第8章 细胞介导免疫应答

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第八章 细胞介导的免疫应答,免疫应答,指抗原物质进入机体，激发免疫系统发生一系列反应以排除抗原的过程。即免疫细胞识别、摄取、处理抗原，继而活化、增殖、分化，产生免疫效应的过程。,第一节 免疫应答基本概念,免疫应答类型,体液免疫：B细胞活化产生特异性抗体发挥免疫效应。,细胞免疫：特异性T细胞活化发挥免疫效应。,生理性免疫应答：清除有害物。,病理性免疫应答：引起组织损伤或功能障碍。,天然性免疫,适应性免疫,一、免疫应答的非特异性与特异性,基本特征,*特异性：针对某种抗原产生的抗体或效应细胞，发,生的免疫应答。,*记忆性：初次接触某种抗原后，免疫系统可长期保,留对该抗原的“记忆性”，发生再次免疫,应答。,*识别“自己”和“非己”：个体发育过程中产生。,特异性免疫应答阶段,抗原识别,免疫细胞活化,免疫效应,发生部位 外周免疫器官,皮肤淋巴循环淋巴结,抗原静脉脾,口服或吸入粘膜局部粘膜下淋巴细胞,二、主动免疫、被动免疫和“过继”免疫,指用抗原刺激一个个体而产生的免疫性，受到免疫的个体遇到相同的抗原刺激便会作出强烈的免疫应答。,指把一种特异性抗体人工转移给未受到过相应抗原侵入的个体，使该个体获得抵抗该抗原的能力。,指通过转移免疫的淋巴细胞到一个未免疫的个体，使其与供体具有同样特异的免疫性。这里转移的T淋巴细胞是具有特异性的活化的淋巴细胞。,三、无应答和免疫耐受,抗原侵入机体后也可能出现无应答。有两个原因可引起无应答：免疫耐受、免疫缺陷。,免疫耐受,指机体免疫系统接触特定抗原后产生的针对该抗原的特异性免疫无反应性，是免疫系统的一种主动反应过程。,免疫缺陷包括遗传性免疫缺陷、获得性免疫缺陷，无法对抗原侵入产生应答。,第二节 特异性免疫应答的基本过程,一、抗原递呈细胞,指能摄取, 加工处理抗原, 并将抗原信息提呈给淋巴细胞的一类免疫细胞，在机体免疫应答过程中发挥重要作用。,此类细胞能辅助和调节T细胞、B细胞识别抗原并对其产生应答，故又称为辅佐细胞(accessory cell)，简称A细胞。,专职抗原提呈细胞(professionalAPC):,组成性表达MHCII类分子和共刺激分子，能摄取并处理和提呈抗原的细胞。包括：树突状细胞 ；单核吞噬细胞系统；B细胞。抗原提呈能力强。,非专职APC(non-professional APC) ：,在某些活性分子刺激下能被诱导表达MHC-II类分子并能处理和提呈抗原的细胞 。包括：内皮细胞；纤维母细胞；上皮及间皮细胞；嗜酸性粒细胞等。抗原提呈能力弱。,广义APC：指能加工处理抗原并以抗原肽-MHC分子复合物的形式提呈抗原信息的所有细胞。 如所有有核细胞都可表达MHC I类分子，将细胞内的蛋白质抗原加工成抗原肽，并递呈给CD8,+,CTL细胞，成为CTL杀伤的靶细胞。一般不将此类有核细胞称为APC，而只称为靶细胞。,机体被病原体侵入后，免疫应答首先从非特异性应答开始。,1989年，美国免疫学家Janeway提出模式识别理论，认为某些病原体或其产物共有在进化上高度保守的特定分子结构，这种高度保守的分子结构称为,病原相关分子模式,（pathogen-associated molecular pattern,PAMP,）。,PAMP能被固有免疫细胞表面的相应受体，即模式识别受体（pattern recognition receptor,PRR,）所识别，以保证免疫识别作用的相对特异性。,固有免疫只识别不同类别的微生物，且只识别某一类微生物的共同结构(,PAMP,)。与之结合的受体被称为“模式识别受体(,PRR,)”。模式识别受体主要表达于固有免疫细胞表面。不同类型的微生物表达不同的分子模式，被不同的模式识别受体识别。,由于免疫细胞识别的这些分子模式不存在于人体细胞表面，所以固有免疫系统也能识别自己和非己。,除了细胞膜上的PRR外，血清和体液中还存在可溶性的PRR。,它们可与病原微生物结合促进调理吞噬、活化补体，进而启动细胞内免疫相关细胞因子的转录和分泌，活化并启动后续特异免疫应答过程。因此，,抗原递呈细胞,及,模式识别受体,是介导固有免疫和特异性免疫的桥梁。,APC加工处理的抗原种类:,外源性抗原,(exogenous antigen): 通过吞噬或吞饮等作用被APC从细胞外摄入的抗原，以抗原肽-MHC II类分子复合物形式提呈给CD4,+,T细胞 。可以是细胞摄入的各种病原体和疫苗，以及在空泡内生长的病原体。自身蛋白质被细胞摄入后也成为外源性抗原。,内源性抗原,(endogenous antigen): 细胞内合成的抗原，以抗原肽-MHC I类分子复合物形式提呈给CD8,+,T细胞 。,既可以是细胞产生的自身所固有的蛋白质，也包括胞内寄生的病毒或其他病原体依赖宿主细胞蛋白质合成机制产生的蛋白质，以及细胞恶性转化后产生的突变蛋白，即肿瘤抗原。所以内源性抗原同时包括自身抗原和非己抗原。,二、T细胞活化,获得性细胞免疫应答是从初始T细胞接受抗原刺激到分化成效应T细胞并将抗原清除的过程。一般指,T细胞对蛋白质抗原的免疫应答。,细胞免疫应答可人为地分为三个阶段：,免疫识别,，包括抗原递呈和T细胞受体对抗原表位的特异性识别；,T细胞活化,，细胞克隆增殖、分化，由初始T细胞变为效应T细胞；,发挥免疫效应,，包括Th细胞的辅助功能、CTL细胞的杀伤功能。,T细胞活化的基本条件：,抗原递呈细胞(或靶细胞)表面MHC/抗原肽复合物与TCR结合，提供第一信号；,APC表面B7分子与T细胞表面CD28分子结合，提供第二信号；,IL-1和IL-2为第三信号。,T细胞也可被某些丝裂原激活，如植物血凝素和刀豆蛋白A可活化多数T细胞，没有抗原特异性。,三、外源性抗原的免疫应答,通过吞噬和吞饮作用摄取内化到细胞囊泡系统（vesicular system）的外源性抗原（如细菌代谢产物及其它可溶性蛋白质抗原等），在细胞内被溶酶体酶降解成含1030个氨基酸残基的小肽片段，与内质网上的MHC-II类分子结合形成复合物，提呈给CD4,+,T细胞。,摄取抗原,吞噬小体,吞噬溶酶体,MHC-类分子,Ii,链,复合体,MHC,+,抗原肽MHC-类分子复合物,Ii链降解,CD4,+,T细胞识别MHC II类分子相关的抗原肽，针对细胞外感染(如细菌感染)，通过细胞因子的产生与分泌，发挥Th细胞的功能，调节细胞免疫应答和体液免疫应答。,初始或记忆T细胞膜表面TCR与APC表面MHC-抗原肽复合物特异性结合的过程称为抗原识别。,抗原识别的前提条件是T细胞需要与APC之间保持物理空间紧密的接触，而这种接触是建立在此两种细胞表面黏附分子相互作用的基础上。,T细胞与APC的非特异性结合,TCR与APC的特异性稳定结合,T 细胞抗原受体及其识别抗原的特点,只识别表达于,APC,表面并与,MHC,分子结合,成复合物的多肽,只识别氨基酸一级序列的多肽线性决定簇,TCR,识别抗原受到,MHC,的限制,CD4,+,T,只识别与,MHC-II,分子结合的肽段,CD8,+,T,只识别与,MHC-I,分子结合的肽段,识别方式：初始,T细胞TCR与APC表面提呈的MHC-肽复合物结合。,TCR与CD3分子形成TCR-CD3复合物，TCR识别抗原肽，CD3将其细胞外刺激信号传递到细胞内部，通过一些信号传导途径将细胞膜刺激信号转化为细胞功能活化状态。,T细胞活化需要两个不同的细胞外信号共同刺激。,第一信号来自抗原，APC表面的MHC-抗原肽复合物与TCR(包括CD4和CD8)的相互作用和结合，该信号确保免疫应答具有高度特异性。,第二信号由APC表面的共刺激分子提供。,信 号,第一信号,第二信号,T细胞,TCR和,CD4/CD8,CD28,APC,MHC-肽,复合物,B7,(B7.1、B7.2),T细胞活化的双信号,第一信号的产生,T细胞的TCR、CD4(或CD8)与APC的MHC-抗原肽复合物结合，产生第一信号。,CD4、CD8使TCR识别肽-MHC的阈值降低100倍。,接受第一信号后的CD8,+,、CD4,+,T细胞表达高亲和力IL-2受体。,第二信号(协同刺激信号)的产生,仅有第一信号，T细胞不能活化，反而导致无能状态。,第二信号主要由APC的协同刺激分子B7与T细胞上的CD28受体相互作用产生，并通过CD28传入T细胞。,CD2与LFA-3, LFA-1与ICAM-1或ICAM-3之间的相互作用，既加强细胞间结合和促进TCR识别抗原，也为T细胞活化提供第二信号。,接受第二信号后的T细胞表达IL-2。,Th充分活化,Th表达CD40L 与B细胞CD40结合B细胞获得活化第二信号,B细胞和T细胞分别识别同一抗原分子中两种不同的抗原表位。,B细胞的激活需要Th细胞辅助刺激分子的辅助，而Th细胞可被B细胞或其他APC递呈的抗原与辅助刺激分子激活。,Th细胞不仅为B细胞提供第二活化信号，还分泌多种细胞因子辅助B细胞活化。,活化的B细胞在Th细胞分泌的多种细胞因子作用下，进一步增殖和分化，最终分化为可分泌特异性抗体的浆细胞。,特异性抗体产生后，可产生一系列免疫效应：中和作用、调理作用、ADCC、CDC。,中和作用,：高亲和力IgA、IgA可通过Fab段与病原体或其毒素结合，阻断病原体或其毒素进入宿主细胞。抗体不可通过封闭抗原，使抗体失去生物学活性或易于被吞噬细胞所吞噬。,调理作用,：利用抗体的Fab段与病原体或其毒素结合，以抗体的Fc段与吞噬细胞表面的Fc受体结合，通过抗体对抗原的调理作用，增强吞噬细胞对病原体或其毒素的吞噬功能。,补体依赖的细胞毒作用(CDC):,IgG或IgM抗体结合抗原后，可激活补体，形成膜攻击单位，介导对病原体的细胞毒作用。,抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用(ADCC):,表达Fc,受体的NK等细胞通过识别抗体的Fc段直接杀伤被抗体包被的靶细胞。当抗体分子的Fab段特异性地结合靶细胞膜上的抗原，其Fc段发生构型改变，可与NK等表面Fc受体结合发生活化，杀灭靶细胞。,抗体的免疫效应,CD4+Th2：应对细胞外感染病原体、寄生虫，辅助B细胞活化，介导嗜酸性粒细胞和肥大细胞发挥杀灭寄生虫的效应。通常不伴随固有免疫应答和巨噬细胞活化。,四、内源性抗原的免疫应答,存在于胞浆中的内源性抗原（如病毒和细菌感染细胞后，在细胞合成的蛋白类物质，及肿瘤细胞抗原等）首先被宿主APC内蛋白酶类降解成小肽片段,再与MHC-I类分子形成复合物, 提呈给CD8,+,T细胞。,CD8,+,T细胞识别MHC I类相关抗原肽，递呈MHC I类限制性内源抗原肽的APC大多为病毒、胞内感染细菌所感染的组织细胞或肿瘤细胞。针对细胞内病毒感染和基因突变事件产生细胞毒效应，发挥CTL细胞的功能。,如果靶细胞上的MHC-I分子丢失或变异，CD8,+,CTL细胞则不识别和杀伤靶细胞。,CD8,+,T细胞的激活,一般需要CD4,+,T细胞(Th1)的辅助。,第一种方式， CD4,+,T细胞诱导APC表达或上调协同刺激分子，为CD8,+,T细胞提供足够强的第二信号。,第二种方式，APC不能提供足够的协同刺激信号，已活化的CD4,+,T细胞通过分泌IL-2辅助CD8,+,T细胞激活。,CD4,+,T细胞辅助CD8,+,T细胞激活的条件是两种细胞必须识别同一个APC上的抗原。,CD8,+,T: 消灭病毒感染细胞和肿瘤细胞。,靶细胞特点,(1) 病原体在感染细胞内增殖,不被所感染的细胞破坏； 不能接触细胞外的抗体。,(2) MHC I类分子表达下降。,靶细胞：胞内寄生的病原体（主要为病毒）的感染细胞和肿瘤细胞等。,CD8,+,T细胞：针对内源性感染，通过表达CD40L和分泌IFN-,活化巨噬细胞,。,活化的巨噬细胞可高水平表达共刺激分子和MHC II类分子，增强其递呈抗原功能，启动特异性免疫应答；可行使杀灭胞内微生物的功能；分泌细胞因子，诱导急性炎症反应发生，富集中性粒细胞，吞噬和消灭微生物。,Th1细胞也具有活化巨噬细胞的功能。,初始CD8,+,T细胞活化后，分化为CTL，其杀伤效应具有高度特异性和细胞接触依赖性，只杀伤MHC-I类分子递呈的特异性抗原肽的靶细胞。,CTL介导的细胞毒反应主要是通过细胞毒颗粒的释放来实现，穿孔素和颗粒酶是杀伤靶细胞的两个最主要的颗粒蛋白。,CTL另外一个杀伤机制是通过CTL表面表达FasL和分泌TNF-,(肿瘤坏死因子),与靶细胞Fas和TNF受体结合，启动caspase信号传导途径，诱导靶细胞凋亡。,CTL杀伤作用的特点：,具有抗原特异性和MHC-I类分子限制性；,与靶细胞直接接触，不伤害其他无关细胞；,反复杀伤表达MHC-I类分子及相应特异抗原的多个靶细胞而不损伤自身。,当抗原被效应细胞清除后，大量被抗原激活的T细胞死于细胞凋亡。因为活化的T细胞可高水平表达FasL。 FasL与Fas相互作用，启动caspase级联反应，导致细胞凋亡，即活化诱导的细胞死亡(AICD)。,五、抗原交叉递呈途径,抗原交叉递呈指内源性抗原通过MHC-II类分子递呈，而外源性抗原通过MHC-I类分子递呈。,抗原在内粒体膜上与MHC-I类分子结合递呈。,APC内吞结合有MHC-I类抗原复合物分子。,内粒体中外源性抗原渗入胞质中。,APC表面空载MHC分子可外加不同性质的抗原肽实现交叉递呈。,一些分子可介导交叉递呈，如HSP可介导外源性抗原渗入内源性通路。,第三节 细胞凋亡与免疫,由体内外因素触发细胞内预存的死亡程序而导致的细胞死亡过程称为细胞凋亡(apoptosis), 又称程序性死亡(programmed cell death,PCD)。,细胞坏死(,necrosis): 外来致病因素作用下使得细胞正常代谢活动被强行中断而引起的“意外”的、被动性死亡过程，只见于病理情况下。,坏死,凋亡,细胞坏死 细胞凋亡,凋亡小体,back,程序性细胞死亡（PCD）指在生长发育过程中细胞在基因调控下，按照一定时空顺序发生的,生理性死亡。,细胞凋亡是形态学的概念，程序性细胞死亡,是功能上的概念。,1.,细胞凋亡与淋巴细胞发育及克隆选择,机体对多样性外来抗原的选择识别能力来源于机体在免疫系统发育分化过程中对淋巴细胞的选择和删除。通过基因重排产生多种多样的T细胞和B细胞克隆，又通过,细胞凋亡,消除那些对自身抗原有反应的淋巴细胞克隆，保留了对自身抗原不能识别的淋巴细胞克隆，从而形成对自身的免疫耐受状态。,双阴性细胞（DN,CD4,-,CD8,-,）,双阳性细胞（DP，CD4,+,CD8,+,）,阳性选择（获得MHC限制性识别能力）,阴性选择（获得自身耐受）,成熟的单阳性细胞,阳性选择,(未成熟T细胞),CD4,+,CD8,+,DPCD4,+,或CD8,+,SP,凡是所表达的TCR能识别结合胸腺上皮细胞中MHC分子的胸腺细胞被选择而继续发育。,凡是所表达的TCR不能识别胸腺上皮细胞中MHC分子的胸腺细胞则自行凋亡。,阳性选择的结果：获得,自身MHC限制性。,识别结合MHC I类分子发育为CD8,+,T细胞,识别结合MHC II类分子发育为CD4,+,T细胞,阴性选择 (未成熟T细胞),凡TCR与自身抗原肽-MHC分子复合物亲和力高的胸腺细胞，发生凋亡。,凡TCR与自身抗原肽-MHC分子复合物亲和力低的胸腺细胞，则继续发育。,阴性选择的结果：清除自身反应性T细胞，获得,自身耐受性,。,输入外周B细胞库,2.,免疫应答中靶细胞的凋亡,免疫应答中的杀伤细胞如CTL、NK细胞等都能诱导靶细胞的凋亡。发生凋亡的靶细胞包括肿瘤细胞、病毒感染细胞和器官移植时的同种异体细胞。,杀伤细胞将溶胞颗粒排向靶细胞，通过穿孔素、细胞溶解素、肿瘤坏死因子等诱导靶细胞凋亡。,CTL表面的FasL能与靶细胞的Fas结合，也是一个极重要的诱导靶细胞凋亡的信号。,当自身免疫耐受性被破坏时，免疫系统就会对自身组织产生免疫应答，发生器官损伤，引起自身免疫病。,凋亡紊乱是自身免疫病的重要机制之一。,正常机体,对非己,Ag,对自身,Ag,正向免疫应答,负向免疫应答(自身耐受),(,耐受机制:中枢耐受,外周耐受,),一定条件下,自身耐受中止,正向免疫应答(自身免疫),自身,Ab,自身致敏淋巴细胞,对机体有利(生理反应),对机体有害(病理反应),免疫自稳,自身免疫病,系统性红斑狼疮（SLE）,机理：存在多种抗自身DNA、组蛋白及细胞和组织成分的IgG抗体。自身抗原/抗体形成免疫复合物，沉积在皮肤、肾小球、关节、脑组织等部位，引起多组织、多器官损伤。,自身抗体的产生可能与淋巴细胞凋亡紊乱有关，SLE患者外周血淋巴细胞凋亡数增加，释放出核小体，由于SLE患者吞噬细胞功能低下，不能及时清除而诱导自身抗核抗体的产生，引发自身免疫应答。,SLE Butterfly Rash,免疫复合物在 SLE 患者皮下沉积,