第十章免疫學(xué)

1、第十章免疫學(xué)第一節(jié) 疫苗的起源與發(fā)展舒伯特 (1797-1828)濟(jì)慈 (1795-1821)Edward JennerLouis PasteurJenner 和 Pasteur , 著名的免疫學(xué)家，公認(rèn)為免疫接種和主動免疫的先驅(qū)。 脊髓灰質(zhì)炎 Polio 狂犬病Rabies風(fēng)疹 RubellaHepatitis AHepatitis B 流感Influenza白喉 diphtheria 天花Smallpox virus輪狀病毒 RotavirusPertussis 百日咳患天花的小兒 （Infant with smallpox） 1979年WHO宣布在全球范圍內(nèi)消滅了天花病毒?；技顾杌屹|(zhì)炎的

2、兒童 （Child with polio sequelae WHO）WHO 宣稱將在2003年在全球消滅脊髓灰質(zhì)炎1. Diphtheria 白喉 2. Pertussis 百日咳 3 .Tetanus 破傷風(fēng) 4. mohilus 流感5. Poliovirus 脊髓灰質(zhì)炎 6. Mumps 流行性腮腺炎 7. Measles 麻疹 8. Rubella 風(fēng)疹Pre and post vaccine incidence of common infectious diseasesPostPre102123456781041060Number of casesMycobacterium tube

3、rculosis. HIV 許多引起高死亡率和高發(fā)病率的疾病的控制有了極大的進(jìn)展，但是，仍迫切需要大量的疫苗預(yù)防其他的疾病。每年，世界上仍有數(shù)以百萬的人死于瘧疾(malaria), 結(jié)核(tuberculosis)和愛滋病 ( AIDS), 原因是沒有有效的疫苗來控制這些疾病。Four Plasmodium species are responsible for human malaria, P. falciparum, P.vivax, P. ovale and P. malariae Mycobacterium tuberculosis. HIVFour Plasmodium specie

4、s are responsible for human malaria, P. falciparum, P.vivax, P. ovale and P. malariae There remains the need to improve the safety and efficacy of present vaccines and to find ways to lower their cost and deliver them efficiently to all who need them, especially in developing countries of the world.

5、 The WHO estimates that 20%-35% of infant deaths in the world are due to diseases that could be prevented by existing vaccines. 仍然需要增加現(xiàn)行疫苗的安全性和有效性，還需尋找低成本的途徑，使其有效的應(yīng)用于需要他們的人，尤其是發(fā)展中的國家。WHO估算，大約有20%-30%的兒童死于能夠用現(xiàn)行的疫苗預(yù)防的疾病。第二節(jié) 免疫學(xué)預(yù)防 免疫學(xué)預(yù)防（immunoprophylaxis）是指通過人工輸入抗原性物質(zhì)而刺激機(jī)體產(chǎn)生免疫效應(yīng)物質(zhì)（主動免疫），或直接輸入免疫效應(yīng)物質(zhì)（被動免

6、疫），從而特異性清除致病因子，達(dá)到預(yù)防疾病的目的。一、免疫預(yù)防概念 特異性免疫的獲得方式有兩種：自然免疫，主要指機(jī)體感染病原體后建立的特異性免疫，也包括胎兒或新生兒經(jīng)胎盤或乳汁從母體獲得的抗體；人工免疫（artificial immunization），即免疫學(xué)預(yù)防（也稱免疫接種）,指采用人工方法,將疫苗、類毒素或含特異性抗體和細(xì)胞的免疫制劑接種于人體，以增強(qiáng)宿主的抗病能力。 用于免疫接種的抗原性生物制劑稱為疫苗（vaccine）。 人工免疫分為兩類：人工主動免疫（artificial active immunization），將疫苗和類毒素等抗原物質(zhì)接種機(jī)體，誘導(dǎo)免疫系統(tǒng)產(chǎn)生特異性抗體和（或

7、）致敏淋巴細(xì)胞，從而預(yù)防感染；人工被動免疫（artificial passive immunization），給人體注射含特異性抗體的免疫血清或細(xì)胞因子等制劑，使宿主迅速獲得特異性免疫力，以治療或緊急預(yù)防感染。Acquisition of passive and active immunityType Acquired through被動免疫來自母親的抗體 Natural maternal antibody免疫球蛋白 Immune globulin抗毒素 Antitoxin主動免疫自然感染 Natural infection疫苗 Vaccines 減毒的微生物 Attenuated organ

8、isms 滅活的微生物 Inactivated organisms 純化的微生物的分子Purified microbial macromolecules 克隆化的微生物抗原 Cloned microbial antigens (單獨(dú)或與插入載體 alone or in vector) 多價復(fù)合疫苗 Multivalent complexes類毒素 Toxoid 1. 免疫缺陷 （Deficiency） ：先天或后天B細(xì)胞缺陷導(dǎo)致的抗體合成障礙或合并其他免疫缺陷。2. 易感人群接觸或可能接觸某種疾病，而時間不允許主動免疫產(chǎn)生足夠的保護(hù)作用。3. 疾病已經(jīng)存在，抗體起改善和幫助抑制毒素作用，如破傷

9、風(fēng)。什么情況需應(yīng)用被動免疫？Disease AgentBlack widow spider bite 黑寡婦蜘蛛咬傷Botulism 波特淋菌中毒Diphtheria 白喉Hepatitis A and B 甲肝和乙肝 Measles 麻疹Rabies 狂犬病Snake bite 蛇咬傷Teranus 破傷風(fēng)馬抗蛇毒血清 Horse antivenin馬抗蛇毒血清 horse antivenin馬抗毒素血清 Horse antivenin人免疫球蛋白 Pooled human immune gamma globulin人免疫球蛋白 Pooled human immune gamma globu

10、lin人免疫球蛋白 Pooled human immune gamma globulin馬抗蛇毒血清 Horse antivenin人免疫球蛋白 Pooled human immune gamma globulin 或 馬抗毒素Common agents used for passive immunization第三節(jié) 常用疫苗及其分類一、常規(guī)疫苗 以滅活或減毒的完整病原體（如細(xì)菌、病毒）或細(xì)菌毒素等制備的疫苗稱為常規(guī)疫苗，常規(guī)疫苗是目前得到最廣泛的應(yīng)用的疫苗。1. 死疫苗（dead vaccine）亦稱滅活疫菌（inactivated vaccine），是用物理、化學(xué)方法將病原微生物殺死而制

11、成的制劑。死疫苗已經(jīng)失去感染力和致病性，但保留一定免疫原性，由此誘導(dǎo)的免疫應(yīng)答可抵御自然感染的病原微生物。死疫苗具有安全、易于保存與運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。絕大多數(shù)細(xì)菌疫苗為死疫苗。產(chǎn)生充分的體液免疫（Gives sufficient humoral immunity if boosters given）不出現(xiàn)突變和復(fù)毒 （No mutation or reversion (a big advantage)）可用于免疫缺陷的病人 （Can be used with immuno-deficient patients）一般在熱帶地區(qū)活性不受影響 （Sometimes better in tropics）Ad

12、vantages of inactivated vaccine許多接種者不產(chǎn)生免疫反應(yīng) （ Many vaccinees do not raise immunity）需要多次免疫（Boosters needed）無局部免疫 （No local immunity (important)）成本高 （Higher cost） 猴子短缺 （Shortage of monkeys (polio)）滅活失敗，接種病毒的毒株（Failure in inactivation and immunization with virulent virus）Disadvantages of inactivated va

13、ccines2. 減毒疫苗（live-attenuated vaccine）簡稱活疫苗（live vaccine），是用無毒或弱毒的活病原微生物所制成，無毒性和致病性，但保留其免疫原性及在體內(nèi)生長、繁殖的能力。與死疫苗相比，其特點(diǎn)為：可在體內(nèi)增殖，所需接種量小，且僅需一次接種；接種過程類似隱性或輕度感染，接種局部及全身反應(yīng)較輕；免疫效果較死疫苗好。Advantages of attenuated vaccines 激活免疫系統(tǒng)的所有時相。 可產(chǎn)生體液IgG和局部IgA。對所有保護(hù)性抗原均產(chǎn)生免疫應(yīng)答，不同于抗原性發(fā) 生改變的死疫苗的。免疫性持久，交叉反應(yīng)多，在大多數(shù)的疫苗接種者中可迅 速產(chǎn)生免

14、疫性。接種方便，如 polio and adenovirus vaccines?？稍谀骋蝗后w內(nèi)消除野型病毒。突變，復(fù)毒 （Mutation; reversion to virulence (this is a major disadvantage)）擴(kuò)散到其他沒有接種的人（ Spread to contacts of vaccinee who have not consented to be vaccinated (could also be an advantage in communities where vaccination is not 100%)）很難傳入到熱帶地區(qū) （ Poor

15、“take” in tropics）對免疫缺陷病無能為力 （Problem in immunodeficiency disease）.Disadvantages of Attenuated vaccine雞胚培養(yǎng)細(xì)胞大量突變病毒原代猴腎細(xì)胞減毒繁殖快，生長迅速I 減毒活疫苗 Attenuated Vaccines生長迅速，無毒性，只在非神經(jīng)組織（non-nervous）中生長（腎），不在CNS生長Sabin 疫苗Sabin polio vaccine傳代病毒于其他宿主（ foreign host）牛分支桿菌 Mycobacterium bovis 置于含膽汁的培養(yǎng)基，逐漸增加膽汁的濃度13年卡

16、介苗 Bacillus Calmette-Guerin (BCG)在膽汁中適應(yīng)性生長，充分減毒成為預(yù)防肺結(jié)核的疫苗。溫度敏感 temperature sensitivegrow better at 32-35 degrees than 37 degrees冷適應(yīng)cold adaptedgrow as low as 25 degrees脊髓灰質(zhì)炎I型減毒疫苗基因組57個堿基改變21個氨基酸改變減毒疫苗是由病毒表面蛋白發(fā)生改變產(chǎn)生的 減毒鼻疫苗attenuated nasal vaccine冷適應(yīng)疫苗cold-adapted vaccineculture cells漸進(jìn)性低溫傳代progressi

17、vely lower temperatures12代，或12代以上dozen or more of these passages只在25C生長良好grows well only at around 25限制病毒在上呼吸道restricted to the upper respiratory tract.流感病毒 influenza virus3. 類毒素（toxoid），細(xì)菌外毒素經(jīng)0.30.4%甲醛溶液處理失去毒性而保留其免疫原性，此即類毒素，可誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生抗外毒素抗體（即抗毒素）。常用的類毒素為破傷風(fēng)類毒素與白喉類毒素。二、新型疫苗 所謂新型疫苗是指為克服以完整病原體所制備疫苗存在的問題，

18、國內(nèi)外均在研制新型的組分病苗(第二代疫苗)，即以能誘導(dǎo)有效保護(hù)性反應(yīng)的抗原成分制備疫苗。基因 : 編碼抗原蛋白 ( 病毒，細(xì)菌，原蟲等)連接到一個載體細(xì)菌，酵母，昆蟲，哺乳動物細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)表達(dá)免疫原性 蛋白疫苗 vaccine導(dǎo)入Be cloned 酵母大發(fā)酵罐HBsAg 蛋白vaccine第一個 重組抗原疫苗 Hepatitis B vaccineHBsAg純化刺激機(jī)體產(chǎn)生保護(hù)性抗體Protective antibodies 用5-氟尿嘧啶（5-fluorouracil）突變并經(jīng)過篩選溫度敏感而獲得的流感病毒A和RSV溫度敏感突變株 （Temperature-sensitive mutant

19、s）. 在流感發(fā)病過程中， TS基因（TS gene）可在實驗室進(jìn)行重排，產(chǎn)生一株病毒，它具有現(xiàn)在流行株的外殼，和減毒株的內(nèi)部蛋白?；蛑嘏乓呙鏏ttenuated influenza vaccine strain using a cold-sensitive mutant that can be reassorted with new virulent strains 減毒株新的毒株（流行株）重排病毒（新疫苗）基因重排 新的減毒流感疫苗是用一個冷敏感突變株與一個流行的新的毒株的基因重排獲得的。重排病毒的基因包括來自于*減毒株的內(nèi)部蛋白基因（因此是減毒的），但將展示出抗原性變異了的*新的毒株的

20、表面蛋白 。由于它是基于活的減毒病毒，制備針對每年新的流感病毒變異株的疫苗將更迅速于現(xiàn)在的方法，如估計對即將到來的流感季節(jié)那個流感株是重要的， 然后將這些病毒合起來制備一個死疫苗。重組BCG多價疫苗模式圖DNA 編碼致病性抗原質(zhì)粒Recombinant plasmidVaccinia 啟動子轉(zhuǎn)染感染 牛痘病毒組織培養(yǎng)細(xì)胞同源性重組篩選重組牛痘載體疫苗免疫表達(dá)基因產(chǎn)物免疫原免疫反應(yīng)Attenuated poliovirus腺病毒減毒傷寒桿菌BCG減毒微生物三、核酸疫苗DNA疫苗是有目的的將DNA質(zhì)粒（plasmid）導(dǎo)入人體（vaccinee ）。 質(zhì)粒攜有編碼蛋白的基因，體內(nèi)低效率感染細(xì)胞，表

21、達(dá)抗原，引起免疫反應(yīng)。 最好叫做 DNA-mediated or DNA-based immunization ，因為目的不是產(chǎn)生對DNA分子本身的抗體，而是得到由受者細(xì)胞表達(dá)的蛋白。Plasmidvaccine質(zhì)粒疫苗編碼抗原蛋白的基因質(zhì)粒產(chǎn)生抗原蛋白抗原肽與抗原結(jié)合使T殺傷細(xì)胞增殖，攻擊靶細(xì)胞記憶T 細(xì)胞激活的T 殺傷細(xì)胞與抗原結(jié)合促使抗體的釋放記憶B細(xì)胞激活的B 細(xì)胞抗體Advantages of DNA vaccines1) 質(zhì)粒容易大量的導(dǎo)入9) 由于抗原的存在，可產(chǎn)生直接針對病原體任何抗原的CTL反應(yīng)8) 沒有蛋白成分，故對載體本身不產(chǎn)生免疫反應(yīng)。7) 質(zhì)粒不復(fù)制，只編碼有作用的蛋

22、白。6) 用編碼許多病毒蛋白片段的質(zhì)粒混在一起可制備廣譜的疫苗。5) 產(chǎn)生的抗原蛋白與自然感染相同。4) DNA 序列容易進(jìn)行實驗室改變，可以對感染原的變 異可作出相應(yīng)的反應(yīng)。3) DNA極其耐受溫度，利于儲藏和運(yùn)輸2) DNA 非常穩(wěn)定質(zhì)粒有可能整合到宿主的基因組，引起插入突變Possible Problems3) 可誘發(fā)免疫耐受 （ immunologic tolerance ）2) 可誘發(fā)自身免疫反應(yīng) (e.g. pathogenic anti-DNA antibodies)四、其他類型疫苗抗獨(dú)特型疫苗 Anti-idiotype vaccines. 抗體的抗原結(jié)合部位（antigen

23、binding site）是抗原三維結(jié)構(gòu)的“映象”。 抗體的這一獨(dú)特氨基酸結(jié)構(gòu)稱為獨(dú)特型（idiotype）。 將某一抗體注射到另一個動物體內(nèi)，可產(chǎn)生這一抗體的抗獨(dú)特型的抗體（ anti-ids ）。這一抗體“模仿”了抗原三維結(jié)構(gòu)，可被用于作為疫苗。 把抗獨(dú)特型的抗體作為疫苗注入人體，可產(chǎn)生抗-抗獨(dú)特型的抗體（ anti-anti-idiotype antiobodies ），它識別的結(jié)構(gòu)與病毒（抗原）的結(jié)構(gòu)相似，具有潛在的中和病毒的可能性。即：對乙型肝炎表面抗原（ hepatitis B S antigen ）反應(yīng)的抗體的抗獨(dú)特型抗體可激發(fā)抗病毒的抗體。第四節(jié) 疫苗的副作用引起發(fā)燒，不適，有

24、的可以引起關(guān)節(jié)痛，活關(guān)節(jié)炎 （arthritis ， rubella), 抽搐 （convulsions）, 和致死 (pertussis), or 神經(jīng)紊亂neurological disorders (influenza). 疫苗應(yīng)用的副作用 undesirable effect of Vaccines）Table 簡介了由DTP（ diphtheria-tetanus-polio）免疫后引起的一些副反應(yīng)的發(fā)生率對雞蛋產(chǎn)生過敏反應(yīng)Allergies是接種了在雞蛋里制備的病毒疫苗 (measles, mumps, influenza, yellow fever)的后果.Table. Approximate rates of adverse event occurring within 48 hours DTP va