第一节 免疫学概述
在人类历史上相当长的一段时间，传染病是导致人类死亡和人口锐减的重要原因，人类对免疫现象的认识是在与疾病抗争的漫长年代里逐渐形成的。
一、免疫的概念和功能
免疫这个词来自拉丁文词“immunitas”，原意为免除赋税。人们发现在瘟疫流行中患过某种传染病而康复的人，再经历相同的瘟疫时能免除瘟疫，称之为“免疫”（immunity）。传统的免疫概念有“抵抗感染”之意，然而在免疫学发展过程中，人们对免疫的认识逐渐深入，免疫的功能不仅仅局限于机体抗感染的防御功能，免疫的结果也并非任何时候对机体都是有利的，因此免疫的概念也随之演变。目前认为，免疫是生物在生存、发展过程中所形成的识别“自我”与“非己”，以及通过排斥“非己”而保护“自我”的过程。
目前认为免疫主要有防御、自稳和监视三个功能。
1.免疫防御（immunological defence）免疫防御功能是指机体防止外来病原生物的侵袭，清除已入侵病原生物及其有害物质（如细菌毒素）的能力，或称抗感染免疫。这是机体维护自身生存、与致病因子斗争和保持物种独立的生理机制。此功能异常时，机体可发生免疫缺陷和超敏反应性疾病。
2.免疫自稳（immunological homeostasis）免疫自稳功能是指机体能识别和清除自身损伤、衰老和死亡的组织细胞，维持自身生理平衡稳定的能力。此功能异常时，机体可发生自身免疫性疾病。
3.免疫监视（immunological surveillance）免疫监视功能是指机体能及时识别并清除发生突变或被病毒感染的细胞，防止肿瘤发生和病毒持续性感染的能力。此功能异常时，机体可发生肿瘤和病毒持续性感染。
随着对免疫功能的逐步认识，已知免疫对机体而言具有双重意义，除了具有对机体的保护作用外，也具有消极的一面，即当免疫功能过强、低下或是调节异常时，可引起免疫损伤（immune injury），这不仅反映在感染性疾病的损害性表现中，也成为超敏反应、自身免疫病等免疫性疾病的发生原因。
二、免疫系统的组成
免疫系统主宰并执行免疫功能，由免疫组织器官、免疫细胞和免疫分子组成（表1-1）。免疫组织器官的结构和功能将在本章第二节详细介绍，免疫分子和免疫细胞将在第三章与第四章详细介绍。
表1-1 人类免疫系统的组成
三、免疫的类型
根据种系和个体免疫系统的进化、发育及免疫效应机制和作用特征，通常将免疫分为固有免疫和适应性免疫两种类型。
（一）固有免疫
固有免疫（innate immunity），又称天然免疫（natural immunity），是生物体在长期种系进化过程中逐渐形成的天然防御机制。这种免疫通过遗传获得，与生俱来，是机体抵御病原体侵袭的第一道防线，对病原体的清除作用无严格选择针对性，故又称为非特异性免疫（nonspecific immunity）。固有免疫无免疫记忆性，针对病原体的应答模式和强度并不因与病原体接触次数的增加而有所增强。
固有免疫由屏障系统（barrier system）、固有免疫细胞和固有免疫分子组成。屏障系统包括皮肤黏膜屏障和体内屏障，如血-脑屏障、母体妊娠期间的胎盘屏障等，起到防御病原体侵袭和维持内环境稳定的作用。固有免疫细胞包括吞噬细胞（phagocyte）、树突状细胞（dendritic cell，DC）、自然杀伤细胞（natural killer，NK）、NKT细胞、γδT细胞和B1细胞等（表1-1）。这些细胞通过吞噬作用、自然杀伤作用和介导炎症反应等效应方式参与固有免疫应答过程，将在第四章与第五章详细介绍。固有免疫分子主要是体液中的抗微生物物质，如补体系统、细胞因子等，其特点和效应将在第三章与第五章详细介绍。
（二）适应性免疫
适应性免疫（adaptive immunity），又称获得性免疫（acquired immunity），是T/B淋巴细胞受到抗原刺激后活化、增殖、分化，产生效应物质清除抗原的过程。这种免疫是机体后天获得的，是针对病原体等非己物质产生的特异性防御功能，故又称为特异性免疫（specific immunity）。适应性免疫中，由于记忆性淋巴细胞的存在，针对病原体的应答模式和强度随着与病原体接触次数的增加而有所增强，可形成免疫记忆。在生理或病理状态下，T/B淋巴细胞对某些特定抗原也会表现出“不应答”的免疫耐受现象。
参与适应性免疫的主要细胞是T淋巴细胞和B淋巴细胞，历经抗原识别、T/B淋巴细胞活化、增殖、分化和效应物质清除抗原三个阶段。适应性免疫应答的发生过程、应答机制等将在第五章详细介绍。
适应性免疫是高等生物在原有的固有免疫基础上进化演变所形成，在机体内绝大部分的适应性免疫作用机制都与固有免疫作用机制相联系、相协调，两者相辅相成。固有免疫是适应性免疫的先决条件，如树突状细胞和巨噬细胞吞噬病原生物实际上是一个加工和提呈抗原的过程，为适应性免疫应答准备了条件。而适应性免疫的效应也会由固有免疫的参与而更加有效与完善，如抗体清除抗原的作用就须依赖补体系统激活及吞噬细胞、NK细胞的激活而得以实现。
四、免疫学的发展历程
免疫学从人类在与传染病抗争的过程中对免疫现象的感性认识开始，发展成为医学乃至生命科学的一门重要的支柱学科，经历了经验免疫学、科学免疫学和现代免疫学三个时期。
（一）经验免疫学时期
一般将19世纪中叶以前的免疫学发展时期称为经验免疫学时期，这个时期人类对免疫现象有初步认识，形成的一些免疫经验和方法对免疫学的形成和诞生产生了深远的影响。如约303年，我国东晋医家葛洪所著《肘后备急方》中“仍杀所咬犬，取脑傅之，便不复发”，即取咬伤人的疯狗大脑敷于人伤口上可预防狂犬病的记载；约649年，我国唐代著名医家孙思邈所著《备急千金要方》中也有“取猘犬脑傅上，后不复发”的描述。这种距今一千七百多年前的防病治病方法可能是人类预防接种的最早记载，说明我国古代对免疫现象已有深刻的认识，在免疫方法应用方面已经取得宝贵的经验。在对天花的预防中，中国古代医家发明的“人痘法”预防天花对免疫学的发展起到了深远的影响。天花是一种易于流行、致死率高、危害较大的烈性传染病，世界各国均有对天花危害的记载。人是天花病毒唯一宿主，经呼吸道传播，发病时患者全身出“痘疹”，即使康复，头面部也会留下特有瘢痕，俗称“麻子”，对容貌有较大的影响。人们发现天花患者若能康复将终生不会再患此病，随之逐渐积累预防天花的经验和方法。“人痘法”有“痘衣法”“痘浆法”“旱苗法”和“水苗法”等接种方法，这些方法是何人、何时、何地发明已无据可考。有明确记载是在16世纪明代隆庆年间，医者将天花康复者痂粉吹入儿童鼻腔（旱苗法），用于预防天花，在天花流行时，接种过人痘者死亡率比未接种者明显降低。明清时期“人痘法”传至日本、朝鲜、俄国和土耳其等地，后又传至英国。18世纪末，英国的乡村医生Edward Jenner观察到挤牛奶的女工因接触患牛痘的牛后，手臂上长牛痘却不会患天花，在人痘法的启发下（Jenner本身就是一名人痘接种师），他发明了牛痘法预防天花。经过近180年的努力，1979年10月26日，世界卫生组织宣布人类彻底消灭了天花，这不仅是人类医学史上具有划时代意义的重大事件，也是免疫学对人类健康所做出的巨大贡献。
（二）科学免疫学时期
免疫学初期的研究主要是抗感染免疫。19世纪70年代后，微生物学兴起，人们认识到病原生物感染是传染病发生的根源。德国科学家Robert Koch发明了细菌的纯培养技术，使得每一种特定致病菌的分离成为可能，并由此成功分离了炭疽、结核、霍乱等重要病原生物。在这些工作的基础上，Koch提出了确定传染病病原生物的主要原则——Koch法则（Koch’s postulates）。法国细菌学家Louis Pasteur成功地制备了炭疽杆菌、狂犬病病毒等病原生物的减毒活疫苗，这种将减毒病原生物接种于动物预防感染的思想推动了疫苗（vaccine）的发展，为科学免疫学发展奠定了理论、实验和应用基础。
在Koch的指导下，德国医生Emil von Behring开创了“免疫血清疗法”，1891年12月，他首次用免疫动物的白喉抗毒血清成功治愈了一位重症白喉患儿，证实了抗毒素能中和细菌毒素的确切临床疗效，挽救了无数患儿的生命，为后来的抗体研究和体液免疫学说奠定了基础，也开创了人工被动免疫的先河。为表彰其为人类医学进步所做的贡献，1901年Behring被授予首届诺贝尔生理学或医学奖。
19世纪后期，俄国学者Ilya Ilyich Mechnikov在实验观察的基础上提出细胞免疫假说即“吞噬细胞理论”，无脊椎动物和脊椎动物的巨噬细胞都能摄取和破坏侵入机体的细菌、外源性异物等，他非常有远见地推测吞噬细胞是天然免疫的重要组成；同时，他认为炎症反应也是机体的保护性机制之一，并非只有危害。大约同一时期，Paul Ehrlich提出了“抗体产生的侧链学说”，开创了体液免疫学说。1908年Mechnikov和Ehrlich共同分享诺贝尔生理学或医学奖。加之Behring抗毒血清的治疗取得成功，Jules Bordet发现了补体系统等，体液免疫学说得到大力发展。在此基础上，抗体的研究丰富了体液免疫学说，使之在较长一段时期在免疫学中占主导地位。值得一提的是，20世纪上叶免疫学界出现了体液免疫学派和细胞免疫学派的争论，两派学者的学术观点均建立在科学实验基础之上，这种争论促进并推动了免疫学的发展，搭建了现代免疫学的基本框架和格局。
1957年，澳大利亚免疫学家Frank Macfarlane Burnet提出免疫耐受理论和抗体生成的“克隆选择学说”，这是免疫学发展中最为重要的理论学说。该学说认为全身的免疫细胞由能识别不同抗原的大量细胞克隆组成，当抗原进入机体，能识别该种抗原的淋巴细胞被选择而后活化增殖分化产生效应。Gerald M.Edelman和Rodney R.Porter是分子免疫和化学免疫的创始人，阐明了抗体的化学结构。George D.Snell发现主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC），Baruj Benacerraf发现了免疫应答基因，Jean Dausset发现了HLA等。丹麦免疫学家Niels K.Jerne提出免疫系统的独特性网络学说，为现代免疫学的建立奠定了基础。自1901年诺贝尔奖设立以来，先后16届27位科学家因在免疫学领域中的卓越贡献而获生理学或医学奖（表1-2），他们的成就是免疫学发展史上的一座座里程碑，推动着这一学科的发展。
表1-2 历届在免疫学领域获诺贝尔生理学或医学奖的科学家及其成就
注：本表内容自诺贝尔奖官网http：//www.nobelprize.org转载和翻译。
（三）现代免疫学时期
1953年Watson和Grick揭示了DNA双螺旋结构，开创了生命科学的新纪元，分子生物学的兴起推动了免疫学发展，20世纪70年代后，免疫学进入现代发展时期。1978年Susumu Tonegawa发现抗体生成多样性和特异性的遗传学原理。Doherty和Zinkernagel提出了MHC限制性理论，揭示了MHC分子和基因在免疫应答中的作用。1973年Ralph M.Steinman发现了树突状细胞，Beutler和Hoffmann发现了固有免疫细胞的识别和活化机制等。这些成就将免疫学的发展又推进一步，使固有免疫和细胞免疫理论更为丰富，固有免疫受体介导的免疫细胞活化和信号转导机制成为免疫学领域的热点。
目前，免疫学在医学乃至生命科学领域的发展态势蓬勃并受到瞩目，基础免疫学的发展使免疫机制得到更加深刻和完整的阐释，许多免疫机制逐渐被揭示；免疫学与医学相关学科不断交叉、融合，形成了许多分支学科如肿瘤免疫学、感染免疫学和移植免疫学等；新的免疫方法和技术的出现，使免疫学在临床疾病的诊断、治疗和预防方面的应用更加深入。