疫与细胞免疫比较见表3-4。
四、免疫耐受
免疫耐受是指机体免疫系统接受某种抗原刺激后产生的特异性无应答状态。免疫耐受和免疫抑制是两个完全不同的概念,免疫耐受是特异性的,只针对某种特定的抗原,而免疫抑制是非特异性的,对各种抗原的刺激均无应答性。
免疫耐受的形成主要是由抗原和机体两方面的因素决定的。
(一)抗原方面
小分子非聚合物抗原容易形成免疫耐受。抗原经静脉注射最易引起免疫耐受,腹腔注射次之,皮下、肌内注射最不易引起免疫耐受。
(二)机体方面
免疫耐受与机体免疫系统发育成熟程度有关,免疫系统越成熟,越不容易产生免疫耐受。胚胎期由于免疫系统发育不够成熟,所以最易产生免疫耐受,成年期则很难产生免疫耐受。长期使用免疫抑制剂容易使机体产生免疫耐受。
合理进行免疫耐受的人工诱导对自身免疫病、超敏反应和器官移植排斥反应的防治具有重要意义。
五、免疫调节
免疫调节是维持机体免疫功能处于正常状态的关键,机体主要通过以下几个方面来调节免疫应答:
(一)抗原、抗体的调节
抗原是启动免疫应答的首要条件,抗原的性质、剂量、途径等对免疫应答的类型、强、持续时间等具有重要的影响。抗体是免疫应答的产物,抗体通过协同清除抗原、抑制B细胞活性等方式来抑制免疫应答,即抗体的负反馈作用。
(二)免疫细胞的调节
免疫应答的调节,主要是由各种免疫细胞间的相互作用来完成的,如抗原提呈细胞通过提呈抗原启动免疫应答。Th2淋巴细胞分泌多种细胞因子,激活各种免疫细胞,促进免疫应答,某些免疫调节细胞可分泌多种细胞因子,抑制免疫应答。
(三)神经﹣内分泌系统的调节
人体作为一个统一的有机体,免疫系统受到神经-内分泌系统的影响。神经-内分泌系统通过分泌释放各种激素影响免疫应答,如果人的神经﹣内分泌系统功能失调,会导致免疫功能下降或异常,发生感染、肿瘤、免疫性疾病。
1.学习免疫应答
听课、理解免疫应答概念、类型、过程及特点
1.分组讨论免疫应答的概念,在讨论中开拓思维广度和深度,锻炼交流能力和表达能力。
活动四:
调动思维
探究新知
第五节抗感染免疫
抗感染免疫是机体抵抗病原生物感染的一系列防御功能。在机体抗感染免疫中,固有免疫和适应性免疫相辅相成、密不可分,共同完成免疫防御功能。
一、固有免疫
固有免疫是个体在长期的种系发育和进化过程中逐渐形成的抵抗病原体侵袭、清除体内异物的防御能力,又称先天性免疫或天然免疫。其特点是生来就有,可以遗传;人人都有,无个体差异;对病原生物广泛抵抗,无特异性。从个体发育来看,当抗原物质入侵机体以后,首先发挥作用的是固有免疫,而后产生适应性免疫。因此,固有免疫是一切免疫防护能力的基础。机体的固有免疫由屏障结构、吞噬细胞、体液中的抗微生物物质三部分组成。
(一)屏障结构
1.皮肤黏膜屏障完整健康的皮肤黏膜能够抵抗病原生物侵入,呼吸道黏膜的纤毛也能排除病原体,汗液中的乳酸、胃液中的胃酸、酸性的阴道分泌液均具有杀菌作用。皮肤黏膜表面的正常菌群对病原微生物也具有拮抗作用,能阻止或限制外来微生物的定居和繁殖。
2.血脑屏障主要由软脑膜、脑毛细血管壁和壁外胶质膜组成。能阻止病原生物及其代谢产物从血液进入大脑或脑脊液,从而保护中枢神经系统。小儿血脑屏障发育不完善,因此,较成人更易发生颅内感染。
3.血胎屏障由母体子宫内膜的基蜕膜和胎儿绒毛膜滋养层细胞共同组成,能防止病原生物及代谢物从母体进入胎儿体内,保护胎儿免受感染。在妊娠的前3个月血胎屏障发育尚不完善,孕妇如感染某种病原生物,可经胎盘进入胎儿体内,导致胎儿畸形、流产、死胎等。
(二)吞噬细胞
病原生物突破皮肤黏膜屏障进入组织后,机体的吞噬细胞可发挥吞噬作用,杀伤进入体内的病原体。
1.吞噬细胞的种类包括血液中的单核细胞、中性粒细胞和组织中的巨噬细胞。
2.吞噬过程
(1)吞噬细胞与病原体接触:可以是偶然相遇,也可以是趋化作用吸引。
(2)吞入病原体:可通过两种方式吞入,对于较大的病原体颗粒如细菌,吞噬细胞能伸出伪足将其捕捉后摄入细胞内,形成吞噬体,此称吞噬;对于小的病原体颗粒如病毒,吞噬细胞与其接触后细胞膜内陷,将其吞入,此称吞饮。
(3)杀死、破坏病原体:细胞内吞噬体与溶酶体融合,形成吞噬溶酶体,溶酶体内杀菌素、溶菌酶等将病原体杀死,然后消化降解。最后吞噬溶酶体与细胞膜融合排出残渣。
3.吞噬的结果吞噬的结果并非总是对机体有利,有时也可造成一定的损害。
(1)完全吞噬:吞噬病原体后,病原体被完全消化、破坏。
(2)不完全吞噬:某些病原体(如结核分枝杆菌)虽被吞噬或吞饮,却不被杀灭。这些病原体可在吞噬细胞内繁殖,引起吞噬细胞死亡;也可借用吞噬细胞作为保护体,避免了药物及血清中抗菌物质对它们的伤害;病原体还可随吞噬细胞游走,导致全身扩散或引起更广泛感染。
(3)损伤组织:在吞噬过程中,吞噬细胞向胞外释放过剩溶酶体酶可损伤组织。
(4)提呈抗原:吞噬细胞吞入病原微生物后,对病原微生物进行消化降解,将抗原肽与MHC分子结合并表达于吞噬细胞膜上,激发免疫应答。
(三)体液中的抗微生物物质
体液中的一些分子也具有非特异性抗感染作用,这些分子主要有补体、干扰素、溶菌酶等,其中最重要的是补体。
1.补体(complement,C)补体是存在于人和动物血清中的一组具有酶活性的球蛋白,是人和某些动物在长期的种系进化过程中形成的固有免疫成分,也在适应性免疫中发挥效应。
(1)补体的组成:补体的成分较复杂,包括30多种可溶性蛋白和膜结合蛋白,因此又称为补体系统,主要成分有C1~C9、D、B、P因子等。补体占血浆球蛋白总量的10%~15%,各成分中C3含量最高,大部分补体由肝细胞和巨噬细胞合成。
(2)补体系统的性质:补体性质不稳定,易受理化因素作用失去活性,56℃30分钟即可失去活性,称为补体的灭活;室温下补体活性可很快减弱甚至消失,因此检测补体时需用新鲜血清并尽快送检。正常情况下补体无免疫活性,须被激活才有免疫作用。
(3)补体系统的激活:补体系统的激活是补体各成分在激活物质的作用下,按一定顺序、通过连锁反应来完成的。补体系统激活的途径主要有经典途径和旁路途径。两种途径的激活物质、激活顺序、参与成分、发生免疫作用的特点都有不同(表3-5),但无论通过哪条途径激活,最后均能形成同样的效应物﹣﹣攻膜复合物(MAC),使靶细胞膜穿孔、细胞破裂、死亡。
补体的激活受体内多种因素调节,以防止补体成分过度消耗或活化范围过大而造成组织损伤。
(4)补体系统的生物学作用:补体系统的生物学作用多是由补体系统激活时产生的各种活性物质(主要是裂解产物)发挥的。
1)溶细胞作用:补体经激活后能产生攻膜复合物MAC(C56789),该复合物能嵌入细胞膜内,在细胞膜表面形成许多圆形孔道,最终导致靶细胞溶解。补体溶解的细胞包括肿瘤细胞、自身抗原细胞、吸附外来抗原的细胞(如吸附药物的血细胞)、病毒感染的细胞等。
2)调理作用:吞噬细胞表面具有C3b、C4b受体,当C3b、C4b与细菌、病毒等颗粒性物质结合后,可促进吞噬细胞的吞噬作用。
3)炎症递质作用:C2a具有激肽样作用,能使血管通透性增强,引起炎性充血;C3a、C5a、C567具有趋化作用,可吸引中性粒细胞聚集至炎症部位,增强对病原微生物的吞噬;C3a、C4a、C5a具有过敏毒素作用,可使肥大细胞等释放活性物质,导致平滑肌收缩,毛细血管扩张、通透性增加,局部水肿等炎症反应。
补体可作为效应分子及效应放大机制,参与感染早期的固有免疫及后期的特异性体液免疫。但是,在某些情况下,补体的过度激活也可引起自身组织损伤。
2.溶菌酶由巨噬细胞产生的一种碱性蛋白质,广泛分布于血清及泪液、唾液、鼻涕等多种分泌液中,其作用是溶解破坏革兰氏阳性菌的细胞壁肽聚糖,使细菌裂解,从而杀伤细菌。
中性粒细胞、巨噬细胞中也有溶菌酶,对吞噬杀菌有重要意义。在抗体与补体的参与下,溶菌酶也可溶解某些革兰氏阴性菌。
3.干扰素(IFN)由病毒感染的细胞或效应T细胞等产生的一种糖蛋白,作用于邻近细胞后能诱导细胞产生抗病毒蛋白,抑制病毒的复制,从而能保护易感细胞,限制病毒的扩散。另外,干扰素还可激活NK细胞、Tc细胞和单核﹣巨噬细胞。
二、适应性免疫
适应性免疫又称特异性免疫,是个体在生活过程中,受某种病原微生物等抗原物质刺激引起的免疫应答,或被直接输入特异性抗体等免疫物质所形成的免疫力。其特点是后天获得,不能遗传,有明显的针对性、记忆性和个体差异,故又称为获得性免疫。机体的适应性免疫包括体液免疫和细胞免疫。
(一)体液免疫抗感染的特点
1.是通过抗体来清除病原微生物,参与的抗体类型是IgG、IgM、sIgA,在抗感染中起主要作用的是IgG。
2.既可发挥直接抗感染作用(中和细菌外毒素,中和病毒),也可发挥间接抗感染作用(抗体与病原体结合后,联合补体、吞噬细胞等将病原体清除)。
3.主要对细胞外生长的病原体起作用,对胞内微生物和真菌、寄生虫等较大的病原体较难发挥抗感染作用。
(二)细胞免疫抗感染的特点
1.通过效应细胞发挥作用。CD8+Tc能直接杀伤靶细胞;CD4+Th1能释放淋巴因子,通过激活巨噬细胞、NK细胞杀伤受感染的靶细胞。
2.产生免疫效应缓慢,需48~72小时发挥作用。
3.主要针对细胞内病原微生物的感染发挥作用,如病毒、真菌、结核分枝杆菌、沙门菌、军团菌等。
1.学习抗感染免疫
(1)听课、思考、结合生活实际,认真回答教师提出的问题。
(2)听课、理解抗感染免疫
1.教师讲述抗感染免疫类型及特定,引发学生对免疫学的重视。
活动五:
巩固练习
素质提升
小组为单位讨论:
体液免疫和细胞免疫抗感染的特点有什么?
组内合作,回答问题。
分组集体探索和讨论,培养团队合作能力、增强协作意识。
课堂小结
作业布置
课堂小结:
本课题的学习重点是免疫系统的组成及功能、免疫应答的基本过程,抗体产生的规律,机体的抗感染免疫的构成及功能。学习难点是T细胞和B细胞主要表面分子,抗体产生的规律及医学实践意义,细胞免疫的作用。在学习过程中应注意比较体液免疫和细胞免疫的介导细胞、作用对象、效应产物、生物学效应等;比较固有免疫和适应性免疫,并明确在机体抵抗病原生物感染时二者相互配合,共同发挥抗感染作用。能运用免疫学基础理论正确理解免疫现象,解释相关临床问题。
作业布置:
1.简述抗体产生的一般规律。
2.比较体液免疫和细胞免疫。
板书设计
第三章 免疫学基础
第三节免疫系统
第四节免疫应答
第五节抗感染免疫
教学反思
1.围绕“三个面向”展开教学,面向资格考试、面向就业岗位、面向人的生命健康。
2.“教、学、做”一体化,以“教”为主导,激发兴趣。以“学”为主体,加强互动。以“做”为主线,学以致用。
3.在本堂课的设计中,与学生有互动,更好的把握学生的学习情况,探究更适合学生的教学方法,进一步明确教学重点、难点,理清思路,提高课堂教学效率。
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