高中生物“免疫調(diào)節(jié)”疑難點(diǎn)分析

張震南 遲向向 徐揚(yáng)

[摘 要]針對(duì)“免疫調(diào)節(jié)”疑難點(diǎn)進(jìn)行分析，并對(duì)相應(yīng)部分的教學(xué)提出建議，旨在提高免疫調(diào)節(jié)部分的學(xué)習(xí)效果，加深學(xué)生對(duì)此部分內(nèi)容的理解。

[關(guān)鍵詞]免疫調(diào)節(jié);疑難點(diǎn);高中生物

[中圖分類號(hào)] ? ?G633.91 ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] ? ?A ? ? ? ?[文章編號(hào)] ? ?1674-6058（2020）32-0083-02

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中關(guān)于免疫部分的要求有“概述人體的免疫包括生來(lái)就有的非特異性免疫和后天獲得的特異性免疫”“闡明特異性免疫是通過(guò)體液免疫和細(xì)胞免疫兩種方式，針對(duì)特定病原體發(fā)生的免疫應(yīng)答”[1]。人教版高中生物教材中對(duì)體液免疫的大致過(guò)程有所介紹，而對(duì)細(xì)胞免疫過(guò)程筆墨甚少，不利于學(xué)生的理解和掌握。另外，關(guān)于免疫的本質(zhì)、吞噬細(xì)胞功能等細(xì)節(jié)問(wèn)題，若做深入思考，學(xué)生心中容易產(chǎn)生諸多疑問(wèn)?，F(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)免疫學(xué)部分易產(chǎn)生的疑難點(diǎn)進(jìn)行綜述。

一、免疫系統(tǒng)如何識(shí)別“自己”和“非己”

在免疫系統(tǒng)中，機(jī)體如何區(qū)分“自己”與“非己”呢？在機(jī)體發(fā)育早期，只有機(jī)體的免疫系統(tǒng)接觸過(guò)的抗原才被免疫系統(tǒng)認(rèn)定是“自己”。由于特殊的解剖學(xué)原因，有些自身抗原在機(jī)體發(fā)育的早期并沒(méi)有接觸過(guò)免疫系統(tǒng)，比如腦、眼球和睪丸內(nèi)的抗原成分，這些自身抗原被免疫系統(tǒng)視為“非己”。另外，如果機(jī)體在發(fā)育的早期因?yàn)楦鞣N原因就接觸到了外源的抗原，那么機(jī)體的免疫系統(tǒng)就會(huì)將這些抗原視為“自己”，當(dāng)機(jī)體成熟后遇到相同的抗原，這些抗原就無(wú)法誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生免疫應(yīng)答反應(yīng)，產(chǎn)生獲得性免疫耐受現(xiàn)象[2]。

從微觀角度來(lái)看，免疫細(xì)胞識(shí)別“自己”與“非己”的關(guān)鍵組成分子是主要組織相容性復(fù)合體（major histocompatibility complex，MHC）。哺乳動(dòng)物都有MHC，其中小鼠的MHC稱為H-2基因復(fù)合體;人的MHC稱為人類白細(xì)胞抗原（human leukocyte antigen， HLA）基因復(fù)合體[3]。MHC標(biāo)志是每個(gè)人特有的身份標(biāo)簽，在胚胎發(fā)育過(guò)程中產(chǎn)生。每個(gè)人的免疫細(xì)胞都認(rèn)識(shí)這些“身份標(biāo)簽”，在正常情況下，不會(huì)攻擊帶有這些標(biāo)簽的自身細(xì)胞。病毒、細(xì)菌和其他的致病因子在它們的表面也帶有表明它們特殊身份的分子標(biāo)志。當(dāng)一個(gè)入侵者所攜帶的“非己”標(biāo)志被識(shí)別后，B淋巴細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞受到刺激，就會(huì)以不同方式對(duì)入侵者做出反應(yīng)[4]。

二、MHC的生物學(xué)功能

經(jīng)典的MHCⅠ類和Ⅱ類分子通過(guò)提呈抗原肽而激活T淋巴細(xì)胞，參與特異性免疫應(yīng)答。這是MHC的主要生物學(xué)功能。在特異性免疫應(yīng)答過(guò)程中，表現(xiàn)為MHC限制性，即T細(xì)胞以其T細(xì)胞表面受體（TCR）對(duì)抗原肽和自身MHC分子進(jìn)行雙重識(shí)別，即T細(xì)胞只能識(shí)別自身MHC分子提呈的抗原肽[3]。

MHCⅡ類分子提呈外源性抗原肽，相應(yīng)的抗原提呈細(xì)胞主要是一些專職的抗原提呈細(xì)胞，包括樹(shù)突狀細(xì)胞、單核/巨噬細(xì)胞等。此類抗原提呈細(xì)胞攝取、加工外源性抗原并以抗原肽-MHCⅡ類分子復(fù)合物的形式將抗原肽呈遞給 CD4+ Th細(xì)胞（一種輔助性T細(xì)胞）[3]。

MHCⅠ類分子功能詳見(jiàn)文獻(xiàn)[6]，在此就不一一闡述了。

三、吞噬細(xì)胞的功能

人教版高中生物必修3教材提到：體液中的殺菌物質(zhì)和吞噬細(xì)胞構(gòu)成了保衛(wèi)人體的第二道防線;在第三道防線中，吞噬細(xì)胞參與了病原體的攝取、處理和呈遞過(guò)程[5]。教材中提及的這兩處“吞噬細(xì)胞”是否相同，還是相同的吞噬細(xì)胞在起著不同的作用呢？

事實(shí)上，并非所有的吞噬細(xì)胞都有抗原提呈功能，也并非所有的抗原提呈細(xì)胞都是吞噬細(xì)胞。專職的抗原提呈細(xì)胞包括樹(shù)突狀細(xì)胞、單核/巨噬細(xì)胞和B細(xì)胞。吞噬細(xì)胞是一類具有吞噬殺傷功能的細(xì)胞，主要由單核/巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞組成[2]。

巨噬細(xì)胞在靜息狀態(tài)時(shí)，其表面只表達(dá)很少量的MHCⅡ類分子，在此期間，巨噬細(xì)胞主要做一些“清潔工作”，緩慢吞噬著周圍的死細(xì)胞等。當(dāng)有入侵者入侵內(nèi)環(huán)境時(shí)，吞噬細(xì)胞被激活（或“致敏”）。在這種狀態(tài)下，巨噬細(xì)胞的吞噬功能會(huì)加強(qiáng)，MHCⅡ類分子的表達(dá)量會(huì)增加，從而發(fā)揮抗原呈遞功能[6]。

中性粒細(xì)胞并非抗原提呈細(xì)胞，它是專職“殺手”。中性粒細(xì)胞具有超強(qiáng)的吞噬能力，被激活的中性粒細(xì)胞會(huì)釋放一種細(xì)胞因子，把組織變成“毒湯”，從而殺死入侵的微生物[6]。

四、B細(xì)胞如何產(chǎn)生多種抗體

如果在復(fù)制過(guò)程中不出現(xiàn)錯(cuò)誤，機(jī)體中每個(gè)細(xì)胞的DNA都應(yīng)該與受精卵中的DNA相同。那么，B細(xì)胞是如何產(chǎn)生多種抗體的呢？

日本科學(xué)家利根川通過(guò)比較成熟B細(xì)胞與不成熟B細(xì)胞中編碼輕鏈的DNA序列發(fā)現(xiàn)，成熟抗體基因是通過(guò)“模塊設(shè)計(jì)”的方式被制造出來(lái)的。每個(gè)B細(xì)胞中編碼抗體重鏈的染色體上有4種基因片段（V、D、J、C）的多個(gè)拷貝。人類大約有40種不同的V片段，25種不同的D片段，6種不同的J片段。為組裝一個(gè)成熟的重鏈基因，每個(gè)B細(xì)胞隨機(jī)地選擇每種片段中的一種類型進(jìn)行拷貝，并將它們黏合在一起。另外，當(dāng)基因片段發(fā)生組合時(shí)，還會(huì)有額外的DNA堿基被插入或刪除。通過(guò)模塊設(shè)計(jì)和連接多樣性，人類可以產(chǎn)生一億種不同的B細(xì)胞，生產(chǎn)一億種不同抗體[6]。

五、B細(xì)胞表面受體（BCR）與抗體結(jié)構(gòu)是否相同

B細(xì)胞表面受體（BCR）是B細(xì)胞識(shí)別特異性抗原的受體，BCR特異性結(jié)合抗原，產(chǎn)生B細(xì)胞活化的第一信號(hào)。B細(xì)胞活化后，增殖分化，形成漿細(xì)胞，漿細(xì)胞分泌的抗體可以與抗原特異性結(jié)合。那么，同樣可以與抗原特異性結(jié)合的BCR和抗體的結(jié)構(gòu)是否相同？

在骨髓中產(chǎn)生的早期階段，B細(xì)胞通過(guò)選擇基因片段來(lái)編碼組成其受體（BCRs）的兩種蛋白質(zhì)，這些受體繼而占據(jù)B細(xì)胞表面的位置?？贵w分子幾乎與BCRs完全相同，唯一的區(qū)別是在其重鏈末端缺乏錨定于細(xì)胞膜的蛋白序列。由于缺乏這種序列，抗體分子可以被轉(zhuǎn)運(yùn)出B細(xì)胞，自由地到達(dá)全身各處，行使自己的職責(zé)。

六、T細(xì)胞是如何得知已有病毒入侵機(jī)體細(xì)胞的

人教版高中生物必修3教材提到：病毒及某些致病細(xì)菌會(huì)侵入機(jī)體細(xì)胞，而抗體不能進(jìn)入宿主細(xì)胞。那么消滅這些病原體需要依靠細(xì)胞免疫[5]。根據(jù)教材內(nèi)容，體液免疫與細(xì)胞免疫的感應(yīng)階段是相似的：吞噬細(xì)胞對(duì)病原體進(jìn)行攝取、處理，暴露出這種病原體的特有抗原，并呈遞給輔助T細(xì)胞，輔助T細(xì)胞產(chǎn)生淋巴因子刺激B細(xì)胞或毒T細(xì)胞。那么，輔助T細(xì)胞如何得知該種病原體已經(jīng)入侵機(jī)體細(xì)胞并刺激毒T細(xì)胞的呢？

根據(jù)來(lái)源不同將抗原分為兩大類：①來(lái)自細(xì)胞外的抗原稱為外源性抗原，例如被吞噬的細(xì)胞、細(xì)菌或蛋白質(zhì)抗原等;②細(xì)胞內(nèi)合成的抗原稱為內(nèi)源性抗原，例如病毒感染的細(xì)胞內(nèi)合成的病毒蛋白、腫瘤細(xì)胞內(nèi)合成的腫瘤抗原和某些細(xì)胞內(nèi)的自身抗原。

內(nèi)源性抗原主要通過(guò)MHCⅠ類分子途徑加工和提呈。相應(yīng)的抗原提呈細(xì)胞通常為被胞內(nèi)寄生病原體感染或發(fā)生突變的細(xì)胞，該類細(xì)胞提呈抗原給 CD8+T細(xì)胞（一種細(xì)胞毒性T細(xì)胞），而自身被識(shí)別、殺傷，故又稱靶細(xì)胞。由于所有有核細(xì)胞均表達(dá)MHCⅠ類分子。因此，所有有核細(xì)胞均具有通過(guò)MHC Ⅰ類分子途徑加工和提呈抗原的能力[3]。

因此，當(dāng)一個(gè)細(xì)胞毒性T細(xì)胞遇到呈遞在靶細(xì)胞表面的抗原-MHCⅠ復(fù)合體時(shí)即受到刺激，同時(shí)另一個(gè)輔助性T細(xì)胞也被同樣呈遞在巨噬細(xì)胞表面的抗原-MHCⅡ上的抗原所激活，并分泌多種蛋白質(zhì)，激活這個(gè)細(xì)胞毒性T細(xì)胞，使其開(kāi)始分裂、分化，形成一個(gè)效應(yīng)細(xì)胞群和記憶細(xì)胞群，每個(gè)細(xì)胞都具有相對(duì)應(yīng)于這種抗原的受體[4]。

七、效應(yīng)T細(xì)胞如何殺傷靶細(xì)胞

效應(yīng)T細(xì)胞主要通過(guò)兩條途徑殺傷靶細(xì)胞：①穿孔素/顆粒酶途徑： 效應(yīng)T細(xì)胞將穿孔素、顆粒酶釋放到效-靶結(jié)合面，穿孔素插入靶細(xì)胞膜，在靶細(xì)胞膜上形成孔道，使顆粒酶等細(xì)胞毒蛋白進(jìn)入細(xì)胞，誘導(dǎo)靶細(xì)胞凋亡;②死亡受體途徑：效應(yīng)T細(xì)胞可釋放細(xì)胞因子，與靶細(xì)胞表面受體結(jié)合，誘導(dǎo)靶細(xì)胞凋亡[3]。

生命科學(xué)正以極快的速度發(fā)展，而現(xiàn)代免疫學(xué)作為其中新興的學(xué)科分支，相關(guān)研究成果日新月異。若僅限于教材內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)，則很難將知識(shí)說(shuō)透，不能幫助學(xué)生理解知識(shí)本質(zhì)，難以滿足多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

免疫學(xué)與日常生活聯(lián)系緊密，易于激發(fā)學(xué)生的求知欲望，也容易讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中產(chǎn)生諸多疑問(wèn)。教師要深挖教材內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生明確知識(shí)本質(zhì)。教師需要在學(xué)科領(lǐng)域中拓展知識(shí)，幫助學(xué)生真正地理解知識(shí)。教學(xué)中教師可以在教材知識(shí)的基礎(chǔ)上做適當(dāng)拓展，從而滿足部分學(xué)生的學(xué)習(xí)需求;要善于挖掘有助于教學(xué)的科學(xué)研究素材，并將其融入教學(xué)，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與求知欲望，提升學(xué)生的科學(xué)探究能力，培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

[ ? 參 ? 考 ? 文 ? 獻(xiàn) ? ]

[1] ?中華人民共和國(guó)教育部. 普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S]. 北京： 人民教育出版社，2018.

[2] ?曹雪濤，何維. 醫(yī)學(xué)免疫學(xué)[M].3版. 北京： 人民衛(wèi)生出版社， 2015

[3] ?曹雪濤. 醫(yī)學(xué)免疫學(xué)[M]. 6版. 北京：人民衛(wèi)生出版社， 2013.

[4] ?吳相鈺， 陳守良， 葛明德.陳閱增普通生物學(xué)[M]. 4版. 北京：高等教育出版社， 2014.

[5] ?人民教育出版社，課程教材研究所，生物課程教材研究開(kāi)發(fā)中心. 普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)·生物必修3：穩(wěn)態(tài)與環(huán)境[M]. ?北京： 人民教育出版社， 2016.

[6] ?松佩拉克.免疫學(xué)概覽[M].4版.趙欣敏，張峰，譯. 北京： 北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社， 2016.

（責(zé)任編輯 黃春香）