兽医免疫学 感染的范围。近年来，免疫学理论系统逐渐形成，对免疫功能的类型特点及其 对机体的影响、免疫应答的发生及其机制等诸多问题有了更为全面的认识，形 成了较完善的现代免疫学概念。免疫是指机体识别自己与非已，并能将非己成 分排出体外的复杂的生理学功能，它可能对机体产生不同的影响。正常情况 下，免疫功能使机体内环境得以维持稳定，具有保护作用；在异常情况下，免 疫功能可能导致某些病理过程的发生和发展。 (二)免疫学的概念 现代免疫学是研究机体免疫系统组织结构和生理功能的科学，主要涉及免 疫系统的结构、组成及功能；免疫系统对抗原的识别及应答；免疫系统对抗原 的排异效应及其机制；免疫功能异常所致病理过程及其机制：抗原耐受的诱 导、维持、破坏及其机制：免疫学理论和方法在疾病预防、诊断和治疗中的应 用等。 第二节免疫的基本特性和基本功能 免疫系统是机体在长期的进化过程中形成的防御体系，通过免疫系统识别 自己和非己成分，并产生免疫应答排除非己，维持机体生理平衡。 (一)免疫的基本特点 1.识别自己与非己(recognition of self and nonself)对机体自己与非己 的大分子物质进行识别是免疫应答的基础。免疫系统对自身组织成分不起反 应，而对非己成分则发生明显反应。机体这种识别的机能十分精确，不仅能识 别异种蛋白质，甚至对同一种动物不同个体的组织和细胞也能识别。 2.特异性(specificity)与识别功能一样，免疫反应具有高度的特异性 它能对抗原物质极微细的差异加以区别。如接种猪瘟疫苗可获得对猪瘟病毒的 免疫力，但不能抵抗其他病毒的攻击。这种特异性主要取决于抗原表面的某些 特殊化学基团（决定簇）与机体所产生的抗体分子上抗原结合部位的互补关 系。 3.免疫记忆(immunologic memory）免疫细胞接受抗原刺激后，部分淋 巴细胞分化为记忆细胞，当再次与同种抗原接触，即可迅速产生免疫应答，发 挥免疫效应。 (二)免疫的基本功能 机体免疫系统通过识别自己与非己，并对非己产生应答，主要发挥以下三 大基本功能： l.免疫防御(immune defence） 即抗感染免疫，是指阻止病原微生物侵 2
第一章绪论 入机体，抑制其在体内繁殖、扩散，从体内清除病原微生物及其产物，保护机 体生存的功能。该功能异常，可发生超敏反应和重复感染。 2.免疫自身稳定(immune homeostasis)是指清除体内变性、损伤及衰 老的细胞，维护内环境稳定的功能。该功能异常，可导致自身免疫病的发生。 3.免疫监视(immune surveillance),由于各种体内外因素的影响，正常 个体的组织细胞也可不断发生畸变和突变。免疫监视具有识别、杀伤与清除体 内突变细胞的功能。若该功能发生失常，可能导致肿瘤发生。 第三节·免疫学发展简史 免疫学是人类在与传染病斗争过程中发展起来的。和其他自然科学一样 经历了经验阶段、实验阶段和理论阶段的螺旋式上升过程。在发展的各个阶 段，有所重叠，难以截然分开。回顾免疫学发展简史，将有助于了解其形成的 历史背景、现状和发展动态。 (一）免疫学的经验时期(16一18世纪) 人类对免疫学现象的认识及其应用，可追湖到数百年前中国医学家用人痘 苗预防天花的实践。天花是一种烈性传染病，健康人一且接触患者，几乎无不 遭受感染，但感染后的幸存者，即不会再次感染。我国早在宋朝（公元11世 纪)已有吸人天花痂粉预防天花的传说。到明代，我国劳动人民发现了用人痘 痂皮进行接种，造成人工轻度感染，可达到预防天花的目的。在发现天花病毒 之前应用人痘苗预防疾病，可视为人类认识机体免疫的开端，也是我国医学对 人类的伟大贡献。其后，我国应用人痘接种预防天花的方法，经丝绸之路西传 至欧亚各国，东传至朝鲜、日本及东南亚国家。接种“人痘”预防天花，带有 危险性，有可能得天花，故这一方法未能非常广泛地应用。但其流传世界各 国，为后来牛痘减毒苗的发明提供了重要的启示。 l8世纪末，英国医生Jenner观察到牛患有牛痘，病牛局部痘疮酷似人类 天花，挤奶女工为患有牛痘的病牛挤奶，其手臂部亦可感染牛痘疮，但其后就 不会再得天花。于是他意识到种“牛痘”可预防天花。他把接种牛痘称为 “Vaccination”(种痘)，取意于拉丁文Vacca(母牛)，于1798年公布了他的 论文。接种牛痘预防天花的方法也逐渐被广泛接受。在Jenner年代，全然不 知天花是由天花病毒感染所致。他从实践观察中总结发现的种牛痘预防天花 既安全又有效，弥补了人痘苗的不足，并可在实验室大量生产，从而为人类传 染病的预防开创了人工免疫的先河。在此阶段，人们对免疫学现象主要为感性 认识，故被称为经验免疫学时期。 3
兽医免疫学 (二)免疫学的经典时期(19一20世纪中叶)， 从19世纪中叶开始，实验生物学获得飞速发展，人们对免疫功能的认识 已不仅限于对某些现象的观察，而是进人了科学实验时期。由于显微镜放大倍 率的提高，在显微镜下可直接观察到细菌，使多种病原菌被发现。其中法国科 学家巴斯德(Louis Pasteur,1822一1895)和德国科学家郭霍(Robert Koch, 1843一1910)奠基的研究微生物学的方法，为发现各种传染病的病原提供了实 用的技术和方法。人们开始应用已灭活及减毒的病原体制成疫苗，预防传染 病，从而疫苗得以广泛发展和使用。 1888年发现白喉杆菌的白喉外毒素，进而发现抗白喉毒素血清（高免血 清)有中和毒素作用，在临床上使用抗毒素血清治疗白喉病人。随后，又成功 地将白喉及破伤风外毒素脱毒成类毒素，进行预防接种。 20世纪初，科学家们先后发现了免疫血清在体内和体外能凝集细菌、杀 灭细菌和溶解细菌的作用。免疫血清中的溶血素、凝集素、沉淀素等特异组分 被相继发现。将血清中能与相应细菌或毒素反应的物质称为抗体，能刺激机体 产生抗体的物质（细菌、类毒素）称为抗原，从而建立了抗原，抗体的概念。 在此期间建立了各种体外检测抗原抗体反应的方法，称为血清学试验。血清学 研究的发展又促进了免疫学的发展。20世纪30年代开拓了免疫化学的研究领 域，人们开始对抗原的特异性、抗体的理化性质、抗原抗体反应机制进行了厂 泛研究，以抗体为中心的体液免疫研究，在20世纪上半叶占据免疫学研究的 主导地位。20世纪60年代初将抗体统一命名为免疫球蛋白(1g),并证明抗 体具有不均一性，可分为IgG、【gM、gA、IgE和IgD5类。再后，有关lg分 子结构和生物学活性的研究便成为免疫化学的中心课题。 20世纪初也观察到一些异常的免疫现象，如应用异种动物血清（马的抗 白喉毒素血清)治疗患者时，可引起患者出现发热、皮疹、水肿、关节肿等症 状，称为血清病。这一现象证明机体使用免疫血清不一定都是增强抵抗力，有 时可能出现病理性反应性，后来统称为超敏反应(hypersensitivity)。从此，人 们认识到适宜的免疫应答，有免疫防卫作用，不适宜的免疫应答，则有致病作 用。超敏反应的研究开始动摇了免疫的传统概念，同时开创了免疫病理学这 新的学科分支。 免疫学在此时期的发展与微生物学密切相关，但还只是微生物学的一个 分支。 (三)现代免疫生物学的发展时期(20世纪中叶至今) 从上世纪中叶起，免疫学由于相关学科发展和促进，有了质的飞跃。主要 表现在理论上出现了崭新的理论体系，如克隆选择学说的提出等，在方法上更
第一章绪论 是出现了许多新技术，使免疫学研究超越了传统的抗感染免疫的范畴，从而开 启了现代免疫生物学的新阶段。 抗体的发现引发许多学者对抗体产生机理的探索。Ehrlich(1897)首先提 出抗体生成的侧链(side chain)学说，认为抗毒素分子存在于细胞表面，当外 毒素进人体内后与之特异结合，刺激细胞产生更多的抗毒素分子并脱落进入血 流，即为抗毒素。他的学说在当时未能得到大多数免疫学家的支持。 20世纪30年代，Haurowitz等人认为抗体分子的结构是在抗原直接影响 下形成的，并提出了抗体生成的模板(templates)学说。其后，Paulin等人对 该学说进行修正，认为抗原通过干扰胞核DNA而间接影响抗体分子构型，此 即间接模板学说。这一学说不承认产生抗体的细胞膜上具有识别抗原的受体， 而是以抗原为主导，决定了抗体的特异结构。该学说主宰了约30年的免疫学 进展，但它只是较片面地强调了抗原对抗体免疫反应的作用，而忽视了机体免 疫反应的生物学过程，回避了机体免疫反应的基本生物学规律一 “自己”与 “非己”的识别作用。 根据抗原刺激后特异性抗体迅速形成的事实，Jeme(1955)提出自然抗 体选择(natural antibody selection)学说，他认为机体体液循环内存在着很低 浓度的针对各种抗原的天然抗体，当机体接触某一抗原时，此抗原即与相应的 特异性抗体发生反应，形成抗原抗体复合物，该复合物可刺激更多细胞产生针 对该抗原的特异性抗体。 以上这些学说都以抗原及抗体化学分子为中心，忽视了免疫细胞的作用。 Fagraeus(1948)证明抗体是由抗原刺激机体后，使淋巴细胞转化成浆细胞产 生的。这些成就均启示免疫细胞在抗体合成及细胞免疫作用中的主导作用。澳 大利亚学者Burnet在l975年提出了关于抗体生成的克隆选择(clonal selec tio)学说。他以免疫细胞为核心，认为机体存在随机形成的多样性免疫细胞 克隆，每一克隆的细胞表达同一特性受体；细胞表面受体特异识别并结合抗 原，致使细胞发生克隆扩增，产生大量后代细胞，合成大量相同特异性的抗 体，同时产生免疫记忆细胞。不同抗原结合不同特异性的细胞表面受体，选择 并活化不同的细胞克隆，产生不同的特异性抗体。该学说发展了Erhlich的侧 链学说，修正了Jeme的天然抗体选择学说，同时这一学说对许多免疫现象做 出了较为合理的解释。例如，胎胚期个体免疫细胞与自身成分或外来的抗原接 触后，可被破坏、排除或处于抑制状态，这称为禁忌克隆(forbidden clone), 它可使成年个体失去对自身成分或抗原的反应性，即机体对这些抗原产生了免 疫耐受性。禁忌克隆可以复活或突变，成为能与自身成分起反应的克隆，即出 现自身免疫疾病。 5
兽医免疫学 Burnet的一个细胞克隆产生一种特异性抗体的预见，在1975年被Kohler 和Milstein所发明的单克隆抗体技术所证实。Burnet将以抗体为中心的免疫化 学阶段发展至以细胞应答为中心的细胞生物学阶段，全面推动了细胞的免疫应 答、免疫耐受形成及其机制的研究。克隆选择学说的提出为免疫生物学的发展 莫定了理论基础，使现代免疫学的发展方向发生了重大的变化， 自20世纪60年代至今的40余年，人们从器官、细胞和分子水平探讨了 免疫系统的构成与功能，对免疫学各领域进行的研究不断取得突破性进展，对 生物学、医学及兽医学发展都产生了深远影响。1969年7月，在美国华盛顿 成立了国际免疫学联合会一 -International Union of Immunology Societies (UIS),并于1971年在华盛顿召开了第一次国际免疫学会联合会议。在这次 会议上与会代表一致认为，再将免疫学包含在微生物学中是不合理的，而且会 影响它的发展，应当自成体系，单独建立免疫学。UIS的成立，标志着现代 免疫学的建立，有力地推动了免疫学的发展。 1.免疫细胞生物学研究早在1955年就发现，切除鸡的法氏囊可导致抗 体产生缺陷，由此提出鸡的法氏囊可能是抗体生成细胞的中心。1961年发现 小鼠新生期切除胸腺或新生儿先天性胸腺缺陷，均导致严重的细胞免疫缺陷， 且抗体产生亦严重的下降，从而发现了执行细胞免疫的T细胞。随后又证明 了淋巴细胞的免疫功能，T细胞及B细胞分别负责细胞免疫及体液免疫。T细 胞及B细胞之间存在着协同作用，T细胞向B细胞提供辅助后，B细胞才能产 生抗体。1969年后，又提出了T细胞及B细胞亚群的概念和淋巴细胞在外周 淋巴组织的分布，由此确立了动物免疫系统的组织学和细胞学基础。进人20 世纪70年代，发现了巨噬细胞在免疫应答中的作用，它是参与机体免疫应答 的第三类细胞。从而证明了机体免疫应答的发生是由多种细胞相互作用的结 果，并初步揭示了B细胞的识别、活化、分化和效应机制，使免疫学的研究 进人细胞生物学和分子生物学领域。 1975年以后，单克隆抗体(monoclonal antibody,McAb)技术的建立及 其普遍使用，使人们可以鉴定细胞表面不同的蛋白质分子。以特征性分子为标 记，将T细胞分为细胞毒性T细胞、辅助性T细胞等不同功能亚群，还证明 了抑制性T细胞的存在。1976年，T细胞生长因子(T cell growth factor. TCGF)的发现，使T细胞体外培养增殖成功。之后，更多种类的细胞因子 (cytokine)的发现，揭示了在免疫应答中，细胞因子具有介导和调节T细胞、 B细胞及T细胞各亚群间相互作用的功能。 以T细胞为中心的免疫生物学研究，是20世纪70年代免疫学研究最活 跃的领域之一。其主要成就是对T细胞、B细胞研究，阐明了免疫细胞及其相 6