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所謂「免疫」原由拉丁字「immunis」而來,其原意為「免除稅收」(exceptionfromcharges), 免疫學也包含著「免於疫患」之意。免疫學是研究生物體對抗原物質免疫應答性及其方法的生物-醫學科學。免疫應答是機體對抗原刺激的反應,也是對抗原物質進行識別和排除的一種生物學過程。

1 免疫學 -定義

是機體識別「自身」與「非己」抗原,對自身抗原形成天然免

免疫學尿液中的變形紅細胞
疫耐受,對「非己」抗原產生排斥作用的一種生理功能。正常情況下,這種生理功能對機體有益,可產生抗感染、抗腫瘤等維持機體生理平衡和穩定的免疫保護作用。在一定條件下,當免疫功能失調時,也會對機體產生有害的反應和結果,如引發超敏反應、自身免疫病和腫瘤等。

2 免疫學 -發展簡史

早在1000多年前,人們就發現了免疫現象,並由此發展起來對傳染病的免疫預防。中國人首先發明了用人痘痂皮接種以預防天花,並且在十五世紀中後期的明朝隆慶年間有較大改進,並得到廣泛的應用。後來,這一偉大發明傳播到日本、朝鮮、俄國、土耳其和英國等許多國家。后英國醫生琴納據此研究出用牛痘菌預防天花的方法,為免疫學對傳染病的預防開闢了廣闊的前景。全世界能在20世紀70年代末消滅天花,接種牛痘菌發揮了巨大作用。
  
19世紀末,法國化學家、微生物學家巴斯德於研究人和動物的傳染病時,分析了免疫現象。並在琴納的啟發下,他發明用減毒炭疽桿菌苗株製成疫苗,預防動物的炭疽病;用減毒狂犬病毒株製成疫苗,預防人類的狂犬病。
  
著名動物學家梅契尼科夫在長期研究昆蟲和動物細胞吞噬異物的現象后,於1883年指出體內的白細胞和肝、脾組織中的吞噬細胞具有吞噬和消化細菌的能力。德國細菌學家、免疫學家貝林於1890年發現免疫血清中有抗白喉毒素的抗毒素存在,日本細菌學家北里柴三郎也發現抗破傷風毒素的抗毒素,兩人共同研究血清療法成功,對治療白喉和破傷風患者取得良好效果。
  
從此,人們開始探討免疫機制,把細胞的吞噬作用和抗毒素的中和作用看成是特異性免疫的根據,並逐步開展細胞免疫和體液免疫兩大學派的爭鳴。
  
細胞免疫學派的首領是梅契尼科夫,體液免疫學派的首領是德國細菌學家埃爾利希。埃爾利希用生物化學方法研究免疫現象,特別是以蛋白質化學和糖化學作為基礎,探討抗原和抗體的本質及其相互作用,於1896年提出抗體形成的側鏈學說,這一學說直到今天還具有實際意義。兩大學派的爭鳴促進了免疫學的發展。
  
到20世紀60年代,對體液免疫的研究已經達到分子生物學的水平,已經弄清抗體的分子結構和功能。同時,對細胞免疫的研究也取得了明顯的進展,過去認為小淋巴細胞是處於衰老終末期,而現在

免疫學正常紅細胞電鏡圖

已肯定它是免疫系統的一大類具有免疫活性的淋巴細胞,在發揮免疫功能中起著重要作用。
  
此後人們進一步闡明了小淋巴細胞的結構,以及個體的發生和分化過程,特別是在雜交瘤技術方面取得了突破性的成就,這不僅豐富了一般細胞學的知識,而且為獲得單克隆抗體或介質物質開闢了一條新的道路。
  
許多學者還注意到:當病原微生物入侵的時候,機體一方面能夠獲得特異性免疫,另一方面也會出現機體免疫損害。自從德國細菌學家科赫研究結核桿菌所引起的遲髮型變態反應以來,人們逐步發現不僅細菌及其產物可以引起機體免疫損害,就連異種血清蛋白甚至許多很簡單的化學物質再次進入機體,也會使機體組織遭到破壞。
  
20世紀中期,隨著組織器官移植的開展,對移植物排斥、免疫耐受性、免疫抑制、免疫缺陷、自身免疫、腫瘤免疫等進行了深入的研究,認識到胸腺、法氏囊和脾臟在機體免疫功能中的重要意義,認識到過去把免疫過程局限於抗傳染免疫的片面性,也認識到免疫應答是既可防禦傳染和保護機體、又可造成免疫損害和引起疾病的一個生物學過程。也就是說,免疫是生物體對一切非己分子進行識別與排除的過程,是維持機體相對穩定的一種生理反應,是機體自我識別的一種普遍生物學現象。

3 免疫學 -免疫學應用

免疫學廣泛應用於三大方面:①傳染病預防:接種菌苗、疫苗,使機體主動產生免疫力. 嚴重急性呼吸道綜合征(SARS)及艾滋病,終將有賴於疫苗的發明。

② 疾病治療:包括腫瘤、慢性傳染病及超敏性疾病,可用抗體、細胞因子、體外擴增的免疫細
胞及治療性抗原疫苗治療。

③免疫診斷:按抗原與抗體及T 細胞受體特異結合的原理;按抗原能活化特異的適應性免疫應答,發展起多種特異敏感的免疫學診斷方法,已廣泛用於ABO 血型定型,傳染病診斷,妊娠確診等等。

4 免疫學 -免疫功能

現代免疫學認為,機體的免疫功能是對抗原刺激的應答,而免疫應答又表現為免疫系統識

免疫學吞噬細胞吞噬病菌
別自己和排除非己的能力。免疫功能根據免疫識別發揮作用。這種功能大致有:對外源性異物(主要是傳染性因子)的免疫防禦;去除衰退或損傷細胞的免疫,以保持自身穩定;消除突變細胞的免疫監視。
  
只有免疫系統在正常條件下發揮相應的作用和保持相對的平衡,機體才能維持生存。如果免疫功能發生異常,必然導致機體平衡失調,出現免疫病理變化。
  
免疫系統在發揮免疫功能的過程中,識別是個重要的前提。一切生物都具有這種能力。單細胞生物只具有分辨食物、入侵微生物和本身細胞成分等低級的識別功能。脊椎動物的機體免疫系統逐漸完善,不僅具有完整的免疫器官和免疫細胞,而且免疫活性細胞還能產生特異性抗體和琳巴因子,從而準確地識別自己,排除異物以達到機體內環境的相對穩定,這對保護自己、延續種族和生物進化都有重大意義。高等生物的免疫系統充分發展,它對內外環境的各種抗原異物刺激既表現出多樣性和適應性,又表現出特異性和回憶性,這對生物的進化過程、生物種系的生存和適應具有重大影響。

免疫功能是免疫系統在識別和清除「非己」抗原的過程中所產生的各種生物學作用的總稱。主要包括:

1.免疫防禦(Immunologicaldefence)
是機體排斥外來抗原性異物的一種免疫保護功能。正常時可產生抗感染免疫的作用,防禦功能過強會產生超敏反應,過弱則產生免疫缺陷(后兩種情況均屬異常反應)。

2、免疫自穩
是機體免疫系統維持內環境相對穩定的一種生理功能。

免疫學巨噬細胞


正常時:機體可及時清除體內損傷、衰老、變性的血細胞和抗原-抗體複合物,而對自身成份保持免疫耐受;

異常時:發生生理功能紊亂、自身免疫病等。

3、免疫監視
是機體免疫系統及時識別、清除體內突變、畸變和病毒干擾細胞的一種生理保護作用。

喪失:機體突變細胞失控,有可能導致腫瘤發生;或出現病毒的持續感染。

5 免疫學 -檢測方法

免疫學檢測方法可分為體液免疫和細胞免疫測定。

1. 體液免疫測定主要利用抗原與相應抗體在體外發生特異性結合,並在一些輔助因子參與下出現反應,從而用已知抗原或抗體來測知未知抗體或抗原。此外,尚包括檢測體液中的各種可溶性免疫分子,如補體、免疫球蛋白、循環複合物、溶菌酶等。

2. 細胞免疫測定法是根據各種免疫細胞(T細胞、B細胞、K細胞、NK細胞及巨噬細胞等)表面所具有的獨特標誌和產生的細胞因子等,測定各種免疫細胞及其亞群的數量和功能,以幫助了解機體的細胞免疫水平。

體液免疫檢測法

體液免疫檢測法主要包括:

免疫學抗原抗體


1.凝集反應。
顆粒性抗原(細菌或紅細胞等)與相應抗體特異性結合,在電解質參與下形成肉眼可見的凝集物,稱之為凝集反應。

1)直接凝集反應。顆粒性抗原與相應抗體直接結合所產生的凝集現象,前者多為細胞表面的結構成分,如細菌或紅細胞的表面結構抗原。(1)玻片法:多用於抗原的定性檢測。(2)試管法:多用於抗體的定量檢測。

2)間接凝集反應。將可溶性抗原吸附於載體顆粒(如乳膠顆粒、紅細胞等)的表面,稱之為致敏顆粒。當致敏顆粒與相應抗體結合,即可出現凝集現象。這個反應常用於測定細菌性抗體、病毒性抗體、鉤端螺旋體和梅毒螺旋體抗體及某些自身抗體(如抗核抗體、抗腎抗體、抗甲狀腺抗體等)。

根據凝集反應的原理,還有間接凝集抑制試驗、反向間接凝集試驗、協同凝集試驗等。

2.沉澱反應。
可溶性抗原(外毒素、血清、細菌培養的濾液、組織浸出液等)與相應抗體特異性結合,在電解質參與下,形成沉澱物,稱為沉澱反應。沉澱反應的抗原多為多糖、類脂、蛋白質等。

1)單向擴散試驗。這是一種抗原定量試驗,是可溶性抗原在含抗體的瓊脂介質中擴散的沉澱反應。此法常用於檢測血清免疫球蛋白和補體各成分的含量。

2)雙向擴散試驗。
這是可溶性抗原與抗體在瓊脂介質中相互擴散的沉澱反應。本法常用於定性試驗,如檢測血清免疫球蛋白、甲胎蛋白、乙型肝炎表面抗原等。
免疫學單克隆抗體技術


3)對流免疫電泳。
對流電泳是一敏感快速的檢測方法,即在電場作用下的雙向免疫擴散。此法常用於檢測血清中的乙型肝炎表面抗原與甲胎蛋白等。

3.中和試驗。
特異性抗體可抑制相應抗原物質的活性,抗體使相應抗原的毒性或傳染性消失的反應為中和試驗。例如抗毒素中和外毒素的毒性,病毒的中和抗體可使病毒失去感染性等。診斷風濕熱的抗鏈球菌溶血毒素「O」試驗也為一種中和試驗。乙型溶血性鏈球菌能產生一種溶解人、兔紅細胞的溶血毒素「O」,該毒素的溶血毒性可被抗溶血毒素「O」抗體所中和而不出現溶血。試驗時將病人血清與溶血毒素「O」混合,作用一段時間后加入人紅細胞,紅細胞不被溶解為陽性反應,表示病人血清中存在抗溶血毒素「O」抗體。血清抗體效價達400單位以上時提示患者曾感染乙型溶血性鏈球菌,有助於風濕熱的診斷。

4.免疫熒光法(熒光抗體法)。
是應用熒光素染料(如異硫氰酸熒光黃等)來標記抗體,但不影響其活性,此種抗體稱熒光抗體。用已知種類的熒光抗體浸染待檢的含有抗原的細胞或組織切片,如有相應抗原存在,則抗原即與此種抗體發生特異性結合,形成複合物而粘著在細胞上,不易洗脫,在熒光顯微鏡下成為發出熒光的可見物,可達到診斷或定位的目的。包括直接法和間接法。

5.酶聯免疫吸附試驗。
本法的原理是利用酶(常用辣根過氧化物酶)標記的抗原或抗體,以測定被檢標本中有無相應的抗原或抗體。有間接法、雙抗體法、競爭法三種。

6.溶血空斑試驗。

7.免疫印跡技術。
免疫印跡或免疫轉印技術(immunoblotting或Westernblot)是在Southern(1975)
免疫學抗體抗原反應
創建的DNA印跡術(Southernblotting)基礎上發展起來的新型免疫生化技術。

細胞免疫檢測法

近代免疫學廣泛採用了細胞生物學、免疫血清學、免疫標記、免疫組化等多方面技術,不斷發展和完善了一系列細胞免疫檢測技術,用於檢測各類免疫細胞的表面標誌(包括抗原及受體)、細胞的活化、增殖、吞噬、殺傷功能、各種細胞因子的活性或含量等方面。這些技術為深入研究和認識機體免疫系統的生理、病理改變,闡明某些疾病的發病機制和臨床診治提供了有用的手段。隨著細胞免疫學的迅猛發展,時有新的細胞免疫檢測技術出現。近年來,新發展的項目集中在對有關細胞因子以及細胞受體方面的檢測。

1.淋巴細胞轉化試驗
人類淋巴細胞在體外與特異性抗原(如結核菌素)或非特異性有絲分裂原(如植物血凝素,PHA)等一起孵育,T細胞即被激活而向淋巴母細胞轉化。T細胞轉化過程可伴隨有DNA、RNA、蛋白質的合成增加,最後導致細胞分裂。在光學顯微鏡下可計數轉化后的淋巴母細胞數,也可用氚標記的胸腺嘧啶核苷(3H-TdR)摻入正在分裂的淋巴細胞,用液閃測定儀來確定摻入量以確定淋巴細胞轉化率。最近有一種不用同位素,又可用儀器測量的淋巴細胞增殖反應的檢查法,稱為MTT檢測法。MTT是一種甲氮唑鹽,它是細胞線粒體脫氫酶的底物,細胞內的酶可將MTT分解產生藍黑色成分。該產物的多少與活細胞數成正比,結果可用酶標儀(595nm)測量光密度,作為MTT法的指標。

2.E-花環法。
人類T細胞表面有羊細胞受體(CD2)能與羊紅細胞結合形成玫瑰花樣結構。即將分離液分離出的外周的單個核細胞懸液與羊紅細胞在體外混合,經37℃培養5~10分鐘後放4℃過夜,取細胞懸液計數,外周血淋巴細胞中約70%~80%淋巴細胞結成花環即為T細胞,此法可用來分離T細胞。

3.T細胞亞群檢測。

4.細胞毒試驗。
Tc細胞、NK細胞、LAK細胞、TIL細胞等對其靶細胞有直接的細胞毒(殺傷)作用。

免疫學抗體製備
常用的檢測方法是51Cr(鉻)釋放法,將51Cr-Na2CrO4鹽水溶液與靶細胞(不同的細胞需不同的靶細胞,如NK細胞的靶細胞為K562),於37℃培養1小時左右,51Cr即進入靶細胞,與胞漿結合,洗去遊離的51Cr后,即可得到51Cr標記的靶細胞,將待測細胞毒的細胞與51Cr標記的靶細胞混合(比例約為50:1或100:1),靶細胞殺傷越多,釋放到上清液中的遊離51Cr就越多,且不能再被其他細胞吸收,用γ射線測量儀檢測上清液中的cpm值,可計算出待檢細胞殺傷活性高低。細胞毒的檢測對腫瘤免疫有較大價值。

5.巨噬細胞吞噬功能的測定。
將中藥(10%斑蝥)乙醇浸出液浸漬的濾紙(1cm2大小)置於受試者前臂屈側皮膚上,4~5小時后取下濾紙。48小時內皮膚局部可水泡,內含巨噬細胞。取水泡液0.5ml加雞紅細胞懸液0.01ml,37℃經30分鐘後作塗片、染色與鏡檢,計算吞噬百分率及每個巨噬細胞吞噬雞紅細胞的平均數。本試驗有助於腫瘤病情及療效的觀察。

6.移動抑制試驗。
致敏淋巴細胞與其特異性抗原再次接觸時,可以產生移動抑制因子(MIF)。這種因子可以抑制巨噬細胞和中性粒細胞的移動,使之定位於局部而增強其免疫作用。本試驗用來觀察受檢者淋巴細胞在體外受特異性抗原刺激后,有無MIF產生,以測定機體對某種抗原的特異性細胞免疫反應的功能。

7.時間分辨熒光測量技術。
時間分辨熒光測量技術(time-resolvedfluorometry,TrF)是一項新型的超微量非放射性分析技術。該技術的敏感性和特異性與放射性核素測量技術相仿,但無放射測量的弊端,故問世雖短,進展卻極為迅速,有取代放射測量之勢。

8.細胞因子檢測技術。
細胞因子的檢測,近年來在中醫臨床及實驗室中已廣泛應用。

9.細胞受體的檢測。
受體是細胞表面標誌之一,通過對受體的檢測,可以了解細胞的功能,並為某些疾病的發病機制提供一定的理論依據。

6 免疫學 -應用

新中國成立以來,免疫學在醫學上的應用已經有了很大進展。防治傳染病的生物製品

免疫學免疫學
不僅滿足國內的需要,而且支援其他一些國家。近年研製的新疫苗如化學疫苗、乙型肝炎疫苗等,已經接近世界先進水平。中國已經消滅天花,並且基本上消滅和控制了人間鼠疫和真性霍亂等烈性傳染病。脊髓灰質炎、麻疹、白喉、百日咳、破傷風等常見傳染病的發病率已經大大降低。
  
現代免疫學逐步發展成為既有自身的理論體系、又有特殊研究方法的獨立學科。它為生物學的研究提供了一些新的手段。
  
早在20世紀初,人們已經利用免疫學來區分人類的血型。植物分類學很早就應用免疫學的方法。在研究植物和動物的毒素時也採用了免疫學技術。例如,1889~1890年,人們用免疫學技術研究白喉毒素和破傷風毒素,隨後又用它來研究植物毒素,如蓖麻毒素、巴豆毒素和動物毒素中的蛇毒、蜘蛛毒。另外,人們很早就利用沉澱反應鑒別動物的血跡。近年發展起來的一些新技術,如放射免疫、免疫熒光和酶免疫等,都為生物學提供了實用的研究手段。

7 免疫學 -分支學科

從實質上說,現代免疫學不過是生物-醫學的一個分支。但是,隨著科學技術的發展,

免疫學多克隆抗體製備
它本身又派生出許多獨立的分支學科,例如,與現代生物學有密切關係的分子免疫學、免疫生物學和免疫遺傳學,與醫學有密切關係的免疫血液學、免疫藥理學、免疫病理學、生殖免疫學、移植免疫學、腫瘤免疫學、抗感染免疫學、臨床免疫學等。
  
現在,對免疫學的研究已經達到細胞水平和分子水平,人們正在努力探討生物的基本生理規律——免疫的自身穩定機制。醫學中的許多重要問題,如自身免疫、超敏反應、腫瘤免疫、移植免疫、免疫遺傳等,必將得到更好的解決。

 

8 免疫學 -Immunology免疫學研究

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