传染与免疫(复旦大学普通微生物学课件).ppt

传染与免疫,病原微生物感染,机体对抗,免疫学,免疫(immunity)：生物体能够辩认自我与非自我，对非我做出反应以保持自身稳定的功能。,传统的免疫：机体抵抗病原微生物的能力，即抗传染免疫。,免疫功能的分类,本章主要内容：,病原体对机体的感染,机体对感染的预防和治疗,非特异性免疫,特异性免疫,重点：病原体的感染及机体的抗传染免疫作用,一、感染的途径与方式 1、感染的途径；2、感染的部位及方式二、微生物的致病性 1、细菌的致病性：1）侵袭力；2）毒素(toxin)2、病毒的致病性；3.真菌的致病性：三、传染的类型 1、隐性传染；2、带菌状态；3、显性传染,第一节 微生物的感染与致病性,病原菌致病力的强弱,毒力,侵袭力,毒素,1、侵袭力(invasiveness)：,病原菌突破宿主防线，并能于宿主体内定居、繁殖、扩散的能力，称侵袭力,吸附和侵入能力；,繁殖与扩散能力；,对宿主防御机能的抵抗能力,一、细菌的致病性,1）吸附和侵入能力：,细菌通过具有粘附能力的结构如革兰氏阴性菌的菌毛粘附于宿主的呼吸道、消化道及泌尿生殖道粘膜上皮细胞的相应受体，局部繁殖，积聚毒力或继续侵入机体内部。淋病奈瑟氏球菌：菌毛可使其吸附于尿道粘膜上皮的表面而不被尿液冲走；变异链球菌、乳杆菌：牙齿表面粘连成菌斑，造成龋齿。,在原处生长繁殖并引起疾病：霍乱弧菌（Vibrio）,侵入细胞内生长繁殖并产生毒素，细胞死亡，造成溃疡痢疾志贺氏菌（Shigella ddysenteriae）,通过粘膜上皮细胞或细胞间质侵入表层下部组织或血液中 进一步扩散：溶血链球菌（Streptococcus haemolyticus）,2）抗吞噬作用,肺炎链球菌：荚膜，避免中性粒细胞、巨噬细胞 A族链球菌表面M蛋白：抗吞噬、抵御抗体等作用（E.coli K抗原等）,3）繁殖与扩散能力,a、透明质酸酶（旧称扩散因子）,水解结缔组织中透明质酸，透性增加，利于病原体迅速扩散（链球、葡球等）,b、胶原酶,血浆纤维蛋白,c、血浆凝固酶,d、链激酶（血纤维蛋白溶酶）,e、卵磷脂酶（毒素）,水解胶原蛋白，利于扩散（产气荚膜梭菌）,凝固成纤维蛋白屏障，保护其免受宿主吞噬（金葡菌）,激活血纤维蛋白溶酶原血纤维蛋白溶酶,水解各种组织细胞，尤红细胞（产气荚膜梭菌、蛇毒液）,水解、利于扩散,2、毒素(toxin),按其来源、性质和作用不同:,外毒素,内毒素,主要是一些革兰氏阳性菌，在生长过程中合成并分泌到胞外的毒，如破伤风痉挛毒素、白喉毒素等；也有存于胞内当细菌溶解后才释放的如痢疾志贺菌的肠毒素。,1）外毒素（exotoxin）：,特点：,通常为蛋白质，抗原性强，可选择作用于各自特定的组织器官，不同病原菌产生的外毒素不同，所引起的症状也不同。其毒性作用强，但不稳定，对热和某些化学物质敏感。,0.30.4%甲醛,类毒素（toxoid）和抗毒素（antitoxin）：,利用外毒素对热和某些化学物质敏感的特点，用0.3-0.4%甲醛处理，使其毒性完全丧失，但仍保持抗原性，这种经处理的外毒素为类毒素，常用来预防注射。,用类毒素注射动物（如马），以制备外毒素的抗体，称为抗毒素，作治疗用。,外毒素,类毒素,脱毒,免疫动物,抗毒素,革兰氏阴性菌的细胞壁物质，主要成分是脂多糖(LPS)，于菌体裂解时释放。,2）内毒素（endotoxin）,作用于白细胞、血小板、补体系统、凝血系统等多种细胞和体液系统，引起发热、白细胞增多、血压下降及微循环障碍，有多方面复杂作用，但相对毒性较弱。,各种革兰氏阴性菌的内毒素作用相似，且没有器官特异性。,（鲎变形细胞溶解物）,凝固酶,内毒素、Ca2+,方法：试管法、微量载片法、产色底物法优点：快速、简便（家兔试验 23天 1hr即可）,原理,测定方法鲎试剂法（马蹄蟹）节肢门、肢口纲、剑尾目、鲎科、无脊椎,活化的B因子,LAL中的B因子,凝固酶原,凝固原(可凝性蛋白),凝固蛋白（凝固素),凝胶,外毒素与内毒素的比较,*1mg肉毒毒素纯品可杀死2亿（2000万）只小鼠或一百万只豚鼠，中毒的死亡率几近100%，但及时注射抗毒素及对症治疗可使之降低。1mg破伤风毒素可杀死100万只小鼠，1mg白喉毒素可杀死1000只豚鼠。,二、宿主的免疫力,经典：机体免除传染性疾病的能力。目前：机体识别具抗原性异物的一种保护性功能（正常：对机体有利；异常：损害机体）,三、环境因素,四、传染后的表症,病原体,不同的个体,相同个体的不同生理状态,不同的结果,病原体侵入其宿主后，二者之间力量对比决定着传染的结局,隐性传染,带菌状态,显性传染,“伤寒玛丽”（Mary Mallon）：一个健康带菌者，被证实在美国有7个地区多达1500个伤寒患者都是她传染的。,第二节 宿主的非特异性免疫,一、生理屏障 1、皮肤与粘膜：2.生理上的屏障结构二、细胞因素 1、吞噬细胞(phagocytes)：2、自然杀伤细胞三、体液因素 1、补体系统；2、干扰素；3、溶菌酶四、炎症,非特异性免疫的概念及各部分的基本功能,皮肤和粘膜阻挡微生物进入血脑屏障阻挡微生物从血流进入脑组织或脑脊液胎盘屏障母体内的病原物和有害产物不能进入胎儿,非特异性免疫：机体在长期的种系发育和进化过程中逐渐建立起来的一系列天然防御能力,一、非特免疫器官,1、屏障作用（结构）,2、吞噬细胞：粒细胞、单核-巨噬细胞等,3、体液因素,补体系统、乙型溶素、溶菌酶、干扰素等。,二、吞噬细胞及其吞噬作用,主要是指体内的各种吞噬细胞吞噬病原体及其它各种异物的能力。,1.吞噬细胞(phagocytes)的种类：,吞噬细胞分为大、小吞噬细胞两类。具有吞噬入侵的病原微生物等颗粒的能力，并且由于吞噬细胞表面存在补体受体、抗体受体等多种受体，当有相应配体存在并与之结合时，将刺激吞噬细胞活化，大大增强其吞噬杀伤能力。,2吞噬过程：,水解酶、溶菌酶等多种酶类和其它杀菌物质的作用下杀灭病原体,病原体,吞噬细胞（偶然相遇，或各种趋化因子的吸引作用）,吞噬细胞伸出伪足，吞入病原体形成吞噬体,与溶酶体融合为吞噬溶酶体,完全吞噬：,病原体被吞噬后，被杀死并消化分解，不能消化的残渣排出体外。,不完全吞噬：,有些病原体，如结核杆菌、麻风杆菌、布氏杆菌等胞内寄生菌，具有抗吞噬溶酶体形成或抗溶菌酶等逃避机制，在免疫力低下的机体内，虽被吞噬，却不能杀死，反而随吞噬细胞移动，造成扩散。,炎症（inflammatory）,炎症是机体受到有害刺激时所表现的一系列局部和全身性防御应答，可以看作是非特异免疫的综合作用结果，其作用于清除有害异物、修复受伤组织，保持自身稳定性。,有害刺激包括各种理化因素，但以病原微生物感染为主。,病原体感染,组织和微血管损伤,旁路途径激活补体,5-羟色胺、凝血因子等,趋化因子、过敏毒素,血管扩张，毛细血管通透性升高、血流变缓,血管内细胞和血清成分逸出,各种白细胞吞噬杀灭病原体,活化的补体攻击、溶解病原菌,其它血浆成分扩大炎症反应,内、外源性热原物质作用于下丘脑导致发热（发烧）,吞噬细胞的溶酶体酶释放或泄漏会损伤自身组织成分,各种毒性产物与活性介质将刺激正常机体组织,死亡白细胞与破坏裂解的靶细胞共同酿成脓液（化脓）,红、肿、痛、热和功能障碍（炎症）,炎症是一种病理过程，又是防御病原体的积极方式：,动员了大量的吞噬细胞聚集在炎症部位；血液中的抗菌因子和抗体发生局部浓缩；死亡宿主细胞的堆积可释放抗微生物物质；炎症中心氧浓度下降和乳酸积累，进一步抑制病原菌的生长；适度的体温升高可以加速免疫反应的进程；,存在于正常机体体液中的非特异性的杀菌物质，包括廿余种蛋白质成分，主要由肝细胞和巨噬细胞产生，通常以无活性形式存在于正常血清和体液中。在一定条件下促发补体系统的一系列酶促级联反应，使补体由无活性形式转变为对病原体具有杀灭作用的活性形式称补体激活。,三、补体,对病原体具有杀灭作用的补体活性形式-引起膜不可逆损伤，导致细胞溶解（革兰氏阴性菌、具有脂蛋白膜的病毒颗粒、红细胞和有核细胞）,1）溶菌和杀伤细胞：溶解细胞（C5C9）（红细胞、血小板、细菌等）,补体的生物学作用,2）中和病毒作用 阻断病毒对靶细胞的粘附和穿透,3）趋化作用 C3a、C5a、C5具有趋化作用，能促使吞噬细胞向 病原微生物移动和集中,4）免疫黏附作用,5）过敏毒素作用 C3a、C5a：碱性粒细胞or肥大细胞释放组织胺，增加血管通透性,三、干扰素（interferon，IFN）,干扰素诱变剂作用下由活细胞产生的 一种具有多种功能的免疫活性蛋白质，主要是糖蛋白，有抗病毒、抗肿瘤和免疫调节的作用。1957 Issacs 和 Lindenmann 发现并命名,1、干扰素特点,1）无特异性,I型（IFN IFN）成纤维细胞产生的糖蛋白II型（免疫干扰素，IFN）T细胞产生单体糖蛋白,2）理化性质较稳定,60C 1h不被破坏 pH 211内不变性,2、干扰素生物学作用,1）抑制病毒的复制，增强NK细胞杀伤能力 2）抑制癌细胞分裂，增强机体抗肿瘤 3）活化单核巨噬细胞，促进B淋巴细胞分化,第三节 宿主的特异性免疫,特异性免疫的概念；特异性免疫与非特异性免疫之间的关系；免疫应答的基本过程；,一、特异性免疫的一般概念 1、特异性免疫的类型：2、免疫系统:1）免疫器官：2）免疫细胞：3）免疫分子：二、抗原和抗体 1、抗原(Antigen,Ag)；2、抗体三、免疫应答的基本过程 1、感应阶段；2、反应阶段；3、效应阶段,一、特异性免疫 个体在与Ag物质接触过程中所建立起来的免疫力。,免疫系统：,（获得性免疫的物质基础）,免疫器官,免疫细胞,免疫分子,(一)特异性免疫类型,1、体液免疫（Humoral immunity）,抗体参与的特异性免疫。抗体存在于血清中得名主要作用：对抗细胞外微生物及其分泌的毒素,2、细胞免疫（Cellular immunity）,T细胞受到抗原或有丝分裂原刺激后，分化、增殖、转化为致敏淋巴细胞，产生特异性免疫应答过程。,作用机制：1）直接杀伤作用 2）释放多种细胞因子，增加血管通透性 作用：抵抗细胞内细菌和病毒感染,1、免疫器官,(二)免疫系统,1)中枢免疫器官（一级淋巴器官）,(1)骨髓（bone marrow）T、B细胞的发源地，B细胞成熟场所,(2)胸腺（thymus）内：髓质(上皮网状细胞构成);外：皮质(淋巴细胞构成),(3)法氏囊或类囊器官（bursa of Fabricins）鸟类特有，B细胞成熟,2)周围免疫器官（二级淋巴器官）,接受抗原刺激，产生免疫反应的主要场所 B 细胞浆细胞体液免疫 T细胞致敏T细胞细胞免疫,(1)脾（spleen）,体内最大淋巴器官，产致敏淋巴细胞和抗体 的重要部位,(2)淋巴结,T细胞约占75%，B细胞约占25%,表面受体：绵羊红细胞、有丝分裂原受体、表面抗原受体等,2、免疫细胞,泛指所有参与免疫反应的细胞及其前身(造血、淋巴、单核、粒细胞等）。,免疫活性细胞：能特异性识别抗原，并随之分化增殖和 产生Ab或淋巴因子的一类细胞群,1）T细胞,起源 骨髓多能干细胞。定居：淋巴结的 副皮质区 或脾脏的 白髓,表面标志,按功能分亚群,辅助性T细胞（TH）抑制性T细胞（TS）细胞毒T细胞（TC）（杀伤性T细胞）杀伤带抗原的靶细胞 迟发型致敏T细胞（TDTH）（迟发型T细胞）遇抗原后可释放50种以上的淋巴因子,2）B细胞,B细胞浆细胞,浆细胞:合成和分泌抗体功能的一种免疫活性细胞,3、其他免疫细胞,或缺少T、B细胞的表面标志，或同时兼具2种表面标志。,（1）K细胞（杀伤细胞）：专一性杀死被IgG抗体所覆盖的靶细胞。,（2）NK细胞：可在无抗原或抗体下，杀伤肿瘤或皮病毒感染细胞。主要发挥抗肿瘤免疫。,（3）N细胞,（4）D细胞,3、免疫分子,1）抗原（antigen）,刺激机体发生免疫应答，并能与之（应答产物）发生反应的一类物质。,特性,免疫原性（抗原性）,诱导产生抗体或致敏淋巴细胞的能力,免疫反应性,与抗体或致敏细胞发生特异性反应的能力。,完全抗原（具有免疫原性和免疫反应性）半抗原（只有免疫反应性）,抗原的化学性质（免疫原性形成条件）,（1）外源性（foreignness）：“识别自己，排斥异己”（2）分子大小（molecular weight）：蛋白质：相对分子量低于500010000物质无免疫原性;10000良好 多糖抗原：60万以上,（3）化学组成与分子结构：,芳香族氨基酸的存在可提高免疫原性,含侧链免疫原性 类似而无侧链,光学构型：D-型氨基酸聚合体 L-型异构体,位于抗原物质分子表面或其他部位，具有一定组成和结构的特殊化学基团。,抗原决定簇（determinant；抗原表位epitope）,抗原结合价（antigentic valence）：抗原上含有与抗体分子相结合的表位总数。,病原微生物的主要抗原,a、菌体抗原（somatic antigen）,包括壁、膜和质中的抗原 特异性抗原：某个细菌所特有 共同抗原：几种细菌所共有,b、鞭毛抗原（H-Ag Hauch）和菌毛抗原,c、表面抗原（surface antigen）,沙氏：Vi抗原糖脂；肺炎链球菌：荚膜抗原多糖 E.coli：K抗原,d、外毒素和类毒素蛋白质,（二）抗体,浆细胞产生的一类与其能相应抗原发生特性结合的免疫球蛋白,1、种类与结构,1）结构：Y型对称，包括H和 L链，分为三个区,V区（variable）：1/4H+1/2L（110Aa）C区（constant）:3/4H+1/2L(C1、C2、C3)(110Aa)铰链区（H、二硫键）：富含pro,可变区（V区）：氨基酸序列可变。恒定区（C区）：氨基酸序列不可变。铰链区：Ig分子自由曲折的区段。,2）种类,依 H 链血请学分类,IgG、IgA、IgM、IgD、IgE五类,H链构造变异分不同亚类：,IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA1、IgA2等。,依 L 链分型,和 两型,IgG酶解和化学分解片段,木瓜蛋白酶:2 Fab，Fc(Fc+多肽）(crystalisable),胃蛋白酶：（Fab）2+Fc pFc+多肽,3）功能区（辖区）,VH和VL 结合抗原，其中HVR（CDR）是与抗原表位互 补结合的部位；CH、CL上有部分同种异型（allotype）的遗传标志 IgG的CH2、IgM的CH3具有补体C1q结合位点，可启动 补体活化经典途径。,自身免疫病：对自身成分呈现免疫应答。,4）抗体形成的规律,初次应答：Ab量不高，维持时间短IgM；,二次应答：再次注射，潜伏期缩短，Ab量迅速增加，主IgG,回忆应答：初次注射Ag所产生的Ab在体内完全消失时，再次接触Ag，Ab量突然上升 的现象。,5、抗体形成机制,模板学说,Ag为模板（不能解释分辨异己、免疫耐受等）,克隆选择学说：,体内存在大量具不同膜表面Ig的淋巴细胞。,独特型网络学说,三、免疫应答,（一）免疫应答的基本过程,感应阶段,反应阶段,效应阶段,1.感应阶段：机体接受抗原刺激的阶段,抗原,巨噬细胞,T细胞,细胞免役,B细胞,体液免役,免疫活性细胞表面有抗原受体，所以能够识别抗原。每个淋巴细胞表面只有一种抗原受体，只能识别一种抗原，当它们结合后，抗原刺激细胞增殖、分化而产生免疫应答。,1.感应阶段：机体接受抗原刺激的阶段,抗原,巨噬细胞,T细胞,细胞免役,B细胞,体液免役,免疫活性细胞表面有抗原受体，所以能够识别抗原。每个淋巴细胞表面只有一种抗原受体，只能识别一种抗原，当它们结合后，抗原刺激细胞增殖、分化而产生免疫应答。,2.反应阶段：淋巴细胞识别抗原后，即被活化进行增殖、分化,被特异性抗原激活的T细胞转化为淋巴母细胞，再增 殖、分化，成为有免疫效应的致敏淋巴细胞。,被特异性抗原激活的B细胞被活化后，转化为浆母细 胞，再增殖、分化为浆细胞，分泌抗体。,受抗原刺激的淋巴细胞，在分化过程中，还有一部分细胞在中途停顿下来，不再增殖分化，成为记忆细胞，在体内能较长时间存在。当再次受到同种抗原刺激时，能迅速分化增殖成大量致敏淋巴细胞和浆细胞，分别产生大量淋巴因子及抗体。,3.效应阶段：抗原成为被打击的对象,B细胞介导的体液免疫：,体液中的抗体与相应的抗原进行特异性结合，发挥免疫效应的过程,与抗原特异结合,激活补体,结合细胞,T细胞介导的细胞免疫,辅助细胞（成熟的TH）活化的 辅助细胞（效应性TH）,TD 辅佐 抗原 细胞 TI 抗原,呈递抗原,成熟的 TC、TD 成熟的 B 细胞,效应性TC、TD淋巴因子,记忆性T细胞记忆性B细胞浆细胞,执行细胞免疫功能,抗体（执行体液（Ig）免疫功能）,感应阶段 增殖和分化阶段 效应阶段 活化阶段,+,免疫应答的类型和过程示意图,抗原,TD：迟发型超敏T细胞；TC：细胞毒T细胞；,