16 免疫学原理 的Fe受体即FeYRI(CD64)和FeYRIⅢ(CDl6),参与杭体依赖细胞介导的细胞毒作用(antibody- dependent cell-mediated ytolocixity,ADCC)。又如非专职抗原递呈细胞在细胞因子的作用下 可通过调节不同类型淋巴细胞的活性，诱导局部免疫耐受。 (四)补体、细胞因子和粘附分子的作用 补体的激活和各种分化抗原、粘附分子及其受体的表达，参与特异性免疫应答中免疫细 胞的成熟、分化和归巢(homing)。前面已提到，补体活化的经典途径在体液免疫中起重要作 用，参与抗原抗体复合物诱发的补体介导的细胞毒性(CDC)效应。 免疫细胞分泌各种类型的细胞因子，以网络的形式和非特异性的作用格局参与并调节 特异性免疫应答，有时还直接发挥效应功能（如TNF对靶细胞的杀伤）。细胞因子还在T、B 细胞亚群的分化以及B细胞发育中抗体的类别转换(class switch)中起重要作用。 从上述几点可以看出，没有天然免疫细胞和分子的介入，就不会出现有效的特异性免疫 应答。天然免疫和获得性免疫是完整的免疫系统不可分割的两个方面。把特异性免疫应答 机械性的孤立起来是不可取的。 第五节克隆选择、克隆扩增和克隆选择学说 在免疫学发展中的意义 一抗原驱动下的淋巴细胞克隆扩增 (一)适应还是选择 抗体是最先确定的参与特异性免疫应答的效应成分。针对某一抗原产生的特异性抗 体，其抗原结合部位和抗原分子的表位往往因结构互补而具有高亲和力，换言之，抗体对抗 原的识别显示特异性。 机体针对某一抗原产生特异性抗体的机制，主要涉及两种理论。指令学说认为，浆细胞 合成的免疫球蛋白肽链可“适应性”地以进入细胞的抗原分子为模板，折叠成为具有特定结 构的分子，然后分泌于细胞外成为抗体。侧链理论认为，抗原仅作为一个选择因素，在已经 存在的、结构多样的抗体分子中，把能够与之互补者“挑选”出来，由此获得特异性抗体。 适应还是选择，是20世纪生命科学领域中争论最为激烈的问题之一。例如细菌和害虫 耐药性的形成，是生物体对日益增加药物剂量的一个适应性改变，还是大剂量的药物选择出 了带有抗药基因的个体。实验证明选择学说是正确的。这就是说，在药物施用之前，抗药基 因已经存在。或者说，在特定抗原来到之前，能识别这一抗原的抗体及相应的抗体形成细胞 已经存在。在这种情况下，抗体谱所包含的大量特异性抗体分子(BCR分子)，有可能在机体 的整个生命周期中根本遇不到相应的抗原。然而有备无患，这是机体应付多变内外环境的 一种潜在的能力。 侧链理论正确地提出了抗原对抗体的选择，但基于当时免疫学的发展水平，错误地认为 一个抗体形成细胞可以表达并分泌各种特异性不同的“侧链”即抗体分子，一旦某一侧链被 抗原选中即可使该细胞大量分泌其中某一种抗体。因而这一学说不能解释特异性免疫应答 中的记忆性如何产生等问题。 (二)抗源选择表达特定BCR的B细胞克隆 克隆选择学说的真正确立，有赖于提出被选择的实体不是抗体分子本身，而是分泌这一抗
第一章概论 17 体并可以发生克隆扩增的免疫细胞，因为抗体是细胞表面抗原受体BCR的分泌形式。重要的 是，这一克隆已被程序化成为不能产生显示其他特异性的受体和抗体分子。因而抗原和BCR 的结合，激活了表达此单一特异性受体的免疫细胞，使之发生克隆扩增。其后产生的子细胞在 BCR的结构即其和抗原结合的专一性上，和当初被选择出来的细胞保持一致，由此才能保证产 生大量特异性相同的抗体。这就是说，克隆选择必须伴随着后续的克隆扩增。这是澳大利亚 免疫学家McFarlune Bumet于20世纪50年代提出的克隆选择学说的精髓（图1-7）。 祖细胞 ○○○δ6 各种BCR/TCR结构 不同的淋巴细鹏 ⌒⌒⌒66 自身Ag 自身Ag ⌒⌒⌒ 成熟未致敏淋巴细鲍库 外来g 个 资舞桃受接隆品光程 效应细胞清除外来抗原 图1-7克隆选择学说 (三)Bumet的克隆选择学说要点 (1)各淋巴细胞带有的受体显示单一的特异性。 (2)外来抗原以高亲和力和能与之结合的受体发生相互作用，使带有该受体的淋巴细 胞激活并发生克隆扩增。 (3)因淋巴细胞激活而分化成熟的效应细胞，其受体的特异性和亲代淋巴细胞相同。 (4)带有能识别自身抗原的淋巴细胞在发育早期被清除，在成熟的淋巴细胞库中不复 存在。 二克隆选择学说的意义 (一)克隆选择和系统发有 前面提到，抗原识别和选择的粑目标，并不是抗体分子本身，而是BCR。正因为如
18 免疫学原理 此，才有克隆选择和克隆扩增。现知，对于TCR即T细胞抗原识别多样性的产生，也服从于 克隆选择学说。不同的是，体细胞突变作为多样性产生的一种机制，只适用于BC℉而不适 用于TCR,亦即TCR基因多样性的产生中不涉及体细胞突变。由于体细胞突变不构成选择 压力，在进化上没有意义，因而关于突变和选择关系的理解，既需要着眼于个体（个体发育）， 也需要扩展到胚系基因及其多样性的产生（系统发育），以及它们和特异性免疫应答的关系。 在这个意义上，克隆选择学说是近代免疫学发展的基石，是理解特异性免疫应答的理论 基础。 (二)克隆选择和克隆扩增解释了多种重要的免疫生物学现象 1.关于特异性应答的特点：前已提及，免疫细胞抗原受体结构的多样性，为克隆选择 提供了基础和素材，而克隆扩增后致敏淋巴细胞的长期存活又是免疫记忆产生的细胞学基 础。因而没有克隆扩增就没有特异性免疫应答，克隆应答(clonal response)已成为特异性应 答的同义词。 淋巴细胞克隆扩增的直接后果，一是特异性细胞的数量多了。如果原先只有少数细胞 产生特异性抗体，现在有成倍的细胞参与。这解释了二次应答中应答强度的增加。二是扩 增的细胞皆属已被同一抗原致敏者，此类细胞一旦再次接触原先的抗原，激活速度大大增 快。这解释了二次应答中潜伏期较短的特点。 2.克隆清除与自身耐受：克隆选择学说首次提出识别自身抗原的淋巴细胞可通过克 隆清除(clonal deletion)形成自身耐受。至今，这仍然是理解中枢耐受产生的主要理论，这一 过程是通过胸腺内阴性选择和细胞调亡而实现的。 3,抗体的亲和力成热：这是抗体生成二次应答中发生的重要事件。其中涉及两个要 素，一是BCR编码基因易感部位的高颜突变(hypermutation)即体细胞高频突变，这一突变作 为一个重要的机制参与构成BCR的多样性以及表达这些BCR分子细胞克隆的多样性；二是 低剂量抗原对突变产生的高亲和力受体分子及相应细胞克隆的选择。这是个体发育中抗原 驱动下的一种选择过程，选择的要素是抗体的亲和力(affinity)。亲和力与特异性之间虽有 联系但不完全相等。 4.独特型和独特型网络：根据抗独特型抗体识别特性所构筑的独特型网络，涉及“抗 原表位抗体”和“抗体抗抗体”分子间的相互作用，但实质是基于表达这些抗体（或表达相 应BC)的B细胞克降及其网络间的相互作用。因而依据独特型网络进行免疫干预，必须着 眼于构成参与克隆选择的细胞。其中能够选择带有特定BCR细胞的成分，可能不只是原先 的抗原分子，还会包括发挥抗原作用的抗体分子，甚至是抗抗体分子。有关内容将在十一章 详细讨论。 (三)克隆选择学说的应用意义 从未受感染的正常机体血清中分离出来的一群免疫球蛋白分子，可以分析它们的同种 型(isotype)和同种异型(allotype),却无法分析它们的独特型(idiotype)以及相应的互补决定区 (CDR)结构，这是因为这些免疫球蛋白分子是一群抗原识别结构各不相同因而独特型各异 的混合体（图1-8）。早期的免疫学家能揭示免疫球蛋白分子的序列，是因为巧妙地从骨 髓瘤细胞中获取了相当数量结构均一的免疫球蛋白分子，这些分子来源于发生了扩增的个 别B细胞（浆细胞）克隆。图1-8B中左起第三个浆细胞因恶变而发生无休止的克隆扩增 所产生的免疫球蛋白不仅量大且结构完全相同，因而在图上方可见单克隆丙种球蛋白（以黑
第一章概论 9 色方块表示)的大量分泌。这为分析相应免疫球蛋白分子的一级结构（包括独特型）提供了 可能。可见，只有从克隆选择和克隆扩增的角度去考虑和设计实验，才能揭示参与特异性免 疫应答分子的结构和作用规律。 ● O4©OOOO (B) 图1-8因恶变引起浆细胞克隆扩增产生大量结构均一的免疫球蛋白 因而，要得到大量能显示特定抗原特异性的均一性抗体，最好在体外赋予相应抗体生成 细胞以无限的克隆扩增能力。Milstein和Kohler巧妙地提出将抗体生成细胞和肿瘤细胞融 合而构建能分泌单克隆抗体的杂交榴，在人类历史上首次在克隆水平，能够人为地挑选出所 感兴趣的淋巴细胞进行研究，并以此获取结构均一的特异性抗体分子。因而两人在1984年 获ol医学生理学奖（表1-1），这是当之无愧的。应该说，没有克隆选择和克隆扩增的学 说，不会有单克隆抗体技术的问世。克隆选择学说显示了它在应用中的生命力。 同样的，克隆选择学说也已被用来获取特异性T细胞克隆。这方面技术的建立和完善 正有力地推动抗原T细胞表位的分析和特异性T细胞疫苗的研制，已同时在基础研究和应 用研究中展示了诱人的前景。 第六节基础免疫学、临床免疫学和免疫学技术 现代免疫学涉及的领域，主要为基础免疫学、临床免疫学和免疫学技术三个方面
20 免疫学原理 基础免疫学和临床免疫学 (一)基础免疫学 基础免疫学(basic immunology)主要研究以下内容。 1.免疫系统：涉及免疫器官、免疫细胞、免疫分子的结构功能，以及相应基因的结构和 表达特点。可以将这一部分看作是免疫学的一个基本的、结构性的阐述，在本书中列人第二 章到第六章。 2.免疫应答：主要包括特异性免疫应答的三个时相：识别、活化和效应。有时还加上 免疫调节的内容。可以将这一部分看作是免疫学的一个动态的、功能性的阐述，在本书中列 人第七章到第十一章。 上述内容，是免疫生物学(immunobiology)的主要组成部分。有时还采用细胞免疫学 (cellular immunology)和分子免疫学(molecular immunology)来突出免疫应答和免疫性产生的细 胞基础和分子基础，并各有侧重地阐明相应的作用机制。 (二)临床免疫学 临床免疫学(clinical immunolog)通常包括两个方面。 1,免疫病理：着重反映免疫系统功能失调或病理条件下的应答特点和对临床疾病进 行免疫干预的原理。通常包括感染免疫、变态反应、自身免疫病、免疫缺陷病、肿瘤免疫、移 植免疫、免疫药理等。由于这一部分是从疾病相关的角度阐述免疫学基本原理，和基础免疫 学的关系极为密切，往往被看作是应用性的基础免疫学。因而在本书中作为第三部分收入 第十二章到第十七章。 2.临床疾病免疫学：研究机体各系统疾病所涉及的免疫学问题和疾病发生的免疫学 机制，以及从免疫学角度提出相应的防治措施。例如神经免疫学、生殖免疫学、血液免疫学、 消化疾病免疫学、眼科免疫学等。 兽医免疫学是免疫学和畜牧兽医学之间的交叉学科，有着广阔的发展前景 二 免疫学技术和诊断免疫学 (一）免疫学技术的发展和应用 免疫学技术是现代免疫学的重要组成部分，是诊断免疫学发展的基础。通过和分子生 物学、蛋白质化学、细胞生物学、仪器分析相结合，免疫学技术的研究、开发和推广进展迅速， 成为免疫学、临床医学及检验学相互渗透的重要而活跃的领域。 推动免疫学发展的实验技术主要涉及以下几个方面。 1,各种实验动物模型的建立：包括发展各种近交系、同类系(congenic strain)小鼠；利用 裸鼠和重型联合免疫缺陷病(SCD)小鼠作为“活试管”，研究人体免疫细胞和分子的在体(n vivo)功能。 2.免疫生化分析技术：进行抗原、抗体、补体等免疫分子结构功能的分析。 3.各种细胞培养系统的建立和应用：包括淋巴细胞培养、克隆细胞的建系及应用、杂 交瘤技术等。 4.重组DNA及相关技术在免疫学中的应用：涉及DNA的限制酶酶解、cDNA和胚系 DNA克隆与目的基因的挑选、多聚酶链式反应(PCR),以及噬菌体展示文库等