获得性免疫应答课件

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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,*,获得性免疫应答,Adaptive immune response,获得性免疫应答Adaptive immune respon,一、 概述,概念,免疫应答,(Immune response):,免疫系统对抗原刺激所做出的反应。,获得性免疫应答,(Adaptive or acquired immune response):,指机体受抗原刺激后,抗原特异性淋巴细胞(T及B)识别抗原,发生活化、增殖、分化和效应或失能(anergy)、凋亡,进而表现出一定生物学效应的过程。,一、 概述概念,类型:,天然免疫,获得性免疫 又称,适应性免疫,或,特异性免疫,免疫耐受,正免疫应答:,细胞免疫应答,:由免疫细胞主要是T细胞介导的免疫应答,体液免疫应答,:由抗体一类可溶性分子介导的免疫应答,负免疫应答:,免疫耐受,类型:,启动阶段,(识别阶段),Ag processing and presentation,T or B cell stimulation,活化、增殖、分化,T or B cell activation, proliferation,and differentiation,效应阶段,Effective T or B cells function,through cytokines and antibodies,调节复原,Immunoregulation and homeostasis,获得性免疫应答的基本过程,启动阶段(识别阶段)Ag processing and pr,二、细胞免疫应答,(一)T细胞对抗原的识别,1.APC向T细胞提呈抗原,抗原提呈细胞,(antigen-presenting cell,,APC,):是指能表达被特异淋巴细胞识别的抗原肽-MHC分子复合物的任何细胞,专职抗原提呈细胞,(professional APC):能表达MHC-II类分子的树突状细胞、巨噬细胞、B细胞、胸腺上皮细胞。,-共刺激分子(costimulatory molecule)只高水平的,表达在专职APC上,兼职抗原提呈细胞,:内皮细胞、纤维母细胞、上皮及间皮细胞等亦能加工、处理和提呈抗原,但其能力弱,二、细胞免疫应答(一)T细胞对抗原的识别,DC启动获得性免疫应答,DC是机体内功能最强的抗原提呈细胞,其体外抗原提呈能力是巨噬细胞的10-100倍,DC最大的特点是能够显著刺激初始T细胞(Naive T cells)进行增殖,而M、B细胞仅能刺激已活化的或记忆性T细胞,因此DC是机体免疫应答的始动者,DC启动获得性免疫应答DC是机体内功能最强的抗原提呈细胞,,被膜,输出淋巴管,外 来 抗 原 的 捕 获 与 递 呈,局 部 组 织,引流淋巴管,树突细胞,异物抗原,输入淋巴管,皮质,淋 巴 结,被膜输出淋巴管外 来 抗 原 的 捕 获 与 递 呈 局,获得性免疫应答课件,获得性免疫应答课件,MHC class II-associated invariant chain/CLIP,MHC class II-associated invari,非经典呈递途径(交叉呈递),外源性抗原肽被MHCI类分子呈递,外源性抗原从内体逸出或外源性抗原穿细胞膜进入胞质,MHCI进入内体,与外源性抗原肽发生结合,- 外源性抗原肽胞吐释放胞外与表面MHCI分子结合,内源性抗原肽被MHCII类分子呈递,应激时胞质出现自吞小泡,与内体/溶酶体融合,ER腔中,MHCII与内源性抗原肽结合,HLA-DQA1,0501-DQB10301分子与Ii亲和力低,导致自身免疫病,非经典呈递途径(交叉呈递)外源性抗原肽被MHCI类分子呈递,2.APC与T细胞相互作用,2.APC与T细胞相互作用,获得性免疫应答课件,获得性免疫应答课件,抗原特异性识别的部位,抗原特异性识别的部位,TCR,识别,MHC/,抗原肽 的分子解剖,MHC-,a,螺旋,抗原肽,CDR1,CDR2,CDR3,CDR3,CDR2,CDR1,TCR-,b,链,TCR-,a,链,MHC-,a/b,螺旋,TCR 识别 MHC/抗原肽 的分子解剖MHC-a 螺旋抗原,获得性免疫应答课件,获得性免疫应答课件,CD4,MHC-II,TCR/CD3,1,ICAM-1,B7-1,B7-2,LFA-1,LFA-1,ICAM-3,LFA-3,B7-1,CD28,CD28,LFA-1,ICAM-3,CD2,2,1. 参与 T 细胞活化的膜表面分子,T,细胞,APC,CTLA-4,(二)T细胞的活化、增殖和分化,LFA,-lymphocyte function associated antigen,ICAM,- leukocyte intercellular adhesion molecule,CD40,CD40L,CD4MHC-IITCR/CD31ICAM-1B7-1B7-,Microtubule organizing center,MTOC,ADAP,(,Adhesion and Degranulation-Promoting Adapter Protein,促黏附脱颗粒接头蛋白 ), LFA-1, and microtubules at the Jurkat immunological synapse.,Pictured are immune cells (green) surrounding an ovalbumin-expressing brain tumor cell (pink). An antigen-specific cytotoxic T cell (yellow-red) establishes an interface with its target glioma tumor cell, forming a non-Kupfer-type immunological synapse,Microtubule organizing center,,Ag Recognition Provides the First Signal for T cell Activation,2.T细胞活化的信号模型,Ag Recognition Provides the Fi,获得性免疫应答课件,获得性免疫应答课件,3. 细胞因子是T细胞充分活化的重要条件,包括T细胞自分泌的IL-2和抗原呈递细胞分泌的IL-1等,3. 细胞因子是T细胞充分活化的重要条件,4.CD8+T细胞的活化,CD8+T细胞的重要效应细胞是CTL,具有杀伤活性。因此, CD8+T细胞的活化比CD4+T细胞的活化需要更强的共刺激信号。,直接激活:如APC细胞可提供足够强的共刺激信号,可直接激活CD8+T细胞,无须Th细胞辅助。活化过程同CD4+T细胞。,间接激活:如APC细胞不能提供足够强的共刺激信号, CD8+T细胞的活化则需要Th细胞辅助。,APC表面同时表达抗原肽/MHC-I类分子复合物和抗原肽/MHC-II类分子复合物,向CD8+T细胞和CD4+T细胞递呈抗原, CD8+T细胞和CD4+T细胞与同一APC结合,CD4+Th通过分泌IL-2辅助CD8+T细胞的活化增殖和分化。,CD4+Th细胞识别APC递呈的抗原肽/MHC-II类分子复合物,并通过CD40L和APC的CD40结合,刺激APC表达共刺激分子,为CD8+T细胞的活化提供第二信号。,4.CD8+T细胞的活化CD8+T细胞的重要效应细胞是CTL,5.T细胞活化的信号转导,信号活化的启动,5.T细胞活化的信号转导,PLC(Phospholipase C)-,g:,磷酯酶C-,g,PIP2 (phosphaticlylinositol bisphosphate):磷酯肌醇二磷酸,IP3:磷酯肌醇三磷酸,DAG:甘油二酯,Calcineurin:钙调磷酸酶,PKC (protein kinase C):蛋白激酶C,NFAT:(nuclear factor of activated T cells),NF-,k,B:(nuclear factorB),T细胞活化的信号转导途径,PLC(Phospholipase C)-g:磷酯酶C-gT,6 .转录因子活化及基因表达,6 .转录因子活化及基因表达,7.抗原特异性淋巴细胞的克隆扩增与选择,7.抗原特异性淋巴细胞的克隆扩增与选择,获得性免疫应答课件,8.抗原特异性淋巴细胞的分化,Th17,Tfh,8.抗原特异性淋巴细胞的分化Th17Tfh,(三)效应性T细胞生物学效应,1. Th1型CD4,+,T细胞的免疫效应,通过产生多种细胞因子,诱导炎症反应,a.募集单个核细胞至炎症部位,b.,通过CD40L和IFN-,激活,巨噬细胞,c.分泌IL-2,促进Th1细胞增殖和辅助CD8+T细胞活化、,增殖和分化为CTL,d.辅助B细胞产生具有调理作用的抗体,进一步增强吞,噬细胞的吞噬作用,e.通过TNF和LT活化中性粒细胞,并促进其杀伤病原体,的作用,f.活化NK细胞,(三)效应性T细胞生物学效应1. Th1型CD4+T细胞的免,2. Th2型CD4,+,T细胞的免疫效应,辅助体液免疫应答,通过产生IL-4、IL-5、IL-10、IL-13等细胞因子,,协助和促进B细胞的增殖和分化为浆细胞,产生,抗体,参与超敏反应性炎症,Th2细胞分泌的细胞因子可激活肥大细胞、嗜碱,性粒细胞和嗜酸性粒细胞,参与超敏反应和抗寄,生虫感染,3. Th17型CD4,+,T细胞的免疫效应,Th17细胞分泌IL-17A、IL-17F、IL-21、IL-22、,IL-6及肿瘤坏死因子(TNF-),介导,炎症反应,2. Th2型CD4+T细胞的免疫效应辅助体液免疫应答3.,获得性免疫应答课件,4. CD8,+,T细胞的免疫效应,效靶细胞结合:效应CTL离开淋巴器官,进入感染部位,并通过TCR与递呈特异性抗原/MHC-I复合物的靶细胞结合。,CTL的极化:CTL与靶细胞特异性结合后,TCR和CD8向效靶接触部位聚集,CTL细胞器、骨架结构、胞浆颗粒等均向效靶接触部位重新排列和分布,保证CTL分泌的非特异性效应分子选择性作用于所接触的靶细胞。,致死性攻击,a.穿孔素/颗粒酶途径:CTL释放穿孔素,在钙离子,的存在下在靶细胞膜形成穿膜孔道,CTL释放的,颗粒酶通过该孔道进入靶细胞,引起靶细胞凋亡。,b.死亡受体介导的杀伤:CTL表达FasL,并可分泌,TNF,分别作用于靶细胞的死亡受体Fas和TNFR1,,介导靶细胞凋亡。,4. CD8+T细胞的免疫效应效靶细胞结合:效应CTL离开淋,Tc,释放胞浆颗粒:穿孔素(,perforin)和,颗粒酶(,granzyme),,颗粒与胞浆膜融合,释放,杀伤,靶细胞溶解,Tc释放胞浆颗粒:穿孔素(perforin)和颗粒酶(gra,活化诱导细胞死亡,activationinduced cell death,活化诱导细胞死亡,(四)活化T细胞的转归,1. 记忆性T细胞(memory T cell,Tm)的形成,1.) 概念,记忆性T细胞是指对特异性抗原有记忆能力、寿命较长的T淋巴细胞,。,2.) 免疫记忆的特点,当Tm再次遇到相同抗原时,可迅速活化、增殖、分化为效应细胞,产生更快、更强、更有效的再次免疫应答。,3.) 表面标志,CD45RA - naive/resting T cells, medullary thymocytesCD45RO - memory/activated T cells, cortical thymocytes,CD45RC,+,CD4,+,T cells (Th1-like),CD45RC,-,CD4,+,T cells (Th2-like),CD4,+,CD45RB,high,T cells-Immune Inflammatory, important and produce more proinflammatory cytokines than CD4,+,CD45RB,low,T cells,记忆性T细胞:CD45RA,-,、CD45RO,+,初始T细胞: CD45RA,+,、CD45RO,-,(四)活化T细胞的转归1. 记忆性T细胞(memory T,获得性免疫应答课件,2. T细胞活化后诱导的的细胞凋亡,已活化和扩增的T细胞克隆,在免疫应答的晚期通过,活化诱导的细胞死亡(activation induced cell death, AICD),和,被动细胞死亡(passive cell death, PCD),方式凋亡,从而控制免疫应答的强度,及时终止免疫应答和维持免疫耐受。,AICD:,活化的T细胞高表达Fas和FasL,可诱导自身和旁邻T细胞凋亡。,PCD:,免疫应答晚期,大量抗原被清除,淋巴细胞所接受的抗原刺激、生存信号及产生的生长因子均减少,启动凋亡信号,从而发生被动细胞死亡。,2. T细胞活化后诱导的的细胞凋亡已活化和扩增的T细胞克隆,,三、体液免疫应答,(一) 概述,体液免疫应答(humoral immune response):,由B细胞介导、其终末分化的浆细胞所产生的抗体(存在于体液中)为主要效应分子的免疫应答。,参与细胞:,B细胞,Th细胞,APC,应答部位:,外周免疫器官包括淋巴结,扁桃体,脾脏和黏膜下淋巴组织等。,B细胞识别的抗原:,T细胞依赖型抗原(TD),T细胞不依赖型抗原(TI),三、体液免疫应答(一) 概述体液免疫应答(humoral i,B细胞亚群,B1细胞,CD5+,参与天然免疫和介导自身免疫应答,B2细胞,CD5-,参与体液免疫的主要细胞,B细胞表面分子,BCR复合分子,BCR辅助受体,补体受体和Fc受体,细胞因子受体,抗原递呈与共刺激分子,B细胞亚群,(二) B细胞对TD抗原的识别和应答,1、 B细胞对TD抗原的识别,B细胞的BCR可变区识别天然抗原的B细胞表位,无需APC,细胞对抗原的处理和提呈,不受MHC限制,(二) B细胞对TD抗原的识别和应答1、 B细胞对TD抗原的,2、 B细胞的活化,(1). 第一信号(抗原识别信号),BCR直接识别抗原的B细胞表位,但不能传递信号,Ig,a,/Ig,b,将BCR识别抗原的信号传入细胞内。,BCR的共受体(BCR活化辅助受体):CD19/CD21/CD81/CD225复合物。,CD81,与酪氨酸激酶底物,CD19,相联;,CD21,与附着,C3d,的抗原相结合,与,BCR,桥联,加强抗原诱导下信号转导。,2、 B细胞的活化(1). 第一信号(抗原识别信号),BCR信号转导过程,BCR信号转导过程,(2). 第二信号(协同刺激信号),活化Th细胞表达的CD40与B细胞的CD40结合,向B细胞提供协同刺激信号。,(2). 第二信号(协同刺激信号)活化Th细胞表达的CD40,(3). 细胞因子,APC和Th细胞分泌的细胞因子,如IL-1、2、4、5、6等,刺激B细胞的活化。,(3). 细胞因子APC和Th细胞分泌的细胞因子,如IL-1,(4). 载体效应,Th细胞和B细胞必须识别同一TD抗原的不同表位,即B细胞识别B表位(半抗原),通过BCR摄取抗原并提呈该抗原的T表位(载体)/MHC-II复合物给抗原特异性Th细胞识别,后者才能向B细胞提供辅助信号,即共刺激信号和细胞因子,辅助B细胞产生抗体。,(4). 载体效应Th细胞和B细胞必须识别同一TD抗原的不同,3、 B细胞的增殖和分化,(1).活化B细胞的增殖和分化,3、 B细胞的增殖和分化(1).活化B细胞的增殖和分化,(2).增殖B细胞转归,部分B细胞迁移至淋巴组织髓质,继续增殖、分化为浆细胞,产生抗体提供即刻防御。,大部分B细胞(少量T细胞)迁移至初级淋巴滤泡,继续增殖形成生发中心。,生发中心绝大多数B细胞发生凋亡。部分B细胞在抗原刺激和T细胞辅助下继续分化发育,发生抗原受体编辑、体细胞高频突变、抗原受体亲和力的成熟、Ig类别转换和记忆B细胞的形成等变化。,(2).增殖B细胞转归部分B细胞迁移至淋巴组织髓质,继续增殖,(3). B细胞在生发中心的分化和成熟,1),体细胞高频突变(,somatic hypermutation),和,Ig亲和力成熟,(affinity maturation),体细胞高频突变:,生发中心母细胞每次细胞分裂中,,IgV,区基因约每1000个,bp,中有一对发生突变(其它体细胞每次分裂中突变率约为10,12,bp),Ig亲和力成熟:,只有那些表达高亲和力抗原受体的B细胞,才能有效地结合抗原,并在抗原特异的Th细胞辅助下增殖,产生高亲和力的抗体,改变抗原特异性或表达低亲和力BCR的B细胞因不能与抗原结合或不能得到T细胞辅助而发生凋亡。,(3). B细胞在生发中心的分化和成熟1) 体细胞高频突变(,2),抗原受体的编辑(receptor editing)/抗原受体,的修正(receptor revision),逃避中枢耐受和在生发中心体细胞高频突变而形成的自身反应性B细胞发生Ig基因二次重排,修正BCR,消除对自身抗原的反应性。,2) 抗原受体的编辑(receptor editing)/抗,抗体及BCR V区不变,但重链,C,区基因在抗原诱导和细胞因子调节可发生改变。每个B细胞开始时一般均表达IgM,在免疫应答中首先分泌IgM。但随后可表达和产生IgG、IgA或IgE,尽管其Ig V不发生改变。,3),Ig类别转换(,class switching),m,d,g3,V,J,g3,D,V,J,D,Primary transcript,V-D-J,m,mRNA,Primary transcript,V-D-J,g3,mRNA,m,d,Lost genes,IgM,maturation,IgG,抗体及BCR V区不变,但重链C区基因在抗原诱导和细胞因子调,生发中心中选择存活下来的B细胞增殖、分化成浆细胞和记忆B细胞,浆细胞离开外周淋巴组织,迁移至骨髓,可长时间、持续性提供高亲和力抗体;记忆B细胞进入淋巴细胞再循环,一旦遇到相同抗原,可迅速活化、增殖、分化,产生大量特异性抗体。,Bm: 不产生Ig ; 再次与同一抗原相遇时可迅速活化,产生大量抗原特异的Ig ; Cd27+,较高水平的CD44 ; 长寿细胞,4)浆细胞和记忆B细胞(memory B cell, Bm)的产生,生发中心中选择存活下来的B细胞增殖、分化成浆细胞和记忆B细胞,sIg 结合特异抗原,产生第一信号,将抗原内吞,并加工处理为抗原肽,递呈给Th细胞并表达B7分子。,MHC II类分子-抗原肽复合物,与Th细胞的TCR结合,产生第一信号。B7和CD28结合产生第二信号,活化Th细胞。,活化的Th细胞表达CD40L,与B细胞表面的CD40结合,产生第二信号,B细胞活化。,同时,活化的Th细胞分泌多种细胞因子促进B细胞增殖分化为浆细胞,产生抗体。,sIg 结合特异抗原,产生第一信号,将抗原内吞,并加工处理为,Th,B7,MHC-II TCR,CD4,ICAM LFA-1,APC,Th,Th,B,CD40L CD40,分泌细胞因子,Th,B,B,B,Th,细胞活化、增殖,B,细胞扩增,浆细胞,BCR,抗原,TD,抗 原 诱 导 体 液 免 疫 应 答 的 过 程,Bm,CD28,Th B7MHC-II,(三) B细胞对TI抗原的免疫应答,B细胞对TI-1抗原的免疫应答,TI-1抗原:B细胞丝裂原,如脂多糖;,高剂量TI-1抗原与B细胞丝裂原受体结合,多克隆激活B细胞,引起非特异性,体液免疫应答。,低剂量TI-1抗原与相应特异性BCR结合,激活特异性B细胞克隆,引起特异性,体液免疫应答。,TI-1抗原单独不足以诱导Ig类别转换、抗体亲和力成熟及记忆B细胞形成等。,B细胞对TI-2抗原的免疫应答,TI-2抗原为细菌胞壁与荚膜,有多糖高度重复结构;,TI-2抗原高度重复表位与多个BCR交联,直接激活成熟的B细胞,主要是B1细,胞,产生IgM,发挥调理作用促进对病原体的吞噬、消化和抗原递呈。TI,-,2,抗原表位密度太低,mIg交联的程度不足以激活细胞;密度太高,会使细胞,变为无应答。,T细胞参与B细胞对TI-2抗原的应答,但其机制不详。,(三) B细胞对TI抗原的免疫应答B细胞对TI-1抗原的免疫,获得性免疫应答课件,获得性免疫应答课件,(四) 体液免疫应答的一般规律,初次与再次体液免疫应答,(Primary and secondary humoral response ),初次体液应答:指宿主第一次接触外来抗原后血清,中出现抗原特异性抗体的过程。特点:,(1)潜伏期比较长,一般为6-10天。,(2)产生的特异性抗体主要为低亲和力的IgM ,后期,为IgG。,(3)血清中抗体高峰浓度较低,而且维持时间较短。,(四) 体液免疫应答的一般规律 初次与再次体液免疫应答,再次体液应答:指曾被某种抗原免疫后的宿主再次,接触该抗原时血清中出现特异性抗体的过程。,特点:,(1)潜伏期较短,大约为初次应答的潜伏期的一半。,(2)抗体浓度增加快。,(3)到达平台期快,平台高,维持时间长。,(4)下降期持久,因为机体会长时间合成抗体,(5)用较少量抗原刺激即可诱发再次应答。,(6)再次应答中产生的抗体主要为IgG,(7)抗体的亲和力高,且较均一。,再次体液应答:指曾被某种抗原免疫后的宿主再次,获得性免疫应答课件,(五) 体液免疫应答的效应,(五) 体液免疫应答的效应,四、天然免疫和获得性免疫应答的比较,四、天然免疫和获得性免疫应答的比较,思考题,图示并说明抗原诱导免疫应答过程中Th与Tc细胞活化的双信号模型。,效应性T细胞、记忆性T细胞以及未活化的T细胞在本质上有何不同?,在免疫应答中T细胞活化和B细胞活化的异同。,体液免疫应答的特点。,B细胞在生发中心的分化成熟。,思考题,
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