资源简介

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新教材 选择性必修1 稳态与调节
第4章免疫调节
4.4 免疫学的应用
本节聚焦
疫苗的作用是什么？为什么它能发挥这样的作用？
器官移植面临哪些问题？该如何解决这些问题？
Application of immunology
免疫学的应用
在人类的历史上，传染病夺去了无数人的生命，而免疫学正是在人类与传染病斗争的过程中发展起来的。现在,随着人类对免疫系统认识的深人，免疫学得到了越来越广泛的应用。
欧洲——黑死病
印度——新冠疫情
葛洪《肘后备急方》记载的“疗狂犬咬人方，乃杀所咬犬，取脑敷之，后不复发。”中，可见古人运用此类方法治疗狂犬病行之有效并长期流传，这种方法也就是世界上最早的疫苗雏形。
据医学资料记载，古人一旦得了天花，就会出现严重的寒颤、高烧不退、乏力头痛、浑身酸胀等症状，于是研究治疗天花便成为了古代医学家的使命，人痘接种法也就此诞生！
Application of immunology
免疫学的应用
唐代医学家孙思邈在《千金要方》中记载道：“治小儿疣目方：以针及小刀子决目四面，令似血出，取患疮人疮中汁黄脓傅之。”这也就是说，早在唐代就可能出现了人痘接种法。人痘接种法在清代得到进一步推广，这也主要得益于清代康熙皇帝的提倡
一般有两种方法，旱苗法和水苗法。旱苗法就是取天花者的痘痂研成细末，加上樟脑冰片等吹入种痘者鼻中；水苗法就是将患者痘痂加入人乳或水，用棉签蘸上，塞入种痘者的鼻中。这两种方法的大概思路都是让种痘的人先患上轻度的天花，出过疹子后精心护理，直至病症消失，就相当于已经得过天花了。
清政府组织太医院编纂了大型医学丛书《医宗金鉴》，其中便提到了古人们通过归纳总结得出了“痘衣法”、“痘浆法”、“旱苗法”和“水苗法”这四种人痘接种的方法。而在这四种方法之中，其中以“水苗法”的接种效果最好
中国是世界上最早用免疫的方法预防传染病的国家。
法国科学家巴斯德开创了科学地进行免疫接种的新时期。
2006年,世界上第一个预防癌症的疫苗——人乳头瘤病毒(HPV)疫苗获得美国的批准。
2018年5月,我国首个人和动物的DNA疫苗获得新兽药证书,用于预防某个亚型的禽流感,这是新型的基因工程疫苗。
Application of immunology
免疫学的应用
问题：推测人痘接种中的有效成分是什么？为什么被接种者会轻度感染天花并痊愈？
减毒的天花病毒、轻度感染天花。
爱德华·琴纳（英）发明牛痘接种
牛痘接种法：牛痘症状通常是在母牛的乳房部位出现局部溃疡。牛奶厂挤奶女工感染过牛痘后，就不再患天花。牛痘症状在她们身上仅表现为手上出现一些脓疱，间或伴随一些轻微的不适。
接种物 接种后反应 免疫效果
人痘 接种
牛痘 接种
人减毒天花病毒
脓疱、2%的致死率
不再感染天花
牛减毒天花病毒
脓疱，间或伴随一些轻微的不适。
不再感染天花
Application of immunology
免疫学的应用
2.机理:接种疫苗后,人体内可产生相应的抗体,从而对特定的传染病具有抵抗力。
一、疫苗
1.概念:通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。
疫苗是将病原微生物（如细菌、病毒等）及其代谢产物，经过人工减毒、灭活等方法制成的制剂。接种后引起人体的免疫反应，产生抗体与记忆细胞。
2.机理:接种疫苗后,人体内可产生相应的抗体,从而对特定的传染病具有抵抗力。
一、疫苗
1.概念:通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。
3.疫苗种类
疫苗种类
灭活疫苗
减毒疫苗
新型疫苗
抗原病原微生物用物理方法灭活后制作而成。制备简单，保存时间长且相对较安全，接种量大，且需要多次接种。例如，狂犬疫苗等。
丧失致病能力，毒性减弱或基本无毒的活菌或病毒。接种一次，且接种量少免疫时间长，效果好。例如，卡介苗、牛痘疫苗、麻疹疫苗等。
核酸疫苗：是将编码某种抗原蛋白的外源基因(DNA或RNA) 直接导入动物体细胞内，并通过宿主细胞的表达系统合成抗原蛋白，诱导宿主产生对该抗原蛋白的免疫应答， 以达到预防和治疗疾病的目的。优点是免疫保护力增强，制备简单，省时省力等，如我国研制的某个亚型的禽流感疫苗。
新型疫苗：新型疫苗包括DNA疫苗和RNA疫苗。
①DNA疫苗：指将编码某种蛋白质抗原的重组真核表达载体(如质粒)直接注射到动物体内，使外源基因在活体内表达，产生的抗原(外源基因表达的蛋白质)激活机体的免疫系统，从而诱发强而持久的体液免疫和细胞免疫应答。DNA疫苗更稳定、更经济、更容易生产，可用于预防，也可用于治疗。DNA疫苗使用一次，即能产生长期免疫力，无需增加剂量。
②RNA疫苗：是将编码抗原决定簇的mRNA通过一定的设计和修饰，导入细胞，以细胞为“工厂”，生产相应的蛋白质，进而引起机体产生免疫应答。RNA疫苗的特点有三个方面：不会整合到被免疫宿主的基因组中；可以在细胞质中直接翻译，无需运输到核内；免疫后抗原表达迅速达到高峰，然后又立刻衰减。
一、疫苗
3.疫苗种类
我国疫苗分为I类和II类。
I类是免费的国家免疫规划疫苗，每个人都需要接种，
II类疫苗公民自费，自愿接种。下面介绍一些疫苗。
疫苗名称 可预防的疾病
卡介苗 肺结核
脊髓灰质炎疫苗（OPV） 脊髓灰质炎
麻疹疫苗 麻疹
人乳头瘤病毒（HPV）疫苗 子宫颈癌
风疹疫苗 风疹
乙脑疫苗 流行性乙型脑炎
流脑疫苗 流行性脑脊髓膜炎
百白破三联疫苗（DPT） 百日咳、白喉、破伤风
抗狂犬血清 狂犬病
思考1：为什么接种疫苗可能会有轻微的反应？
思考2：接种多种疫苗很麻烦，设计一种用来预防多种疾病的疫苗，可行吗
思考3：疫苗必须包含一个完整的病原体吗？
思考4：患免疫缺陷的儿童能否接种疫苗，尤其是减毒活疫苗？为什么？
思考5：为什么注射疫苗一段时间后才会起作用？
有些接种疫苗之后，机体会产生特异性免疫，可能会出现轻微发热或其他症状。
可行。将不同抗原联合制成一种疫苗，可预防相应的多种疾病。如：四联疫苗可预防百日咳、白喉、破伤风及由b型流感嗜血杆菌引起的脑膜炎、肺炎、心包炎等。
不必包含完整的病原体。一般情况下引起免疫反应的是病原体所含有的抗原。
一般情况下，不建议接种疫苗，特别是减毒疫苗，因为儿童的免疫力低，疫苗相当于抗原，有可能引起强烈的免疫反应。
疫苗作为抗原进入人体后，要经过处理、传递、识别以及淋巴细胞的增殖、分化后才能产生抗体。因此，注射疫苗一段时间后，人体才具有免疫力。
一、疫苗
（2）具有_______，免疫力能维持_____的时间。
（1）具有_______，接种一种疫苗一般只能预防由一种病原体引起的传染病
特异性
记忆性
较长
4.疫苗引发免疫反应的特点：
5.接种疫苗的意义：
（1）到目前为止，疫苗仍是人类发明的对抗传染病的一件有效的武器，而且对某些疾病来讲，注射疫苗可能是唯一有效的预防措施。
（2）随着免疫学、生物化学的发展以及生物技术的不断改进，疫苗的研制和应用已扩展到许多非传染病领域，而且已经出现了治疗性制剂。
新冠疫苗5条技术路线
Vero细胞中培养
新
冠
病
毒
灭活病毒
注射
人体
S蛋白基因(DNA)
质粒
重组质粒
导
入
CHO细胞
S蛋白
人体
注
射
提纯
人体
注射
5型腺病毒
注射
人体
S蛋白的mRNA
脂质体
mRNA疫苗
人体
注射
①
②
③
④
⑤
第一代疫苗：①；第二代疫苗：③；第三代疫苗：②④⑤
6.疫苗研制思路
一、疫苗
二、器官移植
1.概念：
医学上把用正常的器官置换丧失功能的器官，以重建其生理功能的技术叫作器官移植。
2.意义：
器官移植已成为治疗多种重要疾病的有效手段。
骨髓移植
肾脏移植
问题1：最初进行的器官移植，为什么总是不成功呢？
问题2：在进行器官移植或者骨髓移植时，为什么都要先进行配型，即检查供体和受体之间的组织相容性呢？
问题3：利用由自体干细胞培养出的组织、器官进行移植，有何优点？
问题4：在进行器官移植时，运用免疫抑制剂可以提高成活率，但这些药物会使淋巴细胞减少，因而患者容易患感染性疾病，这一问题该如何解决？
没有考虑免疫排斥的问题。
这是因为受体和供体的组织相容性抗原越一致，在进行移植时发生免疫排斥的可能性就越低，移植的器官就越容易存活；如果配型不合适，发生排斥的可能性就大，就不适合移植。
利用由自体干细胞培养出的组织、器官进行移植，移植器官和受体的组织相容性抗原是相同的，移植后发生免疫排斥的可能性很小。
尽量使运用免疫抑制剂的病人避免接触病原体，或通过适当的锻炼，提高自身免疫力。
器官移植的成败取决于什么？
每个人的细胞 表面都带有一组与别人不同的蛋白质，标明细胞身份的标签物质。白细胞能够识别HLA，区分自己和非己。正常情况下，白细胞不攻击自身细胞。
只要供者和受者的主要HLA有一半以上相同，就可进行移植，但为减轻排斥反应，病人还需长期使用免疫抑制药物。
器官移植关键取决于供者和受者的组织相容性抗原， (即人类白细胞抗原，简称HLA)，是否一致或相近。
MHC——组织相容性抗原
HLA ——人类白细胞抗原
3、器官移植的原理
Application of immunology
免疫学的应用
4、器官移植的面临哪些问题呢？
1.手术能否成功？（排斥反应？）2 .供体器官短缺？
在不能100%配型成功的情况下，如何提高移植器官的成活率？
批判性思维：免疫抑制剂会使淋巴细胞减少，因而患者容易患感染性疾病，这一问题该如何解决？
免疫抑制剂药物与预防感染之间寻求平衡。
面临问题1：排斥反应
免疫抑制剂（如类固醇、环孢霉素A等）：
使T细胞增殖受阻
面临问题2：供体短缺
2015年中国全面停止使用死囚器官，公民资源捐献成为器官移植唯一的合法来源。据统计，我国每年需要肝移植的人数是20万-30万人，而2015年我国完成的肝移植手术仅仅2 000多例。
2015年中国有2 766人在生命终结之时，捐献出了自己的器官。
数据显示（2015年），中国每年仍有约30万患者因器官功能衰竭等待着器官移植，但每年器官移植手术仅为1万余例。
角膜致盲的多数患者，通过角膜移植可重见光明。然而由于供体缺少，每年仅有5000例患者可获得移植，仅占需要移植总量的10%。由于供体紧缺，一部分患者耽误了最佳治疗时机，眼球被迫摘除。
Application of immunology
免疫学的应用
为什么认同器官捐献的人很少呢？
1. 中国传统思想的伦理困境。
2 .脑死亡器官捐献，需要家属同意去掉呼吸机等支持系统，达到了脑心双死亡的状态。
3.心死亡器官捐献，心跳停止后，器官容易缺血，仅在短时间内（约15分钟）符合捐献标准。
4.离体器官保存时限短：心脏5小时，肝12小时，胰腺和肾脏分别为20小时和24小时以内。
面临问题2：供体短缺
Application of immunology
免疫学的应用
如何保证供体器官公平合理地分配给器官坏死的患者？
2007年，国务院颁布了《人体器官移植条例》；
2011年，全国人大常委会通过了《刑法修正案（八）》明确禁止人体器官买卖，增加了“器官买卖罪”；
同年，《人体器官捐献登记管理办法（试行）》和《人体器官捐献协调员管理办法（试行）》发布；
2013年，我国人体器官分配与共享计算机系统正式启用。
病情紧急程度和供受者匹配程度
面临问题2：供体短缺
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免疫学的应用
5、探讨干细胞移植价值
人们普遍认为，患者自身干细胞（iPSC）分化而成的细胞，移植回体内之后不会引起免疫排斥。
没有风险的器官捐献可能成为现实
胚胎干细胞培养的心脏
Application of immunology
免疫学的应用
三、免疫学在临床实践中的应用
1、免疫预防
指根据特异性免疫产生的原理，运用人工接种的方法使机体产生获得性免疫能力，达到防治疾病的目的。如：接种牛痘预防天花，各种疫苗：卡介苗、脊髓灰质炎疫苗、麻疹疫苗等。
Application of immunology
免疫学的应用
三、免疫学在临床实践中的应用
2、免疫诊断
诊断措施。即根据抗原和抗体反应的高度特异性，将免疫学技术和制剂用于临床诊断。如检测病原体和肿瘤标志物。
1.甲胎蛋白(AFP):常筛查原发性肝癌，但需要排除妊娠、活动性肝炎等情况。
2.癌胚抗原(CEA):较广谱型的肿瘤标志物，癌组织和胎儿细胞共有的抗原。
3.细胞角蛋白19片段抗原(CYFRA21-1):针对非小细胞肺癌的血清标志物。
4.糖类抗原125（CA242):广谱性肿瘤标志物，主要针对早期卵巢癌，抽血检查，建议在月经结束后3-5天抽血化验检查。
5.糖类抗原242(CA242)和糖类抗原72-4(CA72-4):消化道肿瘤标志物，尤其是胃癌、肠癌，但需要排除肠道克隆性疾病、结直肠炎、急慢性胃炎等情况。
6.神经元特异性烯醇化酶(NSE):小细胞肺癌及神经内分泌癌的血清标志物。
8.β-HCG:生殖细胞肿瘤的特异性肿瘤指标物，与肿瘤恶化程度密切相关，但需要排除生理性妊娠的影响。
9.前列腺特异抗原(PSA):50岁以上男性筛查前列腺癌的主要肿瘤标志物。
10.鳞状细胞癌抗原(SCCA):常见于鳞癌，主要是消化道、生殖道和呼吸道癌症，如宫颈癌、肺鳞癌、食管癌。
11.糖类抗原19-9(CA19-9):消化道肿瘤标志物，尤其是胰腺癌，但也多见于肺癌、消化道肠癌、胃癌。
12.癌抗原15-3(CA15-3):乳腺癌血清标志物，也见于卵巢癌，但需要排除月经生理周期、急慢性乳腺炎和盆腔炎等影响。
三、免疫学在临床实践中的应用
3、免疫治疗
患病后的措施。即通过对人体输入抗体、胸腺素、细胞因子等某些药物或生物制剂等，调整病人的免疫功能，从而达到治疗疾病的目的。已成为与传统的手术、化学疗法、放射疗法并列的重要治疗方法。
（1）免疫增强疗法：对免疫功能低下者。
（2）免疫抑制疗法：如治疗类风湿关节炎、系统性红斑狼疮等，常使用免疫抑制剂。
（3）免疫调节：用物理、化学或生物学等手段调节免疫功能。
（4）免疫重建：将正常个体的造血干细胞或淋巴细胞转移给免疫缺陷个体，以恢复其免疫功能。
Application of immunology
免疫学的应用
一、概念检测
被称为“糖丸爷爷”的顾方舟一生只做一件事情，即研制“糖丸”——脊髓灰质炎活疫苗，为我国消灭脊髓灰质炎(俗称小儿麻痹)作出了重要贡献。判断下列相关表述是否正确。
①该“糖丸”是用灭活的病毒制成的( )
②该疫苗可以识别组织相容性抗原( )
③当接种该疫苗后，机体会产生一定的免疫反应( )
×
×
√
随堂练习
In-class practice
二、拓展应用
1.巴斯德将感染了狂犬病的兔的神经组织制成匀浆，每天取样给家兔注射。开始几天被注射的家兔都会发病，但随着匀浆放置时间的延长，家兔发病的反应越来越弱，放置10—14天的匀浆失去家兔患病的作用。这时，如果再给这些没有发病的、被注射了“过期病兔神经组织匀浆”的家兔注射新鲜病兔的神经组织匀浆，家兔也不会发病了。1885年巴斯德将匀浆折射给一个9岁的被疯狗咬伤的小男孩，连续注射十几天后，小男孩活下来了。这位小男孩就是世界上第一位狂犬病疫苗注射者。后来，巴斯德制成了狂犬病疫苗，即过期病兔的神经组织匀浆。
①根据上述资料推测，巴斯德所制作的狂犬病疫苗的本质是什么？
曾寄生于兔神经组织的狂犬病病毒。
②为什么要对小男孩连续注射十几天呢？
需要进行微量叠加
二、拓展应用
③现在用的狂犬病疫苗与巴斯德制作的疫苗有区别吗？是怎么制作出来的？有兴趣的同学请查阅资料并与同学分享。
本质上它们没有区别，但制作方法是不一样的。通过查阅文献，学生应能知道，现在狂犬病疫苗多使用动物细胞培养技术制备，而巴斯德的狂犬病疫苗是凭经验制成的，可能含有活病毒和灭活病毒。
随堂练习
In-class practice
1. B细胞、辅助性T细胞和细胞毒性T细胞的共同点不包括 ( )
A. 它们都具有特异性
B. 受刺激后，都可以经历活化、增殖过程
C. 它们都来自骨髓的造血干细胞，并在骨髓里成熟
D. 它们的细胞表面都含有受体，可以识别相应的抗原
2. 在制备抗蛇毒毒素血清时，需将减毒的蛇毒注入家兔体内以引起免疫反应，这一免疫反应和所用的蛇毒分别是 ( )
A. 特异性免疫，抗体 B. 特异性免疫，抗原
C. 非特异性免疫，抗体 D. 非特异性免疫，抗原
3. 环抱素A是霉菌的一种代谢产物，它能选择性地抑制辅助性T细胞的增殖。那么，环抱素A可用于 ( )
A. 预防和治疗艾滋病 B. 降低恶性肿瘤的发病率
C. 降低移植器官被排斥的概率 D. 清除宿主细胞内的结核分枝杆菌
1. 1700年，英国皇家学会会员、著名医生马丁 李斯特收到一封英国商人从中国寄去的信， 信中描述了商人在中国看到的人痘接种过程：“打开天花患者的小脓包，用棉花吸沾一点脓液，并使之干燥……然后放入可能患天花人的鼻子里。” 被接种者会轻度感染天花，然后痊愈。为什么被接种者会轻度感染天花并痊愈？在这个过程中，免疫系统发生了哪些变化？
接种物中带有减毒的天花病毒，因此，被接种者会轻度感染天花。但由于接种的天花病毒毒性已经减弱，被接种者完全可以通过免疫系统实现自愈。在这个过程中，免疫系统完成了对天花病毒的特异性免疫反应，同时针对天花病毒分化出记忆B细胞和记忆T细胞，当再次遇到天花病毒时能迅速作出反应。
随堂练习
In-class practice
2.人类基因D编码红细胞表面的RhD蛋白， 其等位基因d不编码蛋白质。基因型为DD或Dd 的被称为Rh阳性(Rh+),基因型为dd被称为Rh 阴性(Rh-)。人的血清中不存在抗RhD的天然抗体，只有当Rh-的人接受Rh+人的血液后，才会通过免疫反应产生该抗体。RhD抗体可以透过胎盘。当Rh-的母亲怀有Rh+的胎儿时，胎儿的少量红细胞或RhD蛋白可以在妊娠末期或分娩时进入母体，使母体产生抗体。如果此抗体进入胎儿的循环系统，会使胎儿的红细胞发生溶血，造成新生儿溶血，严重时可导致死亡。
(1)填写下表，预测结果：母亲和胎儿的RhD是否相容？
母亲 胎儿 结果
基因型 Rh表型 基因型 Rh表型 Dd Dd
dd Dd
(1)填写下表，预测结果：母亲和胎儿的RhD是否相容？
母亲 胎儿 结果
基因型 Rh表型 基因型 Rh表型 Dd Rh+ Dd Rh+ 相容
dd Rh- Dd Rh+ 不相容
随堂练习
In-class practice
(2) 当母亲和胎儿的RhD不相容时，一般情 况下，第一胎生产不会发生临床的症状。但当母亲第二次生育时，就可能发生新生儿溶血。请解释这是为什么。
第一胎一般无临床症状，是因为第一胎胎儿红细胞或RhD蛋白进入母体是少量的，并且大多数是在妊娠末期或分娩时期进入母体的，此时母体产生的抗体较少，通过胎盘进入胎儿循环系统的就更少了，所以不易发生新生儿溶血。但当这位母亲第二次怀孕时，胎儿的红细胞或RhD蛋白再次进入母体，引起二次免疫，母体会产生更多的RhD抗体，此时的抗体也更容易进入胎儿循环系统，也就更容易导致新生儿溶血。
随堂练习
In-class practice
(3) 一位Rh-的母亲第一胎生了个Rh+的孩子，她还想生第二胎。请你为她提岀一个预防第二胎新生儿溶血的方案并解释原因。
可以让该母亲在分娩第一胎之后的很短时间内（如72h之内）接受RhD蛋白的抗体注射，以消耗掉在妊娠末期或分娩时进入她体内的RhD蛋白，这样使母体内不发生针对RhD蛋白的初次免疫，可以预防下一胎发生Rh溶血。
随堂练习
In-class practice
3、人乳头瘤病毒(HPV)可导致子宫颈癌。请回答下列有关HPV疫苗与预防子宫颈癌的相关问题。
(1 )当个体接种HPV疫苗后，该疫苗作为 可诱导B淋巴细胞增殖、分化成 和记忆细胞，记忆细胞在机体被HPV感染时能够迅速作出反应，因而能够起到降低患子宫颈癌风险的作用。
(2) 研究表明，受HPV侵染的细胞表面的HLA分子表达水平往往下降，这与患子宫颈癌有 什么关系？
抗原
浆细胞
受HPV侵染的细胞表面的HLA分子表达水平下降，会导致癌细胞无法有效地向T细胞呈递抗原信息，这样，癌细胞就有可能逃避免疫监视，增加患宫颈癌的概率。
随堂练习
In-class practice
(3) HPV的衣壳蛋白主要由L1和L2构成, 且主要成分是L1。根据这一信息，请你提出一个设计HPV疫苗的思路，并上网查找资料，看你设计的思路与已经上市的HPV疫苗的设计思路是否相同。
可以纯化HPV的衣壳蛋白L1或利用基因工程生产L1，并以L1蛋白为基础设计HPV疫苗。现已上市的HPV疫苗，大部分是以L1蛋白或L2蛋白为靶标制备的。
随堂练习
In-class practice
4、我国对艾滋病病人实行“四免一关怀” 政策，请查阅资料，了解这项政策的具体内容, 谈一谈这样做的原因和必要性。
我国于2006年3月1号起实施《艾滋病防治条例》。该条例将“四免一关怀”政策制度化、法律化。条例第四章第四十四条规定了“四免”，即：(1)向农村艾滋病病人和城镇经济困难的艾滋病病人免费提供抗艾滋病病毒治疗药品；(2)对农村和城镇经济困难的艾滋病病毒感染者、艾滋病病人适当减免抗机会性感染治疗药品的费用；(3)向接受艾滋病咨询、检测的人员免费提供咨询和初筛检测；(4)向感染艾滋病病毒的孕产妇免费提供预防艾滋病母婴传播的治疗和咨询。第四十六条和第四十七条体现了“一关怀”，即：县级以上地方人民政府应当对生活困难并符合社会救助条件的艾滋病病毒感染者、艾滋病病人及其家属给予生活救助；还应当创造条件，扶持有劳动能力的艾滋病病毒感染者和艾滋病病人，从事力所能及的生产和工作。“四免一关怀”是我国艾滋病防治有力的政策措施之一。这样做，能最大限度控制艾滋病的发病率及传播，还能消除群众的恐“艾”情绪，使全社会积极应对艾滋病的威胁，体现社会主义制度的优越性。
随堂练习
In-class practice

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