高中生物学“免疫”教学难点解析

秦四哥

1非特异性免疫怎样识别抗原？

当病原体突破机体的非特异性防御的第一道防线（皮肤、黏膜等）后，具有吞噬功能的巨噬细胞会启动固有免疫应答，对它所遇到的所有细胞表面都进行识别性检查。大多数哺乳动物和人类有核细胞的表面都具有一类糖蛋白，称为主要组织相容性复合体（MHC）。由于个人的MHC起着一种自我标记的作用，因此免疫系统能够将人体自身的细胞与外来入侵者或被感染的细胞区别开来。

对于外来入侵者，非特异性免疫识别抗原的方式是模式识别。非特异性免疫细胞识别抗原的受体是模式识别受体，识别的主要是病原微生物及其产物共有的保守结构。例如，巨噬细胞表面表达甘露糖受体，能够特异性识别并结合革兰氏阴性菌的脂多糖。非特异性免疫系统识别的对象还包括革兰氏阳性菌的磷壁酸和肽聚糖，病毒的双链RNA以及受损细胞所释放的某些胞内组分（如热休克蛋白）等。而一些病毒因不具有细菌那样的保守分子会很难被巨噬细胞识别、吞噬。

2抗原呈递细胞一定是巨噬细胞吗？

人体中有多种抗原呈递细胞，除了巨噬细胞、B细胞等以外，现发现树突细胞是一种很重要的抗原呈递细胞。树突细胞可以利用模式识别受体，通过吞噬作用积极摄取抗原。树突细胞在感染部位摄取抗原后，迁移至下游的淋巴器官中，在此过程中，抗原在树突细胞内被降解，其肽段与MHC分子结合后被呈递于细胞表面，与此同时，树突细胞被激活，表达高水平的协同刺激分子（B7分子）和粘附分子，还能分泌特异性的趋化因子，吸引初始T细胞并最终将抗原呈递给T细胞。

3 T细胞是怎样活化的？

初始T细胞能穿过淋巴器官的微静脉内皮细胞，连续不断的从血液循环进入淋巴器官，然后再返回血液。在淋巴器官中，初始T细胞每天可能与上千个抗原呈递细胞接触，如果发生了识别，就停止迁移，开始活化。T细胞活化需要双信号刺激，一是T细胞表面抗原特异性受体与呈递细胞上的抗原肽-MHC复合物的结合；二是T细胞上的CD28与呈递细胞上的B7分子结合。T细胞活化后，即可合成分泌白细胞介素-2（IL-2），并表达高亲和力的IL-2受体，与自分泌的IL-2结合后启动细胞进入细胞周期的下一个进程。

Th（辅助T细胞）和Tc（胞毒T细胞）的活化途径大致相同，只是Tc细胞需要比Th细胞更多的协同刺激活性。如果抗原呈递细胞是树突细胞，则其高表达的B7分子完全可满足Tc细胞活化的需求。如果抗原呈递细胞上B7分子表达量不足，则往往需要Th细胞和Tc细胞识别并结合同一个抗原呈递细胞，Th细胞的表面分子诱导抗原呈递细胞高表达B7分子，从而使Tc细胞活化。此外，Th细胞分泌的L-2等各种细胞因子也是T细胞活化增殖所需要的，被称为T细胞活化的第三信号。

4效应Tc细胞是怎样发挥效应的？

在趋化因子作用下，效应Tc细胞离开淋巴组织向被感染组织聚集。效应Tc细胞能识别靶细胞表面的抗原肽-MHC分子，与靶细胞结合，发挥杀伤作用：①直接杀伤靶细胞：效应Tc细胞释放多种有胞毒效应的颗粒物质，5分钟内即可杀伤靶细胞。例如，穿孔素能聚合成圆柱形结构，在靶细胞膜上形成内径为16nm的孔道，使水、钠迅速进入胞内，导致靶细胞崩解；②诱导靶细胞凋亡：效应Tc细胞表面表达FasL，分泌细胞因子TNF-α和TNF-β，分别与靶细胞表面相应受体结合，启动凋亡相关的信号转导。另外，效应Tc细胞释放的颗粒酶通过孔道进入靶细胞，也可导致靶细胞凋亡。靶细胞凋亡过程中，激活的内源性核酸酶可降解病毒DNA，从而杀死细胞内的大多数病毒。

效应Tc细胞杀伤靶细胞后本身不受损伤，可以连续作战，攻击其他靶细胞。

5攻击结核杆菌宿主细胞的是效应Tc细胞吗？

结核杆菌、麻风杆菌等胞内寄生菌主要存在于巨噬细胞的吞噬小体内，它们能够抑制吞噬小体与溶酶体融合或干扰吞噬小体酸化，阻碍溶酶体酶的激活，从而在巨噬细胞内长期存活，并逃避抗体和效应Tc细胞的攻击。此时，发挥效应的主要是Th细胞中的Th1细胞：①活化的Th1细胞可通过FasL/Fas途径杀伤慢性感染的巨噬细胞；②活化的Thl细胞能分泌IFN-γ并表达CD40L激活巨噬细胞，使巨噬细胞杀伤病原体能力增强；③活化的Thl细胞能产生L-3和GM-CSF，促进骨髓造血干细胞分化为巨噬细胞，还能产生趋化因子，使巨噬细胞被募集至感染组织发挥效应。

6效应Th细胞为什么只作用于与其识别相同抗原的B细胞？

Th细胞活化后，并不立即分泌促进B细胞活化的淋巴因子，只有在与特定B细胞发生结合后，才受到诱导，从头合成这些淋巴因子。

在淋巴器官中，效应Th细胞遇到表面具有它能够识别的特定MHC-抗原肽的B细胞时，就会与该B细胞结合，两个细胞表面的某些粘附分子相互结合，形成一个筒状的密闭空间。

另外，效应Th细胞一旦与B细胞结合，其细胞骨架就会发生重组，面向B细胞重新排列分泌胞器，使得来自高尔基体的蛋白质定向分泌到两个细胞间的密闭空间内。

因此，效应Th细胞只能对与其识别相同抗原的B细胞发挥作用。

7为什么抗体种类能够比基因的种类还多？

人体中抗体种类至少有l011种，远超过基因种类数。因此，抗体多样性并不是简单的由基因选择性表达导致的。抗体多样性的形成机制有两个：

一是B细胞在发育过程中，决定抗体可变区的基因发生DNA重排。抗体轻链可变区基因包含V基因片段和J基因片段，两者都有多个不同的拷贝，B细胞发育过程中，随机选择V、J各一个拷贝连接成编码可变区的外显子，而且在连接过程中，连接片段之间会被酶切去或添加若干核苷酸，这个过程叫做VJ重排。重链可变区基因在V和J基因片段之间，还有D基因片段，会发生VDJ重排。DNA重排，再加上轻链与重链有多种可能的组合，就能产生多种抗体。

二是活化的B细胞会发生体细胞高频突变，进一步增加抗体多样性。B细胞活化后，每次细胞分裂中，V区基因每1000个碱基对中会有1对发生改变，远高于其他体细胞的DNA突变频率（每次分裂中每1010个碱基对中有1对发生改变）。V区基因大约含360个碱基对，因此每次分裂形成的2个B细胞中就有1个发生抗原受体（即抗体）突变。突变会影响B细胞结合抗原的能力，那些突变后与抗原亲和力更强的B细胞会继续增殖，其他的则会凋亡。

T细胞活化后不会发生高频突变，因此其抗原受体多样性只取决于DNA重排。

8移植物排斥反应中，受者的免疫系统是怎样被激活并攻击移植物的？

异体器官移植后，主要通过以下途径引起受者的免疫系统活化和攻击：①供者携带协同刺激信号和同种异体MHC的抗原呈递细胞离开移植物，经淋巴管移行到局部淋巴结，激活受者T细胞。急性组织排斥反应主要由此引起；②受者自身的抗原呈递细胞将移植物的MHC分子或其他蛋白质摄取后，加工呈递给T细胞；③有时由于输血或己经进行过其他器官移植，受者体内己经存在针对供者器官的抗体，这些抗体可以与移植物血管内皮细胞表面的抗原反应，从而启动补体和凝血的级联反应，导致超急移植物排斥反应。移植物自身血管堵塞，引起出血性水肿，颜色变为暗红或紫红，最终迅速死亡。

因为，人体中也存在与其他哺乳动物的内皮细胞抗原反应的抗体，所以这也是限制异种移植的重要问题。

——刘欣.顾咏梅.高中生物学“免疫”教学难点解析.生物学教学.2011年第4期