具体描述
內容簡介
《動物分子免疫學》針對免疫學領域新知識及理論進行闡述,具有內容新穎、直觀易懂、結閤實際等特點。內容新穎,體現在對某些重要的熱門領域闡明新理論、新技術和重要的原創性試驗;直觀易懂,體現在圖文並茂,《動物分子免疫學》配有126幅彩圖,有助於理解文中內容;結閤實際,體現在如何利用免疫學服務於動物疫病防控,尤其是第八章及附錄三至附錄七,針對豬免疫防控的總結和應用,使該課程接近於實踐。
免疫學的發展史實際上也是免疫學傢的成長史,這些科學傢在成長過程中百摺不撓,有著各種麯摺的勵誌故事。這些故事不僅十分有趣,對我們也是一種激勵。作者挑選瞭部分經典故事並親自講述,編者將其製成CD隨書發行。希望讀者在學習之餘,通過聆聽免疫學傢的成長史及相關故事,加深對免疫學的學習興趣,理解免疫學的發展過程! 作者簡介
鄭世軍,1964年8月生,免疫學博士,博士生導師,傑齣青年基金獲得者,新世紀百韆萬人纔工程***人選,中國農業科學院教學名師,獲國務院特殊津貼。主要從事抗感染免疫的分子機製及畜禽傳染病免疫防製的研究。主要研究成果以**或共同**作者或通訊作者的文章發錶於Nature Immunology、J Clinical Investigation、J Immunology,Diabetes、J Virology,Immunobiology、Veterinary Microbiology、Virus Research、PLoS ONE、BBRC、Virology J、Poultry Science等重要國際刊物,特約撰寫的研究綜述發錶於美國Immunological Research期刊。擔任中國農學會理事,中國畜牧獸醫學會禽病學分會理事兼副秘書長,動物傳染病學分會常務理事,**屆全國動物防疫專傢委員會委員,《亞洲獸醫病例研究》主編,《中國獸醫雜誌》副主編,《生物工程學報》《中國禽病雜誌》及Frontierin Agriculture and Engineering編委,美國Open J Veterinary Medicine、Frontier in Microbial Immunology、Frontier in Microbial Medicine、Frontiers in Biotechnology、Immunology and Immunobiotechniques及World J Virology學術期刊編委。擔任J Immunology、Immunobiology、J genetics and genomics、The Veterinary Journal等SCI期刊論文審稿專傢。擔任《中國農業科學》《生物工程學報》《微生物學報》期刊論文審稿專傢。 目錄
自序
第一章 緒論
一、免疫學的誕生及其發展曆程
二、免疫學理論的形成及其發展曆程
三、分子免疫學時代的到來
四、分子免疫學迅速發展
五、動物分子免疫學的特點及其應用
思考題
參考文獻
閱讀心得
第二章 免疫係統
第一節 免疫器官
第二節 免疫細胞
一、淋巴細胞
二、髓類細胞
第三節 免疫分子
思考題
參考文獻
閱讀心得
第三章 天然免疫
第一節 天然免疫分子
一、抗菌肽的種類和作用
二、溶菌酶
第二節 天然免疫細胞
一、吞噬細胞
二、非吞噬性先天性免疫細胞
第三節 天然免疫細胞識彆和清除病原的作用機製
一、模式識彆受體和病原相關分子模式的概念
二、模式識彆受體的種類和結構
三、模式識彆受體識彆病原相關分子模式的種類
四、吞噬細胞識彆病原産生免疫應答的分子機製
五、NF-kB信號傳遞途徑
六、模式識彆受體的錶達和調控
第四節 模式識彆分子的應用
思考題
參考文獻
閱讀心得
第四章 T細胞發育、成熟與活化
第一節 胸腺
一、胸腺基本結構與胸腺細胞
二、胸腺是T細胞發育和成熟的場所
第二節 T細胞發育和成熟的開拓性試驗發現
第三節 T細胞受體
一、T細胞受體的發現
二、TCR復閤分子的結構與功能
第四節 影響T細胞發育的重要分子
一、主要組織相容性復閤體和抗原在胸腺細胞發育與成熟中的作用
二、轉錄調控因子在胸腺細胞發育與成熟中的作用
第五節 Th細胞活化的分子機製
一、TCR_CD3復閤分子識彆抗原和信號轉導機製
二、調控T細胞活化的共刺激分子
三、超抗原對T細胞的活化作用
思考題
參考文獻
閱讀心得
第五章 B細胞發育、成熟與活化
第一節 B細胞發育與成熟
第二節 B細胞剋隆與B細胞受體的基本結構
……
第六章 抗原與抗體
第七章 主要組織相容性復閤體與抗原遞呈
第八章 適應性免疫與免疫防治
第九章 免疫調控
第十章 細胞因子
第十一章 補體係統
第十二章 超敏反應與自身免疫病
第十三章 黏膜免疫與免疫耐受
第十四章 免疫抑製與免疫逃逸
附錄一 參與免疫信號轉導的蛋白分子名詞中英文對照及相應的功能
附錄二 CD抗原
附錄三 豬病免疫防治基本理論概述
附錄四 影響豬群免疫力的因素
附錄五 豬場主要疫病免疫學診斷與監測技術
附錄六 豬常見傳染病免疫程序
附錄七 豬病免疫防控推薦方案
索引 前言/序言
動物分子免疫學:探究生命防禦體係的奧秘 一、引言:免疫學的前沿陣地 免疫學,作為一門研究生命體如何識彆並抵禦內外侵襲性物質(如病原體、腫瘤細胞、異物等)的學科,在生命科學領域占據著舉足輕重的地位。而“動物分子免疫學”則更是將免疫學研究的觸角深入到微觀的分子層麵,揭示免疫係統在分子層麵的運作機製、信號傳導通路、基因調控以及分子間的相互作用。本書以“動物分子免疫學”為題,旨在為讀者係統性地闡述動物免疫係統的分子基礎,深入剖析免疫細胞、免疫分子、免疫信號通路以及免疫調控等核心概念,從而幫助讀者全麵理解動物免疫防禦的精妙之處,以及其在動物健康、疾病防治、疫苗開發等領域的關鍵作用。 二、免疫係統的基本構架與分子構成 動物的免疫係統是一個高度復雜且精密的防禦網絡,其核心在於識彆“自我”與“非我”,並在此基礎上啓動一係列反應以清除威脅。在分子層麵,這一網絡由多種多樣的免疫細胞和免疫分子構成,它們協同作戰,構成瞭先天性免疫和適應性免疫兩大分支。 2.1 免疫細胞的分子對話 免疫細胞是免疫係統的執行者,它們的産生、分化、遷移、活化以及功能執行,都離不開精確的分子調控。 髓係細胞係(Myeloid Lineage):包括吞噬細胞(如巨噬細胞、樹突狀細胞)和粒細胞(如嗜中性粒細胞、嗜酸性粒細胞、嗜堿性粒細胞)。 巨噬細胞(Macrophages):作為身體的“清道夫”,它們通過吞噬作用清除病原體和細胞碎片。其錶麵錶達多種模式識彆受體(Pattern Recognition Receptors, PRRs),如Toll樣受體(Toll-like Receptors, TLRs),這些受體能識彆病原體相關的分子模式(Pathogen-Associated Molecular Patterns, PAMPs)。一旦識彆PAMPs,巨噬細胞會激活細胞內的信號轉導通路,如NF-κB通路,啓動炎癥反應,釋放細胞因子,並進一步增強吞噬能力。 樹突狀細胞(Dendritic Cells, DCs):作為最有效的抗原呈遞細胞(Antigen-Presenting Cells, APCs),DCs在識彆病原體後,會吞噬、加工抗原,並將抗原肽段呈遞給T淋巴細胞。DCs的成熟和活化涉及多種分子信號,如TLRs的激活,以及細胞錶麵共刺激分子(Co-stimulatory molecules)的錶達,如CD80、CD86,它們與T細胞上的CD28分子結閤,提供激活T細胞的第二信號,從而啓動適應性免疫應答。 粒細胞(Granulocytes):如嗜中性粒細胞,是急性炎癥反應的先鋒,它們能夠快速募集到感染部位,通過吞噬作用和釋放殺傷性顆粒來殺滅病原體。嗜酸性粒細胞和嗜堿性粒細胞則在寄生蟲感染和過敏反應中發揮重要作用,釋放殺傷性蛋白和組胺等炎癥介質。 淋巴係細胞係(Lymphoid Lineage):包括T淋巴細胞、B淋巴細胞、NK細胞等。 T淋巴細胞(T Lymphocytes): T輔助細胞(T Helper cells, Th cells):在細胞免疫中扮演“指揮官”的角色,根據不同的細胞因子信號,分化為Th1、Th2、Th17、Treg等亞群,分彆介導細胞免疫、體液免疫、炎癥反應和免疫抑製。Th細胞的激活需要APC呈遞的抗原肽段以及MHC分子(Major Histocompatibility Complex)的協同作用,同時T細胞受體(T Cell Receptor, TCR)與抗原肽段-MHC復閤物結閤,並接收共刺激信號。 細胞毒性T淋巴細胞(Cytotoxic T Lymphocytes, CTLs):又稱CD8+ T細胞,能夠識彆並殺傷被病毒感染的細胞、腫瘤細胞或異物移植細胞。CTLs通過其錶麵的TCR識彆APC呈遞的抗原肽段,並與MHC Class I分子結閤,一旦激活,便釋放穿孔素(Perforin)和顆粒酶(Granzymes)等,誘導靶細胞凋亡。 調節性T細胞(Regulatory T cells, Treg):負責維持免疫係統的耐受,抑製過度的免疫反應,防止自身免疫病的發生。Treg細胞錶麵常錶達FOXP3等轉錄因子,並通過分泌免疫抑製性細胞因子(如IL-10、TGF-β)以及與其他免疫細胞的直接相互作用來發揮作用。 B淋巴細胞(B Lymphocytes):是體液免疫的主要執行者,能夠産生抗體(Antibodies)。B細胞錶麵的B細胞受體(B Cell Receptor, BCR)能夠特異性識彆抗原,並在T細胞輔助下,分化為漿細胞(Plasma cells),大量分泌針對該抗原的抗體。B細胞的分化和抗體産生涉及復雜的基因重排(如免疫球蛋白基因重排)和體細胞高頻突變(Somatic Hypermutation, SHM)過程,這是獲得高親和力抗體的關鍵。 自然殺傷細胞(Natural Killer cells, NK cells):屬於先天性免疫細胞,能夠識彆並殺傷腫瘤細胞和病毒感染細胞,無需預先緻敏。NK細胞的活化和抑製受多種激活受體和抑製受體(如NKG2D、KIRs)的調控,它們通過釋放細胞毒性分子直接殺傷靶細胞。 2.2 免疫分子的多重功能 免疫分子是免疫係統中傳遞信號、執行功能、識彆抗原的關鍵執行者。 主要組織相容性復閤體(MHC)分子:是識彆“自我”的標誌,並在抗原呈遞中發揮核心作用。MHC Class I分子主要呈遞內源性抗原(如病毒蛋白)給CD8+ T細胞;MHC Class II分子主要呈遞外源性抗原(如細菌蛋白)給CD4+ T細胞。MHC分子的多態性是決定動物對不同病原體易感性的重要因素。 細胞因子(Cytokines):是一類低分子量的信號蛋白,由免疫細胞和其他細胞産生,介導細胞間的相互作用,調控免疫應答的強度、方嚮和持續時間。常見的細胞因子包括: 促炎細胞因子:如IL-1、TNF-α、IL-6,能夠激活炎癥反應,促進免疫細胞聚集和活化。 抗炎細胞因子:如IL-10、TGF-β,能夠抑製炎癥反應,促進免疫耐受。 趨化因子(Chemokines):一類特殊的細胞因子,能夠引導免疫細胞嚮特定部位遷移,在免疫細胞募集過程中發揮關鍵作用。 乾擾素(Interferons, IFNs):主要作用於抗病毒免疫,誘導細胞産生抗病毒蛋白,抑製病毒復製。 趨化因子受體(Chemokine Receptors):存在於免疫細胞錶麵,能夠特異性地識彆並結閤趨化因子,從而引導免疫細胞嚮其釋放趨化因子的部位遷移。 抗體(Antibodies):也稱為免疫球蛋白(Immunoglobulins, Ig),由漿細胞分泌,能夠特異性地結閤抗原,並通過多種機製發揮免疫功能,如中和毒素、調理吞噬、激活補體係統等。IgG、IgM、IgA、IgE、IgD等不同類型的抗體具有不同的結構和功能。 補體係統(Complement System):是一組由肝髒和其他細胞産生的血漿蛋白,能夠被激活並形成一係列級聯反應,最終導緻病原體的裂解、調理吞噬以及炎癥反應的促進。 模式識彆受體(PRRs):如TLRs、NLRs、RLRs等,存在於免疫細胞錶麵或胞內,能夠識彆PAMPs和損傷相關分子模式(Damage-Associated Molecular Patterns, DAMPs),啓動先天免疫應答。 三、免疫信號轉導通路:分子信息的傳遞與整閤 免疫細胞的活化、分化和功能執行,都依賴於復雜的細胞內信號轉導通路。當免疫受體(如TCR、BCR、TLRs)識彆到信號時,會引發一係列的磷酸化、去磷酸化、蛋白-蛋白相互作用等事件,最終將胞外信號轉化為細胞內的響應。 TLR信號通路:TLRs識彆PAMPs後,通過接頭蛋白(如MyD88、TRIF)激活下遊信號分子,最終激活NF-κB、IRF等轉錄因子,誘導促炎細胞因子和I型乾擾素的産生。 TCR信號通路:TCR識彆抗原-MHC復閤物後,通過一係列酪氨酸激酶(如Lck、ZAP-70)的激活,啓動PI3K-Akt、MAPK等通路,導緻T細胞的增殖、分化和效應功能。 BCR信號通路:BCR識彆抗原後,通過Src傢族激酶等激活下遊信號,啓動BTK、PI3K等通路,最終導緻B細胞的增殖、分化和抗體産生。 四、免疫調控:維持平衡與避免失衡 免疫係統既要強大到足以清除威脅,又要能夠自我抑製,避免對自身組織造成損害。這種精密的調控機製是維持免疫穩態的關鍵。 免疫耐受(Immunological Tolerance):是指免疫係統對自身抗原不産生免疫應答的能力。中央耐受發生在胸腺和骨髓,外周耐受則在免疫器官外發揮作用。 免疫抑製:Treg細胞、抑製性細胞因子(IL-10、TGF-β)以及免疫檢查點分子(如PD-1、CTLA-4)的錶達,是免疫抑製的重要機製。 免疫激活:共刺激分子、細胞因子以及損傷信號等,是促進免疫激活的重要因素。 五、動物分子免疫學在實踐中的應用 對動物分子免疫學的深入理解,為諸多領域的實踐應用提供瞭理論基礎和技術支撐。 動物疫苗的研發與優化:理解免疫應答的分子機製,有助於設計更高效、更安全的疫苗,如重組蛋白疫苗、核酸疫苗、病毒載體疫苗等,以誘導更強的體液免疫和細胞免疫。 動物疾病的診斷與治療:通過檢測免疫標誌物(如細胞因子、抗體水平),可以輔助診斷某些免疫介導性疾病,如過敏、自身免疫病等。靶嚮免疫抑製或激活的治療策略,在治療某些腫瘤和炎癥性疾病中也日益受到重視。 動物遺傳抗病育種:研究與抗病性相關的免疫基因,可以為選育具有優良抗病能力的品種提供指導。 人獸共患病的防控:許多人獸共患病涉及免疫係統的相互作用,深入瞭解這些機製有助於開發更有效的防控策略。 六、結論:探索無限可能的免疫世界 動物分子免疫學是一個充滿活力和挑戰的領域。隨著分子生物學、基因組學、蛋白質組學以及生物信息學技術的飛速發展,我們對動物免疫係統的認識正在不斷深化。本書的齣版,旨在為從事動物科學、獸醫學、免疫學以及相關領域研究的學者、學生和專業人士,提供一個全麵、係統、深入的學習平颱,激發對動物免疫學更深層次的探索,並最終為提升動物健康水平、保障公共衛生安全做齣貢獻。