免疫学在医学中的应用

早在1000多年前，人们就发现了免疫现象，并由此发展起来对传染病的免疫预防。中国人首先发明了用人痘痂皮接种以预防天花，并且在十五世纪中后期的明朝隆庆年间有较大改进，并得到广泛的应用。后来，这一伟大发明传播到日本、朝鲜、俄国、土耳其和英国等许多国家。后英国医生琴纳据此研究出用牛痘菌预防天花的方法，为免疫学对传染病的预防开辟了广阔的前景。全世界能在20世纪70年代末消灭天花，接种牛痘菌发挥了巨大作用。[1]

19世纪末，法国化学家、微生物学家巴斯德于研究人和动物的传染病时，分析了免疫现象。并在琴纳的启发下，他发明用减毒炭疽杆菌苗株制成疫苗，预防动物的炭疽病；用减毒狂犬病毒株制成疫苗，预防人类的狂犬病。

著名动物学家梅契尼科夫在长期研究昆虫和动物细胞吞噬异物的现象后，于1883年指出体内的白细胞和肝、脾组织中的吞噬细胞具有吞噬和消化细菌的能力。德国细菌学家、免疫学家贝林于1890年发现免疫血清中有抗白喉毒素的抗毒素存在，日本细菌学家北里柴三郎也发现抗破伤风毒素的抗毒素，两人共同研究血清疗法成功，对治疗白喉和破伤风患者取得良好效果。

从此，人们开始探讨免疫机制，把细胞的吞噬作用和抗毒素的中和作用看成是特异性免疫的根据，并逐步开展细胞免疫和体液免疫两大学派的争鸣。

细胞免疫学派的首领是梅契尼科夫，体液免疫学派的首领是德国细菌学家埃尔利希。埃尔利希用生物化学方法研究免疫现象，特别是以蛋白质化学和糖化学作为基础，探讨抗原和抗体的本质及其相互作用，于1896年提出抗体形成的侧链学说，这一学说直到今天还具有实际意义。两大学派的争鸣促进了免疫学的发展。

到20世纪60年代，对体液免疫的研究已经达到分子生物学的水平，已经弄清抗体的分子结构和功能。同时，对细胞免疫的研究也取得了明显的进展，过去认为小淋巴细胞是处于衰老终末期，而现在

正常红细胞电镜图

已肯定它是免疫系统的一大类具有免疫活性的淋巴细胞，在发挥免疫功能中起着重要作用。

此后人们进一步阐明了小淋巴细胞的结构，以及个体的发生和分化过程，特别是在杂交瘤技术方面取得了突破性的成就，这不仅丰富了一般细胞学的知识，而且为获得单克隆抗体或介质物质开辟了一条新的道路。

许多学者还注意到：当病原微生物入侵的时候，机体一方面能够获得特异性免疫，另一方面也会出现机体免疫损害。自从德国细菌学家科赫研究结核杆菌所引起的迟发型变态反应以来，人们逐步发现不仅细菌及其产物可以引起机体免疫损害，就连异种血清蛋白甚至许多很简单的化学物质再次进入机体，也会使机体组织遭到破坏。

20世纪中期，随着组织器官移植的开展，对移植物排斥、免疫耐受性、免疫抑制、免疫缺陷、自身免疫、肿瘤免疫等进行了深入的研究，认识到胸腺、法氏囊和脾脏在机体免疫功能中的重要意义，认识到过去把免疫过程局限于抗传染免疫的片面性，也认识到免疫应答是既可防御传染和保护机体、又可造成免疫损害和引起疾病的一个生物学过程。也就是说，免疫是生物体对一切非己分子进行识别与排除的过程，是维持机体相对稳定的一种生理反应，是机体自我识别的一种普遍生物学现象。

免疫学广泛应用于三大方面：①传染病预防：接种菌苗、疫苗，使机体主动产生免疫力. 严重急性呼吸道综合征（SARS）及艾滋病，终将有赖于疫苗的发明。

② 疾病治疗：包括肿瘤、慢性传染病及超敏性疾病，可用抗体、细胞因子、体外扩增的免疫细

胞及治疗性抗原疫苗治疗。

③免疫诊断：按抗原与抗体及T 细胞受体特异结合的原理；按抗原能活化特异的适应性免疫应答，发展起多种特异敏感的免疫学诊断方法，已广泛用于ABO 血型定型，传染病诊断，妊娠确诊等等。[2]

现代免疫学认为，机体的免疫功能是对抗原刺激的应答，而免疫应答又表现为免疫系统识

吞噬细胞吞噬病菌

别自己和排除非己的能力。免疫功能根据免疫识别发挥作用。这种功能大致有：对外源性异物(主要是传染性因子)的免疫防御；去除衰退或损伤细胞的免疫，以保持自身稳定；消除突变细胞的免疫监视。

只有免疫系统在正常条件下发挥相应的作用和保持相对的平衡，机体才能维持生存。如果免疫功能发生异常，必然导致机体平衡失调，出现免疫病理变化。

免疫系统在发挥免疫功能的过程中，识别是个重要的前提。一切生物都具有这种能力。单细胞生物只具有分辨食物、入侵微生物和本身细胞成分等低级的识别功能。脊椎动物的机体免疫系统逐渐完善，不仅具有完整的免疫器官和免疫细胞，而且免疫活性细胞还能产生特异性抗体和琳巴因子，从而准确地识别自己，排除异物以达到机体内环境的相对稳定，这对保护自己、延续种族和生物进化都有重大意义。高等生物的免疫系统充分发展，它对内外环境的各种抗原异物刺激既表现出多样性和适应性，又表现出特异性和回忆性，这对生物的进化过程、生物种系的生存和适应具有重大影响。

免疫功能是免疫系统在识别和清除“非己”抗原的过程中所产生的各种生物学作用的总称。主要包括：

1.免疫防御（Immunologicaldefence)

是机体排斥外来抗原性异物的一种免疫保护功能。正常时可产生抗感染免疫的作用，防御功能过强会产生超敏反应，过弱则产生免疫缺陷（后两种情况均属异常反应）。

2、免疫自稳

是机体免疫系统维持内环境相对稳定的一种生理功能。

巨噬细胞

正常时：机体可及时清除体内损伤、衰老、变性的血细胞和抗原－抗体复合物，而对自身成份保持免疫耐受；

异常时：发生生理功能紊乱、自身免疫病等。

3、免疫监视

是机体免疫系统及时识别、清除体内突变、畸变和病毒干扰细胞的一种生理保护作用。

免疫学检测方法可分为体液免疫和细胞免疫测定。

1． 体液免疫测定主要利用抗原与相应抗体在体外发生特异性结合，并在一些辅助因子参与下出现反应，从而用已知抗原或抗体来测知未知抗体或抗原。此外，尚包括检测体液中的各种可溶性免疫分子，如补体、免疫球蛋白、循环复合物、溶菌酶等。

2． 细胞免疫测定法是根据各种免疫细胞（T细胞、B细胞、K细胞、NK细胞及巨噬细胞等）表面所具有的独特标志和产生的细胞因子等，测定各种免疫细胞及其亚群的数量和功能，以帮助了解机体的细胞免疫水平。

体液免疫检测法

体液免疫检测法主要包括：

抗原抗体

1.凝集反应。

颗粒性抗原(细菌或红细胞等)与相应抗体特异性结合，在电解质参与下形成肉眼可见的凝集物，称之为凝集反应。

1）直接凝集反应。颗粒性抗原与相应抗体直接结合所产生的凝集现象，前者多为细胞表面的结构成分，如细菌或红细胞的表面结构抗原。（1）玻片法：多用于抗原的定性检测。（2）试管法：多用于抗体的定量检测。

2）间接凝集反应。将可溶性抗原吸附于载体颗粒(如乳胶颗粒、红细胞等)的表面，称之为致敏颗粒。当致敏颗粒与相应抗体结合，即可出现凝集现象。这个反应常用于测定细菌性抗体、病毒性抗体、钩端螺旋体和梅毒螺旋体抗体及某些自身抗体(如抗核抗体、抗肾抗体、抗甲状腺抗体等)。

根据凝集反应的原理，还有间接凝集抑制试验、反向间接凝集试验、协同凝集试验等。

2．沉淀反应。

可溶性抗原(外毒素、血清、细菌培养的滤液、组织浸出液等)与相应抗体特异性结合，在电解质参与下，形成沉淀物，称为沉淀反应。沉淀反应的抗原多为多糖、类脂、蛋白质等。

1）单向扩散试验。这是一种抗原定量试验，是可溶性抗原在含抗体的琼脂介质中扩散的沉淀反应。此法常用于检测血清免疫球蛋白和补体各成分的含量。

2）双向扩散试验。这是可溶性抗原与抗体在琼脂介质中相互扩散的沉淀反应。本法常用于定性试验，如检测血清免疫球蛋白、甲胎蛋白、乙型肝炎表面抗原等。

单克隆抗体技术

3）对流免疫电泳。对流电泳是一敏感快速的检测方法，即在电场作用下的双向免疫扩散。此法常用于检测血清中的乙型肝炎表面抗原与甲胎蛋白等。

3．中和试验。

特异性抗体可抑制相应抗原物质的活性，抗体使相应抗原的毒性或传染性消失的反应为中和试验。例如抗毒素中和外毒素的毒性，病毒的中和抗体可使病毒失去感染性等。诊断风湿热的抗链球菌溶血毒素“O”试验也为一种中和试验。乙型溶血性链球菌能产生一种溶解人、兔红细胞的溶血毒素“O”，该毒素的溶血毒性可被抗溶血毒素“O”抗体所中和而不出现溶血。试验时将病人血清与溶血毒素“O”混合，作用一段时间后加入人红细胞，红细胞不被溶解为阳性反应，表示病人血清中存在抗溶血毒素“O”抗体。血清抗体效价达400单位以上时提示患者曾感染乙型溶血性链球菌，有助于风湿热的诊断。

4.免疫荧光法(荧光抗体法)。

是应用荧光素染料(如异硫氰酸荧光黄等)来标记抗体，但不影响其活性，此种抗体称荧光抗体。用已知种类的荧光抗体浸染待检的含有抗原的细胞或组织切片，如有相应抗原存在，则抗原即与此种抗体发生特异性结合，形成复合物而粘着在细胞上，不易洗脱，在荧光显微镜下成为发出荧光的可见物，可达到诊断或定位的目的。包括直接法和间接法。

5．酶联免疫吸附试验。

本法的原理是利用酶(常用辣根过氧化物酶)标记的抗原或抗体，以测定被检标本中有无相应的抗原或抗体。有间接法、双抗体法、竞争法三种。

6．溶血空斑试验。

7．免疫印迹技术。

免疫印迹或免疫转印技术(immunoblotting或Westernblot)是在Southern（1975）

抗体抗原反应

创建的DNA印迹术(Southernblotting)基础上发展起来的新型免疫生化技术。

细胞免疫检测法

近代免疫学广泛采用了细胞生物学、免疫血清学、免疫标记、免疫组化等多方面技术，不断发展和完善了一系列细胞免疫检测技术，用于检测各类免疫细胞的表面标志(包括抗原及受体)、细胞的活化、增殖、吞噬、杀伤功能、各种细胞因子的活性或含量等方面。这些技术为深入研究和认识机体免疫系统的生理、病理改变，阐明某些疾病的发病机制和临床诊治提供了有用的手段。随着细胞免疫学的迅猛发展，时有新的细胞免疫检测技术出现。近年来，新发展的项目集中在对有关细胞因子以及细胞受体方面的检测。

1．淋巴细胞转化试验。

人类淋巴细胞在体外与特异性抗原(如结核菌素)或非特异性有丝分裂原(如植物血凝素，PH

A)等一起孵育，T细胞即被激活而向淋巴母细胞转化。T细胞转化过程可伴随有DNA、RNA、蛋白质的合成增加，最后导致细胞分裂。在光学显微镜下可计数转化后的淋巴母细胞数，也可用氚标记的胸腺嘧啶核苷(3H-TdR)掺入正在分裂的淋巴细胞，用液闪测定仪来确定掺入量以确定淋巴细胞转化率。最近有一种不用同位素，又可用仪器测量的淋巴细胞增殖反应的检查法，称为MTT检测法。MTT是一种甲氮唑盐，它是细胞线粒体脱氢酶的底物，细胞内的酶可将MTT分解产生蓝黑色成分。该产物的多少与活细胞数成正比，结果可用酶标仪(595nm)测量光密度，作为MTT法的指标。

2．E-花环法。

人类T细胞表面有羊细胞受体(CD2)能与羊红细胞结合形成玫瑰花样结构。即将分离液分离出的外周的单个核细胞悬液与羊红细胞在体外混合，经37℃培养5～10分钟后放4℃过夜，取细胞悬液计数，外周血淋巴细胞中约70%～80%淋巴细胞结成花环即为T细胞，此法可用来分离T细胞。

3．T细胞亚群检测。

4．细胞毒试验。

Tc细胞、NK细胞、LAK细胞、TIL细胞等对其靶细胞有直接的细胞毒(杀伤)作用。

抗体制备

常用的检测方法是51Cr(铬)释放法，将51Cr-Na2CrO4盐水溶液与靶细胞(不同的细胞需不同的靶细胞，如NK细胞的靶细胞为K562)，于37℃培养1小时左右，51Cr即进入靶细胞，与胞浆结合，洗去游离的51Cr后，即可得到51Cr标记的靶细胞，将待测细胞毒的细胞与51Cr标记的靶细胞混合(比例约为50:1或100:1)，靶细胞杀伤越多，释放到上清液中的游离51Cr就越多，且不能再被其他细胞吸收，用γ射线测量仪检测上清液中的cpm值，可计算出待检细胞杀伤活性高低。细胞毒的检测对肿瘤免疫有较大价值。

5．巨噬细胞吞噬功能的测定。

将中药(10%斑蝥)乙醇浸出液浸渍的滤纸(1cm2大小)置于受试者前臂屈侧皮肤上，4～5小时后取下滤纸。48小时内皮肤局部可水泡，内含巨噬细胞。取水泡液0.5ml加鸡红细胞悬液0.01ml，37℃经30分钟后作涂片、染色与镜检，计算吞噬百分率及每个巨噬细胞吞噬鸡红细胞的平均数。本试验有助于肿瘤病情及疗效的观察。

6．移动抑制试验。

致敏淋巴细胞与其特异性抗原再次接触时，可以产生移动抑制因子(MIF)。这种因子可以抑制巨噬细胞和中性粒细胞的移动，使之定位于局部而增强其免疫作用。本试验用来观察受检者淋巴细胞在体外受特异性抗原刺激后，有无MIF产生，以测定机体对某种抗原的特异性细胞免疫反应的功能。

7．时间分辨荧光测量技术。

时间分辨荧光测量技术(time-resolvedfluorometry,TrF)是一项新型的超微量非放射性分析技术。该技术的敏感性和特异性与放射性核素测量技术相仿，但无放射测量的弊端，故问世虽短，进展却极为迅速，有取代放射测量之势。

8．细胞因子检测技术。

细胞因子的检测，近年来在中医临床及实验室中已广泛应用。

9．细胞受体的检测。

受体是细胞表面标志之一，通过对受体的检测，可以了解细胞的功能，并为某些疾病的发病

新中国成立以来，免疫学在医学上的应用已经有了很大进展。防治传染病的生物制品

免疫学

不仅满足国内的需要，而且支援其他一些国家。近年研制的新疫苗如化学疫苗、乙型肝炎疫苗等，已经接近世界先进水平。中国已经消灭天花，并且基本上消灭和控制了人间鼠疫和真性霍乱等烈性传染病。脊髓灰质炎、麻疹、白喉、百日咳、破伤风等常见传染病的发病率已经大大降低。

现代免疫学逐步发展成为既有自身的理论体系、又有特殊研究方法的独立学科。它为生物学的研究提供了一些新的手段。

早在20世纪初，人们已经利用免疫学来区分人类的血型。植物分类学很早就应用免疫学的方法。在研究植物和动物的毒素时也采用了免疫学技术。例如，1889～1890年，人们用免疫学技术研究白喉毒素和破伤风毒素，随后又用它来研究植物毒素，如蓖麻毒素、巴豆毒素和动物毒素中的蛇毒、蜘蛛毒。另外，人们很早就利用沉淀反应鉴别动物的血迹。近年发展起来的一些新技术，如放射免疫、免疫荧光和酶免疫等，都为生物学提供了实用的研究手段。

从实质上说，现代免疫学不过是生物-医学的一个分支。但是，随着科学技术的发展，

多克隆抗体制备

它本身又派生出许多独立的分支学科，例如，与现代生物学有密切关系的分子免疫学、免疫生物学和免疫遗传学，与医学有密切关系的免疫血液学、免疫药理学、免疫病理学、生殖免疫学、移植免疫学、肿瘤免疫学、抗感染免疫学、临床免疫学等。

现在，对免疫学的研究已经达到细胞水平和分子水平，人们正在努力探讨生物的基本生理规律——免疫的自身稳定机制。医学中的许多重要问题，如自身免疫、超敏反应、肿瘤免疫、移植免疫、免疫遗传等，必将得到更好的解决。