第一节 免疫学概述

一、免疫的概念

免疫（immunity）是指人体具有抵抗传染病的能力，此后在较长的时期内，免疫学主要局限于抗感染研究，因而，传统免疫的概念即免除疫病（传染病）。

随着免疫学研究的深入和发展，人们对免疫的认识不断完善，逐渐形成现代免疫的概念。现代免疫的概念是指机体的免疫系统识别“自己”与“非己”物质，排除抗原性异物的功能。在通常情况下，免疫对自身成分不产生免疫应答，可维持机体内环境稳定，对机体有利。但在异常情况下，机体识别“自己”与“非己”的功能紊乱，则可能产生相关疾病，损伤机体。

二、免疫的功能

免疫的功能具体如下（表1-1）。

1．免疫防御功能  免疫防御功能是防止病原生物侵入机体，抑制其繁殖及扩散，清除病原生物及其产生的有害产物的功能。若该功能异常，则可发生超敏反应或反复感染。

2．免疫稳定功能  免疫稳定功能是清除体内损伤、变性或衰老的细胞，维持机体内环境的相对稳定。若该功能异常，则机体对“自己”或“非己”抗原的识别和应答出现紊乱，可导致自身免疫病。

3．免疫监视功能  免疫监视功能是识别及清除体内的突变细胞，防止发生肿瘤的功能。若该功能降低，突变细胞可能形成肿瘤或持续的病毒感染。

表1-1 免疫的功能与表现

                       

功能	生理表现	病理表现
免疫防御	抵御、清除病原生物及其它抗原性物质	超敏反应、免疫缺陷病
免疫稳定	清除自身损伤、衰老、死亡细胞	自身免疫性疾病
免疫监视	清除突变细胞	肿瘤、病毒持续性感染

三、免疫的类型

根据机体免疫系统对抗原的识别和应答的方式不同，免疫可分为两种类型，即固有免疫和适应性免疫。

1．固有免疫（innate immunity）  固有免疫是在种系发生和进化过程中通过与病原生物接触，逐渐形成的一系列天然防御功能，是机体抵御病原体侵袭的第一道防线。其特点是：出生时就有，可以遗传，其作用并非针对某种病原体，无特异性，无明显个体差异。

2．适应性免疫（adaptive immunity）  适应性免疫是机体出生后受某种抗原刺激后，产生免疫应答而获得针对该抗原的免疫功能，又称获得性免疫或特异性免疫。其特点为：出生后获得，不能遗传，有明显的个体差异，其作用具有特异性。

四、免疫学的发展与主要成就

免疫学科的行程与发展大致经历了3个时期，经历了经验免疫学时期、经典免疫学时期及现代免疫学时期，至20世纪70年代初正式确立为一门独立学科。

1．经验免疫学时期  人类很早就应用免疫的方法防治传染病，早在明代隆庆年间，中国人就开始以接种“人痘”预防天花，对世人影响巨大。其后，英格兰医生琴纳于1796年创用接种牛痘苗预防天花，较接种人痘更为安全有效，为人类最终消灭天花作出了不朽的贡献。

2．经典免疫学时期  19世纪后期，微生物学的发展推动了免疫学的进步。1880年，法国微生物学家巴斯德创制了炭疽杆菌减毒疫苗和狂犬病疫苗；1883年，俄国学者梅契尼可夫发现白细胞吞噬作用并提出细胞免疫学说；1897年，德国学者欧立希提出体液免疫学说；1903年，英国学者瑞特发现了调理素可增强吞噬细胞的吞噬作用；1891年，德国学者贝林采用白喉抗毒素治疗白喉获得成功，开启了人工被动免疫治疗疾病的新纪元；20世纪初，人们发现了超敏反应，逐步建立了免疫病理的理论。

3．现代免疫学时期  20世纪60年代后，免疫学进入现代免疫学时期。1957年，伯奈特首先提出克隆选择学说，阐释了抗原识别、免疫记忆、自身耐受及自身免疫应答等重要的免疫机制，开启了现代免疫学的新阶段。1961年，科学家揭示了机体内存在完整的免疫系统，20世纪70年代，阐明了T细胞及其亚群、B细胞及巨噬细胞等免疫细胞在特异性免疫应答中的作用机制与主要组织相容性复合体（MHC）限制性，免疫球蛋白分子结构与功能，阐明了抗体产生机制和抗体多样性的遗传学基础。1975年，采用杂交瘤技术制备出单克隆抗体，并应用于临床诊断与治疗，发现了一系列细胞因子并揭示其在病理生理过程中的作用，建立和发展了多种免疫学新技术，如以荧光标记、酶标记和放射性核素标记为主的多种免疫标记技术、分子杂交技术、基因操作与分析技术、蛋白分析技术等。

免疫学已成为生命科学的前沿学科和支柱学科之一，免疫学的理论与技术渗透到相关学科，推动了医学的进步，促进了生物技术和生物产业的发展，进入21世纪以来，免疫学继续成为医学研究的热点，免疫学的进展必将为人类有效控制传染病，预防、诊断和治疗免疫性疾病，攻克移植排斥，治疗肿瘤作出新的贡献。

第二节  病原生物学概述

一、病原生物的概念与种类

病原生物（pathogenic organism）是指能使人致病的生物体，又称生物病原体。病原生物主要包括病原微生物和人体寄生虫。

（一）微生物与病原微生物

1．微生物的概念  微生物（microorganism）是一群形体微小、结构简单、种类繁多、分布广泛、增殖迅速、肉眼直接看不见，必须借助光学显微镜或电子显微镜放大几百倍、几千倍甚至几万倍才能观察的微小生物的总称。

2．微生物的种类  微生物种类繁多，大约有数十万种以上，其中，少数能引起人类或动植物发生疾病的微生物称为病原微生物或致病微生物。按其结构和组成特点，可分为三类，其主要区别见表0-2。

（1）非细胞型微生物：体积极微小，可通过滤菌器，无典型细胞结构，由一种核酸（DNA/RNA）和/或蛋白质组成，无完整的酶系统，不能独立完成增殖，必须在活细胞内以复制方式增殖。如病毒、亚病毒。

（2）原核细胞型微生物：具有细胞结构，含有两种核酸，但细胞分化程度低，缺乏细胞器，只有原始的核质，无核膜与核仁。此类微生物种类众多，主要包括细菌、放线菌、衣原体、支原体、螺旋体、立克次体。

（3）真核细胞型微生物：真核细胞型微生物具有细胞结构，含有两种核酸，细胞核分化程度高，有核膜、核仁和染色体，细胞器完善，如真菌。

表1-2  三类微生物的比较

                       

类型	特点	种类
非细胞型微生物	无典型的细胞结构，无完整的酶系统，必须在活细胞内增殖	病毒、亚病毒
原核细胞型微生物	仅有原核，缺乏完整的细胞器	细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体
真核细胞性微生物	有典型的细胞核，有完整的细胞器	真菌

3．微生物的分布与人类的关系  微生物在自然界广泛存在，空气、土壤、水、物体表面都有大量微生物存在。微生物是整个生物界不可或缺的成员，与人类的关系密切。微生物参与自然界的物质循环，如参与碳元素的循环及氮、硫、磷、铁等元素的转化。微生物在生产活动过程中的应用也非常广泛，如在工业、农业、环境保护及医药制备方面都有广泛的应用。此外，微生物在基因工程技术中的利用也在不断拓展。

4．正常菌群与病原微生物  人体体表及与外界相通的腔道中存在着种类不同、数量不等的微生物，称正常菌群（normal florabacteria）。在通常情况下，正常菌群在机体的营养、抗感染免疫及抗肿瘤等方面具有重要作用。但在某些条件下可以引起致病，又称条件致病菌。少数微生物可引起人类或动植物的疾病，具有致病性的微生物称为病原微生物。

（二）寄生虫与医学寄生虫

1．寄生虫的概念  寄生虫（parasite）是一大类营寄生生活的多细胞无脊椎动物和单细胞原生生物。

2．医学寄生虫的分类  医学寄生虫又称人体寄生虫，根据其形态特点，可分为医学原虫、医学蠕虫和医学节肢动物三类。

（1）医学原虫：是一类能独立完成生命活动的全部生理功能的单细胞真核动物。原虫种类繁多，可寄生于人体而致病的原虫称为医学原虫，我国重要的医学原虫有疟原虫、溶组织阿米巴、阴道毛滴虫、弓形虫等。

（2）医学蠕虫：是一类多细胞无脊椎动物。与人体有关的蠕虫包括扁形动物门、线形动物门和棘头动物门的各种无脊椎动物，被称为医学蠕虫。由医学蠕虫引起的疾病成为蠕虫病。

（3）医学节肢动物：是一类无脊椎动物，其种类繁多，结构复杂。其中危害人类健康，具有重要医学地位的节肢动物称为医学节肢动物。重要的医学节肢动物有昆虫类和蜱螨类，昆虫类主要有蚊、蝇、虱、蚤等，蜱螨类主要包括硬蜱、软蜱、恙螨、蠕形螨、疥螨等，与人类关系最为密切。

二、病原生物学的范畴

病原生物学（pathobiology）主要研究病原生物的形态、结构、生物学特性、致病机制、感染与免疫、流行与防治等内容，以及与人类、动植物、自然界的相互关系。主要由医学微生物学和医学寄生虫学两部分内容组成。

（一）医学微生物学

微生物学是生命科学中的一门重要学科，主要研究微生物的形态结构、生命活动规律和遗传与变异等内容，以及微生物与人类、动植物、自然界的相互关系。随着微生物领域研究的扩展与深入，微生物学逐渐形成诸多分支学科，如普通微生物学、农业微生物学、工业微生物学、食品微生物学、医学微生物学等。

医学微生物学是微生物学的分支学科，主要研究与人类疾病有关的病原微生物的生物学特性、致病特性、免疫性、微生物学检测和防治原则。医学微生物学是一门与临床医学、护理、药学等专业关系密切的医学基础课，将为临床护理、药学及其他相关医学专业的专业学习奠定基础。

（二）医学寄生虫学

医学寄生虫学又称人体寄生虫学，是一门研究病原寄生虫和与寄生虫病传播有关的节肢动物的形态结构、生活史、致病机制、实验诊断、流行与防治的学科。随着寄生虫学的学科内容不断得到充实和更新，逐渐形成了免疫寄生虫学、分子寄生虫学等新的分支学科。

三、病原生物学的发展与现状

病原生物学是人类在与传染性疾病长期斗争的过程中，不断探索传染性疾病的发病原因、流行规律及防治原则，通过不断认识、反复实践，同时随着科技的进步不断发展和完善的科学。

我国古代医家在两千多年前对微生物与传染病的关系已有初步认识，《黄帝内经》中记载：“五疫之至，皆相染易”；12世纪时，北宋刘真人提出肺痨病是由小虫引起；1642年，明代名医吴有性在其所著《瘟疫论》中推测传染病与“戾气”有关，戾气具有物质性、传染性和特殊致病性；16世纪中叶，意大利医学家弗拉卡斯特罗提出传染病的传播有直接、间接和通过空气等途径。当时虽无法直接观察到病原微生物，但人们已意识到自然界可能存在与疾病发生有关的微小生物。

1676年，荷兰人吕文虎克发明了显微镜，并在污水、牙垢、粪便等材料中首次观察到多种微小生物，为微生物的客观存在提供了直接证据，也为微生物学的发展提供了条件。1857年，微生物学的主要奠基人——法国科学家巴斯德经实验证实发酵和腐败的原因是由微生物引起，并发明了解决上述问题的巴氏消毒法。巴斯德还证明炭疽病、狂犬病等也是由微生物引起，开创了微生物的生理学时代。医学微生物学的另一位奠基人——德国科学家郭霍，继巴斯德之后，创用固体培养基培养细菌、细菌染色方法、实验动物感染方法，提出著名的郭霍法则，为发现和分离培养鉴定多种病原菌提供了实验方法。1892年，俄国学者伊凡诺夫斯基在研究烟草花叶病时发现一种比细菌更小的致病因子，但在“菌源论”鼎盛的当时，他怀疑是实验所用的滤菌器出现了问题。1898年，荷兰科学家贝杰林克重复伊凡诺夫斯基的实验后提出，烟草花叶病是由比细菌更小的传染性因子引起，并将其命名为病毒。1901年，美国科学家分离出对人有致病性的黄热病病毒；1915年，英国学者特瓦特发现侵袭微生物的病毒——噬菌体。20世纪30年代电子显微镜及相关新技术的应用，微生物学中分离出一门独立学科——病毒学。

20世纪中期以来，随着分子生物学等带头学科的发展，科学技术的提高，医学微生物学发展迅速，主要表现在微生物学的诊断技术不断更新，建立了免疫荧光、放射性核素和酶联免疫三大标记技术，核酸杂交、基因扩增等基因分型技术，提高了微生物检测的快速、微量、自动化程度；微生物学的防治方法不断改进，研制成功并推广使用了一批新型疫苗，如基因工程疫苗、核酸疫苗、独特型疫苗等；研制新型抗菌药物和对现有抗菌药物的修饰改造的成果，为应对不断增多的耐药菌株提供了更有力的措施；多种传染病得到有效控制，1980年5月，WHO庄严宣告全球消灭天花，这是人类与传染病斗争的重大胜利。

1684年，被誉为“寄生虫学之父”的意大利学者FrancecoRedi编著了第一部寄生虫学专著。1877年，Patrick Manson阐明了班氏丝虫生活史，首次提出虫媒传播寄生虫病的理论，随后，寄生虫学从热带医学中分离出来，成为一门独立的学科。疟疾、血吸虫病、黑热病、丝虫病及钩虫病曾是我国的“五大寄生虫病”，新中国成立后，经过半个多世纪的防治，我国在控制寄生虫病方面取得了很大成绩，多种寄生虫病的流行区域在不断缩小，感染和患病人数呈下降趋势，死亡率也降至历史最低水平。近40年来，科学技术的进步日新月异，新理论、新技术、新方法的应用推动了寄生虫学的发展，寄生虫的超微结构、致病机制、寄生虫感染的免疫、血清学诊断、细胞遗传学、寄生虫病的防治等方面的研究取得了丰硕的成果。

病原生物学的发展为保护人类健康作出了卓越贡献，在病原生物学的发展历程中，全球有数十位科学家荣获诺贝尔奖。我国学者也有杰出贡献，如20世纪30年代，我国微生物学家黄祯祥首创病毒体外培养技术。20世纪50年代，我国著名微生物学家汤非凡首先发现了沙眼衣原体。

虽然人类在病原生物学和传染病领域取得了巨大成就，但由病原生物引起的多种传染病仍严重威胁着人类的健康。世界卫生组织的报告显示，近年来全球平均每年死于传染病的人数达1 700万。一方面，原流行的病原生物因变异、产生耐药性，或人口增长和流动性增强、卫生资源不足等诸多原因重新流行，引起再现传染病，如在我国已经基本控制的结核病又卷土重来，成为当前我国传染病中发病率第一，死亡率第二的传染病。1975年和2000年，联合国开发计划署、世界银行和世界卫生组织联合倡议的《热带病研究与培训特别规划》两次要求重点防治的十种疾病中，七种是寄生虫病。肠道寄生虫感染也在威胁人类健康，肠道寄生虫病的发病率已被认为是衡量一个国家或地区经济文化发展的基本指标之一。在经济发达国家，寄生虫病也是一个重要的公共卫生问题。一些机会性致病寄生虫，如肺孢子虫、隐孢子虫、弓形虫等引起的感染，成为与艾滋病病人死亡有关的原虫病。另一方面，新病原生物不断被发现，自1973年以来，已发现轮状病毒、军团菌、微小隐孢子虫、幽门螺杆菌、霍乱弧菌的O-139群、人类免疫缺陷病毒、禽流感病毒、SARS冠状病毒、巴贝西虫新种等30余种新的病原生物，引起新现传染病，如2002～2003年全世界32个国家和地区暴发严重急性呼吸综合征（SARS），累计病例达8 465多例，死亡人数达919多人，病死率近11%。

随着社会的进步和医学的发展，我们相信，大部分传染病的发病率将被控制，少数传染病将被消灭。同时，新的病原生物还将不断出现，人类与病原生物的斗争将长期继续。因此，我们必须加强对病原生物的认识与研究，为促进病原生物学的发展，保护人民健康，提高民族素质作出更大的贡献。