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《稳态与环境》模块中有关免疫部分的教学重点与难点都是体液免疫和细胞免疫的过程。涉及知识点多且复杂,难度大。在学习时,如果没有充分理解相关专业名词,不能建立良好的知识体系,囫囵吞枣,所掌握的知识就会缺乏系统性,就会影响到学生的学习质量。主流教材人教版教材对该部分知识做了比较精要的概括,但过于简略。而北京师大版教材内容则详尽、复杂得多。举例来说,对细胞免疫的过程,人教版教材只用了寥寥数十字来阐述,即“T细胞在接受抗原的刺激后,通过分化形成效应T细胞,效应T细胞与被抗原入侵的宿主细胞密切接触,使这些细胞裂解死亡,病原体失去了寄生的基础。”而北京师大版教材则对细胞免疫的感应阶段、反应阶段和效应阶段进行了的三大段的描述,将其具体过程完整系统地阐述出来。同样对于体液免疫过程的讲解,北京师大版也显得更加的详细而深刻,而且涉及了人教版未讲到的补体系统和众多专业名词,如:T细胞、B细胞的命名、发生,MHC分子,抗原肽,穿孔素,NK细胞,免疫球蛋白(Ig),补体等。信息量非常大,但限于教材篇幅限制,讲解过程不可避免的造成知识晦涩难懂,因此,笔者对相关专业名词及相关过程进行了必要的阐释和整理,以便于对本节内容有着更为有效,更为深刻的理解,构建完整的知识体系。
一、T细胞和B细胞的命名和发生
(一)命名
T细胞的全称是胸腺依赖性淋巴细胞(thymus-dependent luphocyte),T细胞的“T”字,是采用“胸腺”的拉丁文第一个字母命名的。
B淋巴细胞(bursa-marrow dependent lymphocyte),亦可简称B细胞。B细胞的“B”字,是采用“囊”的拉丁文第一个字母命名的。因起最早被发现是在禽类是在法氏囊内发育生成,故又称囊依赖淋巴细胞(bursa dependent lymphocyte)。人和哺乳动物无法氏囊,其类似的结构可能是骨髓或肠道中的淋巴组织(集合淋巴结,阑尾等),亦有法氏囊作用。
(二)发生
人和哺乳动物的T细胞和B细胞等大多数免疫细胞都来自骨髓中的造血干细胞,在胚胎末期一直到出生后,骨髓成为造血干细胞的主要来源。
在人体胚胎期和初生期,骨髓中的一部分多能干细胞或前T细胞迁移到胸腺内,在胸腺激素的诱导下分化成熟,成为具有免疫活性的T细胞。
B细胞的分化过程主要可分为前B细胞、不成熟B细胞、 成熟B细胞、活化B细胞和浆细胞五个阶段。在胚胎早期,B细胞分化的最早部位是卵黄囊,此后在脾和骨髓,出生后则在骨髓内分化成熟。 其中前B细胞和不成熟B细胞的分化是抗原非依赖的,其分化过程在骨髓中进行。抗原依赖阶段是指成熟B细胞在抗原刺激后活化,并继续分化为合成和分泌抗体的浆细胞,这个阶段的分化主要是在外周免疫器官中进行的。
二、相关专业名词
1.抗原、抗原肽、组织相容性抗原、MHC
抗原 是指能够刺激机体产生(特异性)免疫应答,并能发生免疫效应(特异性反应)的物质。抗原具备两个特性,一是具有能够刺激机体形成特异抗体或致敏淋巴细胞的能力。即免疫原性,二是能够与免疫应答产物抗体和致敏淋巴细胞在体外结合,发生免疫效应,也即反应原性。
抗原肽 是指具有免疫原性的多肽或抗原衍生肽。包括病毒基因或肿瘤基因编码的蛋白质分子,或侵入机体的病原体,被巨噬细胞吞噬后分解成的小分子多肽等。
组织相容性抗原
在同种异型个体组织移植时引发免疫反应,其中能引起强烈排斥反应的组织相容性抗原称为主要组织相容性抗原,不引起强烈排斥反应的成为次要组织相容性抗原。
MHC
MHC(组织相容性复合体)为编码主要组织相容性抗原的基因群,其表达产物成为MHC分子。MHC能够提呈抗原供T细胞识别,启动特异性免疫应答; 介导T细胞在胸腺中的分化、成熟。MHC免疫功能相关基因参与对非特异性免疫应答的调控,如调控补体编码、NK细胞活性、炎症反应等。
2.穿孔素、NK细胞、补体
穿孔素
穿孔素存在于细胞毒性T淋巴细胞(CTL)和NK细胞胞质的糖蛋白,当与靶细胞密切接触相互作用后,细胞可释放穿孔素。穿孔素在靶细胞膜上形成管状通道,导致靶细胞溶解破坏。
NK细胞
T细胞只能识别在细胞表面与MHC分子结合的抗原,进行细胞免疫。大部分B细胞在T细胞辅助下才能识别抗原而活化,进行体液免疫。而NK细胞进行的免疫与细胞免疫和体液免疫并列。NK细胞的杀伤活性没有专一性,无MHC限制,不依赖抗体,因此称为自然杀伤活性。NK细胞的靶细胞主要有某些肿瘤细胞(包括部分细胞系)、病毒感染细胞、某些自身组织细胞(如血细胞)、寄生虫等,是机体抗肿瘤、抗感染的重要免疫因素。也可利用分泌穿孔素及肿瘤坏死因子,摧毁目标细胞。
补体
补体是存在于正常人和动物血清与组织液中的一组经活化后具有酶活性的蛋白质。早在19世纪末Bordet即证实,新鲜血液中含有一种不耐热的成分,可辅助和补充特异性抗体,介导免疫溶菌、溶血作用,故稱为补体。补体是由30余种可溶性蛋白、膜结合性蛋白和补体受体组成的多分子系统,故称为补体系统。
三、三大免疫过程要素
(一)细胞免疫
相关细胞:吞噬细胞、T淋巴母细胞,效应T细胞、记忆细胞、靶细胞。
相关物质:抗原、MHC分子、抗原肽-MHC分子复合物、穿孔素,白细胞介素。
免疫流程:
(二)体液免疫
相关细胞:T细胞、B细胞、浆细胞、记忆细胞、靶细胞。
相关物质:胸腺依赖抗原(TD-Ag)、胸腺非依赖抗原(TI-Ag)、抗体(免疫球单倍)、抗原-抗体复合物。
免疫流程:
(三)补体系统
相关细胞:NK细胞、靶细胞
相关物质:抗原-抗体复合物、补体
免疫流程:
四.免疫是一个精细网络
北师版本节内容充分展示了各个免疫过程之间的分工合作。如活化的T细胞释放的白细胞介素(IL-Ⅱ)可以刺激B细胞分化,也可以增强巨噬细胞和NK细胞活性;T细胞识别抗原依赖于巨噬细胞吞噬抗原,抗体则增强巨噬细胞的活性;NK细胞和效应T细胞都可以产生穿孔素杀伤靶细胞;抗原与抗体的结合使抗体构型发生变化,易于与补体结合。对于其中最重要的体液免疫和细胞免疫过程,既有分工协作,又有制约拮抗。身体中各类免疫反应,不论是细胞免疫还是体液免液,共同构成了一个极为精细、复杂而完善的防卫体系。科学研究表明,人体免疫系统受一系列相关基因的调控,对免疫在分子水平上的深入研究将有助于研发用于治疗艾滋病、自身免疫疾病和过敏症等疾病的药物,提升人们的健康水平。
一、T细胞和B细胞的命名和发生
(一)命名
T细胞的全称是胸腺依赖性淋巴细胞(thymus-dependent luphocyte),T细胞的“T”字,是采用“胸腺”的拉丁文第一个字母命名的。
B淋巴细胞(bursa-marrow dependent lymphocyte),亦可简称B细胞。B细胞的“B”字,是采用“囊”的拉丁文第一个字母命名的。因起最早被发现是在禽类是在法氏囊内发育生成,故又称囊依赖淋巴细胞(bursa dependent lymphocyte)。人和哺乳动物无法氏囊,其类似的结构可能是骨髓或肠道中的淋巴组织(集合淋巴结,阑尾等),亦有法氏囊作用。
(二)发生
人和哺乳动物的T细胞和B细胞等大多数免疫细胞都来自骨髓中的造血干细胞,在胚胎末期一直到出生后,骨髓成为造血干细胞的主要来源。
在人体胚胎期和初生期,骨髓中的一部分多能干细胞或前T细胞迁移到胸腺内,在胸腺激素的诱导下分化成熟,成为具有免疫活性的T细胞。
B细胞的分化过程主要可分为前B细胞、不成熟B细胞、 成熟B细胞、活化B细胞和浆细胞五个阶段。在胚胎早期,B细胞分化的最早部位是卵黄囊,此后在脾和骨髓,出生后则在骨髓内分化成熟。 其中前B细胞和不成熟B细胞的分化是抗原非依赖的,其分化过程在骨髓中进行。抗原依赖阶段是指成熟B细胞在抗原刺激后活化,并继续分化为合成和分泌抗体的浆细胞,这个阶段的分化主要是在外周免疫器官中进行的。
二、相关专业名词
1.抗原、抗原肽、组织相容性抗原、MHC
抗原 是指能够刺激机体产生(特异性)免疫应答,并能发生免疫效应(特异性反应)的物质。抗原具备两个特性,一是具有能够刺激机体形成特异抗体或致敏淋巴细胞的能力。即免疫原性,二是能够与免疫应答产物抗体和致敏淋巴细胞在体外结合,发生免疫效应,也即反应原性。
抗原肽 是指具有免疫原性的多肽或抗原衍生肽。包括病毒基因或肿瘤基因编码的蛋白质分子,或侵入机体的病原体,被巨噬细胞吞噬后分解成的小分子多肽等。
组织相容性抗原
在同种异型个体组织移植时引发免疫反应,其中能引起强烈排斥反应的组织相容性抗原称为主要组织相容性抗原,不引起强烈排斥反应的成为次要组织相容性抗原。
MHC
MHC(组织相容性复合体)为编码主要组织相容性抗原的基因群,其表达产物成为MHC分子。MHC能够提呈抗原供T细胞识别,启动特异性免疫应答; 介导T细胞在胸腺中的分化、成熟。MHC免疫功能相关基因参与对非特异性免疫应答的调控,如调控补体编码、NK细胞活性、炎症反应等。
2.穿孔素、NK细胞、补体
穿孔素
穿孔素存在于细胞毒性T淋巴细胞(CTL)和NK细胞胞质的糖蛋白,当与靶细胞密切接触相互作用后,细胞可释放穿孔素。穿孔素在靶细胞膜上形成管状通道,导致靶细胞溶解破坏。
NK细胞
T细胞只能识别在细胞表面与MHC分子结合的抗原,进行细胞免疫。大部分B细胞在T细胞辅助下才能识别抗原而活化,进行体液免疫。而NK细胞进行的免疫与细胞免疫和体液免疫并列。NK细胞的杀伤活性没有专一性,无MHC限制,不依赖抗体,因此称为自然杀伤活性。NK细胞的靶细胞主要有某些肿瘤细胞(包括部分细胞系)、病毒感染细胞、某些自身组织细胞(如血细胞)、寄生虫等,是机体抗肿瘤、抗感染的重要免疫因素。也可利用分泌穿孔素及肿瘤坏死因子,摧毁目标细胞。
补体
补体是存在于正常人和动物血清与组织液中的一组经活化后具有酶活性的蛋白质。早在19世纪末Bordet即证实,新鲜血液中含有一种不耐热的成分,可辅助和补充特异性抗体,介导免疫溶菌、溶血作用,故稱为补体。补体是由30余种可溶性蛋白、膜结合性蛋白和补体受体组成的多分子系统,故称为补体系统。
三、三大免疫过程要素
(一)细胞免疫
相关细胞:吞噬细胞、T淋巴母细胞,效应T细胞、记忆细胞、靶细胞。
相关物质:抗原、MHC分子、抗原肽-MHC分子复合物、穿孔素,白细胞介素。
免疫流程:
(二)体液免疫
相关细胞:T细胞、B细胞、浆细胞、记忆细胞、靶细胞。
相关物质:胸腺依赖抗原(TD-Ag)、胸腺非依赖抗原(TI-Ag)、抗体(免疫球单倍)、抗原-抗体复合物。
免疫流程:
(三)补体系统
相关细胞:NK细胞、靶细胞
相关物质:抗原-抗体复合物、补体
免疫流程:
四.免疫是一个精细网络
北师版本节内容充分展示了各个免疫过程之间的分工合作。如活化的T细胞释放的白细胞介素(IL-Ⅱ)可以刺激B细胞分化,也可以增强巨噬细胞和NK细胞活性;T细胞识别抗原依赖于巨噬细胞吞噬抗原,抗体则增强巨噬细胞的活性;NK细胞和效应T细胞都可以产生穿孔素杀伤靶细胞;抗原与抗体的结合使抗体构型发生变化,易于与补体结合。对于其中最重要的体液免疫和细胞免疫过程,既有分工协作,又有制约拮抗。身体中各类免疫反应,不论是细胞免疫还是体液免液,共同构成了一个极为精细、复杂而完善的防卫体系。科学研究表明,人体免疫系统受一系列相关基因的调控,对免疫在分子水平上的深入研究将有助于研发用于治疗艾滋病、自身免疫疾病和过敏症等疾病的药物,提升人们的健康水平。