第九章 医学免疫学
第一节 医学免疫学概述
现代免疫学是一门与医学、生物学多学科广泛交叉、理论体系极为复杂的学科。
一、免疫与免疫学
（一）免疫
对“免疫”的认识起源于人类对传染性疾病的抵御能力。免疫（immunnity）一词来源于拉丁文immunitas，其原意是免除税赋和差役，引入医学领域则指免除瘟疫（传染病）。通过百余年的科学实践，“免疫”的概念已拓展为：机体对“自己”和“异己（非己）”识别、应答过程中所产生的生物学效用的总和，正常情况下是维持内环境稳定的一种生理性功能。换言之：机体识别“非己”（抗原），对其产生免疫应答并清除之；正常机体对“自己”（自身组织抗原）则不产生免疫应答，即维持耐受。
（二）免疫学
免疫学是一门既古老又年轻的学科。其建立之初，主要研究机体对致病微生物的免疫力，故长期以来，免疫学仅为从属于微生物学的一个分支。随着生物医学研究进展，人们对免疫的本质及重要免疫学现象的机制有了更全面认识。目前，免疫学已经发展成为一门独立的学科，主要研究机体免疫系统的结构和功能，包括：免疫系统的组织结构、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、免疫耐受的诱导、维持、破坏及其机制等。医学免疫学除涉及上述研究领域外，还探讨免疫功能异常所致的病理过程及其机制，以及免疫学理论、方法和疾病预防、诊断和治疗中的应用等。
（三）抗原
某些物质能与淋巴细胞抗原受体（TCR/BCR）特异性结合，刺激机体产生特异性免疫应答，并与相应免疫应答产物（指抗体或致敏淋巴细胞）发生特异性结合反应，此类物质称为抗原。抗原分子中决定抗原特异性的基本结构或化学基团称为抗原表位（epitope），TCR和BCR分别识别T细胞表位和B细胞表位（图9-1）。
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二、免疫系统及其功能
（一）免疫系统的组成与结构
免疫系统是机体负责执行免疫功能的组织系统。从宏观到微观，免疫系统包括免疫器官、免疫细胞、免疫分子三个层次。
1． 免疫器官
由中枢免疫器官（骨髓、胸腺）和外周免疫器官（脾脏、淋巴结和黏膜免疫系统组成）（图9-2）
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2．免疫细胞
免疫系统中具体执行免疫功能的主要是各类免疫细胞，包括淋巴细胞（如T淋巴细胞、B淋巴细胞、自然杀伤细胞等）、抗原提呈细胞（如树突状细胞、单核/巨噬细胞等）、粒细胞（如中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞）及其他参与免疫应答和效应的细胞（如肥大细胞、红细胞、血小板等）。
诸多免疫细胞在免疫应答中发挥不同功能：T、B细胞是参与特异性免疫应答的关键细胞，分别发挥细胞免疫和体液免疫效应；抗原提呈细胞具有摄取、加工、处理抗原的能力，并可将经过处理的抗原肽提呈给特异性T细胞；各类粒细胞主要发挥非特异性免疫效应。
3．免疫分子
从微观角度，多种免疫分子也被视为免疫系统组分，包括：由活化的免疫细胞所产生的多种效应分子（如免疫球蛋白、细胞因子）、表达于免疫细胞表面的各类膜分子（如特异性抗原受体、CD分子、黏附分子、主要组织相容性分子、补体受体、细胞因子受体、黏附分子受体、模式识别受体、Fc受体、死亡受体等）（图9-3）。
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（二）免疫系统的功能
免疫系统具有重要的生物学功能，但其对机体的影响具有双重性：①正常情况下，免疫功能维持机体内环境稳定，具有保护性作用；②免疫功能异常，可能导致某些病理过程的发生和发展（表9-1）。
免疫系统的功能
| 功能 | 生理性表现 | 病理性表现 |
| 免疫防御 | 防御病原微生物侵害 | 超敏反应/免疫缺陷 |
| 免疫自稳 | 清除损伤或衰老细胞 | 自身免疫病 |
| 免疫监视 | 清除复制错误/突变细胞 | 细胞癌变、持续感染 |
1．免疫防御
即抗感染免疫，主要指机体针对外来抗原（如微生物及其毒素）侵袭的免疫保护作用。在异常情况下，此类功能也可能对机体产生不利影响，表现为：①若应答过强或持续时间过长，则在清除致病微生物的同时，也可能导致组织损伤和功能异常，即发生超敏反应；②若应答过低或缺如，可发生免疫缺陷病。
2．免疫自稳
机体免疫系统存在极为复杂而有效的调节网络，借以实现免疫系统功能的相对稳定性。该机制若发生异常，可能使机体对“自己”或“非己”抗原的识别和应答出现紊乱，从而破坏自身耐受，导致自身免疫病发生。
3．免疫监视
由于各种体内外因素影响，正常个体的组织细胞不断发生畸变和突变。机体免疫系统可识别此类异常细胞并将其清除，此为免疫监视。若该功能发生异常，可能导致肿瘤发生或持续的病毒感染。
三、免疫的类型
机体的“免疫”可分为固有免疫和适应性免疫两类（表9-2）。
表9-2 固有免疫和适应性免疫比较
| 固有免疫 | 适应性免疫 | |
| 参与应答 | 黏膜和上皮细胞、吞噬细胞、NK细胞、NKT细胞、γδT细胞、B-1细胞 | T细胞、B细胞、抗原提呈细胞 |
| 应答时效 | 即刻至96小时内 作用时间短 | 96小时后 作用时间长 |
| 应答特点 | 先天获得，无须抗原刺激 非特异性 不涉及免疫细胞增殖分化 应答迅速 无免疫记忆 | 依赖于抗原刺激 特异性 特异性细胞克隆增殖和分化 应答速度较慢 有免疫记忆 |
| 刺激应答的物质 | 病原体相关分子模式 | 非己蛋白质抗原 |
| 识别分子 | 模式识别受体 | TCR、BCR、Ig |
（一）固有免疫
亦称天然免疫或非特异性免疫，是种群长期进化过程中逐渐形成，是机体抵御病原体侵袭的第一道防线。其特点是：个体出生时即具备，作用范围广，并非针对特定抗原。固有免疫的主要效应机制为：皮肤、黏膜及其分泌的细菌/杀菌物质具有屏障效应；体内多种非特异性免疫效应细胞和效应分子发挥作用。
（二）适应性免疫
亦称非特异性免疫或获得性免疫，是个体接触特定抗原而产生，仅针对该特定抗原而发生反应。此类免疫主要由可特异性识别抗原的淋巴细胞（即T细胞和B细胞）所承担，在机体免疫效应机制中发挥主导作用。适应性免疫应答可分为3个阶段：T、B细胞特异性识别阶段；T、B细胞活化、增殖阶段；免疫效应阶段。
四、免疫学在医学生物学的重要地位
现代免疫学已成为生命科学的支柱学科之一，并极大地推动医学和生物学发展。
（一）免疫学与医学
现代免疫学发展迅速，不断向基础与临床医学各学科渗透，并已逐渐形成诸多分支学科和交叉学科，如免疫生物学、免疫病理学、免疫遗传学、免疫药理学、免疫毒理学、神经免疫学、肿瘤免疫学、移植免疫学、生殖免疫学、老年免疫学、感染免疫学、临床免疫学等，从而极大促进了现代医学发展。迄今，基础和临床医学各学科的理论和实践均直接或间接涉及免疫学。人们探讨各种病理和生理过程（如恶性肿瘤、器官移植、传染病、免疫性疾病、生殖控制、衰老）的机制以及探索相应临床干预手段，均有赖于免疫理论与技术的发展。
1．免疫学与器官移植
免疫遗传学进展阐明了移植排斥反应的发生机制，并使组织配型技术成为临床上选择供体的重要手段；免疫耐受机制逐渐被阐明，为通过人工诱导耐受而延长移植存活期展示了前景。
2．免疫学与肿瘤
细胞和分子免疫学进展使发现肿瘤特异性抗原及其他肿瘤标志物成为可能；深入阐明机体的抗瘤免疫效应机制，开拓了肿瘤生物治疗的全新前景；通过探讨诸多基本免疫学现象的分子机制，为揭示肿瘤逃避机体免疫攻击的本质提供了重要依据。
3．自身免疫疾病
阐明自身免疫应答及自身耐受的机制，以及遗传因素对免疫应答的调控，有助于探讨自身免疫病发生机制，并为临床上采用特异性干预措施治疗自身免疫病提供重要线索。
4．传染性疾病
临床传染病学面临严峻形势：
（1）新的传染病在人群中传播：伴随生物进化和环境因素影响，某些致病性传染病（尤其是人畜共患传染病）在人群中流行已成为影响社会安定、甚至威胁人类生存的严重问题。例如：HIV传播导致艾滋病流行，成为人类遭遇的一场劫难；艾博拉病毒和朊病毒感染（导致疯牛病）于近十年对人类健康造成新的威胁；禽流感正逐渐演变，其病原体在禽→人间的传播已成为现实，人→人间的传播正被严密监控。
（2）原已被有效控制的“老”传染病卷土重来；由于病原体变异或环境因素的改变，某些已经被有效控制的传染性疾病又“死灰复燃”（如结核病），重新成为棘手的公共卫生问题。
阐明上述传染性疾病发生机制并探讨其防治措施，无疑对免疫学理论和应用提出了新的挑战。HIV（艾滋病）研究领域已取得的进展，已成为临床医学与免疫学二者间互动关系的范例：一方面，艾滋病流行极大拓展了免疫学研究领域，成为推进现代免疫学飞速发展的巨大动力；另一方面，基础和应用免疫学研究进展为阐明艾滋病发病机制和探寻有效防治方案展示了令人鼓舞的前景。
（二）应用免疫学与医学
免疫学技术和制剂在临床实践中得到广泛应用，极大促进了临床医学发展。
1．免疫学预防
免疫学起源于人类与传染性疾病的斗争。从18世纪末Jenner发明牛痘苗开始， 一系列预防传染病的疫苗陆续问世，20世纪80年代人类宣布消灭天花，全球消灭脊髓灰质炎及麻疹也指日可待，无一不是免疫学对人类做出的重大贡献。对于防治某些新的烈性传染病，其根本出路仍有赖于研究高效疫苗。
2．免疫学诊断
抗原-抗体反应的最大特点是其具有高度特异性。因此，免疫学技术和制剂在临床诊断中得到广泛应用，例如，检测多种病原体、体液中的生物活性物质（抗体、细胞因子、激素、神经递质等）、细胞组分（淋巴细胞、血细胞、肿瘤细胞等）和肿瘤标志物等以判断机体免疫功能状态等。至今，免疫学诊断和免疫学检测已成为临床医学不可缺的重要手段和指标。
3．免疫学治疗
免疫生物治疗的发展方兴未艾，以抗体为基础的靶向治疗、细胞因子治疗、免疫细胞过继治疗、免疫相关分子的基因治疗、分子疫苗等均已在动物实验和临床应用中获得肯定疗效，从而为防治许多疾病展示了光明前景。另外，高效免疫抑制剂的应用极大改善了器官移植术和自身免疫病的预后。
案例9-1
[病例摘要] 外伤感染并发右侧腹股沟淋巴结炎及菌血症
患者李XX，男，11岁3个月，因高热、头痛，右侧腹股沟疼痛，行走不便而入院，病史自述可靠。
患儿于6天前参加学校组织到郊外的夏令营活动，不慎右足底被刺伤，因伤口小，不以为然，未做任何处理。3天后伤口有轻度肿痛，第5天半夜开始发烧、无抽搐，右侧腹股沟疼痛、行走明显不便，未进行任何治疗，第6天早就诊入院。
体格检查： T 39.7℃，P 143次/分，R 41次/分，发育正常，营养中等，神志清，咽部稍红，扁桃体不大，右足底伤口及右侧腹股沟皮肤红肿、触之微热，腹股沟淋巴结肿大、边缘清楚、触痛明显，其余浅表淋巴结无肿大；生理反射存在，病理反射未引出。血象：WBC 12×109/L，血细胞分类：中性杆状核粒细胞12%、中性分叶核粒细胞76%、淋巴细胞10%、单核细胞2%。临床诊断：右足底外伤性感染并发右侧腹股沟淋巴结炎及菌血症。
[问题]
从免疫的角度考虑，患儿右足底被刺伤后，局部感染，为什么右侧腹股沟淋巴结会出现肿大、疼痛，并出现高热？
