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生物学（新人教版）
稳态与调节
第四章第4节
免疫学的应用
在你的上臂外侧，你很可能会发现一个微小的疤痕，这是接种预防肺结核的卡介苗所留下的印记，称为卡疤。
卡疤
我国规定，新生儿在满足条件的情况下，需在出生24h后尽快注射卡介苗。
世界卫生组织也明确建议，没有感染艾滋病病毒的新生儿或儿童需尽快接种卡介苗。
一、疫苗
新型冠状病毒（2019-nCoV），自2019年底爆发以来，现已蔓延至全球，严重威胁着人类的身体健康和生命安全。接种疫苗是预防感染新冠肺炎最有效的解决方案。
一、疫苗
通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。
1. 疫苗的概念
疫苗必须包含一个完整的病原体吗？为什么？
一般情况下，引起免疫反应的并不是整个病原体，而是病原体所含有的抗原。因此，可以利用病原体的某些成分（如蛋白质、多糖夹膜类）及其产物制备疫苗。随着免疫学、生物技术和分子生物学的发展，DNA疫苗也已经在临床中使用。
旁栏思考
疫苗不必包含一个完整的病原体。
一、疫苗
通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。
接种疫苗后，人体内可产生相应的抗体及记忆细胞，从而对特定传染病具有抵抗力。
1. 疫苗的概念
2. 疫苗的作用
一、疫苗
① 我国是世界上最早用免疫的方法预防传染病的国家。
《牛痘新书》中写到：“考上世无种痘诸经，自唐开元间，江南赵氏始传鼻苗种痘之法。”
痘衣法
痘浆法
3. 疫苗的发展历程
一、疫苗
3. 疫苗的发展历程
② 法国科学家巴斯德有关疫苗的研制，开创了科学地进行免疫接种的新时期。
巴斯德简介：（1822年12月27日—1895年9月25日），法国微生物学家、化学家，近代微生物学的奠基人。
巴斯德主要成就——巴氏消毒法、研制狂犬疫苗等。
③ 之后，许多研究者针对不同感染性疾病的特异性病原体进行研究，研制出许多疫苗。
一、疫苗
4. 疫苗的实例
脊髓灰质炎疫苗是预防和消灭脊髓灰质炎的有效手段。
脊髓灰质炎是由脊髓灰质炎病毒引起的一种急性传染病。病毒主要侵犯人体脊髓灰质前角的灰、白质部分，对灰质造成永久性损害，出现肢体弛缓性麻痹。部分患者可发生迟缓性神经麻痹并留下瘫痪后遗症，一般多见于5岁以下小儿，故俗称“小儿麻痹症”。
一、疫苗
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，未来将有广阔的前景。
4. 疫苗的实例
DNA疫苗是将编码目的抗原蛋白基因序列的质粒经肌肉注射导入宿主细胞，通过转录系统表达抗原蛋白，诱导宿主产生针对该抗原蛋白的免疫应答，从而达到免疫目的的新型基因工程疫苗。
问题探究：
某同学在流感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
1. 为什么注射的流感疫苗没起到预防作用呢
思考·讨论：
流感病毒极易发生变异，该同学注射的流感疫苗所预防的流感与她所患的流感可能不是同一个类型的，所以没有起到预防的作用。
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. 某同学接种了流感疫苗，大夫提醒他说:“这一两天要留意，可能会有轻微发热或其他症状。”为什么接种疫苗可能会有轻微的反应
疫苗通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品，接种的疫苗作为外来抗原可激发机体发生免疫反应，有些疫苗尤其是减毒疫苗引发的免疫反应相对强烈，能引起可感知的反应。
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。
一、疫苗
① 减毒疫苗
减毒疫苗
灭活疫苗
新型疫苗
减毒疫苗
定义
用减毒或无毒力的或病原微生物制成的疫苗。
免疫效果持久；
即可产生体液免疫，也可以产生细胞免疫
毒力有可能恢复；不易保存、运输
优点
缺点
5. 疫苗的种类
一、疫苗
② 灭活疫苗
灭活疫苗
定义
将病原体经过人工大量培养后，用理化方法灭活制成
已保存、运输；
毒力无法恢复
需要多次接种，不产生细胞免疫
优点
缺点
5. 疫苗的种类
疫苗
APC
辅助性T细胞
B细胞
浆细胞
记忆B细胞
抗体
真正的病原体
更多抗体
清除病原体
一、疫苗
③ 新型疫苗
该类型的疫苗包括基因工程疫苗等，它是以现代基因工程的手段，由病毒DNA上的一段无毒序列制成。
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。
5. 疫苗的种类
一、疫苗
(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( )
判断常考语句，澄清易混易错
√
×
√
知识巩固
3．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
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。
二、器官移植
1. 器官移植的概念
等待移植的心脏
2. 现状
器官移植已成为治疗多种重要疾病的有效手段，其主要原因有两点：
②高效免疫抑制剂的陆续问世。
①器官保存技术和外科手术方法等的不断改进。
二、器官移植
思考·讨论：器官移植所面临的问题及希望
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个肾，然而这个凝结着伟大母爱的肾只存活了22天。
资料1
没有考虑排斥问题
1. 最初进行的器官移植，为什么总是不成功呢？
卡雷尔（1873-1944）
法国医生
思考·讨论：
二、器官移植
① 组织相容性抗原
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。
② 免疫排斥
HLA是表明细胞身份的标签物质。
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，这种现象叫做免疫排斥。
3. 器官移植容易失败原因
器官移植的关键：
取决于供体与受体的HLA是否一致或相近。
二、器官移植
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。
在进行器官移植或骨髓移植时，都要先进行配型，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。
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
思考·讨论：
二、器官移植
思考·讨论：器官移植所面临的问题及希望
据世界卫生组织于2013年的调研结果显示，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（其中肝移植2000多例、肾移植5000多例），位居世界第2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。
资料3
中国2015年后全国器官移植例数
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(相当于成人心脏尺寸的千分之一)；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。
资料4
科研人员培育出的人工心脏（红色为心肌细胞，绿色环是一类结缔组织）
二、器官移植
利用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时相同的，移植后发生免疫排斥的可能性很小。
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
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，或通过适当锻炼，提高自身免疫力。
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
思考·讨论：器官移植所面临的问题及希望
二、器官移植
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
免疫抑制剂（例如环孢素A）可以降低免疫排斥反应。
1、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。
批判性思维：
二、器官移植
① 免疫排斥反应
② 供体器官十分短缺
中国人体器官分配与共享计算机系统
2013年，中国人体器官分配与共享计算机系统正式启用。根据《人体捐献器官获取与分配管理规定(试行)》，捐献器官必须通过器官分配系统进行分配。该系统以技术手段最大程度地排除人为干预，以患者病情紧急度和供受者匹配程度等国际公认的客观医学指标对患者进行排序，由计算机自动分配器官。
5. 器官移植存在的问题
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。
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。
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。
二、器官移植
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
胚胎干细胞培养的心脏
二、器官移植
② 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
在器官供体基因组中导入某种调节因子
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
6. 器官移植的希望
二、器官移植
③唤醒潜藏在人们心灵深处的爱心，有更多的人加入到自愿捐献器官的行列中来。
6. 器官移植的希望
实践应用
免疫预防
免疫诊断
免疫治疗
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。
三、免疫学在临床实践上的应用
1. 免疫预防
三、免疫学在临床实践上的应用
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。
检测肿瘤标志物(如甲胎蛋白AFP)
检测病原体
2. 免疫诊断
实例1：早早孕检测
早孕试纸中含有能够与HCG(人绒毛膜促性腺激素)结合的抗体，能够与HCG结合，并形成抗原抗体复合物，最后再与色素分子结合，并在试纸上显现条带。
个体表现型
A型
B型
O型
AB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
三、免疫学在临床实践上的应用
实例2：ABO血型的鉴定
2. 免疫诊断
三、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使用免疫抑制剂
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
三、免疫学在临床实践上的应用
【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(俗称小儿麻痹症)作出了重要贡献。判断下列相关表述是否正确。
该“糖丸”是用灭活的病毒制成的。( )
该疫苗可以识别组织相容性抗原。( )
当接种该疫苗后，机体会产生一定的免疫反应。 ( )
练习与应用
教材P85
×
×
√
【判断常考语句，澄清易混易错】
① 器官移植时供者与受者主要HLA要完全一致才可以。（　 ）
② 免疫学技术和制剂在临床诊断中得到了广泛应用，如检测病原体和肿瘤标志物等。（　 ）
③ 对免疫功能低下者使用免疫增强疗法，如治疗类风湿关节炎。（　 ）
④ 器官移植时产生的排异反应是细胞免疫。（　　）
×
√
×
√
一、疫苗
知识巩固
2．角膜移植是最成功的器官移植，因角膜本身不含血管，处于“免疫赦免”地位，使角膜移植的成功率高于其他同种异体器官移植。下列有关叙述正确的是(　　)
A．被移植角膜与受体之间不存在免疫反应
B．眼球血液中含有淋巴细胞、免疫活性物质
C．用药物抑制B细胞增殖可获得“免疫赦免”
D．“免疫赦免”说明人体免疫防御功能存在缺陷
B
三、免疫学在临床实践上的应用
练习与应用
教材P85
【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免都会发病，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天的匀浆失去使家兔患病的作用。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岁的被疯狗咬伤的小男孩，连续注射十几天后，小男孩活了下来。这位小男孩就是世界上第一位狂犬病疫苗的注射者。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。
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？
为什么要对小男孩连续注射十几天呢？
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。
三、免疫学在临床实践上的应用
练习与应用
教材P85
(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 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。
本质上它们并没有区别，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。

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