高中生物“免疫调节”疑难点分析

张震南 迟向向 徐扬

[摘 要]针对“免疫调节”疑难点进行分析，并对相应部分的教学提出建议，旨在提高免疫调节部分的学习效果，加深学生对此部分内容的理解。

[关键词]免疫调节;疑难点;高中生物

[中图分类号]    G633.91        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2020）32-0083-02

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》中关于免疫部分的要求有“概述人体的免疫包括生来就有的非特异性免疫和后天获得的特异性免疫”“阐明特异性免疫是通过体液免疫和细胞免疫两种方式，针对特定病原体发生的免疫应答”[1]。人教版高中生物教材中对体液免疫的大致过程有所介绍，而对细胞免疫过程笔墨甚少，不利于学生的理解和掌握。另外，关于免疫的本质、吞噬细胞功能等细节问题，若做深入思考，学生心中容易产生诸多疑问。现对学习免疫学部分易产生的疑难点进行综述。

一、免疫系统如何识别“自己”和“非己”

在免疫系统中，机体如何区分“自己”与“非己”呢？在机体发育早期，只有机体的免疫系统接触过的抗原才被免疫系統认定是“自己”。由于特殊的解剖学原因，有些自身抗原在机体发育的早期并没有接触过免疫系统，比如脑、眼球和睾丸内的抗原成分，这些自身抗原被免疫系统视为“非己”。另外，如果机体在发育的早期因为各种原因就接触到了外源的抗原，那么机体的免疫系统就会将这些抗原视为“自己”，当机体成熟后遇到相同的抗原，这些抗原就无法诱导机体产生免疫应答反应，产生获得性免疫耐受现象[2]。

从微观角度来看，免疫细胞识别“自己”与“非己”的关键组成分子是主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC）。哺乳动物都有MHC，其中小鼠的MHC称为H-2基因复合体;人的MHC称为人类白细胞抗原（human leukocyte antigen， HLA）基因复合体[3]。MHC标志是每个人特有的身份标签，在胚胎发育过程中产生。每个人的免疫细胞都认识这些“身份标签”，在正常情况下，不会攻击带有这些标签的自身细胞。病毒、细菌和其他的致病因子在它们的表面也带有表明它们特殊身份的分子标志。当一个入侵者所携带的“非己”标志被识别后，B淋巴细胞和T淋巴细胞受到刺激，就会以不同方式对入侵者做出反应[4]。

二、MHC的生物学功能

经典的MHCⅠ类和Ⅱ类分子通过提呈抗原肽而激活T淋巴细胞，参与特异性免疫应答。这是MHC的主要生物学功能。在特异性免疫应答过程中，表现为MHC限制性，即T细胞以其T细胞表面受体（TCR）对抗原肽和自身MHC分子进行双重识别，即T细胞只能识别自身MHC分子提呈的抗原肽[3]。

MHCⅡ类分子提呈外源性抗原肽，相应的抗原提呈细胞主要是一些专职的抗原提呈细胞，包括树突状细胞、单核/巨噬细胞等。此类抗原提呈细胞摄取、加工外源性抗原并以抗原肽-MHCⅡ类分子复合物的形式将抗原肽呈递给 CD4+ Th细胞（一种辅助性T细胞）[3]。

MHCⅠ类分子功能详见文献[6]，在此就不一一阐述了。

三、吞噬细胞的功能

人教版高中生物必修3教材提到：体液中的杀菌物质和吞噬细胞构成了保卫人体的第二道防线;在第三道防线中，吞噬细胞参与了病原体的摄取、处理和呈递过程[5]。教材中提及的这两处“吞噬细胞”是否相同，还是相同的吞噬细胞在起着不同的作用呢？

事实上，并非所有的吞噬细胞都有抗原提呈功能，也并非所有的抗原提呈细胞都是吞噬细胞。专职的抗原提呈细胞包括树突状细胞、单核/巨噬细胞和B细胞。吞噬细胞是一类具有吞噬杀伤功能的细胞，主要由单核/巨噬细胞和中性粒细胞组成[2]。

巨噬细胞在静息状态时，其表面只表达很少量的MHCⅡ类分子，在此期间，巨噬细胞主要做一些“清洁工作”，缓慢吞噬着周围的死细胞等。当有入侵者入侵内环境时，吞噬细胞被激活（或“致敏”）。在这种状态下，巨噬细胞的吞噬功能会加强，MHCⅡ类分子的表达量会增加，从而发挥抗原呈递功能[6]。

中性粒细胞并非抗原提呈细胞，它是专职“杀手”。中性粒细胞具有超强的吞噬能力，被激活的中性粒细胞会释放一种细胞因子，把组织变成“毒汤”，从而杀死入侵的微生物[6]。

四、B细胞如何产生多种抗体

如果在复制过程中不出现错误，机体中每个细胞的DNA都应该与受精卵中的DNA相同。那么，B细胞是如何产生多种抗体的呢？

日本科学家利根川通过比较成熟B细胞与不成熟B细胞中编码轻链的DNA序列发现，成熟抗体基因是通过“模块设计”的方式被制造出来的。每个B细胞中编码抗体重链的染色体上有4种基因片段（V、D、J、C）的多个拷贝。人类大约有40种不同的V片段，25种不同的D片段，6种不同的J片段。为组装一个成熟的重链基因，每个B细胞随机地选择每种片段中的一种类型进行拷贝，并将它们黏合在一起。另外，当基因片段发生组合时，还会有额外的DNA碱基被插入或删除。通过模块设计和连接多样性，人类可以产生一亿种不同的B细胞，生产一亿种不同抗体[6]。

五、B细胞表面受体（BCR）与抗体结构是否相同

B细胞表面受体（BCR）是B细胞识别特异性抗原的受体，BCR特异性结合抗原，产生B细胞活化的第一信号。B细胞活化后，增殖分化，形成浆细胞，浆细胞分泌的抗体可以与抗原特异性结合。那么，同样可以与抗原特异性结合的BCR和抗体的结构是否相同？

在骨髓中产生的早期阶段，B细胞通过选择基因片段来编码组成其受体（BCRs）的两种蛋白质，这些受体继而占据B细胞表面的位置。抗体分子几乎与BCRs完全相同，唯一的区别是在其重链末端缺乏锚定于细胞膜的蛋白序列。由于缺乏这种序列，抗体分子可以被转运出B细胞，自由地到达全身各处，行使自己的职责。

六、T细胞是如何得知已有病毒入侵机体细胞的

人教版高中生物必修3教材提到：病毒及某些致病细菌会侵入机体细胞，而抗体不能进入宿主细胞。那么消灭这些病原体需要依靠细胞免疫[5]。根据教材内容，体液免疫与细胞免疫的感应阶段是相似的：吞噬细胞对病原体进行摄取、处理，暴露出这种病原体的特有抗原，并呈递给辅助T细胞，辅助T细胞产生淋巴因子刺激B细胞或毒T细胞。那么，辅助T细胞如何得知该种病原体已经入侵机体细胞并刺激毒T细胞的呢？

根据来源不同将抗原分为两大类：①来自细胞外的抗原称为外源性抗原，例如被吞噬的细胞、细菌或蛋白质抗原等;②细胞内合成的抗原称为内源性抗原，例如病毒感染的细胞内合成的病毒蛋白、肿瘤细胞内合成的肿瘤抗原和某些细胞内的自身抗原。

内源性抗原主要通过MHCⅠ类分子途径加工和提呈。相应的抗原提呈细胞通常为被胞内寄生病原体感染或发生突变的细胞，该类细胞提呈抗原给 CD8+T细胞（一种细胞毒性T细胞），而自身被识别、杀伤，故又称靶细胞。由于所有有核细胞均表达MHCⅠ类分子。因此，所有有核细胞均具有通过MHC Ⅰ类分子途径加工和提呈抗原的能力[3]。

因此，当一个细胞毒性T细胞遇到呈递在靶细胞表面的抗原-MHCⅠ复合体时即受到刺激，同时另一个辅助性T细胞也被同样呈递在巨噬细胞表面的抗原-MHCⅡ上的抗原所激活，并分泌多种蛋白质，激活这个细胞毒性T细胞，使其开始分裂、分化，形成一个效应细胞群和记忆细胞群，每个细胞都具有相对应于这种抗原的受体[4]。

七、效应T细胞如何杀伤靶细胞

效应T细胞主要通过两条途径杀伤靶细胞：①穿孔素/颗粒酶途径： 效应T细胞将穿孔素、颗粒酶释放到效-靶结合面，穿孔素插入靶细胞膜，在靶细胞膜上形成孔道，使颗粒酶等细胞毒蛋白进入细胞，诱导靶细胞凋亡;②死亡受体途径：效应T细胞可释放细胞因子，与靶细胞表面受体结合，诱导靶细胞凋亡[3]。

生命科学正以极快的速度发展，而现代免疫学作为其中新兴的学科分支，相关研究成果日新月异。若仅限于教材内容进行教学，则很难将知识说透，不能帮助学生理解知识本质，难以满足多数学生的学习需求。

免疫學与日常生活联系紧密，易于激发学生的求知欲望，也容易让学生在学习过程中产生诸多疑问。教师要深挖教材内容，引导学生明确知识本质。教师需要在学科领域中拓展知识，帮助学生真正地理解知识。教学中教师可以在教材知识的基础上做适当拓展，从而满足部分学生的学习需求;要善于挖掘有助于教学的科学研究素材，并将其融入教学，从而激发学生的学习兴趣与求知欲望，提升学生的科学探究能力，培养学生的生物学学科核心素养。

[   参   考   文   献   ]

[1]  中华人民共和国教育部. 普通高中生物学课程标准（2017年版）[S]. 北京： 人民教育出版社，2018.

[2]  曹雪涛，何维. 医学免疫学[M].3版. 北京： 人民卫生出版社， 2015

[3]  曹雪涛. 医学免疫学[M]. 6版. 北京：人民卫生出版社， 2013.

[4]  吴相钰， 陈守良， 葛明德.陈阅增普通生物学[M]. 4版. 北京：高等教育出版社， 2014.

[5]  人民教育出版社，课程教材研究所，生物课程教材研究开发中心. 普通高中课程标准实验教科书·生物必修3：稳态与环境[M].  北京： 人民教育出版社， 2016.

[6]  松佩拉克.免疫学概览[M].4版.赵欣敏，张峰，译. 北京： 北京大学医学出版社， 2016.

（责任编辑 黄春香）