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第4节　免疫学的应用
【学习目标】
1.通过对疫苗的发明和应用的学习,理解疫苗预防疾病的原理,深化免疫调节的过程。(生命观念、科学思维)
2.通过了解器官移植所面临的问题,理解器官移植与组织相容性抗原之间的关系。(生命观念、科学思维)
3.通过对疫苗和器官移植相关知识的学习,认同疫苗接种的意义和器官捐赠。(社会责任)
【自主预习】
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。
2.作用:接种疫苗后,人体内可产生　相应的抗体　,从而对特定　传染病　具有抵抗力。
3.特点
(1)　特异　性:接种一种疫苗只能预防一种特定的病原体引起的传染病。
(2)　记忆　性:免疫力能维持较长的时间。
4.意义:现代医学最伟大的成就之一,人类　对抗传染病　的有效武器。目前已扩展到非传染病领域。
二、器官移植
1.概念:医学上用　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。
2.组织相容性抗原:也叫人类白细胞抗原,简称HLA,是标明细胞身份的标签物质。如果供者和受者的HLA差别较大,白细胞就能识别出HLA不同而发起攻击。
3.器官移植的成败,主要取决于供者与受者的HLA是否一致或相近。
4.器官移植面临的问题及解决办法
(1)免疫排斥问题:应用免疫抑制剂。
(2)供体器官短缺问题:利用自体干细胞培养相应的组织、器官; 加大自愿捐献器官的宣传力度。
5.对器官移植所面临的问题进行判断。
(1)免疫排斥反应的原因是不同个体的细胞具有不同的组织相容性抗原。 (√)
(2)器官移植时,供者与受者的组织相容性抗原必须完全相同才可以。 (×)
　【提示】　只要供者与受者的主要组织相容性抗原有一半以上相同,就可以进行器官移植。
(3)一旦供、受体配型合适,且成功进行器官移植后,对于接受器官移植的个体来说不再需要其他治疗。 (×)
　【提示】　器官移植后还需要长期使用免疫抑制剂进行治疗。
(4)利用干细胞培养相应组织、器官进行移植是解决移植器官缺乏的最好途径。 (√)
(5)人体内所有的免疫细胞都可以识别组织相容性抗原。 (×)
　【提示】　并非所有的免疫细胞都可以识别组织相容性抗原。
三、免疫学在临床实践上的应用
【合作探究】
任务　免疫学的应用
活动1　疫苗
　　患过麻疹后康复的人,一般终生不再患该病,而注射流感疫苗,只能短期内预防流感。利用所学知识解释原因。
1.患过麻疹后康复的人,终生不再患该病,原因有哪些
　　【提示】　一方面,相应的记忆细胞可以在抗原消失后存活几年甚至几十年;另一方面,病原体变异类型少甚至基本无变异类型。
2.注射流感疫苗,只能短期内预防流感的原因是什么
　　【提示】　一方面,记忆细胞存活时间短;另一方面,流感病毒的遗传物质是RNA,变异类型多且变异速度快。
3.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。
　　【提示】　这种想法是可行的。因为免疫反应具有特异性,不同疫苗可以引发不同的免疫过程,产生不同的记忆细胞。理论上,制备这种联合疫苗时要保证其中含有不同的有效抗原成分。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,麻疹风疹二联疫苗主要用于预防麻疹和风疹。
认知生成
人工主动免疫与被动免疫的比较
人工免 疫类型 人工主动免疫 人工被动免疫
注射物质 疫苗(抗原物质) 血清(抗体)
作用效果 免疫预防,产生抗体和记忆细胞 紧急预防和治疗,特异性结合、消除病原体
产生时间 较慢,一般接种后2~4周才产生 很快
维持时间 较长(维持半年到数年,有的保持终生) 较短(只有2~3周)
常用实例 卡介苗、麻疹疫苗、小儿麻痹症糖丸等 破伤风抗毒素、胎盘球蛋白、丙种球蛋白等
例1　(2023·北京期末)RNA疫苗是目前预防新冠病毒感染的第三代疫苗。RNA疫苗的基本原理是将控制新冠病毒抗原蛋白(S蛋白)合成的RNA导入人体,在体内表达出S蛋白并刺激机体产生免疫反应。制备RNA疫苗的流程如下图所示。有关叙述错误的是(　　)。
A.新冠病毒只能在宿主细胞中增殖,离开活细胞不能增殖
B.RNA疫苗包裹在纳米脂质体颗粒中可避免人体RNA酶的水解
C.RNA疫苗能直接作为抗原,刺激机体产生特异性免疫
D.相比灭活疫苗,注射RNA疫苗产生的抗体种类较少
　　【答案】　C
【解析】　新冠病毒没有细胞结构,专营寄生生活,因而只能在宿主细胞中增殖,离开活细胞不能增殖,A正确;RNA疫苗包裹在纳米脂质体颗粒中可避免人体RNA酶的水解,同时有利于其进入相应的细胞,B正确;根据题目信息可知,这里的RNA疫苗不能直接作为抗原,而是通过在细胞中翻译出的蛋白质作为抗原刺激机体产生特异性免疫,C错误;相比灭活疫苗,注射RNA疫苗由于指导合成的抗原种类较少,因而刺激机体产生的抗体种类较少,D正确。
【易错提醒】
1.“疫苗”与“抗原”的联系
(1)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、灭活或利用基因工程等方法制成的用于预防传染病的一种主动免疫的制剂。
(2)疫苗保留了病原体刺激动物体免疫系统的特性,起抗原作用,进入体内主要是诱导相应抗体和记忆细胞的产生。抗体存留时间短,在一定时间内可以发挥免疫作用;记忆细胞存留时间长,保留了对相应抗原的长期免疫能力。
2.由灭活的或减毒的病原体制成的疫苗作为抗原起作用,疫苗是大分子物质。
3.疫苗并非只能注射。接种疫苗最常见的方式有两种:注射(如流感疫苗、乙肝疫苗)和口服(如脊髓灰质炎疫苗)。
对点练1　(2022·重庆期中)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(俗称小儿麻痹症)作出了重要贡献。下列叙述错误的是(　　)。
A.减毒的脊髓灰质炎病毒相当于免疫学中的抗原
B.由于该疫苗是活疫苗,因此“糖丸”要用凉开水送服,切忌用热开水溶化
C.B细胞在“糖丸”的刺激下产生相应的浆细胞和记忆细胞
D.患免疫缺陷病的儿童可以通过吃“糖丸”预防脊髓灰质炎
　　【答案】　D
【解析】　“糖丸”——脊髓灰质炎活疫苗,即减活的病毒,相当于免疫学中的抗原,A正确;“糖丸”要用凉开水送服,切忌用热开水溶化,原因是高温能够杀死减活的病毒,B正确;B细胞在“糖丸”的刺激下能增殖分化产生浆细胞和记忆细胞,浆细胞产生相应的抗体,C正确;患免疫缺陷病的儿童因存在免疫缺陷,吃“糖丸”后不能有效产生免疫反应,不能形成相应的记忆细胞和抗体,达不到预防脊髓灰质炎的目的,D错误。
素能提升　疫苗的种类(概念扩展能力)
1.减毒活疫苗
接种后能感染人体而使人产生免疫力,从而达到预防效果。如“糖丸”就是一种减毒活疫苗,口服后可预防脊髓灰质炎。
2.灭活的死疫苗
这类疫苗中的病原体已被杀死,安全性很好,但产生的免疫效果不如减毒活疫苗,常需要多次强化免疫,如流感疫苗。
3.新型疫苗
种类 机理 特点
DNA 疫苗 将编码某种蛋白质抗原的重组表达载体(如腺病毒)直接注射到动物体内,使外源基因在机体内表达,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特异性免疫 既具有减毒疫苗的优点,又无感病危险等
RNA 疫苗 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 ①不会整合到被免疫宿主的基因组中;②可以在细胞质中直接翻译,无须运输到核内;③免疫后抗原表达迅速达到高峰,然后又立刻衰减
　　我国《黄帝内经·素问·四气调神大论》中有“是故圣人不治已病治未病,不治已乱治未乱”的论述,开创了世界防病医学的先河。我国古代东晋时期葛洪在《肘后备急方》中记载了用狂犬脑敷治狂犬病的方法,他对狂犬病的防治措施,可以称得上是世界免疫学的先驱。至明代时期,古人已经广泛采用了人痘接种法——“鼻苗法”来预防天花,这是世界上最早使用的人工免疫的治疗方法。探究:
(1)按照现代免疫学的知识,如何做到“治未病”
(2)用狂犬脑敷治狂犬病说明狂犬脑中含有什么成分 在治疗中起到什么作用
　　【提示】　(1)接种疫苗。
(2)狂犬脑中含有狂犬病病毒,能够激发机体产生对抗狂犬病病毒的免疫反应。
活动2　器官移植
　　在医疗实践中,器官移植是拯救某些患者的重要方法。但是,无血缘关系的供体器官移植后往往很难成活,具有血缘关系的供体器官移植后成活的概率较大。思考回答相关问题:
1.最初进行的器官移植,为什么总是不成功呢
　　【提示】　主要原因可能是没有考虑到免疫排斥问题。
2.在进行器官移植或骨髓移植时,为什么都要先检查供体和受体之间的组织相容性(配型)呢
　　【提示】　因为受体和供体的组织相容性抗原越接近,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成活。如果配型不合适,那么发生免疫排斥的可能性就大,也就不适合移植。
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
　　【提示】　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。
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,因此患者容易患感染性疾病。这一问题该如何解决
　　【提示】　需要在用免疫抑制剂药物与预防感染之间寻求平衡,并尽量让使用免疫抑制剂的患者避免接触病原体。
认知生成
1.只要供者和受者的主要HLA有一半以上相同,就可以进行器官移植。
2.器官移植主要需要避免发生免疫排斥反应,故需长期服用免疫抑制剂,抑制细胞免疫。
例2　(2023·北京期末)进行器官移植手术常发生免疫排斥反应,下列相关分析不正确的是(　　)。
A.发生免疫排斥是由于供体和受体细胞表面的HLA不同
B.白细胞可识别“非己”的HLA发起攻击而引发免疫排斥
C.活化的B细胞通过分泌细胞因子来裂解供体器官的细胞
D.使用T细胞特异性的免疫抑制药物可降低免疫排斥反应
　　【答案】　C
【解析】　每个人的细胞表面都带有一组与别人不同的蛋白质——组织相容性抗原,也叫人类白细胞抗原,简称HLA 。若将别人的器官或组织移植过来,白细胞能识别出“非己”的HLA而发起攻击,即发生免疫排斥反应,因此,发生免疫排斥是由于供体和受体细胞表面的HLA不同,A、B正确;活化的辅助性T细胞分泌细胞因子,以促进细胞毒性T细胞分裂、分化成为新的细胞毒性T细胞和记忆T细胞,细胞毒性T细胞与供体器官的细胞接触,使供体器官的细胞裂解死亡,C不正确;使用免疫抑制药物抑制T细胞的活性,可阻碍细胞免疫的发生,从而降低免疫排斥反应,提高供体器官的成活率,D正确。
对点练2　(不定项)下列关于免疫学应用的叙述,正确的是(　　)。
A.治疗类风湿关节炎时,可通过免疫增强疗法提高患者的免疫力
B.进行器官移植时,使用免疫抑制剂主要是为了抑制T淋巴细胞的增殖
C.相较于注射抗破伤风血清,接种破伤风疫苗可获得更长时间的免疫力
D.给重症新型冠状病毒感染患者注射灭活新冠疫苗是及时、有效的治疗手段
　　【答案】　BC
【解析】　类风湿关节炎属于自身免疫病,需要使用免疫抑制剂来降低患者的免疫力,A错误;进行器官移植时,发生的免疫反应主要是细胞免疫,使用免疫抑制剂主要是为了抑制T淋巴细胞的增殖,B正确;接种破伤风疫苗时机体会产生相应抗体和记忆细胞等,故可比注射抗破伤风血清获得更长时间的免疫力,C正确;给重症新型冠状病毒感染者注射相应抗体是及时、有效的治疗手段,注射灭活疫苗是预防手段,D错误。
【知识拓展】　　“三看法”辨析免疫预防、免疫诊断和免疫治疗
【随堂检测】
课堂小结 课堂小测
判断下列关于免疫学应用的叙述的正误。 (1)疫苗必须包含一个完整的病原体。 (×) (2)注射一针疫苗只能用于一种传染病的预防。 (×) (3)只有供者与受者的主要HLA完全相同,才可进行器官移植。 (×) (4)器官移植存在的普遍问题包括免疫排斥和供体器官短缺等。 (√) (5)免疫学在临床实践上的应用,除了免疫预防,还包括免疫诊断和免疫治疗。 (√) (6)免疫诊断的原理是抗原和抗体反应的高度特异性,可以用于检测病原体和肿瘤标志物等。 (√)
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