(共34张PPT)
在人类的历史上,传染病夺去了无数人的生命。而免疫学正是在人类与传染病斗争的过程中发展起来的。
免疫学得到了越来越广泛的应用。疫苗的发明和应用,就是典型的例证。
4.4 免疫学的应用
某同学在流感开始大规模流行前接种了流感疫苗,可是没过一两个月,她患流感了;而她听说接种过一次麻疹疫苗,终生就不会得麻疹了,她对此很困惑;这到底是什么原因呢?
为什么注射的流感疫苗没起到预防作用呢?
流感病毒极易发生变异,该同学注射的流感疫苗所预防的流感与她所患的流感可能不是同一个类型的,所以没有起到预防作用。
问题探讨:
人痘接种术(将天花患者脱落的豆痂研磨成粉末,用银质的细管子吹入被接种者的鼻孔)
我国是世界上最早用免疫的方法预防传染病的国家。
公元16世纪,中国人首先用人痘疫苗预防天花,为后来英国的外科医生詹纳(Jenner)发明牛痘疫苗奠定了基础。
巴斯德简介:(1822年12月27日—1895年9月25日),法国微生物学家、化学家,近代微生物学的奠基人。
主要成就—
疾病的病菌说
否定微生物自然发生说
巴氏杀菌法
狂犬病疫苗、鸡霍乱疫苗等多种疫苗
巴斯德有关疫苗的研制,开创了科学地进行免疫接种的新时期
什么是疫苗?
疫苗的作用机理是什么?
疫苗的种类有哪些呢?
一、疫苗
1、概念:通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。
2、作用机理:接种疫苗后,人体内可产生相应的抗体,从而对特定传染病具有抵抗力。
3、传统疫苗种类
(1)减毒疫苗:经甲醛处理后丧失致病能力、毒性减弱或基本无毒的活菌或病毒,仍然保留繁殖能力和刺激人体产生免疫应答的能力。常用的有卡介苗、牛痘疫苗/脊髓灰质炎疫苗、麻疹疫苗等。一般接种一次,且接种量少,免疫时间长,效果好。
(2)灭活疫苗:将病原微生物加热或化学剂灭活后制作而成。常用的有百日破疫苗、狂犬疫苗等。制备简单,保存时间长且相对较安全,接种量大,需要多次接种。
疫苗的本质:经过灭活或减毒的病原体,即:抗原
(3)组分疫苗
经过理化处理,提取有效抗原,或利用抗原的某些成分(如蛋白质)及其产物(如类毒素),制备的疫苗。
2006年,世界上第一个预防癌症的疫苗——人乳头瘤病毒(HPV)疫苗获得美国的批准。
(4)核酸疫苗
是将编码某种抗原蛋白的外源基因(DNA或RNA) 直接导入动物体细胞内, 并通过宿主细胞的表达系统合成抗原蛋白,诱导宿主产生对该抗原蛋白的免疫应答, 以达到预防和治疗疾病的目的。
RNA疫苗:是将编码抗原决定簇的mRNA导入细胞,生产相应的蛋白质,进而引起机体产生免疫应答。RNA不会整合到被免疫宿主的基因组中;可以在细胞质中直接翻译,无需运输到核内;免疫后抗原表达迅速达到高峰,然后又立刻衰减。
DNA疫苗:指将编码某种蛋白质抗原的重组真核表达载体(如质粒)直接注射到动物体内,使外源基因在活体内表达,产生的抗原(外源基因表达的蛋白质)激活机体的免疫系统,从而诱发强而持久的体液免疫和细胞免疫应答。
2018年5月,我国首个人和动物的DNA疫苗获得新兽药证书,用于预防某个亚型的禽流感疫苗。
思考讨论 接种疫苗时遇到的问题
1.以某种你熟悉的疫苗为例,和同学们交流它的作用。
2.某同学接种了流感疫苗,大夫提醒他说:“这一两天要留意,可能会有轻微发热或其他症状。”为什么接种疫苗可能会有轻微的反应?
疫苗通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品,接种的疫苗作为外来抗原可激发机体发生免疫反应,有些疫苗尤其是减毒疫苗引发的免疫反应相对强烈,能引起可感知的反应。
思考讨论 接种疫苗时遇到的问题
3.有人认为,接种多种疫苗很麻烦,应该设计一种用来预防多种疾病的疫苗。这种想法可行吗?请谈谈你的理由。
这种想法是可行的,因为免疫反应具有特异性,不同疫苗可以引发不同的免疫过程,产生不同的记忆细胞。理论上,制备联合疫苗时要保证其中含有不同的有效抗原成分。临床应用中已有不少联合疫苗,例如,百白破三联疫苗可以同时预防百日咳、白喉、破伤风,还有麻疹、风疹二联疫苗,流行性脑膜炎二价疫苗等。是否能够设计出针对许多种疾病(具有与它们相关的多个抗原决定簇)的一种疫苗呢 理论上是可行的,但会遇到很多困难。
目前,人类已研制出卡介苗、脊髓灰质炎疫苗、麻疹疫苗等多种疫苗。
疫苗名称 可预防的疾病
卡介苗 肺结核
脊髓灰质炎疫苗(OPV) 脊髓灰质炎
麻疹疫苗 麻疹
人乳头瘤病毒(HPV)疫苗 子宫颈癌
风疹疫苗 风疹
乙脑疫苗 流行性乙型脑炎
流脑疫苗 流行性脑脊髓膜炎
百白破三联疫苗(DPT) 百日咳、白喉、破伤风
抗狂犬血清 狂犬病
1、疫苗必须包含一个完整的病原体吗?为什么?
疫苗不必包含一个完整的病原体。一般情况下,引起免疫反应的并不是整个病原体,而是病原体所含有的抗原。因此,可以利用病原体的某些成分(如蛋白质、多糖荚膜类)及其产物制备疫苗。随着免疫学、生物技术和分子生物学的发展,DNA 疫苗也已经在临床中使用。
2、患免疫缺陷病的儿童,能否接种疫苗,尤其是减毒活疫苗?为什么?
不同类型的免疫缺陷病患者,对是否接种疫苗、可以接种哪种疫苗的要求,是有区别的。但一般情况下,不建议患免疫缺陷病的儿童接种疫苗,特别是减毒活疫苗。这是因为这些儿童的免疫力较低,接种疫苗相当于受到外来抗原的刺激,处理不当, 容易引起强烈的免疫反应。
4.为什么注射疫苗一段时间后才会起作用?
疫苗作为抗原进入人体后,要经过处理、传递、识别以及淋巴细胞的增殖、分化后才能产生抗体。因此,注射疫苗一段时间后,人体才具有免疫力。
5.只要接种一次某种抗原,记忆细胞就能长期记住该抗原特征么?
不能,为了加强记忆,疫苗要分次打
6.接种疫苗能预防所有的传染病么?
不能,接种疫苗产生的抗体只能对特定抗原起作用
4.疫苗引发免疫反应的特点:
(1)具有_特异性_,接种一种疫苗一般只能预防由一种病原体引起的传染病
(2)具有记忆性,免疫力能维持较长的时间。
5.接种疫苗的意义:
(1)到目前为止,疫苗仍是人类发明的对抗传染病的一件有效的武器,而且对某些疾病来讲,注射疫苗可能是唯一有效的预防措施。
(2)随着免疫学、生物化学的发展以及生物技术的不断改进,疫苗的研制和应用已扩展到许多非传染病领域,而且已经出现了治疗性制剂。
疫苗应用了解
天花疫苗的发明和使用,根除了天花这种传染病。
卡介苗、脊髓灰质炎疫苗和麻疹疫苗等的研制。
人乳头瘤病毒(HPV)疫苗可以预防由HPV引起的几种子宫颈癌,是世界上第一个预防癌症的疫苗。
2018年5月,我国首个人和动物的DNA疫苗获得新兽药证书,用于预防某个亚型的禽流感疫苗。这种新型的基因工程疫苗,未来将有广阔的前景。
二、器官移植
1、概念:医学上用正常的器官置换丧失功能的器官,以重建其生理功能的技术。
2、意义:
器官移植已成为治疗多种重要疾病的有效手段。
主要依赖于器官保存技术和外科手术方法等的不断改进,以及高效免疫抑制剂的陆续问世。
但依旧面临很多问题,其解决涉及免疫学的应用。
【资料1】人类很早就尝试做器官移植以挽救一些病人。1901年,法国医生卡雷尔在给一位朋友的信中写道:“肾移植这种手术,在同种异体之间从来还没有成功过。”1952年,法国另一位医生为一位16岁的患者移植了患者母亲的一颗肾,然而这颗凝结着伟大母爱的肾只存活了22天。
【资料2】据媒体报道,瑞金市3岁男孩张某身患白血病。幸运的是,张某的骨髓与父亲的骨髓配型成功了。而身在千里之外的白血病患者李某却没有那么幸运,与其亲属的骨髓配型均没有成功。
免疫排斥
思考·讨论 器官移植所面临的问题及希望
1.最初进行的器官移植,为什么总是不成功呢?
可能主要是没有考虑免疫排斥问题。
2.在进行器官移植或骨髓移植时,为什么都要先进行配型,即检查供体和受体之间的组织相容性呢?
在进行器官移植或骨髓移植时,都要先进行配型,这是因为,受体和供体的组织相容性抗原越一致, 在进行移植时发生免疫排斥的可能性就越低,移植的器官就越容易存活。如果配型不合适,发生排斥的可能性就大,就不适合移植。
研究人员培育出的人工心脏(红色为心肌细胞,绿色环是一类结缔组织)
思考·讨论 器官移植所面临的问题及希望
3.利用由自体干细胞培养出的组织、器官进行移植,有何优点?
利用由自体干细胞培养出的组织、器官进行移植,移植器官和受体的组织相容性抗原是相同的,移植后发生免疫排斥的可能性很小。
4.在进行器官移植时,运用免疫抑制剂可以提高成活率。但这些药物会使淋巴细胞减少,因而患者容易患感染性疾病。这一问题该如何解决?
需要在用免疫抑制剂药物与预防感染之间寻求平衡,并尽量使运用免疫抑制剂的病人避免接触病原体,或通过适当的锻炼,提高自身免疫力。
研究人员培育出的人工心脏(红色为心肌细胞,绿色环是一类结缔组织)
4.1.1器官移植存在免疫排斥的问题
①免疫排斥的概念:
进行器官移植手术后,免疫系统会把来自其他人的器官当做“异己”成分进行攻击(这就是器官移植容易失败的原因)
②免疫排斥的原理:
每个人的细胞表面都带有一组与别人不同的蛋白质——组织相容性抗原,也叫人类白细胞抗原,简称HLA。它们是标明细胞身份的标签物质,每个人的白细胞都认识这些物质,因此正常情况下不会攻击自身的细胞。如果将别人的器官或组织移植过来,白细胞就能识别出HLA不同而发起攻击。因此,器官移植的成败,主要取决于供者与受者的HLA是否一致或相近。
4.1.2应对器官移植存在免疫排斥的思路和措施
Ⅰ.在进行器官移植时,先进行配型,检测供者与受者的HLA是否一致或相近。事实上,除了同卵双胞胎,要在世界上找到HLA完全一致的人几乎是不可能的; 只要供者与受者的主要HLA有一半以上相同,就可以进行器官移植。
Ⅱ.免疫抑制剂的应用,大大提高了器官移植的成活率。
Ⅲ.自体干细胞培养相应的组织、器官的移植。
同济大学团队首次在临床试验中利用自体肺部干细胞移植技术成功再生了患者的损伤肺部组织。
【资料3】据世界卫生组织于2013年的调研结果显示,全球一年实施了12万例器官移植手术,而这只能满足不到10%移植需求者的需求。另有数据表明,2015年,我国实施器官移植手术突破1万例(其中肝移植2000多例、肾移植5000多例),位居世界第2位,但2015年肝移植需求者新增4000多人,肾移植需求者新增了1万多人。
【资料4】据媒体报道,2015年,研究人员利用干细胞培养出具有单个腔室结构的迷你跳动心脏(相当于成人心脏尺寸的千分之一);2017年,研究人员又利用干细胞成功培养出了人类胚胎期的结肠组织,培养成熟后,它与人体的肠组织具有很高的相似性。你还可以搜集到更多的科学家利用干细胞培养组织、器官的研究进展的报道。
供体短缺
希望
(2)供体器官短缺问题:解决问题的希主要望包括以下两条途径
①利用干细胞培养相应的组织、器官;
②更多的人自愿捐献器官。
为什么认同器官捐献的人很少呢?
1. 中国传统思想的伦理困境。
2.脑死亡器官捐献,需要家属同意去掉呼吸机等支持系统,达到了脑心双死亡的状态。
3.心死亡器官捐献,心跳停止后,器官容易缺血,仅在短时间内(约15分钟)符合捐献标准。
4.离体器官保存时限短:心脏5小时,肝12小时,胰腺和肾脏分别为20小时和24小时以内。
如何保证供体器官公平合理地分配给器官坏死的患者?
2007年,国务院颁布了《人体器官移植条例》;
2011年,全国人大常委会通过了《刑法修正案(八)》明确禁止人体器官买卖,增加了“器官买卖罪”;
同年,《人体器官捐献登记管理办法(试行)》和《人体器官捐献协调员管理办法(试行)》发布;
2013年,我国人体器官分配与共享计算机系统正式启用。
https://www.cot./
《人体捐献器官获取与分配管理规定(试行)》:
捐献器官必须通过器官分配系统进行分配。该系统以技术手段最大限度地排除人为干预,以患者病情紧急程度和供受者匹配程度等国际公认的客观医学指标对患者进行排序,由计算机自动分配器官。
三.免疫学在临床实践上的应用
1、免疫预防:患病前的措施。即根据特异性免疫原理,采用人工方法将抗原或抗体制成各种制剂,接种到人体内,使人体产生对特定传染病的抵抗能力,达到预防某些疾病的目的。包括人工主动免疫(抗原)和人工被动免疫(抗体)
2、免疫诊断:诊断措施。即根据抗原和抗体反应的高度特异性,将免疫学技术和制剂用于临床诊断。如检测病原体和肿瘤标志物。
3、免疫治疗:患病后的措施。即通过对人体输入抗体、胸腺素、细胞因子等某些药物或生物制剂等,调整病人的免疫功能,从而达到治疗疾病的目的。已成为与传统的手术、化学疗法、放射疗法并列的重要治疗方法。
1.免疫预防
人工主动免疫:注射抗原
减毒疫苗:如伤寒菌苗、卡介苗
灭活疫苗:如乙脑疫苗、牛痘苗
类毒素:如白喉、破伤风类毒素
新型疫苗:如亚单位疫苗、核酸疫苗
人工被动免疫:注射抗体
抗毒素:如白喉抗毒素
免疫球蛋白:如丙种球蛋白
2.免疫诊断:抗原、抗体检测
原理:抗原抗体的特异性结合反应
方法:
用已知抗体或抗原检测未知的抗原或抗体。如:细菌或细胞与抗体结合,在一定条件下,出现肉眼可见的凝集现象。如ABO血型的鉴定、菌种鉴定
沉淀反应:如可溶性抗原与抗体结合,形成沉淀。如:血清蛋白与相应抗体结合,在一定条件下,形成沉淀物现象。
标记技术:如免疫荧光法
由于抗原抗体反应的高度特异性,免疫学技术和制剂在临床诊断上得到了广泛的应用,如检测病原体和肿瘤标志物。被标记的抗体会与癌细胞上的甲胎蛋白结合,以显示癌细胞的数量和位置。
3.免疫治疗
是在人体患病的情况下,通过输入抗体、胸腺激素、细胞因子或某些药物等,调整病人的免疫功能,使机体抵抗疾病的能力增强,达到治疗疾病的目的。(患病后的治疗)
主要包括免疫增强疗法和免疫抑制疗法。例如,风湿性关节炎、系统性红斑狼疮用免疫抑制剂。
如:破伤风类毒素--百日破,小时候都会打,可以产生抗体,维持的时间也很长。
破伤风抗毒素,一般受外伤后打的,要做皮试,维持时间较短。
一、概念检测
被称为“糖丸爷爷”的顾方舟“一生只做一件事情”,即研制“糖丸”——脊髓灰质炎活疫苗,为我国消灭脊髓灰质炎(俗称小儿麻痹症) 作出了重要贡献,判断下列相关表述是否正确
(1 )该“糖丸”是用灭活的病毒制成的。( )
(2 )该疫苗可以识别组织相容性抗原。( )
(3)当接种该疫苗后,机体会产生一定的免疫反应。 ( )
×
×
√
二、拓展应用
1. 巴斯德将感染了狂犬病的兔的神经组织制成匀浆,每天取样给家兔注射。开始几天被注射的家兔都会发病,但随着匀浆放置时间的延长, 家兔发病的反应越来越弱:放置10~ 14天的匀浆失去使家兔患病的作用。这时,如果再给这些没有发病的、被注射了 “过期病兔神经组织匀浆” 的家兔注射新鲜病兔的神经组织匀浆,家兔也不会发病了。1885年,巴斯德将匀浆注射给一个9岁的被疯狗咬伤的小男孩,连续注射十几天后, 小男孩活了下来。这位小男孩就是世界上第一位狂犬病疫苗的注射者。后来,巴斯德制成了狂犬病疫苗,即过期病兔的神经组织匀浆。
(1) 据上述资料推测,巴斯德所制作的狂犬病疫苗的本质是什么?
曾寄生于兔神经组织的狂犬病病毒。
(2) 为什么要对小男孩连续注射十几天呢?
需要进行微量叠加。
(3)现在用的狂犬病疫苗与巴斯德制作的疫苗有区别吗?是怎么制作出来的?有兴趣的同学, 请查阅资料并与同学分享。
本质上它们并没有区别,但制作方法是不一样的。
通过查阅文献,学生应能知道。
现在狂犬病疫苗多使用动物细胞培养技术制备,而巴斯德的狂犬病疫苗是凭经验制成的、可能含有活病毒和灭活病毒。
2. 有人提议,应该开发一个“器官保险”项目:参与者将承诺在自己死后捐献器官,作为回报,他们在需要移植时,可以优先得到器官。为了避免太多“高风险”的人们申请这种保险,需要进行医学评估,只有器官需求风险正常的人才能买这种保险。你认为,这种策略与当前的自愿捐献器官策略比,哪个更好?理由是什么?你能想到其他更有效地提高器官捐献数量的策略吗?
此题为开放性问题,主要检测学生利用已有知识论证自己观点的能力、提出建议能力,言之有理即可。