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第四章 免疫调节
第4节 免疫学的应用
学习目标：
1.阐明疫苗发挥作用的原理。
2.说出器官移植面临的问题，认同器官捐献。
某同学在流感（流行性感冒）开始大规模流行前接种了流感疫苗，可是没过一两个月，她患流感了；而她听说接种过一次麻疹疫苗，终生就不会得麻疹了。她对此很困惑：这到底是什么原因呢？
问题探讨
讨论1：为什么注射的流感疫苗没长期起到预防作用呢？
麻疹病毒单一而稳定，因此当一个人感染了麻疹病毒以后身体产生相应的抗体，这些抗体可以保证人不再被相同的麻疹病毒感染，也就是不再患第二次麻疹。
麻疹病毒
讨论2：为什么接种过一次麻疹疫苗，终生就不会得麻疹了？
①流感病毒有多种亚型，每个季节盛行的流感病毒都有所不同。
②流感病毒为单链RNA病毒，极易发生变异。
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。
一、疫苗
我国是世界上________用__________的方法预防传染病的国家。
公元16世纪，中国人首先用人痘疫苗预防天花，为后来英国的外科医生詹纳(Jenner)发明牛痘疫苗奠定了基础。
最早
免疫
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
1、疫苗的研发历程：
原因：病毒的部分结构（抗原）相同，且牛痘病毒更加的安全
一、疫苗
1、疫苗的研发历程：
法国科学家_________有关疫苗的研制，开创了_______地进行_____________的新时期。
巴斯德
科学
免疫接种
什么是疫苗？ 疫苗的作用是什么？疫苗的种类有哪些呢？
一、疫苗
通常是用__________或__________病原体制成的生物制品。
2、概念：
灭活的
减毒的
接种疫苗后，人体内可产生_____________，从而对特定传染病具有_________。
3、作用机理：
相应的抗体
抵抗力
灭活疫苗
浆细胞
记忆B细胞
抗体
辅助性T细胞
B细胞
APC
真正的病原体
记忆B细胞
浆细胞
抗体
清除病原体
体液免疫
灭活的病原体（死疫苗）
减毒疫苗
APC
记忆B细胞
辅助性T细胞
B细胞
靶细胞
记忆T细胞
细胞毒性T细胞
浆细胞
抗体
细胞毒性T细胞
真正的病原体
记忆B细胞
浆细胞
抗体
清除病原体
靶细胞
记忆T细胞
细胞毒性T细胞
裂解靶细胞暴露抗原
2.作用机理
接种疫苗后，人体内可产生相应的抗体和记忆细胞 ，从而对特定传染病具有抵抗力。
细胞免疫和体液免疫
减毒的病原体
（活疫苗）
一、疫苗
4、接种疫苗的作用机理：
接种疫苗后，人体内可产生相应的抗体和记忆细胞，从而对特定传染病具有抵抗力。
特点1：具有 ：
特点2：具有 ：
特异性
记忆性
一种疫苗一般只能预防由一种病原体引起的传染病
免疫力能维持较长的时间
（1）天花疫苗：
（2）卡介苗
脊髓灰质炎疫苗
麻疹疫苗
（3）人乳头瘤病毒（HPV）疫苗：
根除了天花
预防肺结核病
预防麻疹
即：糖丸，预防脊髓灰质炎（小儿麻痹）
预防由HPV引起的几种子宫颈癌
P83 思考与讨论
1：以某种你熟悉的疫苗为例，和同学们交流它的作用。
(1)灭活疫苗：用理化方法将病原微生物灭活制成的疫苗。病原微生物丧失了致病能力，但抗原特性保留，依然可以引起人体的免疫反应，而且也不会发生致病的风险，主要诱导特异性免疫抗体产生。
3. 疫苗种类及实例
优点：
不足：
目的：
举例：
狂犬疫苗、流感疫苗、我国研制的新冠疫苗、人乳头瘤病毒 （HPV）疫苗
（世界上第一个预防癌症的疫苗）
接种量大，且需要多次接种，只产生体液免疫，不产生细胞免疫。
使机体产生更多的抗体和记忆B细胞
制备简单，安全性高，保存时间长，易保存、运输。
战力100
战力0
(2)减毒疫苗：将病原体通过体外长期培养或者是一些理化方法处理，丧失致病能力，毒性减弱或基本无毒的活菌或病毒制成的疫苗。
3. 疫苗种类及实例
优点：
不足：毒力有可能恢复、安全性低、不易保存、运输。
水痘疫苗、天花疫苗
卡介苗（预防肺结核）
麻疹疫苗（预防麻疹）
脊髓灰质炎疫苗（减毒或灭活，预防脊髓灰质炎（小儿麻痹））
举例：
接种一次、接种量少、免疫时间长、效果好；既产生体液免疫，也产生细胞免疫。
战力100
战力10
疫苗必须包含一个完整的病原体吗？为什么？
不必。一般情况下，引起免疫反应病原体所含有的抗原，可以利用病原体的某些成分（如蛋白质、多糖荚膜等）及其产物制备疫苗。
旁栏思考（P83）
蛋白类疫苗
第二代疫苗：又称亚单位疫苗，指具有免疫活性的病原体的特异性结构蛋白
以现代基因工程的手段，由病毒DNA的一段编码抗原的基因 或 编码抗原决定簇的mRNA制成，这种疫苗安全性好，预防效果与灭活疫苗相似，但要多次强化；
例如，新型乙肝疫苗、某个亚型的禽流感疫苗等；
（3）新型疫苗——核酸疫苗（DNA疫苗、mRNA疫苗）
第一代疫苗: 指灭活疫苗或减毒活疫苗
“打”蛋白
“打”核酸
第二代疫苗：又称亚单位疫苗，指具有免疫活性的病原体的特异性结构蛋白
第三代疫苗：核酸疫苗，包括DNA疫苗和mRNA疫苗
“打”病原体
一、疫苗
思考·讨论：接种疫苗时遇到的问题
2. 有人认为，接种多种疫苗很麻烦，应该设计一种用来预防多种疾病的疫苗。这种想法可行吗？请谈谈你的理由。
这种想法是可行的，因为免疫反应具有特异性，不同疫苗可引发不同的免疫过程，产生不同的记忆细胞。制备联合疫苗时要保证其中含有不同的有效抗原成分。理论上是可行的，但会遇到很多困难。
临床应用中已有不少联合疫苗。例如：百白破三联疫苗可以同时预防百日咳、白喉、破伤风，还有麻疹、风疹二联疫苗，流行性脑膜炎二价疫苗等。
(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，挽救了无数人的生命。
(2)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。
5.疫苗研究的意义：
一、疫苗
一、疫苗
思考·讨论：接种疫苗时遇到的问题
结合自己的疫苗接种经历，讨论以下问题
1. 为什么注射疫苗一段时间后才会起作用
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。
结合自己的疫苗接种经历，讨论以下问题：
1. 患免疫缺陷病的儿童能否接种疫苗，尤其是减毒活疫苗？为什么？
不建议。特别是减毒活疫苗。因为这些儿童的免疫力较低，接种疫苗相当于受到外来抗原的刺激，处理不当， 容易引起强烈的免疫反应。
思考·讨论
接种疫苗时遇到的问题
2. 为什么有些疫苗要注射多次？
刺激机体产生更多的抗体和记忆细胞。
3. 某同学接种了疫苗，大夫说这一两天要留意，可能会有轻微发烧或其它症状。为什么接种疫苗可能会有轻微的反应？
疫苗是用灭活或减毒的病原体制成的，疫苗作为抗原使机体发生免疫反应。有些减毒疫苗引发的免疫反应相对强烈，能引起可感知的反应（症状）。
关于疫苗接种次数（加强免疫）
第一次接种疫苗产生的免疫力只能维持一段时间，但随着时间的推移，这种免疫力会逐步降低、消失，必须适时进行再次接种，保持和提高有效的免疫力，即加强免疫。
加强免疫的机理:
疫苗(抗原)再次进入机体，刺激第一次免疫产生的记忆细胞产生更多的抗体和和记忆细胞。
结果显示，两次接种间隔3周和4周的效果最好，为什么两次接种间
隔时间不能太长也不能太短？
①时间间隔太短：前一次产生的抗体水平较高，将后一次接种的疫苗中和，降低疫苗的作用效果。
②时间间隔太长：前一次产生的记忆细胞较少，使得后一次接种的疫苗产生的免疫加强效果下降。
关于疫苗接种时间（加强免疫）
(1)注射某种疫苗后，体内可能有细胞毒性T细胞的产生(　　)
(2)注射过流感疫苗后，就不会再患感冒(　　)
(3)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(　　)
√
×
√
习题检测
器官移植
02
器官移植已成为治疗多种重要疾病的有效手段。
主要依赖于器官保存技术和外科手术方法等的不断改进，以及高效免疫抑制剂的陆续问世。
但器官移植依旧面临很多问题，其解决涉及免疫学的应用。
二、器官移植
1.概念
2.意义
用正常的器官 的器官，以 其 的技术。
置换丧失功能
重建
生理功能
课本P84
资料1：人类很早就尝试做器官移植以挽救一些病人。1901年，法国医生卡雷尔在给一位朋友的信中写道：肾移植这种手术，在同种异体之间从来还没有成功过。1952年，法国另一位医生为一位16岁的患者移植了患者母亲的一颗肾，然而这颗凝结着伟大母爱的肾只存活了22天。
讨论1：最初进行的器官移植，为什么总是不成功呢？
可能是没有考虑免疫排斥问题。
问题1：外来器官于机体来说相当于什么成分？
问题2：器官移植面临的最大问题是什么？
思考：器官移植手术后，免疫系统会把外来的器官当作“非己”成分进行攻击，主要是什么免疫起作用？
抗原
免疫排斥
细胞免疫
思考·讨论
器官移植所面临的问题及希望
资料2：据媒体报道，瑞金市3岁男孩张某身患白血病。幸运的是，张某的骨髓与父亲的骨髓配型成功了。而身在千里之外的白血病患者李某却没有那么幸运，与其亲属的骨髓配型均没有成功。
讨论2：在进行器官移植或骨髓移植时，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？
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。
思考·讨论
器官移植所面临的问题及希望
3. 器官移植容易失败原因
①组织相容性抗原
②免疫排斥
注：免疫排斥 主要是 细胞免疫起作用
每个人的白细胞都能够识别HLA，区分自己和非己。正常情况下，白细胞不会攻击自身细胞。如果将异体的器官或组织移植过来，白细胞就能识别出HLA不同而发起攻击。
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——组织相容性抗原，也叫人类白细胞抗原（HLA）。
器官移植的关键：
取决于供体与受体的HLA是否一致或相近。
需要在用免疫抑制剂药物与预防感染之间寻求平衡，并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。
讨论3：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？
① 供体与受体的主要HLA有一半以上相同。
事实上，除了同卵双胞胎，要想在世界上找到两个HLA完全一致的人几乎是不可能的。
② 受体在器官移植初期使用免疫抑制剂
免疫抑制剂的应用，大大提高了器官移植的成活率，给需要进行器官移植的患者带来了希望。
4. 提高器官移植的成功率
资料3：据世界卫生组织于2013年的调查结果显示，全球一年实施了12万例器官移植手术，而这只能满足不到10％移植需求者的需求。另有数据表明，2015年，我国实施器官移植手术突破1万例，位居世界第二位，但2015年肝移植需求者新增4000多人，肾移植需求者新增了1万多人。
讨论4：该资料说明器官移植面临什么问题？
供体器官十分短缺
① 免疫排斥反应
② 供体器官十分短缺
5. 器官移植存在的问题
脑死亡器官捐献：需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。
心死亡器官捐献：心跳停止后，器官容易缺血，仅在约15min符合捐献标准。
离体器官保存时限短：心脏5小时，肝12小时，胰腺和肾脏为20h和24h以内。
资料4：据媒体报道，2015年，研究人员利用干细胞培养出具有单个腔室结构的迷你跳动心脏（相当于成人心脏的千分之一）；2017年，研究人员又利用干细胞成功培养出了人类胚胎期的结肠组织，培养成熟后，它与人体的肠组织具有很高的相似性。你还可以搜集到更多的科学家利用干细胞培养组织、器官的研究进展的报道。
讨论5：利用由自体干细胞培养出的组织、器官进行移植，有何优点？
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。
人工心脏
（红色为心肌细胞绿色环是一类结缔组织）
③利用基因工程技术生产没有免疫排斥的猪器官
猪的内脏构造、大小、血管分布与人的极为相似，而且猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒要远远少于灵长类动物。
人体移植器官短缺
寻求可代替的抑制器官
猪的内脏与人相似
在器官供体基因组导入某种调节因子
抑制抗原决定基因的表达或除去抗原决定基因
结合克隆技术
培育出无免疫排斥的转基因克隆猪器官
① 利用自体干细胞培养相应的组织和器官
自体干细胞一类具有自我更新、自我复制能力的多潜能细胞。在一定条件下，它可以分化成多种APSC多能细胞，是一类具有自我复制和多向分化潜能的原始细胞。
6. 器官移植的希望
②鼓励更多的人自愿捐献器官
目录
01
三、免疫学在临床实践上的应用
三、免疫学在临床实践上的应用
疫苗
免疫预防
免疫诊断
免疫治疗
免疫学应用
检测病原体、肿瘤标志物
免疫增强疗法、免疫抑制疗法、免疫重建疗法等
免疫学的应用
1. 免疫预防——疫苗
患病前的措施，即根据特异性免疫原理，采用人工方法将抗原或抗体制成各种制剂，接种到人体内，使人体产生对特定传染病的抵抗能力，达到预防某些疾病的目的。
主动免疫
（抗原）
减毒疫苗：如伤寒菌苗、卡介苗
灭活疫苗：如如乙脑疫苗、牛痘苗
类毒素：如白喉、破伤风类毒素
新型疫苗：如核酸疫苗
被动免疫
（抗体）
抗毒素：如白喉抗毒素
免疫球蛋白：如丙种球蛋白
免疫学在临床实践上的应用
患病后的措施。即通过对人体输入抗体、胸腺激素、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。
免疫治疗
免疫增强疗法
对免疫功能低下者
如输入抗体、细胞因子、胸腺激素等免疫活性物质
免疫抑制疗法
治疗一些自身免疫病
治疗类风湿关节炎、系统性红斑狼疮等常用免疫抑制剂
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。
3. 免疫治疗
项目 免疫预防 免疫治疗
时间
注射的物质
目的
病原体感染前的预防
病原体感染后的治疗
疫苗（经处理的抗原）
抗体、细胞因子、血清等
激发机体自身免疫反应，
产生抗体和记忆细胞
直接清除病原体或病原体产生的毒素，使患者恢复健康
对于流行性感冒患者可以通过注射流行性感冒病毒疫苗进行治疗（ ）
3.免疫诊断
（1）概念
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
检测病原体
检测肿瘤标志物（如甲胎蛋白AFP）
（2）具体应用实例
免疫学在临床实践中的应用
三
凝集反应
沉淀反应
标记技术
（3）具体检测方法
如ABO血型的鉴定、菌种鉴定
如可溶性抗原与抗体结合，形成沉淀
如免疫荧光法
个体表现型
A型
B型
AB型
O型
红细胞
抗原类型
A抗原
B 抗原
无抗原
抗体类型
抗B抗体
抗A抗体
既有A抗体
又有B抗体
无抗体
ABO血型是通过抗原抗体反应原理来检测。不同血型的人，在红细胞表面含有不同的抗原，能与相应抗体发生反应，出现肉眼可见的凝集反应。
实例2：ABO血型的鉴定
课堂小结
免疫学的应用
免疫预防
免疫诊断
免疫治疗
疫苗
原理
作用
免疫抑制疗法
器官移植
解决方法
面临问题
如检测病原体、肿瘤标志物
免疫功能低下者
治疗类风湿关节炎等疾病
免疫增强疗法
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( )
×
×
√
练习与应用 P85
习题检测
1、当人体注射用禽流感病毒蛋白制备的疫苗后，体内不会发生的反应是(　　)
A．吞噬细胞加工处理和呈递抗原
B．产生针对该禽流感病毒蛋白的抗体
C．细胞毒性T细胞消灭被疫苗感染的细胞
D．形成能识别该禽流感病毒蛋白的记忆细胞
C
习题巩固
9.DNA疫苗的机理是将编码外源性抗原的基因插入到质粒上，然后将质粒直接导入人或动物体内，让其在宿主细胞中表达抗原蛋白，诱导机体产生免疫应答。下列说法错误的是(　　)
A.疫苗经注射进入人体后，可被人体的浆细胞识别
B.注射疫苗后，人体产生特异性免疫反应，并产生相应记忆细胞
C.DNA疫苗能表达蛋白质等抗原结构，
从而引起机体产生免疫反应
D.DNA疫苗的本质为核酸，其基本组成单位为脱氧核苷酸
A
3.下列关于器官移植的叙述，错误的是
A.器官移植的目的是重建其生理功能
B.骨髓移植时，要进行配型，即检查供者和受者之间的组织相容性抗原是否完全相同
C.皮肤移植时，最好使用自身的皮肤进行移植
D.接受器官移植的患者，因需要使用免疫抑制剂，而容易患感染性疾病
√
典题应用
(1)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
(3)现在用的狂犬病疫苗与巴斯德制作的疫苗有区别吗？
本质上它们没有区别，但制作方法是不一样的。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。
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年巴斯德将匀浆注射给一个9岁被疯狗咬伤的小男孩，连续注射十几天后，小男孩活下来了。

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