山東農(nóng)業(yè)大學微生物學精品課程山東農(nóng)業(yè)大學微生物學精品課程山東農(nóng)業(yè)大學微生物學精品課程山東農(nóng)業(yè)大學微生物學精品課程山東農(nóng)業(yè)大學微生物學精品課程山東農(nóng)業(yè)大學微生物學精品課程山東農(nóng)業(yè)大學微生物學課程山東農(nóng)業(yè)大學生命科學學院第十章傳染與免疫

傳染與免疫討論病原微生物與其宿主間的相互關(guān)系，是微生物生態(tài)學研究內(nèi)容的深化和發(fā)展。

研究傳染與免疫的意義傳染病防治。免疫學已經(jīng)成為當今生命科學領(lǐng)域中發(fā)展最快、影響最大的學科之一，是必備的基礎(chǔ)知識和技能之一。免疫學方法對生命科學的各領(lǐng)域都有著重要的作用。免疫學的方法和技術(shù)對人類發(fā)展和科技進步具有重大意義。第一節(jié)傳染

一、傳染與傳染病

兩個基本概念：傳染

傳染病當前嚴重威脅人類的微生物傳染病疾病名稱每年死亡人數(shù)（萬）病原微生物急性下呼吸道感染370細菌、病毒、原生動物、真菌結(jié)核病290細菌痢疾250細菌、病毒艾滋病230病毒瘧疾150-270原生動物肝炎100-200病毒麻疹22病毒細菌性腦膜炎20細菌百日咳10細菌阿米巴痢疾4-10原生動物狂犬病3.5病毒黃熱病3病毒非洲睡眠病>2原生動物二、決定傳染結(jié)局的三個因素病原體宿主環(huán)境1.病原體吸附和侵入能力繁殖與擴散能力對宿主防御功能的抵抗力外毒素內(nèi)毒素類毒素侵襲力

毒素侵入數(shù)量侵入途徑：消化道、呼吸道、皮膚傷口等毒力病原菌外毒素：大多由細菌合成后分泌胞外，也有細菌溶解后釋放。外毒素的特點：①大多外毒素是蛋白質(zhì)②毒性強：lmg肉毒毒素能殺死2億只小鼠，毒性比KCN大1萬倍，是目前已知化學毒物和生物毒物中毒性最強的一種。③多數(shù)外毒素不耐熱:

白喉外毒素在58～60oC經(jīng)1~2h可被破壞。破傷風外毒素在60oC經(jīng)20min可被破壞。但葡萄球菌腸毒素是例外，能耐100oC30min。④具有良好的抗原性:可制備抗毒素和類毒素

破傷風痙攣毒素對中樞神經(jīng)系統(tǒng)有高度親和力，導致肌肉強直痙攣。

破傷風痙攣毒素當其含量尚不能引起免疫時即足以致病,一般治療無效,因此該病的免疫預防特別重要。類毒素與抗毒素在0.3％～0.4％甲醛液作用下，經(jīng)一定時間，可以脫去毒性，但仍保有免疫原性，是為類毒素(toxoid)。類毒素注入機體后，可刺激機體產(chǎn)生具有中和外毒素作用的抗毒素。內(nèi)毒素內(nèi)毒素的特點：①內(nèi)毒素耐熱：加熱100℃經(jīng)1h不被破壞；需加熱至160℃經(jīng)2～4h，或用強堿、強酸或強氧化劑加溫煮沸30min才滅活。②毒性弱，無選擇性③抗原性弱不能用甲醛液脫毒成類毒素。內(nèi)毒素的檢測——鱟試驗鱟血液中的有核變形細胞含有凝固酶原和可凝固蛋白。與待檢標本中的內(nèi)毒素接觸，凝固酶原成為凝固酶，使可凝固蛋白凝集成凝膠狀態(tài)。鱟（hòu）2.宿主的免疫力

（1）

現(xiàn)代免疫概念：免疫是機體識別和排除抗原性異物的一種保護性功能。在正常條件下，它對機體有利；在異常條件下，也可損害機體。

（2）

免疫功能免疫防御免疫穩(wěn)定免疫監(jiān)視3.環(huán)境因素

良好的環(huán)境因素有助于提高免疫力，消滅自然疫源，控制病原體的傳播，因而可以防止傳染病的發(fā)生或流行。

宿主環(huán)境：

①先天：遺傳因素、年齡等；②后天：營養(yǎng)、精神、內(nèi)分泌、藥物、鍛煉

外界環(huán)境：

①自然環(huán)境；氣候、季節(jié)、溫度、濕度等。②社會環(huán)境：社會制度、人際關(guān)系等。環(huán)境因素1.隱性傳染：宿主的免疫力強2.帶菌狀態(tài)：

相持狀態(tài)；最危險的傳染源

“傷寒瑪麗”：1906年夏，廚師美國第一個傷寒病“健康帶菌者”，造成美國7個地區(qū)1500個傷寒感染。3.顯性傳染按發(fā)病時間長短分：急性傳染和慢性傳染按發(fā)病部位的不同分：局部感染和全身感染三、傳染的三種可能結(jié)局第二節(jié)非特異性免疫

概念：凡在生物長期進化過程中形成的天生即有、相對穩(wěn)定、無特殊針對性的對病原微生物的天然抵抗力，稱為非特異性免疫或先天免疫。一、表皮和屏障結(jié)構(gòu)

（第一道防線）1.皮膚與粘膜（外部屏障）

①機械屏障作用：機械的阻擋和排除作用②化學屏障作用：分泌殺菌物質(zhì)③生物屏障作用：正常菌群的拮抗作用

2.屏障結(jié)構(gòu)（內(nèi)部屏障）

①血腦屏障：由軟腦膜、脈絡絲、腦血管和星狀膠質(zhì)細胞組成，可阻擋病原體及其有毒產(chǎn)物從血液透入腦組織或腦脊液。②血胎屏障：由母親子宮內(nèi)膜的基蛻膜、胎兒的絨毛膜組成，能阻擋病原微生物由母體通過胎盤感染胎兒，但并不妨礙母子間的物質(zhì)交換。二、吞噬細胞及其吞噬作用（第二道防線）

白細胞——“白色衛(wèi)士”

白細胞的種類很多，有中性粒細胞、單核細胞、淋巴細胞、嗜酸性和嗜堿性粒細胞等，其中中性粒細胞最多，占50％～70％，是主力軍；淋巴細胞次之。三、炎癥反應

（第二道防線）

現(xiàn)象：紅、腫、熱、痛、機能障礙、膿。意義：既是一種病理過程，又是一種防御方式。①動員了大量吞噬細胞聚集在炎癥部位②血流加速使血液中的抗菌因子和抗體發(fā)生局部濃縮⑧死亡宿主細胞的堆積可釋放出抗微生物的物質(zhì)④炎癥中心氧濃度下降，乳酸累積，有利于抑菌⑥炎癥部位的高溫可降低病原體繁殖速度補體：存在正常人和動物血清中一組具有酶活性的蛋白質(zhì)。溶菌酶：主要來源于吞噬細胞，廣泛分布于血清、唾液、淚液、乳汁、鼻涕等分泌物中。作用于G+胞壁中肽聚糖結(jié)構(gòu)，使之裂解后溶菌。防御素：為小分子多肽，主要存在于中性粒細胞的嗜天青顆粒中，人的腸細胞中亦有，主要作用于胞外菌，使細胞溶解死亡。四、正常體液或組織中的抗菌物質(zhì)1.補體補體是指存在于血清中的一組非特異性血清蛋白，主要是β和γ球蛋白，是一類酶原，能被抗原抗體復合物激活。具有補充抗體作用的功能。激活后，具有溶解細胞膜、殺滅病毒、促進吞噬細胞的吞噬和釋放組胺等多種功能。2.干擾素（IFN）干擾素是高等動物細胞在病毒或dsRNA等誘生劑的刺激下，所產(chǎn)生的一種具有高活性、廣譜抗病毒等功能的特異性糖蛋白。干擾素的抗病毒活性是廣譜的和具選擇性的，它有一定的種屬特異性。干擾素是脊椎動物細胞所產(chǎn)生的防御外來物質(zhì)尤其是防御“有害核酸”入侵的物質(zhì)。干擾素種類IFN-α、IFN-β、IFN-γ、IFN-ω理化性質(zhì)雖有不同，但都有抗病毒增殖活性、免疫調(diào)節(jié)活性、細胞分裂抑制活性、抑制腫瘤生長活性和改變細胞膜生物學特性等功能。干擾素的誘生劑各種活的或滅活的病毒人工合成的雙鏈RNA在細胞內(nèi)繁殖的各種微生物微生物產(chǎn)物，如細菌的脂多糖和真菌多糖等多聚物，如多羥基聚合物(吡喃、聚丙烯酸等)、聚硫酸鹽和聚磷酸鹽等低分子物質(zhì)，如環(huán)己亞胺、卡那霉素等細胞有絲分裂素，如植物血凝素、伴刀豆球蛋白和葡萄球菌腸毒素A等特異性免疫誘導劑(可誘生γ干擾素)干擾素的誘導過程和作用機制應用情況：干擾素誘生劑普遍具有毒性或抗原性，無法用于臨床。外源性干擾素因其毒性低、同種間無抗原性、反復注射無耐受現(xiàn)象，以及有起效時間快等優(yōu)點，所以其制備方法發(fā)展很快。目前，人α、β干擾素已經(jīng)用于臨床。第三節(jié)特異性免疫

特異性免疫的特點：后天獲得性：生物個體在后天活動中接觸抗原后而獲得的，故又稱獲得的特異性免疫。特異性：其產(chǎn)物與相應的刺激物之間具有針對性。包括體液免疫系統(tǒng)和細胞免疫系統(tǒng)。同種生物的不同個體間或同一個體在不同條件下有很大的差別。特異性免疫的獲得方式免疫應答：指一類發(fā)生在活生物體內(nèi)的特異性免疫的系列反應過程。這是一個從抗原的刺激開始，機體內(nèi)的抗原特異性淋巴細胞識別抗原后，發(fā)生了活化、增殖、分化等一系列變化，并表現(xiàn)出一定的體液免疫或（和）細胞免疫的過程。

突出特征：識別異己、特異性、記憶性。免疫應答的類型①細胞免疫：機體受到抗原刺激后，一類依賴胸腺的T淋巴細胞發(fā)生增殖、分化，直接攻擊靶細胞或間接地釋放一些淋巴因子，這類免疫作用稱為細胞免疫。②體液免疫：機體受到抗原刺激后，來源于骨髓的小淋巴細胞—B細胞進行增殖和分化為漿細胞，它可合成稱為抗體的各類免疫球蛋白，并把它們釋放到體液中去發(fā)揮作用，稱為體液免疫。免疫應答三個階段過程和兩大類型一、免疫器官中樞免疫器官外周免疫器官骨髓胸腺法氏囊淋巴結(jié)脾臟其他淋巴組織二、免疫細胞及其作用免疫細胞：涵義很廣，包括各類淋巴細胞(T、B、N、K和NK等細胞)、單核細胞、巨噬細胞和粒細胞等一切與免疫有關(guān)的細胞。免疫活性細胞：僅指能特異地識別抗原，即能接受抗原的刺激，并隨后進行分化、增殖和產(chǎn)生抗體或淋巴因子，以發(fā)揮特異性免疫應答的一類細胞群。T淋巴細胞和B淋巴細胞是最主要的免疫活性細胞。1.Ｔ細胞：即Ｔ淋巴細胞，一種具有免疫活性的小淋巴細胞。其功能是執(zhí)行細胞免疫。2.Ｂ細胞：即B淋巴細胞，又稱骨髓依賴性淋巴細胞。主要功能是執(zhí)行體液免疫。3.其他淋巴細胞：①Ｋ細胞：能專一性殺傷被IgG抗體覆蓋的靶細胞。②NK細胞：主要發(fā)揮抗腫瘤免疫作用。T細胞（左）與腫瘤細胞（右）密切接觸三、免疫分子及其在體液免疫中的作用

（一）抗原

1.基本概念

抗原是一類能誘導機體發(fā)生免疫應答并能與相應抗體或T淋巴細胞受體發(fā)生特異性免疫反應的大分子物質(zhì)。免疫原性：刺激機體產(chǎn)生免疫應答的能力反應原性：與免疫應答的產(chǎn)物發(fā)生特異反應的能力兩個特性完全抗原：同時具備兩個特性。大多數(shù)常見的抗原都是完全抗原，例如，大多數(shù)蛋白質(zhì)、細菌細胞、細菌外毒素、病毒和動物血清等。半抗原：只具有免疫反應性而無免疫原性的物質(zhì)。例如，分子量小的簡單有機分子（大多數(shù)多糖、類脂、核酸及其降解物以及部分藥物等）。抗原分類2.免疫原性的物質(zhì)基礎(chǔ)

分子量大：一般都大于1×104Da，一般其分子量越大則抗原性越強。

低于1×103

Da的物質(zhì)，一般不具抗原性。少數(shù)物質(zhì)例外，主要是其氨基酸成分及肽鏈結(jié)構(gòu)使然。結(jié)構(gòu)復雜：蛋白質(zhì)>復雜多糖>核酸(一般只是半抗原)>類脂物質(zhì)(一般不具抗原性)。異物性：種族關(guān)系越遠，組織結(jié)構(gòu)間差異越大，抗原性越強。3.抗原決定簇

概念：又稱抗原表位，是指抗原表面決定其特異性的特定化學基團，是決定抗原反應高度特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。

抗原結(jié)合價：能與抗體分子相結(jié)合的抗原決定簇的總數(shù)。大多數(shù)抗原的抗原結(jié)合價是多價的，少數(shù)抗原是單價的。4.兩類半抗原①復合半抗原

無免疫原性，但具有免疫反應性即能在試管中與相應抗體發(fā)生特異性結(jié)合，并產(chǎn)生可見反應。例如細菌的莢膜多糖等。②簡單半抗原

既無免疫原性，也無免疫反應性。但能與抗體發(fā)生不可見的結(jié)合，阻止了抗體再與完全抗原或復合半抗原間的可見反應。例如肺炎鏈球菌莢膜多糖的水解物即為簡單半抗原或稱阻抑半抗原。5.細菌的抗原6.共同抗原與交叉反應

特異性抗原：在一個同時存在有多種抗原的復雜抗原系統(tǒng)中，只有該系統(tǒng)自身特有的抗原稱為特異性抗原。共同抗原：在一個同時存在有多種抗原的復雜抗原系統(tǒng)中，為多種復雜抗原系統(tǒng)所共有的抗原稱為共同抗原。交叉反應：由于甲、乙兩菌存在共同抗原而引起甲菌抗原（或抗體）與乙菌的抗體（或抗原）間發(fā)生較弱的免疫反應。凝集吸收反應：在制備診斷用的單價特異抗血清時，常利用交叉反應原理，把某一多價特異抗血清與其共同抗原反應，再把此抗原抗體復合物去除，即可去除其中的共同抗體，此即吸收反應。若所用共同抗原是顆粒狀的，則稱凝集吸收反應。（二）抗體

1.基本概念高等動物在抗原物質(zhì)的刺激下，由漿細胞產(chǎn)生的一類能與相應抗原物質(zhì)發(fā)生特異性結(jié)合的免疫球蛋白。

作為抗體的基本條件①只有脊椎動物的漿細胞才能產(chǎn)生②必須要由抗原物質(zhì)的刺激③能與相應的抗原發(fā)生特異性的結(jié)合④其化學本質(zhì)是一類具有免疫功能的球狀蛋白質(zhì)凡具有抗體活性以及與抗體有關(guān)的球蛋白統(tǒng)稱為免疫球蛋白，WHO(1968年)根據(jù)理化性質(zhì)及免疫學特性，把目前已在人類等血清中純化的Ig分成五類，并統(tǒng)一命名為IgG、IgA、IgM、IgD和IgE。免疫球蛋白2.Ig的化學結(jié)構(gòu)（Y形分子）四鏈：兩長兩短，兩重兩輕三區(qū)：恒定區(qū)C區(qū)、可變區(qū)V區(qū)和鉸鏈區(qū)Ig的抗原結(jié)合價

抗原結(jié)合價：即每一Ig分子上能與抗原決定簇相結(jié)合部位的數(shù)目。Fab一價，F(xiàn)(ab’)2二價，F(xiàn)d或Fd’零價，Ig的單體二價，雙體四價。IgM是五體，只有五價?？赡艿慕忉屖牵臻g限制。４.產(chǎn)抗體細胞的激活和抗體的形成

必須有三種細胞同時參與：抗原遞呈細胞（APCs）：主要是巨噬細胞，處理和傳遞抗原，激活T細胞，但無特異識別抗原的功能。T細胞：在抗體形成過程中起著調(diào)節(jié)細胞的作用，有特異識別抗原的功能。B細胞：是產(chǎn)生抗體的效應細胞，也有特異識別抗原的功能。５.機體產(chǎn)生抗體的兩次應答規(guī)律

６.抗體形成的機制(1)幾個有代表性的學說（2）克隆選擇學說（3）抗體多樣性的分子生物學機制種系學說體細胞突變學說７.單克隆抗體與淋巴細胞雜交瘤技術(shù)（1）多克隆抗體及其缺點多克隆抗體：在正常機體內(nèi)所存在的．由于多種B細胞克隆分別接觸相應抗原而產(chǎn)生的多種抗體的總和。

缺點：具有明顯的異質(zhì)性，細胞遺傳性雜、產(chǎn)品雜、某一抗體純度低以及難以純化等。單克隆抗體：由一純系B淋巴細胞克隆經(jīng)分化、增殖后的漿細胞所產(chǎn)生的單一成分、單一特異性的免疫球蛋白分子。（2）淋巴細胞雜交瘤技術(shù)淋巴細胞雜交瘤是由B淋巴細胞和骨髓瘤細胞兩者融合而成的一種既能在體內(nèi)外大量增殖又能產(chǎn)生大量單克隆抗體的雜種細胞。B淋巴細胞雖可被外來的抗原激活并產(chǎn)生相應的特異抗體，但卻無法在體外繁殖和傳代。骨髓瘤是一種癌變的漿細胞。特征：①具有快速的增殖能力；②能產(chǎn)生大量勻質(zhì)、單克隆的任何一類免疫球蛋白，但絕大部分都不能與抗原進行特異結(jié)合。制備淋巴細胞雜交瘤的方法（3）單克隆抗體的應用在基礎(chǔ)研究中的應用：為研究抗體結(jié)構(gòu)提供材料；為研究Ig生物合成的機制和調(diào)節(jié)提供了條件；為研究抗原與抗體間的結(jié)合機理提供了科學保證。在實踐中的應用：用于精確地診斷疾病；提供高效的治療劑(如抗病毒抗體)；用其制成的固相系統(tǒng)可提純相應的抗原；用其制成“藥物導彈”可用于治療深層的腫瘤。第四節(jié)免疫學方法及其應用

一、抗原抗體反應的一般規(guī)律

①特異性②可逆性③定比性：抗原決定簇多價、抗體雙價

④階段性：第一階段時間短，不可見，第二階段，時間長，可見。

⑤條件依賴性：PH＝6～8，T＝37～45℃

二、主要的抗原抗體反應

（一）凝集反應

顆粒性抗原（完整的細菌細胞或紅細胞等）與相應的抗體在合適條件下反應并出現(xiàn)肉眼可見的凝集團的現(xiàn)象，稱凝集反應。凝集反應中的抗原稱凝集原，抗體稱凝集素。（二）沉淀反應

可溶性抗原（蛋白質(zhì)、多糖或類脂溶液，血清，細菌抽提液，組織浸出液等）與其相應的抗體在合適條件下反應并出現(xiàn)肉眼可見的沉淀物的現(xiàn)象，稱為沉淀現(xiàn)象。

①環(huán)狀沉淀反應②絮狀沉淀反應１.測沉淀反應的經(jīng)典方法２.測沉淀反應的現(xiàn)代方法①單、雙向瓊脂擴散法②對流免疫電泳法③火箭電泳法④雙向免疫電泳法（三）補體結(jié)合試驗一種有補體參與，并以綿羊紅細胞和溶血素（紅細胞的特異抗體）是否發(fā)生溶血反應作指示的一種高靈敏度的抗原與抗體結(jié)合反應?；驹恝傺a體可與任何抗原抗體的復合物相結(jié)合。②指示系統(tǒng)遇游離補體后會出現(xiàn)肉眼可見的溶血反應。基本操作優(yōu)點：①既可測未知抗體，也可測未知抗原；②既可測沉淀反應，也可測凝集反應；③尤其適宜測定微量抗原與抗體間出現(xiàn)的肉眼看不見的反應，提高了血清學反應的靈敏度。缺點：

操作復雜，影響因素多。（四）中和試驗

特異性抗體抑制多種抗原的生物學活性(如細菌外毒素的毒性，酶的活性，病毒的感染性等)的反應，稱為中和試驗。三、現(xiàn)代免疫標記技術(shù)

免疫標記技術(shù)是指將抗原或抗體用小分子的標記劑如熒光素、酶、放射性同位素或電子致密物質(zhì)等加以標記，借以提高其靈敏度和便于檢出的一類新技術(shù)。

優(yōu)點：特異性強，靈敏度高，應用范圍廣，反應速度快，易觀察，能定性、定量甚至定位。1.免疫熒光技術(shù)將結(jié)合有熒光素的熒光抗體進行抗原抗體反應的技術(shù)，稱為免疫熒光技術(shù)或熒光抗體法。常用的熒光素有異硫氰酸熒光素、羅丹明等。它們可與抗體球蛋白中賴氨酸的氨基結(jié)合，在藍紫光激發(fā)下可分別出現(xiàn)黃綠色及玫瑰紅色。由于熒光抗體與相應抗原結(jié)合后仍能發(fā)出熒光故能提高靈敏度和便于顯微鏡觀察。2.免疫酶技術(shù)

概念：用酶標記的抗體或抗抗體來進行的抗原抗體反應的高靈敏度的免疫標記技術(shù)，稱為酶免疫測定或免疫酶技術(shù)。

原理：用酶的特殊底物處理標本，利用酶的催化作用，可使無色的底物顯示顏色。

優(yōu)點：①

由于反應的結(jié)果產(chǎn)生顏色，故可用普通光學顯微鏡觀察結(jié)果，②

標本經(jīng)酶標抗體染色后，還可用其他染料復染，以顯示細胞的形態(tài)構(gòu)造；③

標本可長久保存，隨時備查；④特異性強；⑤