病原體和免疫系統人體與微生物的持續戰爭課程概述病原體類型細菌、病毒等微生物免疫系統結構器官、細胞和物質組成免疫反應機制識別和消滅入侵者疫苗和人工免疫什么是病原體？定義能引起疾病的微生物或其他生物體影響范圍從局部感染到全身性疾病主要類型細菌、病毒、真菌、寄生蟲細菌結構特點單細胞微生物有細胞壁無細胞核繁殖方式二分裂自我復制環境適宜時繁殖迅速致病例子肺炎鏈球菌大腸桿菌結核桿菌病毒遺傳物質含DNA或RNA，但不同時含有寄生特性需依賴宿主細胞復制致病性能引起多種傳染病真菌生物特性真核生物常見類型酵母菌和霉菌感染部位皮膚、肺部、血液醫學應用產生抗生素寄生蟲生存方式在宿主體內或體表生存養分獲取從宿主獲取營養疾病影響引起多種傳染病全球分布熱帶地區更為常見病原體的傳播途徑空氣傳播咳嗽、打噴嚏釋放的飛沫接觸傳播直接接觸或通過媒介物食物和水傳播污染的飲用水或食物血液傳播輸血、共用注射器免疫系統概述防御功能識別和消滅病原體系統組成細胞、組織和器官網絡平衡調節維持體內環境穩定免疫系統的組成免疫器官骨髓、胸腺、脾臟等免疫細胞T細胞、B細胞、巨噬細胞免疫物質抗體、補體、細胞因子主要免疫器官骨髓位于長骨和扁骨內所有免疫細胞的發源地B細胞在此成熟胸腺位于胸骨后方T細胞在此成熟隨年齡增長逐漸萎縮次要免疫器官脾臟過濾血液中的病原體淋巴結過濾淋巴液的豆狀結構扁桃體口咽部的免疫組織粘膜相關淋巴組織消化道和呼吸道的免疫組織免疫細胞T淋巴細胞負責細胞免疫B淋巴細胞產生抗體巨噬細胞吞噬病原體自然殺傷細胞殺死異常細胞免疫物質抗體B細胞產生的Y形蛋白質補體血漿中的蛋白質系統細胞因子免疫細胞間的信號分子免疫系統的三道防線1物理屏障皮膚和黏膜阻止入侵2非特異性免疫炎癥和吞噬作用3特異性免疫針對特定病原體的防御第一道防線：物理屏障皮膚阻隔外界病原體入侵黏膜覆蓋人體所有與外界相通的通道淚液和唾液含有溶菌酶皮膚的防御功能物理阻隔緊密的細胞層阻止微生物入侵酸性環境皮脂腺分泌物形成酸性保護膜共生微生物有益菌群抑制病原菌生長黏膜的防御功能呼吸道纖毛清掃纖毛擺動將病原體帶出呼吸道胃酸殺菌強酸環境殺死大多數病原體腸道菌群平衡有益菌抑制致病菌生長第二道防線：非特異性免疫炎癥反應局部發紅腫脹熱痛吞噬作用專職吞噬細胞清除病原體自然殺傷細胞識別并殺死被感染細胞炎癥反應血管擴張血流增加引起紅腫滲出作用血漿和白細胞滲出熱和痛炎性介質刺激神經末梢修復過程清除受損組織并再生吞噬作用識別階段吞噬細胞識別病原體表面標記包裹階段細胞膜延伸包圍病原體消化階段溶酶體融合釋放消化酶排泄階段消化產物排出細胞外自然殺傷細胞識別功能發現缺乏自身標記的細胞抗病毒作用殺死病毒感染細胞抗腫瘤作用識別并殺死腫瘤細胞第三道防線：特異性免疫體液免疫B細胞產生的抗體針對體液中的病原體中和毒素和病毒細胞免疫T細胞介導針對細胞內病原體殺死受感染細胞體液免疫抗原識別B細胞表面受體結合抗原克隆增殖B細胞分裂形成多個子代分化成熟形成漿細胞和記憶細胞抗體分泌漿細胞大量產生抗體細胞免疫抗原識別T細胞識別提呈的抗原片段活化分化形成效應T細胞和記憶T細胞靶細胞殺傷效應T細胞釋放穿孔素和顆粒酶免疫記憶記憶T細胞長期存在體內抗原和抗體抗原引起免疫反應的物質常為蛋白質或多糖表面含有抗原決定簇抗體免疫系統產生的特異性蛋白質Y形結構可變區與抗原特異結合抗體的結構Y形結構由兩條重鏈和兩條輕鏈組成可變區決定抗原特異性恒定區決定抗體類型和功能抗體的功能中和作用結合并阻斷毒素或病毒激活補體觸發補體系統級聯反應促進吞噬標記病原體便于吞噬細胞識別抗體依賴細胞毒性協助NK細胞殺傷目標免疫記憶初次免疫應答二次免疫應答初次接觸抗原：反應慢、強度低再次接觸抗原：反應迅速、強度高免疫耐受自身耐受免疫系統不攻擊自身組織中樞耐受T細胞在胸腺發育過程中形成外周耐受成熟淋巴細胞的自我控制機制自身免疫疾病免疫系統錯誤識別將自身組織視為異物自身抗體產生針對自身抗原的抗體組織損傷免疫反應導致器官功能障礙過敏反應過敏原接觸花粉、食物、藥物等2免疫系統過度反應肥大細胞釋放組胺臨床癥狀皮疹、打噴嚏、呼吸困難過敏反應的類型I型即時型IgE介導花粉癥、哮喘II型細胞毒性IgG和IgM介導輸血反應III型免疫復合物抗原抗體復合物血清病IV型遲發型T細胞介導接觸性皮炎免疫缺陷先天性免疫缺陷基因缺陷導致嚴重聯合免疫缺陷X連鎖無丙種球蛋白血癥Wiskott-Aldrich綜合征獲得性免疫缺陷后天因素造成HIV感染/艾滋病藥物導致的免疫抑制營養不良年齡相關免疫衰老疫苗預防性保護避免感染發生建立免疫記憶模擬自然感染過程群體免疫保護無法接種的個體疫苗的類型減毒活疫苗含有減毒的活病原體滅活疫苗含有被殺死的病原體亞單位疫苗僅含病原體的某些成分mRNA疫苗含有編碼病原體抗原的mRNA減毒活疫苗作用機制減毒但仍能復制的病原體優點免疫反應強，持久性好缺點免疫缺陷人群不宜使用例子麻疹疫苗、脊髓灰質炎疫苗滅活疫苗制備過程培養病原體然后滅活安全性病原體無活性，不能復制2免疫效果需多次接種以增強免疫應用例子流感疫苗、百白破疫苗4亞單位疫苗抗原選擇選取最具免疫原性部分純化提取分離特定蛋白或多糖佐劑添加增強免疫應答注射接種如乙肝疫苗、HPV疫苗mRNA疫苗1mRNA制備編碼病原體抗原的遺傳信息脂質納米顆粒包裹保護mRNA并幫助細胞攝取3細胞內蛋白質合成人體細胞暫時產生病原體抗原4免疫反應啟動新冠疫苗是典型應用例子疫苗接種程序基礎免疫初次接種疫苗系列按特定時間間隔進行通常在嬰幼兒期完成加強免疫基礎免疫后的額外劑次增強和延長免疫保護定期接種保持保護水平群體免疫已接種疫苗自然感染后免疫未免疫但受保護易感人群當足夠多人具備免疫力時形成保護無法接種的個體不同疾病的閾值要求不同計劃免疫疫苗研發與評估嚴格的安全性和有效性評估政策制定確定接種對象、時間和方式疫苗供應與分發保障冷鏈運輸和儲存接種實施與監測記錄接種情況和不良反應被動免疫天然被動免疫母親抗體通過胎盤轉移母乳喂養中的抗體傳遞保護嬰兒早期階段人工被動免疫直接注射免疫球蛋白如破傷風抗毒素效果快但持續時間短免疫球蛋白therapy靜脈注射免疫球蛋白用于免疫缺陷和自身免疫疾病快速起效直接提供抗體臨床應用如川崎病、重癥感染單克隆抗體單一B細胞克隆產生結構完全相同的抗體高度特異性針對單一抗原表位診斷應用用于精準疾病檢測治療應用腫瘤和自身免疫疾病治療腫瘤免疫免疫監視識別并消滅早期癌細胞免疫逃逸腫瘤細胞躲避免疫識別免疫編輯腫瘤與免疫系統的動態平衡免疫治療4免疫檢查點抑制劑解除免疫抑制信號CAR-T細胞治療改造T細胞識別癌細胞腫瘤疫苗增強對腫瘤抗原的識別單克隆抗體治療靶向腫瘤特異性抗原器官移植與免疫超急性排斥移植后幾分鐘內發生急性排斥移植后數天至數周內發生慢性排斥移植后數月至數年發生免疫抑制治療長期使用免疫抑制劑免疫系統與微生物組腸道菌群數以萬億計的微生物免疫調節訓練免疫系統識別敵友菌群失調可能導致免疫疾病免疫營養學益生菌調節腸道菌群平衡抗氧化物質減少炎癥反應維生素和礦物質維生素C、D和鋅助力免疫功能必需脂肪酸omega-3參與免疫調節壓力與免疫急性壓力短期內可能增強某些免疫功能提高警覺性以應對潛在威脅應激激素水平暫時升高慢性壓力長期壓力抑制免疫功能皮質醇持續升高增加感染風險延緩傷口愈合睡眠與免疫50%感染風險增加每晚睡眠少于6小時70%抗體產生下降長期睡眠不足者7-9h最佳睡眠時間成年人免疫功能維持運動與免疫適度運動促進免疫細胞循環中強度有氧運動最有益過度訓練可能抑制免疫功能年齡與免疫新生兒期母體抗體保護兒童期免疫系統逐漸發育成年期免疫功能達到高峰老年期免疫功能衰退免疫系統的進化原始生物簡單的細胞內防御機制低等脊椎動物出現適應性免疫雛形高等哺乳動物完整的先天和適應性免疫免疫學研究方法流式細胞術分析細胞亞群ELISA檢測抗體水平基因敲除小鼠