具体描述
内容简介
《动物分子免疫学》针对免疫学领域新知识及理论进行阐述,具有内容新颖、直观易懂、结合实际等特点。内容新颖,体现在对某些重要的热门领域阐明新理论、新技术和重要的原创性试验;直观易懂,体现在图文并茂,《动物分子免疫学》配有126幅彩图,有助于理解文中内容;结合实际,体现在如何利用免疫学服务于动物疫病防控,尤其是第八章及附录三至附录七,针对猪免疫防控的总结和应用,使该课程接近于实践。
免疫学的发展史实际上也是免疫学家的成长史,这些科学家在成长过程中百折不挠,有着各种曲折的励志故事。这些故事不仅十分有趣,对我们也是一种激励。作者挑选了部分经典故事并亲自讲述,编者将其制成CD随书发行。希望读者在学习之余,通过聆听免疫学家的成长史及相关故事,加深对免疫学的学习兴趣,理解免疫学的发展过程! 作者简介
郑世军,1964年8月生,免疫学博士,博士生导师,杰出青年基金获得者,新世纪百千万人才工程***人选,中国农业科学院教学名师,获国务院特殊津贴。主要从事抗感染免疫的分子机制及畜禽传染病免疫防制的研究。主要研究成果以**或共同**作者或通讯作者的文章发表于Nature Immunology、J Clinical Investigation、J Immunology,Diabetes、J Virology,Immunobiology、Veterinary Microbiology、Virus Research、PLoS ONE、BBRC、Virology J、Poultry Science等重要国际刊物,特约撰写的研究综述发表于美国Immunological Research期刊。担任中国农学会理事,中国畜牧兽医学会禽病学分会理事兼副秘书长,动物传染病学分会常务理事,**届全国动物防疫专家委员会委员,《亚洲兽医病例研究》主编,《中国兽医杂志》副主编,《生物工程学报》《中国禽病杂志》及Frontierin Agriculture and Engineering编委,美国Open J Veterinary Medicine、Frontier in Microbial Immunology、Frontier in Microbial Medicine、Frontiers in Biotechnology、Immunology and Immunobiotechniques及World J Virology学术期刊编委。担任J Immunology、Immunobiology、J genetics and genomics、The Veterinary Journal等SCI期刊论文审稿专家。担任《中国农业科学》《生物工程学报》《微生物学报》期刊论文审稿专家。 目录
自序
第一章 绪论
一、免疫学的诞生及其发展历程
二、免疫学理论的形成及其发展历程
三、分子免疫学时代的到来
四、分子免疫学迅速发展
五、动物分子免疫学的特点及其应用
思考题
参考文献
阅读心得
第二章 免疫系统
第一节 免疫器官
第二节 免疫细胞
一、淋巴细胞
二、髓类细胞
第三节 免疫分子
思考题
参考文献
阅读心得
第三章 天然免疫
第一节 天然免疫分子
一、抗菌肽的种类和作用
二、溶菌酶
第二节 天然免疫细胞
一、吞噬细胞
二、非吞噬性先天性免疫细胞
第三节 天然免疫细胞识别和清除病原的作用机制
一、模式识别受体和病原相关分子模式的概念
二、模式识别受体的种类和结构
三、模式识别受体识别病原相关分子模式的种类
四、吞噬细胞识别病原产生免疫应答的分子机制
五、NF-kB信号传递途径
六、模式识别受体的表达和调控
第四节 模式识别分子的应用
思考题
参考文献
阅读心得
第四章 T细胞发育、成熟与活化
第一节 胸腺
一、胸腺基本结构与胸腺细胞
二、胸腺是T细胞发育和成熟的场所
第二节 T细胞发育和成熟的开拓性试验发现
第三节 T细胞受体
一、T细胞受体的发现
二、TCR复合分子的结构与功能
第四节 影响T细胞发育的重要分子
一、主要组织相容性复合体和抗原在胸腺细胞发育与成熟中的作用
二、转录调控因子在胸腺细胞发育与成熟中的作用
第五节 Th细胞活化的分子机制
一、TCR_CD3复合分子识别抗原和信号转导机制
二、调控T细胞活化的共刺激分子
三、超抗原对T细胞的活化作用
思考题
参考文献
阅读心得
第五章 B细胞发育、成熟与活化
第一节 B细胞发育与成熟
第二节 B细胞克隆与B细胞受体的基本结构
……
第六章 抗原与抗体
第七章 主要组织相容性复合体与抗原递呈
第八章 适应性免疫与免疫防治
第九章 免疫调控
第十章 细胞因子
第十一章 补体系统
第十二章 超敏反应与自身免疫病
第十三章 黏膜免疫与免疫耐受
第十四章 免疫抑制与免疫逃逸
附录一 参与免疫信号转导的蛋白分子名词中英文对照及相应的功能
附录二 CD抗原
附录三 猪病免疫防治基本理论概述
附录四 影响猪群免疫力的因素
附录五 猪场主要疫病免疫学诊断与监测技术
附录六 猪常见传染病免疫程序
附录七 猪病免疫防控推荐方案
索引 前言/序言
动物分子免疫学:探究生命防御体系的奥秘 一、引言:免疫学的前沿阵地 免疫学,作为一门研究生命体如何识别并抵御内外侵袭性物质(如病原体、肿瘤细胞、异物等)的学科,在生命科学领域占据着举足轻重的地位。而“动物分子免疫学”则更是将免疫学研究的触角深入到微观的分子层面,揭示免疫系统在分子层面的运作机制、信号传导通路、基因调控以及分子间的相互作用。本书以“动物分子免疫学”为题,旨在为读者系统性地阐述动物免疫系统的分子基础,深入剖析免疫细胞、免疫分子、免疫信号通路以及免疫调控等核心概念,从而帮助读者全面理解动物免疫防御的精妙之处,以及其在动物健康、疾病防治、疫苗开发等领域的关键作用。 二、免疫系统的基本构架与分子构成 动物的免疫系统是一个高度复杂且精密的防御网络,其核心在于识别“自我”与“非我”,并在此基础上启动一系列反应以清除威胁。在分子层面,这一网络由多种多样的免疫细胞和免疫分子构成,它们协同作战,构成了先天性免疫和适应性免疫两大分支。 2.1 免疫细胞的分子对话 免疫细胞是免疫系统的执行者,它们的产生、分化、迁移、活化以及功能执行,都离不开精确的分子调控。 髓系细胞系(Myeloid Lineage):包括吞噬细胞(如巨噬细胞、树突状细胞)和粒细胞(如嗜中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞)。 巨噬细胞(Macrophages):作为身体的“清道夫”,它们通过吞噬作用清除病原体和细胞碎片。其表面表达多种模式识别受体(Pattern Recognition Receptors, PRRs),如Toll样受体(Toll-like Receptors, TLRs),这些受体能识别病原体相关的分子模式(Pathogen-Associated Molecular Patterns, PAMPs)。一旦识别PAMPs,巨噬细胞会激活细胞内的信号转导通路,如NF-κB通路,启动炎症反应,释放细胞因子,并进一步增强吞噬能力。 树突状细胞(Dendritic Cells, DCs):作为最有效的抗原呈递细胞(Antigen-Presenting Cells, APCs),DCs在识别病原体后,会吞噬、加工抗原,并将抗原肽段呈递给T淋巴细胞。DCs的成熟和活化涉及多种分子信号,如TLRs的激活,以及细胞表面共刺激分子(Co-stimulatory molecules)的表达,如CD80、CD86,它们与T细胞上的CD28分子结合,提供激活T细胞的第二信号,从而启动适应性免疫应答。 粒细胞(Granulocytes):如嗜中性粒细胞,是急性炎症反应的先锋,它们能够快速募集到感染部位,通过吞噬作用和释放杀伤性颗粒来杀灭病原体。嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞则在寄生虫感染和过敏反应中发挥重要作用,释放杀伤性蛋白和组胺等炎症介质。 淋巴系细胞系(Lymphoid Lineage):包括T淋巴细胞、B淋巴细胞、NK细胞等。 T淋巴细胞(T Lymphocytes): T辅助细胞(T Helper cells, Th cells):在细胞免疫中扮演“指挥官”的角色,根据不同的细胞因子信号,分化为Th1、Th2、Th17、Treg等亚群,分别介导细胞免疫、体液免疫、炎症反应和免疫抑制。Th细胞的激活需要APC呈递的抗原肽段以及MHC分子(Major Histocompatibility Complex)的协同作用,同时T细胞受体(T Cell Receptor, TCR)与抗原肽段-MHC复合物结合,并接收共刺激信号。 细胞毒性T淋巴细胞(Cytotoxic T Lymphocytes, CTLs):又称CD8+ T细胞,能够识别并杀伤被病毒感染的细胞、肿瘤细胞或异物移植细胞。CTLs通过其表面的TCR识别APC呈递的抗原肽段,并与MHC Class I分子结合,一旦激活,便释放穿孔素(Perforin)和颗粒酶(Granzymes)等,诱导靶细胞凋亡。 调节性T细胞(Regulatory T cells, Treg):负责维持免疫系统的耐受,抑制过度的免疫反应,防止自身免疫病的发生。Treg细胞表面常表达FOXP3等转录因子,并通过分泌免疫抑制性细胞因子(如IL-10、TGF-β)以及与其他免疫细胞的直接相互作用来发挥作用。 B淋巴细胞(B Lymphocytes):是体液免疫的主要执行者,能够产生抗体(Antibodies)。B细胞表面的B细胞受体(B Cell Receptor, BCR)能够特异性识别抗原,并在T细胞辅助下,分化为浆细胞(Plasma cells),大量分泌针对该抗原的抗体。B细胞的分化和抗体产生涉及复杂的基因重排(如免疫球蛋白基因重排)和体细胞高频突变(Somatic Hypermutation, SHM)过程,这是获得高亲和力抗体的关键。 自然杀伤细胞(Natural Killer cells, NK cells):属于先天性免疫细胞,能够识别并杀伤肿瘤细胞和病毒感染细胞,无需预先致敏。NK细胞的活化和抑制受多种激活受体和抑制受体(如NKG2D、KIRs)的调控,它们通过释放细胞毒性分子直接杀伤靶细胞。 2.2 免疫分子的多重功能 免疫分子是免疫系统中传递信号、执行功能、识别抗原的关键执行者。 主要组织相容性复合体(MHC)分子:是识别“自我”的标志,并在抗原呈递中发挥核心作用。MHC Class I分子主要呈递内源性抗原(如病毒蛋白)给CD8+ T细胞;MHC Class II分子主要呈递外源性抗原(如细菌蛋白)给CD4+ T细胞。MHC分子的多态性是决定动物对不同病原体易感性的重要因素。 细胞因子(Cytokines):是一类低分子量的信号蛋白,由免疫细胞和其他细胞产生,介导细胞间的相互作用,调控免疫应答的强度、方向和持续时间。常见的细胞因子包括: 促炎细胞因子:如IL-1、TNF-α、IL-6,能够激活炎症反应,促进免疫细胞聚集和活化。 抗炎细胞因子:如IL-10、TGF-β,能够抑制炎症反应,促进免疫耐受。 趋化因子(Chemokines):一类特殊的细胞因子,能够引导免疫细胞向特定部位迁移,在免疫细胞募集过程中发挥关键作用。 干扰素(Interferons, IFNs):主要作用于抗病毒免疫,诱导细胞产生抗病毒蛋白,抑制病毒复制。 趋化因子受体(Chemokine Receptors):存在于免疫细胞表面,能够特异性地识别并结合趋化因子,从而引导免疫细胞向其释放趋化因子的部位迁移。 抗体(Antibodies):也称为免疫球蛋白(Immunoglobulins, Ig),由浆细胞分泌,能够特异性地结合抗原,并通过多种机制发挥免疫功能,如中和毒素、调理吞噬、激活补体系统等。IgG、IgM、IgA、IgE、IgD等不同类型的抗体具有不同的结构和功能。 补体系统(Complement System):是一组由肝脏和其他细胞产生的血浆蛋白,能够被激活并形成一系列级联反应,最终导致病原体的裂解、调理吞噬以及炎症反应的促进。 模式识别受体(PRRs):如TLRs、NLRs、RLRs等,存在于免疫细胞表面或胞内,能够识别PAMPs和损伤相关分子模式(Damage-Associated Molecular Patterns, DAMPs),启动先天免疫应答。 三、免疫信号转导通路:分子信息的传递与整合 免疫细胞的活化、分化和功能执行,都依赖于复杂的细胞内信号转导通路。当免疫受体(如TCR、BCR、TLRs)识别到信号时,会引发一系列的磷酸化、去磷酸化、蛋白-蛋白相互作用等事件,最终将胞外信号转化为细胞内的响应。 TLR信号通路:TLRs识别PAMPs后,通过接头蛋白(如MyD88、TRIF)激活下游信号分子,最终激活NF-κB、IRF等转录因子,诱导促炎细胞因子和I型干扰素的产生。 TCR信号通路:TCR识别抗原-MHC复合物后,通过一系列酪氨酸激酶(如Lck、ZAP-70)的激活,启动PI3K-Akt、MAPK等通路,导致T细胞的增殖、分化和效应功能。 BCR信号通路:BCR识别抗原后,通过Src家族激酶等激活下游信号,启动BTK、PI3K等通路,最终导致B细胞的增殖、分化和抗体产生。 四、免疫调控:维持平衡与避免失衡 免疫系统既要强大到足以清除威胁,又要能够自我抑制,避免对自身组织造成损害。这种精密的调控机制是维持免疫稳态的关键。 免疫耐受(Immunological Tolerance):是指免疫系统对自身抗原不产生免疫应答的能力。中央耐受发生在胸腺和骨髓,外周耐受则在免疫器官外发挥作用。 免疫抑制:Treg细胞、抑制性细胞因子(IL-10、TGF-β)以及免疫检查点分子(如PD-1、CTLA-4)的表达,是免疫抑制的重要机制。 免疫激活:共刺激分子、细胞因子以及损伤信号等,是促进免疫激活的重要因素。 五、动物分子免疫学在实践中的应用 对动物分子免疫学的深入理解,为诸多领域的实践应用提供了理论基础和技术支撑。 动物疫苗的研发与优化:理解免疫应答的分子机制,有助于设计更高效、更安全的疫苗,如重组蛋白疫苗、核酸疫苗、病毒载体疫苗等,以诱导更强的体液免疫和细胞免疫。 动物疾病的诊断与治疗:通过检测免疫标志物(如细胞因子、抗体水平),可以辅助诊断某些免疫介导性疾病,如过敏、自身免疫病等。靶向免疫抑制或激活的治疗策略,在治疗某些肿瘤和炎症性疾病中也日益受到重视。 动物遗传抗病育种:研究与抗病性相关的免疫基因,可以为选育具有优良抗病能力的品种提供指导。 人兽共患病的防控:许多人兽共患病涉及免疫系统的相互作用,深入了解这些机制有助于开发更有效的防控策略。 六、结论:探索无限可能的免疫世界 动物分子免疫学是一个充满活力和挑战的领域。随着分子生物学、基因组学、蛋白质组学以及生物信息学技术的飞速发展,我们对动物免疫系统的认识正在不断深化。本书的出版,旨在为从事动物科学、兽医学、免疫学以及相关领域研究的学者、学生和专业人士,提供一个全面、系统、深入的学习平台,激发对动物免疫学更深层次的探索,并最终为提升动物健康水平、保障公共卫生安全做出贡献。