生命科学基础综合自身免疫病课件

How to treat autoimmune disease(AID)Li Wang（王莉王莉）,Ph.D.Institute of Immunology PLA,TMMUTel:752229E-mail:核心核心课程程“生命科学生命科学综合合”疾病防治基疾病防治基础.How to treat autoimmune disea1重症肌无力重症肌无力Myasthenia gravis甲亢甲亢hyperthyroidism类风湿性关节炎类风湿性关节炎Rheumatoid arthritis系统性红斑狼疮系统性红斑狼疮Systemic lupus erythematosus型糖尿病型糖尿病（Type 1 diabetes）银屑病银屑病psoriasis白癜风白癜风vitiligo.重症肌无力甲亢类风湿性关节炎系统性红斑狼疮型糖尿病（Ty2非我物质非我物质正免疫应答正免疫应答自我物质自我物质负免疫应答负免疫应答免疫耐受pathogens tumor.非我物质正免疫应答自我物质负免疫应答免疫耐受pathogen3自我物质自我物质非我物质非我物质正免疫应答正免疫应答自身免疫病自身免疫病Autoimmune Disease,AID负免疫应答（自身耐受）负免疫应答（自身耐受）免疫耐受机制障碍autoantibodyautoreactive T cellsautoantigen/self antigens自身抗原自身抗原.自我物质非我物质正免疫应答自身免疫病Autoimmune 4Autoimmune Disease(AID)p定定义：自身耐受机制遭破坏，自身耐受机制遭破坏，产生自身抗体和自身反生自身抗体和自身反应性淋巴性淋巴细胞攻胞攻击并破坏自身的正常并破坏自身的正常组织细胞，机体胞，机体出出现病理改病理改变和相和相应临床表床表现p条件：条件：p高水平的高水平的自身抗体自身抗体和（或）和（或）自身反自身反应性性T细胞胞p有明确的有明确的自身抗原自身抗原（抗原局限或广泛分布）（抗原局限或广泛分布）p用患者血清或淋巴用患者血清或淋巴细胞可使疾病被胞可使疾病被动转移移p可复制出相似的可复制出相似的动物模型物模型p特点：特点：p易感性随着年易感性随着年龄增加而增加，女性高于男性增加而增加，女性高于男性p遗传倾向性向性.Autoimmune Disease(AID)定义：自身耐5甲甲亢亢抗促甲状腺激素刺激激素受体抗促甲状腺激素刺激激素受体（TSH receptor）抗体）抗体Autoantibody-mediated dysfunction重重症症肌肌无无力力抗乙抗乙酰胆碱受体胆碱受体(AChR)抗体抗体.甲亢抗促甲状腺激素刺激激素受体（TSH receptor）抗6 Autoreacitive T cell and autoantibody mediated damageRheumatoid Arthritis类风湿性关湿性关节炎炎.Autoreacitive T cell and auto7Autoantigens in RA 变性性IgG (anti-IgG:rheumatoid factors)Type I,II collagenHuman Cartilage glycoprotein 39(HC gp-39)Citrullinated fibrinogenHSPs抗瓜氨酸化蛋白抗体抗瓜氨酸化蛋白抗体Anticitrullinated protein antibodies(ACPA)：重要的重要的RA诊断与断与预后指后指标.Autoantigens in RA 变性IgG (an8N Engl J Med,1985.313:353360Type 1 diabetes Autoreacitive T cell-mediated damage-cell antigens specific CD8+/CD4+T cell.N Engl J Med,1985.313:3533609Autoantigens in type 1 diabetesInsulin(Science,1983)Glutamic Acid Decarboxylase 65(GAD65)（Nature,1990)The 60 kDa heat-shock protein(hsp60)(PNAS,1990)Tyrosine phosphatase(IA-2)(J.Clin.Invest,1995)The 38 kD islet mitochondrial antigen(Imogen 38)(J.Clin.Invest,1996)Islet-specific glucose-6-phosphatase catalytic subunit-related protein(IGRP)(PNAS,2003)Preproinsulin(PNAS.2003)ZnT8(PNAS,2007)Chromogranin A (Nat Immunol.2010).Autoantigens in type 1 diabete10The differentiation of autoreactive effector T cells in AIDIFN-ko mouseAID IL-22IL-21IL-2.The differentiation of autore11Th17 cells play a critical role in the pathogenesis of AID.Th17 cells play a critical rol12Sequential recruitment of autoreactive effector T cells in the target organ during inflammation.Sequential recruitment of auto13胸腺树突状细胞高亲和力识别高亲和力识别deathSelf tolerance自身抗原肽-MHC复合物中中 低亲和力低亲和力无亲和力无亲和力Potential self-reactiveForeign antigensmature T cellmature T cell外周immature T cell How peripheral autoreactive T cells are generated?activated?隐蔽自身抗原.胸腺树突状细胞高亲和力识别deathSelf toleran14How autoreactive T cells are controlled?clonal anergy.How autoreactive T cells are c15How autoreactive T cells are activated?A:molecular mimicryB:bystander activation C:epitope spreading Nature Reviews Immunology 2009,9,246-258.How autoreactive T cells are a16被动死亡活化诱导的细胞死亡（AICD）peripheral clonal deletionRepeated antigen signal Absent costimulatory signal How autoreactive T cells are controlled?.被动死亡活化诱导的细胞死亡（AICD）peripheral 17胸腺树突状细胞高亲和力识别高亲和力识别deathSelf toleranceSelf-reactiveRegulatory T cell自身抗原肽-MHC复合物中中 低亲和力低亲和力无亲和力无亲和力Potential self-reactiveForeign antigensmature T cellmature T cell外周immature T cellactivatedactive inhibitionHow autoreactive T cells are controlled?Foxp3+.胸腺树突状细胞高亲和力识别deathSelf toleran18 What is regulatory T cells（Treg）?Regulatory T cellsEffector T cellsnaturalinducedlCD4+CD25+Foxp3+Treg，占外周，占外周CD4+T 细胞细胞5%10%（1995）lTissue-resident Tregsl 功能：免疫调节，抑制正应答，功能：免疫调节，抑制正应答，维持自身耐受维持自身耐受.What is regulatory T cells（T19How do Treg cells work?Immunology,2008,124,1322.How do Treg cells work?Immunol20Impaired regulation by CD4+CD25+FOXP3+regulatory T cells in autoimmune diseasesNature Reviews Immunology 2010,10:849-859.Impaired regulation by CD4+CD221.22Overview of Treg cells in autoimmunityNature Reviews Immunology 2010,10:849-859.Overview of Treg cells in auto23抵抗易感 年年轻 雄激素雄激素 无易感基因无易感基因避免微生物感染避免微生物感染 清新的清新的环境境 良好的良好的 饮食食习惯 少有少有组织损伤 好运气好运气 高高龄 雌激素雌激素 易感基因易感基因组合合 诱病微生物感染病微生物感染 环境因素（紫外境因素（紫外线 化学化学污染等）染等）不良不良饮食食习惯 组织损伤 运气不佳运气不佳 The factors effecting autoimmune disease.抵抗易感 年轻 高龄The fa24Effect of gender on the prevalence of autoimmune diseases.Effect of gender on the preval256.50-HLA Odds RatioOdds RatioGenome-Wide Associations Study in Type 1 DiabetesModified from Concannon,Rich,Nepom NEJM 360:1646 2009Genetic Susceptibility for T1D.6.50-HLA O26MHC（HLA）genes FCapacity to present antigens and induce autoreactive T cells activation.MHC（HLA）genes Capacity to pre27Figure 11-23Association of HLA allotype with autoimmune diseases.Figure 11-23Association of HLA28Nature reviews Immunol,2007,7:645-650p介导介导 外周组织抗原在胸腺上皮细胞（外周组织抗原在胸腺上皮细胞（TEC）中的异位表达）中的异位表达pAire突变导致突变导致T细胞阴性选择异常细胞阴性选择异常Autoimmune regulator(Aire).Nature reviews Immunol,2007,29自身免疫增多内分泌病变自身免疫增多内分泌病变念珠菌病念珠菌病外胚层营养不良外胚层营养不良 （APECED）自身免疫性多种内分泌病自身免疫性多种内分泌病变,包包括甲状腺及甲状旁腺功能减退，括甲状腺及甲状旁腺功能减退，肾上腺皮上腺皮质衰竭，衰竭，T1D，性腺衰竭，性腺衰竭，恶性性贫血及自身免疫肝炎血及自身免疫肝炎 慢性粘膜与皮肤白色念珠菌病慢性粘膜与皮肤白色念珠菌病 外胚外胚层发育不良，而且一大部育不良，而且一大部分病人会分病人会发生口腔粘膜生口腔粘膜鳞状状细胞癌胞癌罕见人类单基因遗传性自身免疫疾病罕见人类单基因遗传性自身免疫疾病.自身免疫增多内分泌病变念珠菌病外胚层营养不良 （APE30Scurfy小鼠小鼠Foxp3基因基因敲除小鼠敲除小鼠p功能：控制功能：控制CD4+CD25+Treg的的发育及功能育及功能 FOXP3突突变 Treg缺失缺失 自身免疫病自身免疫病叉状头/翅膀状螺旋转录因子（Foxp3）Wild typeScurfyFoxp3 mutation.ScurfyFoxp3基因功能：控制CD4+CD25+Tr31性联免疫失调综合征（性联免疫失调综合征（IPEX）nature genetics 2001,27:20-21p特点特点早早发性性顽固性腹泻、自身免疫性固性腹泻、自身免疫性甲状腺炎、胰甲状腺炎、胰岛素依素依赖性糖尿病、性糖尿病、高高IgE、嗜酸性粒、嗜酸性粒细胞升高、胞升高、肾病、皮疹等，常病、皮疹等，常导致患者在致患者在婴幼幼儿早期死亡。儿早期死亡。p机制：机制：Foxp3 基因突基因突变.性联免疫失调综合征（IPEX）nature genetics32Wild-typeFas-knockoutpFas-FasL介导的介导的AICD是机体重要的外周免疫耐受机制，是机体重要的外周免疫耐受机制，Fas基因突变基因突变，大量活化的淋巴细胞可持续存活，产生淋巴，大量活化的淋巴细胞可持续存活，产生淋巴细胞增生（脾大、淋巴结肿大）和自身免疫现象细胞增生（脾大、淋巴结肿大）和自身免疫现象Repeated antigen signal 活化诱导的细胞死亡（活化诱导的细胞死亡（AICD）Fas-FasL.Wild-typeFas-knockoutFas-FasL介33自身免疫性淋巴细胞增生综合征自身免疫性淋巴细胞增生综合征Autoimmune lymphoproliferative syndrome(ALPS)p特点特点淋巴细胞增生性表现：脾脏肿大；淋巴细胞增生性表现：脾脏肿大；自身免疫性疾病：自身免疫性溶血性贫血自身免疫性疾病：自身免疫性溶血性贫血(75%)，免疫性血小板减少症免疫性血小板减少症(54%)，自身免疫性中性粒细胞，自身免疫性中性粒细胞减少症；其他有肾小球肾炎、多发性神经根炎和皮肤减少症；其他有肾小球肾炎、多发性神经根炎和皮肤损害损害(包括荨麻疹和非特异性皮肤血管炎包括荨麻疹和非特异性皮肤血管炎)p机制：机制：Fas基因突变基因突变.自身免疫性淋巴细胞增生综合征Autoimmune lymp34Environment factor for T1D饮食因素：饮食因素：Bovine milk？Antibodies to cows milk proteins have been detected in the serum of individuals with T1D感染因素：感染因素：?Coxsackie B,Rubella,and mumps分子模分子模拟.Environment factor for T1D饮食因素35Infectionmolecular mimicry疾病疾病受累器官受累器官靶抗原靶抗原病原体病原体T细胞胞/抗体抗体I型糖尿病型糖尿病胰胰岛胰胰岛抗原抗原(GAD 65,前胰前胰岛素等素等)柯柯萨奇奇B病毒、病毒、风疹、疹、轮状病毒状病毒疱疹病毒、鼻病疱疹病毒、鼻病毒，毒，汉汉坦病毒坦病毒T细胞胞多多发性硬化性硬化髓鞘髓鞘髓鞘碱性蛋白髓鞘碱性蛋白 EBV,measles and HHV-6T细胞胞系系统性性红斑狼斑狼疮系系统性性60 Kda RoEpsteinBarr virus抗体抗体自身免疫性血小自身免疫性血小板减少性紫癜板减少性紫癜血小板血小板血小板相关免血小板相关免疫球蛋白疫球蛋白PAIgG幽幽门螺旋杆菌螺旋杆菌抗体抗体分子模拟分子模拟.Infectionmolecular mimicry疾病36饮食、应激、损伤饮食、应激、损伤自身抗原性质改变自身抗原性质改变 自身抗原修饰类型：磷酸化瓜氨酸化氧化乙酰化.饮食、应激、损伤自身抗原性质改变 自身抗原修饰类型：.37I.Current Therapies-非特异性免疫抑制剂以及抗炎疗法 危害：感染、肿瘤的发生率增加、长期使用激素的副作用II.Experimental Therapeutic Approaches -try to target T cells or B cellsHow to treat AID？.Current TherapiesHow to treat 38I.Current Therapies免疫抑制免疫抑制剂（Immunosuppressive drugs）-皮皮质类固醇固醇corticosteroids，硫，硫唑嘌呤呤 azathioprine-slows the proliferation of lymphocytes环孢菌素菌素A（Cyclosporin A）-blocks signal transduction mediated by the TCR (inhibits only antigen-activated T cells while sparing non-activated ones)胸腺切除（胸腺切除（Thymectomy）-removal of thymus from patients with myasthenia gravis血血浆置置换（Plasmapheresis）-removes antigen-antibody complexes for a short-term reduction in symptoms.I.Current Therapies免疫抑制剂（Im391.靶向靶向T/B细胞的非特异性治疗策略细胞的非特异性治疗策略antithymocyte globulin(ATG)anti-CD3 antibody OKT3，humanized FNB mAb OKT3g1ala-ala(teplizumab)retaineda combination of rapamycin and anti-IL-2B-cell-depleting drug rituximab（anti-CD20）II.Experimental Therapeutic Approachesp 体内剔除体内剔除T/B细胞细胞.1.靶向T/B细胞的非特异性治疗策略antithymocy40p 阻断阻断T细胞共刺激、迁移及胞共刺激、迁移及细胞因子胞因子a CTLA4Ig fusion protein:blocking CD28/B7 interactions an LFA-3-Ig fusion protein:blocking the interaction of LFA-3 on APCs with costimulatory molecule CD2 on T cellsaka CD40L:blocking interactions of CD154 on T cells and CD40 on APCsfingolimod(FTY720),a small compound:affecting T-cell traffickingTNF-antagonistsAnti-IL-17 mAb Secukinumab：Phase 3 studies in Psoriasis and AS completed.阻断T细胞共刺激、迁移及细胞因子a CTLA4Ig fu412.细胞过继性治疗策略细胞过继性治疗策略Mesenchymal stem cells(MSCs)Tolerogenic DCs such as plasmacytoid DCs(pDCs)Tregs（the first U.S.clinical trial of Treg cellular therapy in patients with T1D，ClinicalTrials.gov Identifier NCT01210664）.2.细胞过继性治疗策略Mesenchymal stem c42临床基于临床基于Treg的过继性治疗策略的过继性治疗策略体外活化和体外活化和扩增扩增从病人体内分离从病人体内分离出部分出部分TregTreg回输入病人回输入病人体内体内.临床基于Treg的过继性治疗策略体外活化和从病人体内分离出部43Treg过继疗法的优势以及存在的问题过继疗法的优势以及存在的问题优势：优势：与大多与大多药物治物治疗相比，相比，Treg过继转移可以最大程度的降低移可以最大程度的降低治治疗毒性毒性带来的副作用来的副作用向病人回向病人回输Treg之前可以之前可以对细胞的表型和功能胞的表型和功能进行行鉴定，定，并且准确的控制治并且准确的控制治疗用用细胞的数量，增胞的数量，增强了治了治疗的安全性的安全性和可操作性和可操作性问题：问题：这些些Treg是否具有靶器官抗原特异性，是否能是否具有靶器官抗原特异性，是否能够归巢到局巢到局部效部效应靶器官？抗凋亡能力如何？如何靶器官？抗凋亡能力如何？如何获得抗原特异性得抗原特异性Treg？体外体外扩增的增的Treg细胞是否有恢复胞是否有恢复为普通普通T细胞的可能胞的可能？体内体内输入大量具有免疫抑制功能的入大量具有免疫抑制功能的Treg 细胞，是否会增加胞，是否会增加感染和感染和肿瘤瘤发生的机会生的机会？.Treg过继疗法的优势以及存在的问题优势：.443.Antigen-Specific Therapeutic ApproachesuSoluble autoantigens or peptides(oral;i.v.;i.p)uAltered peptide ligands or peptide analogues(i.v;i.p.)uAntigen-coupled-cell or nanoparticlesuAutoantigen cDNA vaccineAntigen-specific tolerance.3.Antigen-Specific Therapeuti45One first-line treatment for multiple sclerosis(MS)Amino acid copolymer glatiramer acetate(GA,Copaxone)analogous to autoantigen MBP.One first-line treatment for m46.47对AID疫苗策略的几点思考疫苗策略的几点思考自身抗原自身抗原谱随着疾病的随着疾病的进程会逐程会逐渐扩大，基于大，基于单一自身抗原的疫苗策略很一自身抗原的疫苗策略很难制制约针对其他自身抗其他自身抗原的自身免疫反原的自身免疫反应；疫苗的疫苗的设计应同同时联合多种关合多种关键的自身抗原成分；的自身抗原成分；AID进程的不同程的不同阶段起主要作用的自身抗原是否在段起主要作用的自身抗原是否在变化？治化？治疗性疫苗的研制可否性疫苗的研制可否应考考虑疾病疾病阶段性段性？肽疫苗研制可否疫苗研制可否联合靶向合靶向CD4和和CD8 T细胞胞进行特行特异性干异性干预？AID的的预防重于治防重于治疗，从源，从源头抓起抓起.对AID疫苗策略的几点思考自身抗原谱随着疾病的进程会逐渐扩大48How to identify autoantigens in autoimmune diseases?Proteomic technique Proteins/peptides pools or cDNA libraries of certain tissues or cellsSerum auto-antibody response detectionAutoreactive T cell clone response detection Mass spectrometry Bioinformatics.How to identify autoantigens i49Thank you！.Thank you！.50