资源简介

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第四章第四节
免疫学的应用
MIANYIXUE
本节聚焦
学习目标
疫苗的作用是什么？为什么它能够发挥这样的作用？
器官移植面临哪些问题？该如何解决这些问题？
学习目标
分析疫苗的应用、器官移植的免疫排斥、免疫诊断的原理及应用，培养解释、归纳、批判性思维等科学思维能力。(科学思维)
通过分析疫苗、器官移植对免疫系统组成和功能的影响，形成生命的稳态与平衡观。
(生命观念)
通过了解免疫学在免疫预防、免疫治疗、器官移植等方面的应用，培养关注生物科技前沿、关注人体健康的态度。(社会责任)
问题探讨
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入，免疫学得到了越来越广泛的应用。疫苗的发明和应用，就是典型的例证。
全球历史上最致命的流行病死亡人数(万人)
问题探讨
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，所以没有起到预防作用。
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？
讨论
为什么注射的流感疫苗没起到预防作用呢？
一、疫苗
我国是世界上最早用免疫的方法预防传染病的国家。
1.疫苗的研发历程
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。
MIANYIXUE
中国古代种人痘
Edward Jenner种牛痘
一、疫苗
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。
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。
1.疫苗的研发历程
巴斯德
巴斯德主要成就：
巴氏消毒法、研制狂犬疫苗等。
一、疫苗
1.概念
接种疫苗后，人体内可产生相应的抗体(以及相应的记忆细胞 )，从而对特定传染病具有抵抗力。
疫苗通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。
特异性
记忆性
2.作用机理
疫苗
浆细胞
记忆B细胞
抗体
辅助性T细胞
B细胞
真正的病原体
记忆B细胞
浆细胞
抗体
清除病原体
APC
一、疫苗
3.疫苗种类及实例
将抗原病原微生物用物理方法灭活后制作而成。
实例：狂犬疫苗等。
（1）灭活疫苗
优点
制备简单，保存时间长且相对较安。
不足
接种量大，且需要多次接种。
一、疫苗
3.疫苗种类及实例
丧失致病能力，毒性减弱或基本无毒的活菌或病毒。
实例：卡介苗、脊髓灰质炎疫苗（顾方
舟）、牛痘疫苗、麻疹疫苗等。
（2）减毒疫苗
优点
接种一次，且接种量少免疫时间长，效果好。
不足
毒力有可能恢复，不易保存、运输。
合作探究
随着科学技术的发展，疫苗技术也在发展，你知道目前疫苗发展到第几代了吗？
一、疫苗
3.疫苗种类及实例
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。
实例：新型乙肝疫苗、某个亚型的禽流感疫苗等。
（3）DNA疫苗
优点
免疫保护力增强，制备简单，省时省力
2018年5月，我国首个人和动物的DNA疫苗获得新兽药证书
一、疫苗
4.疫苗实例
1980年，世卫组织宣布天花在地球上绝迹——人类彻底消灭了天花
人乳头瘤病毒(HPV)疫苗
预防由HPV引起的几种子宫颈癌，是世界上第一个预防癌症的疫苗
禽流感疫苗
我国首个DNA疫苗，预防某个亚型的禽流感
预防结核病
天花疫苗
卡介苗
麻疹疫苗
预防麻疹
即糖丸，预防脊髓灰质炎
脊髓灰质炎疫苗
活疫苗
一、疫苗
5.疫苗引发免疫反应的特点
接种一种疫苗一般只能预防由一种病原体引起的传染病。
①特异性:
免疫力能维持较长的时间。
②记忆性:
6.疫苗研究的意义
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，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。
一、疫苗
思考讨论
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。
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？
一、疫苗
思考讨论
这种想法是可行的，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。理论上，制备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，还有麻疹、风疹二联疫苗，流行性脑膜炎二价疫苗等。
是否能够设计出针对许多疾病(具有与它们相关的多个抗原决定簇)的一种疫苗呢？理论上是可行的，但会遇到很多困难。
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。
一、疫苗
思考讨论
不同类型的免疫缺陷患者，对是否接种疫苗、可以接种哪种疫苗的要求，是有区别的。
但一般情况下，不建议患免疫缺陷的儿童接种疫苗，特别是减毒活疫苗。这是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。
3.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？
一、疫苗
思考讨论
疫苗不必包含一个完整的病原体。
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。
4.疫苗必须包含一个完整的病原体吗？为什么？
一、疫苗
思考讨论
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。
5.为什么注射疫苗一段时间后才会起作用？
生物体内产生了对应的抗体和记忆细胞。
6.疫苗注射成功的标志是？
一、疫苗
思考讨论
①时间间隔太短：
前一次产生的抗体水平较高，与后一次接种的疫苗发生免疫反应，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。
7.疫苗多次注射的时间间隔不能太短，也不能太长，原因是？
二、器官移植
1.概念
器官移植已经成为治疗多种重要疾病的有效手段,其主要原因有两点：
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.意义
器官保存技术和外科手术方法等的不断改进。
高效免疫抑制剂的陆续问世。
二、器官移植
3.器官移植所面临的问题
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。
可能是没有考虑免疫排斥问题。
细胞免疫
最初进行的器官移植，为什么总是不成功呢？
思考
那么什么是免疫排斥？如何解决这样问题？
思考
二、器官移植
免疫排斥的原理：
1.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 ）
2.每个人的白细胞能够识别HLA，区分自己和非己。
3.正常情况下，白细胞不攻击自身细胞。
4. 如果将别人的组织或器官移植过来，就能识别HLA不同而发起攻击。
5.除了同卵双胞胎外，不同的人具有不同的组织相容性抗原。
二、器官移植
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。
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。
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
从以上材料可以看出，器官移植的关键是什么？
思考
器官移植的关键
取决于供体与受体的HLA是否一致或相近。
研究表明，HLA的相似度达到50%以上就可以进行器官移植。
二、器官移植
4.器官移植的希望
资料3：2015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2000多例。2015年中国有2766人在生命终结之时，捐献出了自己的器官。
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。
二、器官移植
思考讨论
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。
1.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。
2.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。这一问题如何解决？
二、器官移植
器官移植所面临的问题：
总结
MIANYIXUE
①存在免疫排斥的问题
②供体器官短缺问题
解决方法：
①利用干细胞培养相应的组织、器官；
②更多的人自愿捐献器官。
三、免疫学在临床实践上的应用
1.免疫预防
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。
疫苗
2.免疫诊断
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。
三、免疫学在临床实践上的应用
①原理
2.免疫诊断
抗原抗体反应的高度特异性
固相载体
待测抗原
+
酶标抗体
包被
显色底物
免疫酶标检测原理示意图
②应用
检测病原体和肿瘤标志物
三、免疫学在临床实践上的应用
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，调整病人的免疫功能，从而达到治疗疾病的目的。
疫苗
（1）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。
（2）免疫抑制疗法：如治疗类风湿关节炎、系统性红斑狼疮等。
（3）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。
当堂检测
(1)疫苗必须包含一个完整的病原体。( )
提示：疫苗通常是灭活的或减毒的病原体制成，只需含有能刺激机体产生特定抗体的部分结构即可。
(2)疫苗只能用于一种传染病的预防。( )
提示：人乳头瘤病毒疫苗可以预防由HPV引起的几种子宫颈癌。
(3)只有供者与受者的主要HLA完全相同，才可进行器官移植。( )
提示：只要供者与受者的主要HLA有一半以上相同，就可以进行器官移植。
(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)在进行器官移植时，运用免疫抑制剂可以提高成活率。( )
×
×
×
√
√
当堂检测
1.当人体注射了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
解析
疫苗相当于抗原，注射后，吞噬细胞会加工处理和呈递抗原，A不符合题意；注射疫苗后，产生针对该禽流感病毒蛋白的记忆细胞和抗体，B、D不符合题意；用禽流感病毒蛋白制备的疫苗没有感染性，不会进入宿主细胞，不会产生细胞免疫，C符合题意。
C
当堂检测
2.下列关于器官移植的叙述错误的是(　　)
A.手术成功的关键在于配型相合
B.手术后患者要服用免疫抑制剂，以提高移植器官的成活率
C.免疫抑制剂的使用会使淋巴细胞减少，反而使患者容易患感染性疾病
D.免疫抑制剂只作用于B细胞
解析
器官移植手术成功的关键在于配型相合，减少排斥，A正确；器官移植最大的问题是存在免疫排斥，因此器官移植手术后患者要服用免疫抑制剂，以提高移植器官的成活率，B正确；免疫抑制剂的使用会使淋巴细胞减少，降低免疫能力，这会导致患者容易患感染性疾病，C正确；免疫抑制剂能抑制与免疫反应有关的细胞(T细胞和B细胞等)的增殖和功能，D错误。
D

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