摘要:特異性免疫是高中生物教學(xué)中的一個重點內(nèi)容,也是高考的一個高頻考點,更是師生理解上的一個盲點,其原因不外乎:一方面教材上的圖文描述不全面且比較簡略,另一方面是師生在這一方面欠缺較多的相關(guān)知識。因此,在教學(xué)實踐中嘗試對這一部分知識作以適當?shù)难a充顯得很必要。
關(guān)鍵詞:MHC-Ⅰ MHC-Ⅱ 輔助性T細胞 細胞毒T細胞
特異性免疫是高中生物必修3《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》中的一個重點內(nèi)容,也是歷年高考的一個高頻考點,更是師生理解上的一個盲點。究其原因不外乎:一方面是教材上的圖文描述不全面且比較簡略,參閱的各類教輔資料圖文符號往往又不一致;另一方面是師生在這一方面欠缺較多的相關(guān)知識。針對此,作者在教學(xué)中嘗試著對這一部分知識給與適當?shù)难a充,效果較顯著。現(xiàn)整理如下與各位同行共商討之:
1、主要組織相容性復(fù)合體(MHC):主要有MHC-Ⅰ和MHC-Ⅱ2類
1.1MHC-Ⅰ
1.1.1分布:幾乎分布于所有有核細胞表面,但不同組織細胞的表達水平差異很大:淋巴細胞表面MHC-Ⅰ類抗原的密度最高,腎、肝、肺、心及皮膚次之,肌肉、神經(jīng)組織和內(nèi)分泌細胞上抗原最少,而成熟紅細胞、胎盤滋養(yǎng)層細胞上未能檢出。
1.1.2功能:參與向CD8+T細胞遞呈抗原的過程。
1.2MHC-Ⅱ
1.2.1分布:比較局限,主要表達于B細胞、單核-巨噬細胞和樹突狀細胞等抗原遞呈細胞上,精子細胞和某些活化的T細胞上也有。因此,MHC-Ⅱ類分子的表達被看成是抗原遞呈能力的標志。
1.2.2功能:在免疫應(yīng)答的始動階段主要參與外源性抗原遞呈給CD4+T細胞,在一些條件下也可呈遞內(nèi)源性抗原。在組織或器官移植過程中,MHC-Ⅱ類分子是引起移植排斥反應(yīng)的重要靶抗原。
2、吞噬細胞、B細胞和T細胞:在免疫系統(tǒng)中扮演很重要的角色。
2.1吞噬細胞 是一類具有吞噬和殺傷作用,且給淋巴細胞輸送呈遞抗原啟動特異性免疫反應(yīng)的細胞。人體內(nèi)專職吞噬細胞分為兩類:一類是中性粒細胞和嗜酸性粒細胞;另一類是單核吞噬細胞系統(tǒng),包括末梢血液中的單核細胞和淋巴結(jié)、脾、肝、肺以及漿膜腔內(nèi)的巨噬細胞等。
中性粒細胞:在發(fā)生局部炎癥反應(yīng)時,大量到達炎癥部位發(fā)揮吞噬和消除作用。
酸性粒細胞:具有一定的變形運動和吞噬功能,可從血液游到組織間隙。增多常見于發(fā)生過敏反應(yīng)或寄生蟲感染。
單核細胞:具有明顯的變形運動,能吞噬、清除受傷、衰老的細胞及其碎片。還參與免疫反應(yīng),在吞噬抗原后將所攜帶的抗原決定簇轉(zhuǎn)交給淋巴細胞,誘導(dǎo)淋巴細胞的特異性免性反應(yīng)。單核細胞在血液中僅停留12-24小時,然后進入結(jié)締組織成器官,發(fā)育成熟為巨噬細胞。
巨噬細胞:是免疫應(yīng)答中主要的抗原呈遞細胞,在免疫應(yīng)答的起始階段,巨噬細胞能捕獲和處理抗原,能把抗原最具特征性的分子基團(抗原決定基)予以保留,并與巨噬細胞自身的MHC-II類分子結(jié)合,形成抗原肽-MHC分子復(fù)合物,將抗原肽呈遞給T細胞,促進免疫應(yīng)答;在免疫應(yīng)答的效應(yīng)階段,它又能聚集于病灶周圍,成為破壞靶細胞和吞噬細菌的重要成分。
2.2 B細胞
哺乳類動物B細胞的分化過程主要分為:前B細胞、不成熟B細胞、成熟B細胞、活化B細胞和漿細胞五個階段。其中前B細胞和不成熟B細胞的分化是抗原非信賴的,其分化過程在骨髓中進行?乖蕾囯A段是指成熟B細胞在抗原刺激后活化,并繼續(xù)分化為合成和分泌抗體的漿細胞,這個階段的分化主要是在外周免疫器官中進行的。
前B細胞 前B細胞是從骨髓淋巴干細胞分化而來,只存在于骨髓和胎肝等造血組織。前B細胞缺乏對抗原的反應(yīng)能力。
不成熟B細胞 開始表達膜表面抗體,但如與抗原結(jié)合,則產(chǎn)生負應(yīng)答,使B細胞轉(zhuǎn)變?yōu)槭芤种茽顟B(tài),不能繼續(xù)分化為成熟的B細胞,這是形成自身免疫耐受的機制之一。不成熟B細胞MHCⅡ類抗原表達量增加。
成熟B細胞 骨髓中發(fā)育的成熟B細胞經(jīng)血液遷移至外周淋巴器官,此時膜表面表達幾種膜表面抗體,其中有一種的表達防止了B細胞與抗原結(jié)合后所引起的免疫耐受。成熟B細胞表達多種受體。
活化B細胞 成熟B細胞被相應(yīng)抗原或多克隆刺激劑刺激后成為活化B細胞,繼而發(fā)生增殖和分化,在此過程中,膜結(jié)合抗體水平逐漸降低,而分泌型抗體逐漸增加,并可發(fā)生免疫球蛋白基因類別的轉(zhuǎn)換。活化B細胞中的一部分可分化為小淋巴細胞,停止增殖和分化,并可存活數(shù)月至數(shù)年,當再次與同一抗原接觸時,很快發(fā)生活化和分化,產(chǎn)生抗體的潛伏期短,抗體水平高,維持時間長,這種B細胞稱為記憶B細胞。
漿細胞 又稱抗體分泌細胞。成熟B細胞接受抗原刺激后,在抗原提呈細胞和Th細胞的輔助下成為活化B細胞,進而分化為漿細胞,合成和分泌各類免疫球蛋白,同時獲得了漿細胞特異性標志,而膜表面抗體,MHCⅡ類抗原等標記消失。
2.3 T細胞:成熟的T淋巴細胞分成不同的群體,人體內(nèi)主要有成熟的輔助性T淋巴細胞(CD4+T細胞)和成熟的細胞毒性T淋巴細胞(CD8+T細胞)。這些細胞成熟后離開胸腺進入血液循環(huán)中。
CD4+T細胞即輔助性T細胞:只能識別MHC-Ⅱ類分子結(jié)合的抗原片段。能指揮身體對抗微生物,例如病毒。
CD8+T細胞即細胞毒性T細胞:只能識別與相同MHC-Ⅰ類分子結(jié)合的抗原(多為內(nèi)源性的細胞抗原,如病毒感染的細胞和腫瘤細胞等),能摧毀已受感染的細胞,CD8+T細胞通過直接殺傷作用,主要負責對靶細胞的清除。
3、免疫過程
在免疫反應(yīng)中,由于T細胞不產(chǎn)生抗體,而是直接起作用,所以T細胞參與的免疫作用叫作“細胞免疫”;B細胞是通過產(chǎn)生抗體起作用,抗體存在于體液里,所以B細胞參與的免疫作用叫作“體液免疫”。
3.1細胞免疫
T淋巴細胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答是一個連續(xù)的過程,可分為三個階段:
(1)T淋巴細胞特異性識別抗原(初始或記憶T細胞膜表面的受體與抗原提呈細胞表面的抗原肽-MHC復(fù)合物特異性結(jié)合的過程);
每一個成熟的T淋巴細胞只帶有對應(yīng)于一種抗原的受體。如果沒有遇到這種抗原,這個T淋巴細胞就處于不活動狀態(tài)。T細胞對自身細胞上的MHC標志不發(fā)生反應(yīng)。
T細胞的活化需要雙信號刺激,第一信號來自與它的受體相適應(yīng)的抗原,由抗原提呈細胞表面的抗原肽-MHC復(fù)合物與受體的相互作用和結(jié)合,該信號確保免疫應(yīng)答的特異性;第二個信號是輔助性T淋巴細胞(CD4+T細胞)也被同樣的呈遞在抗原-MHC復(fù)合體上的抗原所激活,這個輔助性T淋巴細胞分泌多種蛋白質(zhì)成分,該信號確保免疫應(yīng)答在需要的條件下才能得以發(fā)生。當只有第一信號時,T細胞處于無應(yīng)答狀態(tài)。
(2)T細胞活化、增殖和分化; T細胞活化引起細胞分裂(大量增殖,達到整體功能所需的數(shù)量水平)和分化(使T細胞具有分泌細胞因子或細胞殺傷的功能)。T細胞活化的主要表現(xiàn)形式是分泌淋巴因子。不同的抗原刺激可使初始T細胞分泌不同種類的淋巴因子,從而產(chǎn)生不同的效應(yīng),而白細胞介素2是初始T細胞產(chǎn)生的最重要的淋巴因子。
(3)效應(yīng)T細胞發(fā)揮效應(yīng)。細胞毒性T細胞具有特異性的殺傷功能,主要是細胞漿內(nèi)形成了許多膜結(jié)合的顆粒,這些顆粒包含穿孔素和顆粒酶等多種介質(zhì)。穿孔素可對靶細胞打孔,顆粒酶是一組絲氨酸酯酶,它進入靶細胞胞漿,使靶細胞凋亡。靶細胞凋亡后,暴露抗原,從而被抗體消滅(如圖1)。
隨著抗原的清除,大多數(shù)活化T細胞死于細胞凋亡,以維持自身穩(wěn)定的基礎(chǔ)狀態(tài)。少數(shù)T細胞分化為長壽命的記憶細胞,在再次抗原刺激時發(fā)揮快速的免疫應(yīng)答作用。細胞免疫主要通過抗感染;免疫監(jiān)視;移植排斥;參與遲發(fā)型變態(tài)反應(yīng)起作用。
3.2體液免疫
(一)B細胞產(chǎn)生漿細胞和記憶細胞
事實上,當一種特定的抗原進入人體時,它會結(jié)合在一種適合于其形狀的B細胞表面受體上,當B細胞在連續(xù)接受了帶有互補決定簇的抗原刺激之后就會增殖、分化成效應(yīng)B細胞和少數(shù)記憶B細胞。同時,吞噬細胞會吞噬同一類型的另一個病原體,并把它分解。病原體被分解后,來自病原體的抗原則出現(xiàn)在吞噬細胞質(zhì)膜的受體中。T細胞中有一類輔助T細胞,能夠靠其表面上的特定受體識別吞噬細胞質(zhì)膜上的抗原,這樣輔助T細胞被激活并產(chǎn)生淋巴因子,其結(jié)果一方面刺激吞噬細胞分泌白細胞介素1,白細胞介素1刺激輔助T細胞(CD4+T細胞)分泌其他白細胞介素,另一方面刺激激活了靜息B細胞(已經(jīng)和特異的抗原分子結(jié)合的B細胞)和記憶B細胞,反復(fù)分裂形成的B細胞克隆分化為效應(yīng)B細胞和記憶B細胞。這一B細胞依靠輔助T細胞而活化的步驟比第一個不需要輔助T細胞參與的步驟作用更強大。
(二)漿細胞產(chǎn)生抗體
漿細胞一般停留在各種淋巴結(jié)。每一個漿細胞每秒鐘能產(chǎn)生2000個抗體,它們壽命很短,經(jīng)幾天大量產(chǎn)生抗體之后就死去,而抗體則進入血液循環(huán)發(fā)揮生理作用,抗體"Y"兩短臂末端高變區(qū)與抗原結(jié)合,抗體的柄端(FC)可與吞噬細胞(如巨噬細)上的受體結(jié)合而使抗原—抗體復(fù)合物被吞噬。(圖2)
(三)記憶細胞與二次免疫反應(yīng)
記憶細胞壽命長、對抗原十分敏感,能“記住”入侵的抗原。當同樣抗原第二次入侵時,其能更快的做出反應(yīng),很快分裂產(chǎn)生新的漿細胞和新的記憶細胞,漿細胞再次產(chǎn)生抗體消滅抗原。這就是二次免疫反應(yīng)。它比初次反應(yīng)更快,也更強烈。
體液免疫的主要目標是細胞外的病原體和毒素。當這些病原體和毒素在組織和體液中自由地循環(huán)流動時,抗體與這類細胞外的病原體和毒素結(jié)合,致使病毒一類的抗原失去進入寄主細胞的能力,使一些細菌產(chǎn)生的毒素被中和而失效,還可使一些抗原(如可溶的蛋白質(zhì))凝聚而被巨噬細胞吞噬。
通過上述的文字補充說明,加上比較詳盡的過程圖解,回過頭來再重新審視人教版教材中這一知識點的圖文,理解起來就容易多了。
參考文獻:
1、吳相鈺,劉恩山.《環(huán)境與穩(wěn)態(tài)》(浙教版)P52,P54.
2、吳慶余.《基礎(chǔ)生命科學(xué)》(第一版)P404.
3、張惟杰.《生命科學(xué)導(dǎo)論》(第2版)P100.
本文來自:逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaozhong/155391.html
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