《動物免疫學》上冊筆記第一章：免疫學緒論1.1免疫學的定義和發展歷史免疫學是一門研究生物體如何抵御病原體入侵，保持自身穩態的科學。它涵蓋了從先天性免疫到適應性免疫的各種機制。自古以來，人類就對傳染病有所認知，但直到19世紀末和20世紀初，隨著微生物學的發展，免疫學才真正成為一門獨立的學科。關鍵事件包括：愛德華·詹納（EdwardJenner）在1796年發明了牛痘疫苗，開啟了預防醫學的新紀元。路易斯·巴斯德（LouisPasteur）和羅伯特·科赫（RobertKoch）的工作確立了病原體理論，并為免疫學奠定了基礎。保羅·埃爾利希（PaulEhrlich）提出了“側鏈理論”，解釋了抗體與抗原之間的關系。發展階段主要貢獻者關鍵發現古代至中世紀各國傳統醫學對疾病有初步認識18世紀愛德華·詹納牛痘接種法19世紀路易斯·巴斯德、羅伯特·科赫病原體理論20世紀初保羅·埃爾利希側鏈理論1.2免疫系統的組成和功能免疫系統是一個復雜的網絡，由多個部分組成，以確保機體能夠有效應對各種威脅。其主要組成部分包括：免疫器官：如骨髓、胸腺、脾臟等，它們是淋巴細胞和其他免疫細胞生成和成熟的地方。免疫細胞：包括白血球（如巨噬細胞、自然殺傷細胞、T細胞、B細胞等），這些細胞負責識別并消滅病原體。免疫分子：例如抗體、補體、細胞因子等，它們輔助免疫細胞執行任務。免疫系統的功能可以歸納為幾個方面：防御外來病原體：通過識別和破壞病毒、細菌、真菌和其他寄生蟲。清除受損或異常細胞：比如癌細胞或被病毒感染的細胞。維持體內平衡：調節免疫反應強度，避免過度激活導致的組織損傷。1.3研究方法和技術在免疫學中的應用現代免疫學依賴于先進的實驗技術和工具來探索免疫系統的奧秘。常用的技術包括但不限于：流式細胞術：用于分析單個細胞表面標志物表達情況，幫助區分不同類型的免疫細胞。酶聯免疫吸附測定（ELISA）：檢測樣本中特定蛋白質濃度的方法之一。基因編輯技術：如CRISPR/Cas9，使得科學家可以在實驗室環境中精確修改DNA序列，從而研究基因功能及其對免疫的影響。動物模型：利用小鼠或其他物種建立疾病模型，以測試新療法或了解病理過程。第二章：先天性免疫2.1先天性免疫的特點和重要性先天性免疫也稱為非特異性免疫，是指所有生物出生時即具備的基礎防護機制。它具有以下特征：快速響應：當遇到感染時能迅速作出反應。廣譜保護：針對多種潛在威脅提供廣泛覆蓋。不需記憶：不像適應性免疫那樣需要經歷初次接觸后形成記憶才能更有效地對抗再次侵襲。先天性免疫的重要性在于它是機體的第一道防線，在大多數情況下足以控制住輕微感染，同時也為后續的適應性免疫準備時間。2.2皮膚和黏膜的屏障作用作為物理屏障，皮膚和黏膜構成了抵御外界病原體進入體內的第一道防線。具體來說：角質層：皮膚最外層的死細胞形成了堅韌的屏蔽層，阻止微生物穿透。粘液分泌：呼吸道、消化道及泌尿生殖道內壁覆蓋著一層粘液，其中含有抗菌物質如溶菌酶，可抑制細菌生長。正常菌群：人體表面及內部腔道存在大量有益細菌，它們通過競爭營養資源等方式限制有害菌落擴張。2.3吞噬細胞和其他先天免疫細胞的作用機制吞噬細胞是先天性免疫的重要組成部分，主要包括巨噬細胞和中性粒細胞。它們能夠識別并吞噬病原體，然后將其分解成碎片。此外，還有其他類型的先天免疫細胞參與戰斗：自然殺傷細胞（NK細胞）：可以直接殺死被病毒感染或發生突變的細胞，而無需事先識別特定抗原。樹突狀細胞：作為連接先天性和適應性免疫的橋梁，能夠攝取、加工處理抗原，并將信息傳遞給T細胞，啟動適應性免疫應答。2.4補體系統及其激活途徑補體系統是由一系列血清蛋白組成的復雜網絡，能在病原體表面形成孔洞，導致其裂解死亡。補體系統的激活主要有三條路徑：經典途徑：由結合在病原體上的IgG或IgM類抗體觸發。替代途徑：直接由病原體表面成分激活，不需要抗體參與。凝集素途徑：通過識別某些糖類結構實現激活，通常涉及真菌或細菌。第三章：適應性免疫概述3.1適應性免疫的特征適應性免疫是后天獲得的一種更加精準且持久的防御機制，具有以下幾個顯著特點：特異性：每種適應性免疫細胞只能識別特定類型的抗原。記憶性：一旦機體經歷過某種感染，便會留下長期的記憶，以便下次更快更好地應對相同病原體。多樣性：由于每個個體的遺傳背景不同，產生的受體種類繁多，幾乎可以覆蓋所有可能存在的抗原。3.2淋巴細胞的發育與分化淋巴細胞是適應性免疫的核心參與者，主要包括T細胞和B細胞兩種類型。它們起源于骨髓中的造血干細胞，經過一系列選擇過程逐漸成熟分化為不同的亞群：T細胞：在胸腺中完成最終分化，根據功能不同可分為輔助T細胞（Th）、細胞毒性T細胞（CTL）等。B細胞：主要在骨髓中發育成熟，之后遷移到外周淋巴組織，等待抗原刺激產生抗體。3.3抗原識別與受體多樣性為了實現高度特異性的抗原識別，淋巴細胞表面配備了專門的受體——T細胞受體（TCR）和B細胞受體（BCR）。這些受體通過組合不同的基因片段，理論上可以識別數百萬甚至上億種不同的抗原分子。這種巨大的多樣性保證了即使面對新型病原體，免疫系統也能找到相應的受體進行針對性攻擊。第四章：抗原和抗體4.1抗原的性質與分類抗原（Antigen）是能夠引發機體免疫反應的大分子物質，通常為蛋白質、多糖或脂質。根據其來源和特性，抗原可以分為以下幾類：外來抗原（ExogenousAntigens）：由體外引入的病原體如細菌、病毒等攜帶。內源性抗原（EndogenousAntigens）：來源于自身細胞內部，例如被病毒感染的細胞或腫瘤細胞。半抗原（Hapten）：本身不能獨立作為抗原，但當與載體蛋白結合后可誘導免疫應答。此外，抗原還具有特異性和交叉反應性的特點。特異性指的是每種抗原只能被特定的受體識別；而交叉反應性則表明不同抗原之間可能存在結構相似性，導致部分免疫細胞對多種抗原作出響應。4.2抗體的結構與功能抗體（Antibody）是一類由B淋巴細胞分泌的Y形蛋白質，主要用于中和病原體并標記它們以供其他免疫細胞處理。抗體的基本結構包括兩條重鏈（HeavyChain,HC）和兩條輕鏈（LightChain,LC），每個重鏈和輕鏈都含有恒定區（ConstantRegion,C）和可變區（VariableRegion,V）。其中，可變區決定了抗體的特異性，能夠精確地結合到特定抗原上。抗體的功能主要體現在以下幾個方面：中和作用：阻止病毒進入宿主細胞或抑制細菌毒素的作用。激活補體系統：通過經典途徑激活補體，促進病原體裂解。調理作用：增強吞噬細胞對抗原的攝取效率。ADCC效應：即抗體依賴細胞介導的細胞毒作用，通過Fc段結合NK細胞上的受體來殺傷靶細胞。抗體類型特點功能IgG血清中最常見的抗體，能夠穿過胎盤傳遞給胎兒中和病毒、激活補體、調理吞噬IgM最早出現于初次免疫應答中，分子量較大激活補體、凝集抗原IgA主要在黏膜表面發揮保護作用阻止病原體附著IgE參與過敏反應結合肥大細胞，觸發I型超敏反應IgD存在較少，具體功能尚不完全明確可能參與B細胞成熟4.3抗體的產生和調節抗體的生成是一個復雜的過程，涉及多個階段：抗原識別：B細胞表面的BCR首先識別并結合游離態的抗原。增殖分化：受到輔助T細胞提供的共刺激信號后，B細胞開始大量增殖，并分化成漿細胞和記憶B細胞。抗體分泌：漿細胞負責大量合成和分泌抗體，直接進入血液循環。反饋調節：隨著體內抗體量增加，某些機制會抑制進一步的免疫反應，避免過度激活造成損傷。第五章：T淋巴細胞5.1T細胞的發展與選擇T細胞起源于骨髓中的造血干細胞，在胸腺內完成最終發育。這一過程稱為陽性選擇和陰性選擇：陽性選擇：確保T細胞能夠識別自身的主要組織相容性復合體（MHC）分子，但又不過度敏感。陰性選擇：淘汰那些對自身成分高度敏感的T細胞，防止發生自體免疫。成功通過選擇的T細胞將獲得獨特的TCR，并具備區分“自我”與“非我”的能力。5.2T細胞受體（TCR）及共刺激信號T細胞通過其表面的TCR識別呈現在MHC分子上的肽段。為了有效激活T細胞，除了TCR對抗原肽-MHC復合物的識別外，還需要額外的共刺激信號，最典型的是CD28與APC（抗原提呈細胞）上的B7分子之間的相互作用。這些信號共同作用下，T細胞才能充分激活并執行相應的免疫功能。5.3T細胞的亞群及其功能根據不同的功能特點，T細胞可以分為多個亞群：輔助T細胞（Thcells）：分為Th1和Th2兩個亞型，分別參與細胞介導的免疫和體液免疫。細胞毒性T細胞（CTLs）：可以直接殺傷被感染或變異的細胞。調節性T細胞（Tregs）：抑制過度活躍的免疫反應，維持免疫耐受。記憶T細胞：在初次接觸抗原后形成，能夠在再次遇到相同抗原時迅速作出更強更有效的反應。第六章：B淋巴細胞6.1B細胞的發展與成熟B細胞同樣源自骨髓中的造血干細胞，在骨髓環境中逐漸發育成熟。成熟后的B細胞遷移到次級淋巴器官，等待抗原刺激。B細胞成熟的標志之一是其表面表達功能性BCR，準備捕捉并處理抗原。6.2B細胞受體（BCR）與抗原識別BCR是B細胞表面的關鍵分子，它由膜結合形式的抗體組成，能夠直接識別和結合可溶性抗原。一旦BCR與其配體結合，B細胞便會被激活，進而啟動一系列免疫應答事件。6.3B細胞介導的體液免疫反應體液免疫是指B細胞在抗原刺激下產生的抗體在血液和其他體液中發揮作用的過程。這個過程中包含了幾個關鍵步驟：抗原捕獲：B細胞通過BCR捕捉抗原，并將其內化處理。抗原提呈：經過加工后的抗原片段與MHCII類分子結合，展示給輔助T細胞。T細胞幫助：輔助T細胞提供必要的共刺激信號，促進B細胞增殖分化。漿細胞生成：部分激活的B細胞轉化為漿細胞，開始大規模生產特異性抗體。記憶B細胞形成：另一些激活的B細胞則成為記憶細胞，長期存活以備將來使用。第七章：細胞因子與趨化因子7.1細胞因子的種類和作用細胞因子（Cytokines）是一類由免疫細胞和其他細胞分泌的小分子蛋白質，它們在調節免疫反應中扮演著關鍵角色。根據功能不同，細胞因子可以分為以下幾類：白細胞介素（Interleukins,ILs）：促進細胞間通訊，如IL-2刺激T細胞增殖。干擾素（Interferons,IFNs）：具有抗病毒活性，如IFN-α和IFN-β。腫瘤壞死因子（TumorNecrosisFactors,TNFs）：參與炎癥反應和凋亡誘導，如TNF-α。集落刺激因子（Colony-StimulatingFactors,CSFs）：支持造血干細胞分化為各種血細胞類型。類別主要成員功能白細胞介素IL-2、IL-4、IL-6等細胞間信號傳遞，免疫調節干擾素IFN-α、IFN-β、IFN-γ抗病毒，激活免疫細胞腫瘤壞死因子TNF-α、TNF-β促炎，誘導細胞凋亡集落刺激因子GM-CSF、M-CSF等支持造血干細胞分化7.2趨化因子的生物學效應趨化因子（Chemokines）是另一類小分子蛋白質，主要用于指導白細胞遷移至感染或損傷部位。趨化因子通過結合特定受體（如CCR5和CXCR4），引導免疫細胞沿濃度梯度移動。它們的主要作用包括：招募免疫細胞：吸引單核細胞、淋巴細胞等前往炎癥區域。調節細胞活性：增強吞噬細胞的功能，促進T細胞活化。影響血管通透性：增加血管壁對免疫細胞的滲透性，便于其快速到達病灶。7.3細胞因子網絡與免疫調節細胞因子之間形成復雜的網絡，相互協作或拮抗，共同調控免疫應答的過程。例如：正反饋回路：某些細胞因子可以刺激更多同類細胞因子的產生，放大免疫反應。負反饋機制：其他細胞因子則起到抑制作用，防止過度激活導致組織損傷。協同效應：多種細胞因子聯合使用時往往比單獨使用更有效。細胞因子不僅在急性炎癥中起重要作用，在慢性疾病狀態下也發揮著不可忽視的影響。了解細胞因子網絡有助于開發新型治療策略，比如用于癌癥、自身免疫性疾病等領域。第八章：免疫耐受與自身免疫8.1中樞和外周耐受機制免疫耐受（ImmuneTolerance）是指機體對自身成分不發生免疫攻擊的狀態。這一狀態通過中樞和外周兩種耐受機制維持：中樞耐受：發生在胸腺和骨髓中，通過陰性和陽性選擇去除或沉默那些可能攻擊自身組織的T細胞和B細胞。外周耐受：存在于次級淋巴器官及其他組織中，涉及調節性T細胞（Tregs）、抑制性受體以及代謝途徑等多個層面。8.2自身免疫病的發生與發展當免疫系統錯誤地將自身成分識別為外來物并發起攻擊時，就會引發自身免疫病（AutoimmuneDiseases）。這類疾病的共同特征包括：多克隆激活：多個不同的自體抗原被同時識別。突破耐受屏障：原本應該受到抑制的免疫細胞變得活躍。遺傳易感性：某些基因變異增加了個體患特定自身免疫病的風險。常見的自身免疫病有系統性紅斑狼瘡、類風濕關節炎、1型糖尿病等。這些疾病通常表現為反復發作的炎癥反應，嚴重影響患者生活質量。8.3預防和治療自身免疫疾病的方法針對自身免疫病的預防和治療策略主要包括：早期干預：對于高風險人群進行篩查，并采取措施阻止疾病進展。藥物治療：使用非甾體抗炎藥、糖皮質激素、免疫抑制劑等控制癥狀。生物制劑：如單克隆抗體，特異性靶向致病性細胞因子或免疫細胞。細胞療法：包括干細胞移植、CAR-T細胞療法等新興技術，旨在重建正常的免疫功能。第九章：免疫記憶9.1記憶細胞的生成與維持免疫記憶（ImmuneMemory）是指初次接觸抗原后，機體能夠記住該抗原的信息，以便在未來再次遇到相同抗原時作出更快更強的反應。這種能力依賴于記憶細胞（MemoryCells）的存在：記憶T細胞：包括中央記憶T細胞（TCM）和效應記憶T細胞（TEM），前者主要駐留在淋巴結，后者分布在外周組織。記憶B細胞：長期存活于體內，能夠在二次免疫應答中迅速產生大量抗體。記憶細胞的生成始于初次免疫應答期間，部分激活的T細胞和B細胞經過進一步分化而成為記憶細胞。這些細胞通過降低自身的代謝需求，延長壽命，以確保長時間存在。9.2記憶細胞的功能特性記憶細胞相較于初始細胞具有一系列獨特功能特性：快速響應：一旦再次接觸相同抗原，記憶細胞能夠立即啟動免疫反應，無需經歷完整的激活過程。高效清除：記憶T細胞可以直接殺傷靶細胞，記憶B細胞則快速產生大量高親和力抗體。廣譜保護：某些記憶細胞還能對相關但不同的抗原提供一定程度的交叉保護。9.3疫苗接種與免疫記憶疫苗接種是利用免疫記憶原理來預防傳染病的有效手段。通過注射滅活或減毒病原體、重組蛋白或其他形式的抗原，模擬自然感染過程，激發機體產生特異性免疫應答。成功的疫苗接種不僅能誘導強大的初次免疫應答，更重要的是建立起持久的記憶，使得機體在未來面對真實病原體時具備強有力的防御能力。第十章：炎癥與感染免疫10.1炎癥反應的啟動和調節炎癥（Inflammation）是機體對有害刺激的一種保護性反應，旨在清除病原體、修復受損組織。炎癥反應通常由以下幾種因素觸發：微生物入侵：細菌、病毒、真菌等病原體進入體內。物理或化學損傷：如燒傷、輻射、毒素暴露等。免疫復合物沉積：抗原-抗體結合形成的復合物在局部沉積。炎癥反應分為急性期和慢性期兩個階段，急性期以紅腫熱痛為特征，主要依賴先天性免疫細胞快速響應；慢性期則可能涉及更復雜的適應性免疫機制，并伴有持續性的組織損傷。類型特點主要參與細胞急性炎癥快速發生，癥狀明顯中性粒細胞、巨噬細胞慢性炎癥持續時間長，組織重塑淋巴細胞、成纖維細胞10.2病原微生物的識別與清除病原微生物的識別與清除是免疫系統的核心任務之一。這個過程涉及到多個層面的合作：模式識別受體（PRRs）：位于先天性免疫細胞表面，能夠識別病原相關分子模式（PAMPs），如脂多糖、肽聚糖等。抗原提呈細胞（APCs）：包括樹突狀細胞、巨噬細胞等，它們攝取、加工并展示抗原給T細胞，從而激活適應性免疫應答。效應細胞和分子：如自然殺傷細胞（NKcells）、補體系統、抗體等，在清除病原體方面發揮重要作用。此外，一些特定的免疫分子如干擾素（Interferons,IFNs）也參與到抗病毒防御中，通過抑制病毒復制來限制感染擴散。10.3炎癥相關疾病的病理生理盡管炎癥反應對于維持健康至關重要，但過度或不適當的炎癥可能導致多種疾病的發生和發展。例如：自身免疫性疾病：如類風濕關節炎、系統性紅斑狼瘡等，由于免疫系統錯誤地攻擊自身組織而引發長期炎癥。代謝綜合征：肥胖、胰島素抵抗等狀態下的慢性低度炎癥，與心血管疾病風險增加有關。神經退行性疾病：如阿爾茨海默病，研究表明中樞神經系統內的炎癥反應可能加速神經元死亡。了解炎癥反應的調控機制有助于開發新的治療策略，減輕不必要的組織損傷，并促進恢復。第十一章：腫瘤免疫11.1腫瘤免疫監視理論腫瘤免疫監視（CancerImmunosurveillance）是指免疫系統能夠識別并清除早期癌變細胞的能力。根據這一理論，免疫系統通過三個連續階段作用于腫瘤：消除（Elimination）：免疫系統有效識別并摧毀新生腫瘤細胞。平衡（Equilibrium）：某些腫瘤細胞雖未被完全清除，但在免疫系統的持續壓力下保持靜止狀態。逃逸（Escape）：部分腫瘤細胞逐漸發展出各種機制來規避免疫攻擊，最終形成臨床可見的腫瘤。11.2免疫逃逸機制腫瘤細胞為了生存和增殖，會采用多種策略來逃避免疫系統的追捕：下調或丟失MHC分子表達：使腫瘤細胞難以被T細胞識別。分泌抑制性細胞因子：如IL-10、TGF-β等，抑制免疫細胞功能。誘導調節性T細胞（Tregs）擴增：這些細胞可以抑制其他免疫細胞的活性。上調PD-L1/PD-1通路：通過與T細胞上的PD-1受體結合，導致T細胞耗竭。這些機制共同作用，使得腫瘤細胞能夠在免疫系統中“隱身”，進而不斷生長和擴散。11.3腫瘤免疫療法進展近年來，隨著對腫瘤免疫逃逸機制理解的加深，一系列新型治療方法應運而生：免疫檢查點阻斷劑：如抗CTLA-4、抗PD-1/PD-L1抗體，解除腫瘤細胞對免疫系統的抑制。CAR-T細胞療法：將患者自身的T細胞經過基因編輯后重新注入體內，增強其針對腫瘤細胞的特異性殺傷力。癌癥疫苗：利用個性化抗原激發機體產生持久的免疫記憶，預防復發。溶瘤病毒療法：使用經過改造的病毒直接感染并裂解腫瘤細胞，同時激活局部免疫反應。這些創新療法不僅提高了癌癥患者的生存率，也為未來的研究提供了廣闊前景。第十二章：移植免疫12.1移植物排斥反應類型移植物排斥反應（GraftRejection）是指接受者免疫系統對抗外來器官或組織的現象。根據時間進程和病理特點，排斥反應可分為：超急性排斥：發生在移植后數分鐘至數小時內，主要是由于預存抗體引起的即時血管內凝血和壞死。急性排斥：通常出現在移植后幾周到幾個月內，表現為淋巴細胞浸潤和組織損傷，可通過藥物干預得到控制。慢性排斥：是一個漸進的過程，往往伴隨纖維化和血管硬化，難以逆轉。12.2免疫抑制劑的應用與挑戰為了防止移植物排斥，臨床上廣泛使用免疫抑制劑（ImmunosuppressiveAgents）。這些藥物通過不同機制抑制免疫細胞的功能，降低排斥風險：鈣調磷酸酶抑制劑：如環孢素A、他克莫司，阻止T細胞活化信號傳導。mTOR抑制劑：如西羅莫司，干擾淋巴細胞增殖所需信號通路。皮質類固醇：如潑尼松，具有廣泛的抗炎作用。然而，長期使用免疫抑制劑也會帶來一系