医学免疫学笔记.doc

一、抗原（antigen, Ag）定义：指能刺激机体产生（特异性）免疫应答，并与免疫应答产物抗体和致敏淋巴细胞结合，发挥免疫效应的物质1、抗原的基本特性免疫原性：能与B细胞和T细胞结合，刺激细胞活化、增殖、分化，产生抗体和致敏淋巴细胞a、影响抗原免疫原性的因素1）亲缘关系越远，其抗原组成成分与人类之间同源性越低，免疫原性越强2）分子量越大，免疫原性越强3）抗原的结构越复杂，免疫原性越强。多数大分子蛋白质是良好的抗原，含有芳香族氨基酸，尤其是酪氨酸的蛋白质，其免疫原性更强。4）抗原表位的化学基团构成及空间构型抗原性：能与抗体和致敏淋巴细胞发生特异性结合同时具有免疫原性与抗原性的抗原称为免疫原（immunogen）或完全抗原，如病原微生物和蛋白质；具有抗原性而不具有免疫原性的抗原称为半抗原（hapten）或不完全抗原，如小分子化学物质及药物。2、抗原的种类根据产生抗体是否需要Th细胞参与分为：1）胸腺依赖性抗原（TD-Ag）：刺激B细胞产生抗体时需要Th细胞辅助，主要为蛋白质性抗原，由BCR识别后B细胞内吞并将抗原降解为短肽，通过与MHC II类分子结合，提呈给Th细胞识别，为B细胞活化提供刺激信号2）胸腺非依赖性抗原（TI-Ag）：可直接激活B细胞产生抗体，无需Th细胞辅助，主要为多糖类抗原。刺激B细胞仅产生IgM类抗体，无免疫记忆，不刺激T细胞产生细胞免疫TD-AgTI-Ag化学组成蛋白质及其化合物多糖化学结构复杂，多种不同表位简单，重复表位Th细胞辅助需要不需要MHC限制性有无免疫应答体液免疫和细胞免疫体液免疫抗体类型IgA、IgM、IgG等IgM免疫记忆有无根据抗原与机体的亲缘关系分为：1）异嗜性抗原（heterophilic antigen）：存在于人、动物及微生物等不同种属之间的共同抗原，如溶血性链球菌表面成分与人肾小球基底膜及心肌组织具有的共同抗原2）异种抗原（xenogenic antigen）：来自不同种属的抗原，例如临床治疗所用的动物免疫血清既含抗毒素抗体，同时其本身也是一种异种抗原3）同种异型抗原（allogenic antigen）：同一种属不同个体之间存在的不同抗原，例如不同个体器官移植时诱导产生排斥反应的抗原4）自身抗原（autoantigen）：自身组织表达的抗原，如脑组织、精子等正常情况下与免疫系统相对隔绝，当进入血液中时可引起自身免疫应答5）独特型抗原（idiotype antigen）：一种特殊的自身抗原，存在于抗体分子的超变区根据是否在抗原提呈细胞内合成可分为：1）内源性抗原（endogenous antigen）：指在APC内合成，存在于胞浆内的蛋白质抗原，由MHC I类分子提呈给CD8+细胞识别2）外源性抗原（exogenous antigen）：指由APC从细胞外部摄取，存在于细胞囊膜系统内的蛋白质抗原，由MHC II类分子提呈给CD4+细胞识别3、抗原表位（epitope）定义：被抗原受体TCR与BCR特异性识别的抗原部分，是决定抗原特异性的分子结构基础，也称抗原决定基特性：1）通常由5-15个氨基酸残基组成，也可由多糖残基或核苷酸组成 2）某一特定抗原表位能特异性刺激机体产生相应产物 3）抗原结合价：1个蛋白质分子中能与抗体结合的抗原表位数。天然蛋白质分子是良好的抗原，一般含有多个抗原表位，属多价抗原，免疫机体后可产生多种不同特异性抗体即多克隆抗体分类根据抗原表位的构成不同可分为：1）线性表位：由序列上相连接的一些氨基酸残基通过共价结构形成，主要由TCR识别2）构象表位：由序列上不相连的氨基酸残基在空间上通过折叠并置构成，主要由BCR识别根据TCR和BCR对抗原表位的识别不同可分为：1）T细胞表位：能被T细胞识别，由抗原提呈细胞加工提呈的线性表位（大分子抗原进入体内，必须被抗原提呈细胞摄取加工成短肽片段后，与MHC分子结合形成MHC-抗原肽复合物，运送到APC表面，才能被TCR特异性识别）T细胞表位B细胞表位识别受体TCRBCR表位成分蛋白质降解后的多肽各种天然抗原分子表位类型线性表位构象表位、线性表位MHC分子需要，具有MHC限制性不需要，无MHC限制性表位存在多在抗原分子内部多在抗原分子表面表位大小MHC I类分子提呈8-12个氨基酸残基的表位MHC II类分子提呈13-17个氨基酸残基的表位5-15个氨基酸、5-7个单糖或核苷酸2）B细胞表位：能被B细胞识别，无需抗原提呈细胞加工提呈的构象表位和线性表位共同抗原交叉反应：不同抗原分子之间存在相同或相似的抗原表位，称为共同抗原。其中一种抗原刺激机体产生免疫应答的产物抗体或致敏淋巴细胞，也可以与具有相同或相似表位的其他抗原特异性结合，这种现象称为交叉反应（cross-reaction）4、半抗原（hapten）特性：半抗原是小分子化学物质，能与特异性抗体和膜表面免疫球蛋白（BCR）结合，但不能单独刺激机体产生抗体，若将其与大分子蛋白质或多聚赖氨酸等载体（carrier）偶联，则可刺激机体产生免疫应答，成为完全抗原免疫应答过程：半抗原与载体偶联后，半抗原特异性B细胞通过识别半抗原中的B细胞表位，内吞半抗原-载体偶联物，通过MHC-II类分子将载体蛋白携带的抗原肽提呈给特异的Th细胞，在Th细胞的辅助下，B细胞产生抗半抗原的抗体5、非特异性免疫刺激剂定义：指能激活多数或全部T或B淋巴细胞克隆，不受TCR与BCR特异性限制的非特异性刺激物质，包括超抗原、丝裂原、佐剂等超抗原（superantigen, SAg）1）定义：某些抗原物质，仅需极低浓度即可非特异性激活高达2%-20%的T细胞克隆，产生极强的免疫应答，称为超抗原2）作用机制：一端直接与TCR V链CDR3外侧区域结合，另一端与APC表面MHC II类分子抗原结合槽外部结合，以完整蛋白形式激活T细胞，不涉及与MHC和TCR识别3）效应：非特异性激活大量T细胞并分泌大量细胞因子，继而参与某些病理过程的发生普通抗原超抗原化学性质蛋白质、多糖外毒素蛋白、逆转录病毒蛋白MHC结合部位抗原结合槽抗原结合槽外部TCR结合部位CDRV链CDR3外侧保守区MHC限制性有无应答特点须经APC处理，被少量T细胞识别直接激活大量T细胞反应细胞T、B细胞CD4+T细胞刺激效应免疫应答或耐受细胞凋亡免疫佐剂（adjuvant）1）定义：指预先与抗原同时注入体内，增强机体免疫应答或改变应答类型的非特异性免疫增强性物质2）应用：制备免疫血清和预防接种丝裂原（mitogen）：通过与淋巴细胞表面的丝裂原受体结合，刺激静止淋巴细胞转化为淋巴母细胞并发生有丝分裂，从而激活某一类淋巴细胞的全部克隆二、抗体（antibody, Ab）定义：是血液和组织中的一种糖蛋白，由B细胞接受抗原刺激后增殖分化形成的浆细胞产生，能与抗原特异性结合，是介导体液免疫的重要效应分子。1、抗体的结构基本结构：两条重链与两条轻链以二硫键连接形成的四肽链结构高变区/互补决定区（CDR1、CDR2、CDR3）：抗原结合部位分区：以氨基酸序列是否保守分为骨架区（FR1、FR2、FR3、FR4）N端：可变区（VH,VL）羧基端：恒定区（CH1,CH2,CH3;CL）二级结构1）结构域：多肽链通过链内二硫键折叠形成的几个球形结构2）Ig折叠：由多肽链折叠形成的球状结构。每个结构域由反向平行的股形成两个片层，片层内部由氨基酸疏水侧链组成，片层之间由一个链内二硫键连接，形成一个扁桶状结构。3）免疫球蛋白超家族：免疫系统中许多蛋白质如TCR、CD4、CD8、Fc受体、一些细胞因子及其受体等，具有与免疫球蛋白结构同源的保守序列，并形成Ig折叠，统称免疫球蛋白超家族其他结构1）铰链区（hinge region）：位于IgA、IgG、IgD重链恒定区CH1段与CH2段之间的富含脯氨酸的区域，易被蛋白酶水解。被木瓜蛋白酶水解时可分为具有抗原结合活性的Fab段和具有免疫效应性的Fc段。2）J链：由浆细胞合成的富含半胱氨酸的多肽链，主要功能是将单体Ig分子连接为多聚体3）分泌片（secretory piece）：由黏膜上皮细胞合成分泌的多聚免疫球蛋白受体（pIgR）的胞外段，介导IgA二聚体转到黏膜表面，并可保护SIgA铰链区2、抗体的免疫原性1）同种型：同一种属内所有健康个体所共有的抗原标志，主要集中在Ig恒定区。可引起异种机体产生抗同种型抗体2）同种异型：同一种属不同个体的Ig所具有的不同的抗原性标志，诱导同一种属不同个体动物产生抗同种异型抗体。3）独特型：同种属、同一个人来源的Ab分子，其免疫原性也会不相同，是每个Ab分子所特有的抗原特异性标志，在异种、同种异体和同一个体内均可刺激产生抗独特型抗体。3、抗原抗体结合的分子和细胞效应中和作用（neutralization）：机体产生的某些抗体可以识别并结合病原体上能与宿主细胞相互作用的位点（封闭作用位点），使其不再感染细胞的效应激活补体：抗原抗体结合后发生构象改变，暴露IgFc段上能与C1q结合的位点，激活补体的经典途径。Ig中只有IgG与IgM具有C1q的结合位点，其中IgM、IgG1、IgG3是强有力的激活物。而IgA、IgE、IgG4可以激活补体的旁路途径。结合Fc受体清除病原体Fc受体指能与抗体Fc段结合的膜蛋白，能够表达Fc受体的效应细胞包括单核巨噬细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、NK细胞、肥大细胞等1）调理作用（opsonization）：抗体Fc段与吞噬细胞结合可以增强细胞对病原体的吞噬作用2）抗体依赖的细胞毒作用（ADCC）：指表达Fc受体的杀伤细胞与靶细胞表面的抗体Fc段结合，直接发挥杀伤靶细胞的作用，如NK细胞3）被动免疫：母体的IgG可与母体侧滋养层细胞的Fc受体结合, 转运至胎儿血液循环；分泌型IgA与上皮细胞的 pIgR 结合，转运至泪水、乳汁或呼吸道、消化道腔道表面4、抗体的分类Ig根据重链的类型、链可分为IgM、IgD、IgG、IgA和IgE，其中IgD、IgE、IgG只有单体形式，IgA、IgM具有由多个单体连接而成的多聚体形式1）IgA：是黏膜表面主要的免疫球蛋白，帮助机体抵御病原体经由黏膜上皮特别是呼吸道、肠道和泌尿生殖道的感染2）IgD：是B细胞发育分化成熟的标志，膜IgD与膜IgM可能控制B细胞的活化和抑制，并与B细胞的耐受诱导有关3）IgE：主要结合在呼吸道、消化道以及皮肤等配置结构下的肥大细胞表面，当抗原遭遇IgE时会导致肥大细胞释放大量炎性介质和趋化因子，募集补体和吞噬细胞清除病原体4）IgG：是人体含量最高的Ig，主要分布于血液与组织液中，妊娠期母体可以通过FcRn将IgG传递给胎儿。IgG主要在B细胞经过亲和成熟后的再次免疫应答中产生，对抗原的亲和力要高于IgM，是机体再次免疫应答的主要抗体5）IgM：是机体初次免疫应答产生的抗体，主要以膜蛋白的形式和膜IgD共同表达在初始B细胞表面，构成初始B细胞的抗原受体库。IgM可在B-2细胞对抗外来抗原的初次免疫应答中产生，也可是B-1细胞在细菌病毒诱导下经多克隆活化产生。Ig根据轻链的类型、链分为、两型，正常人血清中型和型的比例为2:1三、补体（complement，C）定义：补体是存在于人和动物血清或组织液中的一组不耐热、经活化后可发挥酶活性、可介导免疫应答和炎症反应的蛋白质。肝细胞与巨噬细胞是产生补体的主要细胞。1、补体系统的组成固有成分1）参与经典激活途径：C1、C2、C42）参与MBL途径：甘露聚糖凝集结合素（MBL）、MASP-1、MASP-23）参与旁路活化途径：B、D因子4）共同组分：C5、C6、C7、C8、C9调节蛋白1）血浆可溶性因子：P、H、I因子，C1抑制因子，C4结合蛋白2）细胞膜结合蛋白：DAF、CD46、CD59补体受体：表达于各种细胞表面，如CR1-CR5、C3aR、C4aR、C5aR、C1qR等等2、补体的活化经典激活途径（最晚）激活物：抗原抗体复合物（IgM与IgG1-3所形成的IC）始动物：C1qMBL途径（经典和旁路途径的交叉）激活物：病原微生物表面的糖结构始动物：甘露聚糖凝集结合素（MBL）旁路途径（最早）激活物：病原微生物提供的接触表面始动物：血清中低水平裂解产生的C3b（生理状态下很快被灭活）三条补体途径的联系与比较经典途径MBL途径旁路途径激活物抗原抗体复合物病原体表面的糖结构病原体表面成分参与成分C1-C9MBL、MASP、C2-C9B、D、P因子、C3、C5-C9C3转化酶C4b2aC4b2a或C3bBbC3bBbC5转化酶C4b2a3bC4b2a3b或C3bBb3bC3bBb3b抗感染作用适应性免疫固有免疫固有免疫3、补体的生物学功能溶解靶细胞：形成攻膜复合物并介导细胞溶解，发挥补体依赖的细胞毒作用（CDC）调理作用：补体激活过程中产生的C3b、C4b、iC3b可通过与巨噬细胞的CR1、CR3或CR4结合而增强巨噬细胞的吞噬作用清除免疫复合物：1）补体与Ig结合可在空间上干扰Fc段间的相互作用，抑制新的IC形成；2）C3b通过与血细胞上CR1结合产生免疫黏附，随循环血液运送至肝脏和脾脏内，由巨噬细胞吞噬炎症介质作用：C3a和C5a可与肥大细胞或嗜碱性细胞表面受体结合促使其脱颗粒，释放组胺与其他活性物质，参与炎症反应参与适应性免疫4、补体受体CR1：结合C3b与C4b，表达于红细胞、中性粒细胞、巨噬细胞、嗜酸性粒细胞、T/B淋巴细胞、DC细胞等表面功能：调理吞噬、免疫黏附、抑制C3转化酶的形成CR2：结合C3b裂解片段（C3d、C3dg、iC3b），表达于B细胞、DC和鼻咽黏膜上皮细胞等表面功能：参与B细胞活化，作为EB病毒受体CR3：结合iC3b，表达于中性粒细胞、单核巨噬细胞、肥大细胞、NK细胞等表面功能：在无补体活化情况下也能介导病原体的吞噬和杀伤；介导以上细胞与内皮细胞的黏附CR4：结合iC3b和C3bg，表达于中性粒细胞、单核巨噬细胞和血小板表面功能：增强Fc介导的吞噬作用5、补体激活途径的调节自身调控：已活化的分子不稳定，未及时与靶细胞膜结合即迅速衰变失活调控C1活化：C1抑制因子（C1NH）可与C1r、C1s、MASP-2结合抑制其活性，使之不能裂解C4与C2，从而阻断C3转化酶的形成调控C3转化酶和C5转化酶：1）I因子：抑制经典途径与旁路途径C3转化酶的形成2）H因子：与B因子或Bb竞争性结合C3b，阻断C3转化酶形成3）衰变加速因子（DAF，CD55）：表达于所有外周血细胞、内皮细胞和各种黏膜上皮细胞表面，与C2竞争结合C4b，从而抑制C3转化酶形成4）膜辅助蛋白（MCP，CD46）：辅助I因子裂解C4b和C3b调控MAC形成：1）CD59：即膜反应性溶解抑制物，广泛表达于各类组织细胞表面，阻止C8与其他补体分子的结合从而抑制MAC形成，限制补体系统对自身细胞的溶解作用2）C8bp、S蛋白、群集素：抑制MAC的组装四、细胞因子（cytokine, CK）定义：指由免疫细胞或其他细胞受到免疫原或其他因子刺激后产生并分泌的低分子量可溶性蛋白，具有多种调控机体免疫和非免疫系统发育与功能的作用1、共性特点多为小分子多肽（8-30kD），与受体间的亲和力极高，主要以自分泌、旁分泌、内分泌的形式发挥作用，具有多效性、重叠性、拮抗性、协同性、网络性。2、经典分类白介素：由白细胞分泌并介导白细胞间相互作用的一些细胞因子干扰素：具有干扰病毒感染和复制的功能产生细胞功能IFN-浆细胞样DC细胞、淋巴细胞、单核巨噬细胞抗病毒、免疫调节、促进MHC-I类分子与MHC-II类分子表达IFN-成纤维细胞抗病毒、抑制细胞增殖、免疫调节、促进MHC-I类分子与MHC-II类分子表达IFN-活化T细胞、NK细胞活化巨噬细胞、抗病毒、促进MHC分子表达与抗原提呈，诱导Th1细胞分化，抑制Th2细胞分化肿瘤坏死因子：参与免疫调节和杀伤靶细胞集落刺激因子（CSF）：能够刺激多能造血干细胞和不同分化发育阶段的造血祖细胞增殖与分化的细胞因子趋化因子（chemokine）：是分子量为8-12kDa的多肽，可导致免疫细胞定向迁移、活化与发育，可分为CXC（中性粒细胞和淋巴细胞）、CC（单核巨噬细胞、白细胞）、C（CD8+T细胞）、CX3C（单核细胞、NK细胞、T淋巴细胞）四个亚家族3、细胞因子受体免疫球蛋白超家族受体（IgSFR）：结构与免疫球蛋白V区和C区类似，如IL-1、IL-18、M-CSF、SCF的受体I类细胞因子受体家族：多为白介素和集落刺激因子受体，由细胞因子结合亚单位与信号转导亚单位组成，存在多种细胞因子共用亚单位的现象。当编码共用亚单位的基因缺失时可出现联合免疫缺陷病。II类细胞因子受体家族：胞膜外区由III型纤连蛋白（Fn3）结构域组成，干扰素家族和IL-10家族受体属于此类肿瘤坏死因子受体超家族：富含半胱氨酸基序，多以同质三聚体的形式发挥作用，包括TNFR、CD40、Fas趋化因子受体家族（CRF）：为7次跨膜的G蛋白偶联受体。CCR5和CXCR4是HIV在巨噬细胞与T细胞上的辅助受体。可溶型细胞因子受体：是细胞因子受体在体液中的可溶型形式，可与膜型受体竞争结合细胞因子而起到抑制细胞因子功能的作用4、生物学活性调控炎症反应：1）促炎因子：TNF-、IL-1、IL-6、IL-12、IL-17、IL-18、IL-23、IL-32、IL-33、MIF2）抗炎因子：IL-10、IL-13、IL-22、IL-37、TGF-、IL-1R调节免疫应答：a、固有免疫b、适应性免疫c、造血五、白细胞分化抗原和黏附分子细胞表面功能分子：包括细胞表面多种抗原、受体和其他分子，是免疫细胞之间或细胞与介质之间相互识别的基础，同时细胞表面功能分子的表达于细胞的特定形态、功能和发育阶段密切相关，又称为细胞表面标志。1、白细胞分化抗原（leukocyte differentiation antigen, LDA）定义：指造血干细胞在分化成熟为不同谱系、分化的不同阶段及细胞活化过程中不同功能状态下出现或消失的细胞表面标记。LDA除表达在白细胞外，还广泛分布于其他血液细胞以及非造血细胞。CD（cluster of differentiation）：是应用单克隆抗体鉴定为主的方法，对来自不同实验室的单克隆抗体所识别的同一分化抗原进行命名的体系理化特性：大都是跨膜的蛋白或糖蛋白，含胞膜外区、跨膜区和胞质区，有些LDA是以糖基磷脂酰肌醇（GPI）的连接方式锚定在细胞膜表面重要的CD分子1）CD3：分布于所有T细胞和部分胸腺细胞，是T细胞的特征性标志。胞内段具有免疫受体酪氨酸活化基序（ITAM），与TCR结合形成TCR-CD3复合物，在T细胞应答过程中转导TCR识别抗原后活化的第一信号2）CD4：Th细胞膜表面亚类特异性分子，胞外区识别结合MHC II类分子，增强CD3转导的活化信号。同时也是HIV识别的靶点，造成免疫功能损伤（CCR5和CXCR4是HIV在巨噬细胞与T细胞上的辅助受体）3）CD8：CTL细胞膜表面亚类特异性分子，胞外区识别结合MHC I类分子，参与CTL细胞活化和杀伤过程4）CD28：T细胞膜表面特异性黏附分子，与APC表面B7配体结合，传导T细胞活化的协同刺激信号，参与T细胞活化5）CD152（CTLA-4）：表达于活化的T细胞表面，可与CD28竞争性结合B7配体，抑制T细胞活化6）CD80（B7-1）、CD86（B7-2）：抗原提呈细胞表达的协同刺激分子，同属免疫球蛋白超家族，共同构成CD28和CD152的配体，为T细胞活化提供第二信号7）CD25（IL-2R）：参与T细胞活化、增殖和分化，CD4+CD25+Foxp3+T细胞是一类具有负向调节功能的Treg细胞8）CD19、CD21、CD81：B细胞表面特异性分子，共同形成B细胞特异的多分子活化辅助受体。CD19胞内区具有ITAM活化基序，参与B细胞发育、分化与活化。CD21是补体受体（CR2），C3d与CD21结合可促进B细胞活化。9）其他表面标志：CD56是NK细胞膜表面识别分子，CD69是免疫细胞泛表达标志，CD133与CD34为干细胞表面标志2、黏附分子（cell adhesion molecule, CAM）定义：是众多介导细胞间或细胞与细胞外基质之间相互接触和结合的分子的统称。黏附分子与CD分子是分别从不同角度来命名细胞膜表面分子分类：根据结构可分为整合素家族、选择素家族、免疫球蛋白超家族、选凝素家族等1）整合素家族：介导细胞与细胞外基质的黏附，使细胞附着形成整体，是由、两条链经非共价键连接形成的异源二聚体，以亚单位差异分为8个组l 1组：分布广，表达于几乎所有白细胞，配体包括纤连蛋白、VCAM-1等l 2组：局限在白细胞表达，介导白细胞与内皮细胞的黏附与迁移，包括LFA-1（CD18）、Mac-1（CR3）、P150/95（CR4），配体有ICAM-1,2,3、iC3b。其中LFA-1/ICAM-1参与T细胞活化。l 7组：表达于黏膜淋巴细胞、NK、Eos，主要功能为47(LPAM-1)、 E7与HEV粘膜地址素细胞黏附分子（MAdCAM-1）结合，使淋巴细胞归巢到Peyer小结和肠道粘膜（IEL）2）免疫球蛋白超家族：胞膜外结构域与Ig V区或C区相似，可识别同型IgSF黏附分子、IgSF其他成员、整合素或其他结构膜分子，参与多种免疫细胞间的黏附，为免疫细胞的应答提供活化和抑制信号3）选凝素家族：成员有L-选凝素、P-选凝素和E-选凝素，在白细胞与内皮细胞黏附、炎症发生以及淋巴细胞归巢中发挥重要作用，配体为寡糖基团生物学功能1）参与免疫细胞识别中的辅助受体和协同刺激信号2）参与炎症过程中白细胞与内皮细胞的黏附和渗出3）参与淋巴细胞归巢：淋巴细胞归巢受体与血管地址素结合六、主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex, MHC）定义：是一组决定移植组织是否相容，与免疫应答密切相关、紧密连锁的基因群，其编码产物为主要组织相容性抗原，在人类即为人类白细胞抗原（HLA）。1、MHC基因结构人类MHC编码白细胞抗原，又称HLA复合体，位于第6号染色体短臂q21.31上，长3600kDa，包含224个基因座位。分类：依据HLA编码蛋白结构和功能不同分为HLA I类、II类和III类基因，其中HLA I类和II类基因还可分为经典与非经典HLA基因经典HLA基因：参与抗原加工和提呈，决定组织相容性HLA I、II类基因非经典HLA基因参与炎症应答和免疫调节HLA III类基因1）HLA I类基因：经典HLA I类基因包括HLA-A、B、C位点，编码HLA I类分子，与2m组成MHC I类分子，提呈内源性抗原；非经典HLAI类基因包括HLA-E、F、G、H、K、L位点和MIC基因2）HLA II类基因：经典HLA II类基因包括DR、DQ、DP三个亚区，编码MHC II类分子，分布于B细胞、单核巨噬细胞、DC细胞表面，提呈外源性抗原；此外该区域还包括抗原加工相关基因，如LMP基因（参与内源性抗原加工）、TAP基因（参与内源性抗原加工中的抗原肽转运）、HLA-DM基因（参与外源性抗原加工与提呈）、HLA-DO基因（抑制HLA-DM基因起负调控作用）等3）HLA III类基因：介于HLA I类与II类基因之间，编码包括补体成分C2、C4、B因子、细胞因子（TNF、LTA和LTB）、热休克蛋白70等产物，也称炎症相关基因特点1）多基因性：HLA基因由多个紧密相邻的基因座位组成，编码功能相同或相似的产物2）多态性：在同一个HLA基因座位上存在两个或两个以上等位基因的现象多基因性是同一个体内HLA复合体在基因座位数量上的多样性，多态性则指群体中HLA各基因座位的等位基因数量构成上的多样性生物学意义：赋予个体独特的分子标签，扩大种群对抗原肽的提成范围，有利于种群生存和延续，但不利于供体选择2、HLA遗传特点单倍型遗传：指HLA复合体以单倍型形式向下代传递。单倍型是指一条染色体上HLA基因复合体各位点基因紧密连锁组成的基因单位。共显性遗传：指一个个体同源染色体相同位点上的等位基因不论是杂合子还是纯合子都能同等表达连锁不平衡：在群体中不同基因座位上的等位基因出现在同一单倍体型上的频率与预期频率之间存在明显差异，可作为人种种群基因结构的一个特征3、MHC蛋白分子HLA I类分子1）结构特点：由链与链通过非共价键连接形成的糖蛋白，链由HLA-A/B/C等位基因编码，链由位于15号染色体的2微球蛋白基因编码。l 链由1、2与3三个功能区组成，1与2区氨基酸序列变化较大，形成抗原结合槽；3区序列保守，是与CD8分子结合的部位l 链不直接参与抗原提呈，但能促进内质网合成HLA I类分子向细胞表面运输，同时稳定HLA I类分子的结构2）组织表达：分布于几乎所有的有核细胞表面，但不同组织细胞表达水平有差异，淋巴细胞表面HLA I类抗原密度最高。神经细胞、成熟红细胞、胎盘成熟滋养层细胞不表达经典HLA I类分子。HLA II类分子1）结构特点：由链与链组成的异二聚体糖蛋白，均由HLA-DP/DQ/DR编码。细胞外分为1、2、1、2四个功能区，其中1和1区组成抗原结合槽，2区结合CD4分子2）组织表达：主要表达于B细胞、单核巨噬细胞、DC细胞等专职抗原提呈细胞，精子以及某些活化T细胞表面HLA分子与抗原肽结合的特点1）专一性：HLA分子对Ag肽的识别具有一定的特异性，表现在锚定位和锚定残基相对恒定2）包容性：特定MHC分子所选择的锚定残基并非严格专一，而是一种类型的MHC分子识别一群带有特定共同基序的肽段。七、抗原的加工与提呈1、抗原提呈细胞（antigen presenting cell, APC）定义：指能摄取和在细胞内加工抗原，并将抗原信息提呈给T细胞的细胞分类：专职APC、非专职APC、表达MHC I类分子的靶细胞1）专职APC：包括DC细胞、单核巨噬细胞、B细胞，能够组成性表达MHC II类分子和T细胞活化所需的共刺激分子，具有直接摄取、加工、处理与提呈抗原的能力。2）非专职APC：包括内皮细胞、成纤维细胞、上皮间皮细胞和嗜酸性粒细胞，只有在一定条件下才能表达MHC II类分子和共刺激分子，加工和提呈抗原的能力较专职APC弱3）靶细胞：指被病原体感染或自身突变的细胞，能够组成性表达MHC I类分子并加工内源性抗原，将抗原信息提呈给CD8+T细胞树突状细胞（dendritic cell）概述：DC细胞是目前所知抗原提呈能力最强的细胞，最大特点是能够刺激初始T细胞活化和增殖，是特异性免疫应答的始动者a、分类1）根据来源分：DC细胞起源于多能造血干细胞，可分为髓样DC和淋巴样DC2）分为经典DC和浆细胞样DCn 经典DC（cDC）：存在于淋巴组织、血液和其他非淋巴组织的DC统称为经典DC。主要功能是诱导针对入侵抗原的特异性免疫应答并维持自身耐受。n 浆细胞样DC：将能够分泌大量I型干扰素的DC称为浆细胞样DC，主要功能是针对微生物特别是病毒感染产生大量I型干扰素并激发相应的T细胞应答。3）根据组织部位分：n 淋巴样组织中：并指状DC（IDC，淋巴组织胸腺依赖区）和边缘区DC（脾脏边缘区）n 非淋巴样组织中：间质性DC（间质毛细血管附近）、朗格汉斯细胞（表皮与胃肠上皮）n 体液中：隐蔽细胞、血液DC滤泡DC细胞（FDC）：一类存在于外周淋巴器官淋巴滤泡生长中心的特殊树突样细胞，不表达MHC II类分子，不摄取抗原，也不能诱导初始T细胞活化，因此不属于DC细胞。但FDC高表达抗体和补体的膜受体，是激发免疫应答及产生和维持免疫记忆的重要细胞。b、cDC的成熟与迁移过程：前体期未成熟期迁移期成熟期1）未成熟DC：表达低水平MHC II类分子、共刺激分子和黏附分子，提呈能力弱；但表达较多FcR和病原体受体，具有极强的摄取和加工抗原的能力2）成熟DC：表达大量MHC II类分子、共刺激分子和黏附分子，抗原提呈能力强；但不表达FcR和病原体受体，摄取和加工抗原能力弱3）过程：当未成熟DC在外周组织捕捉到抗原后其开始成熟，同时由外周组织通过淋巴管或血液循环迁移到邻近的外周淋巴器官进行抗原提呈，启动T细胞应答c、DC的功能1）摄取、加工并提呈抗原，激发机体产生免疫应答DC通过受体介导的内吞作用、巨吞饮作用和吞噬作用摄取抗原并在细胞内加工抗原，以MHC-抗原肽的形式为T细胞活化提供第一信号，同时DC还高表达B7、CD40等共刺激分子为T细胞活化提供第二信号，并分泌IL-12诱导初始T细胞产生Th1型应答2）参与胸腺内T细胞分化的阳性选择和阴性选择n 阳性选择：表达MHC I类分子和MHC II类分子的胸腺上皮DC与双阳性T细胞结合，通过阳性选择保留MHC限制性的单阳性T细胞n 阴性选择：单阳性T细胞进入胸腺髓质，与胸腺髓质DC表达的MHC-自身肽复合物，通过阴性选择去除自身反应性T细胞3）参与中枢和外周免疫耐受n 胸腺DC参与T细胞的阴性选择，诱导T细胞的中枢免疫耐受n 未成熟DC携带自身抗原进入外周组织不仅不能激活T细胞，反而诱导T细胞失能，引起T细胞的外周免疫耐受n 未成熟DC和调节性DC可诱导调节性T细胞来清除免疫反应性T细胞。4）参与免疫记忆维持：长寿IDC可能与记忆T细胞的形成和维持有关，FDC参与记忆性B细胞的形成和维持5）分泌细胞因子调节免疫应答：IL-12（诱导Th0向Th1分化）、IL-33（诱导Th0向Th2分化）、IL-6（诱导Th0向Th17分化）未成熟DC与成熟DC比较未成熟DC成熟DC功能摄取和加工抗原提呈抗原存在部位非淋巴组织、器官外周淋巴组织MHC II分子表达低高共刺激分子和黏附分子表达无较高FcR和甘露糖受体+表达趋化因子CCR1/2/5、CXCR1/2CCR7、CXCR4巨噬细胞（macrophage）：不能将抗原直接提呈给初始T细胞，只能将抗原提呈给活化T细胞或效应T细胞，而且其抗原提成的功能明显弱于DC。B细胞：可通过mIg浓集（即使低浓度抗原也可摄取处理）并内化抗原，在细胞内加工后以MHC II类分子-抗原肽复合物的形式提呈给T细胞，T细胞活化后可辅助B细胞发生亲和力成熟、类别转换并进一步分化为浆细胞产生抗体。2、抗原的摄取、加工和提呈抗原加工（antigen processing）：指APC在感染或炎症部位摄取抗原，然后在细胞内降解抗原并将其加工成抗原多肽片段，再以抗原肽-MHC复合物的形式表达在细胞表面抗原提呈（antigen presenting）：指APC与T细胞接触时，抗原肽-MHC复合物被TCR识别并启动T细胞内信号转导，诱导T细胞活化增殖MHC II类途径提呈外源性抗原a、外源性抗原：来源于细胞外的抗原，由APC摄取入细胞内的吞噬颗粒，降解并以抗原肽-MHC II复合物形式提呈给CD4+T细胞，如可被吞噬细胞吞噬的细菌、可溶性蛋白质等b、参与物质：内体、MHC II类小室、Ii链、CLIP片段、HLA-DM分子c、过程1）APC通过胞吞作用摄取外源性抗原形成早期内体。胞吞作用指细胞膜内陷将颗粒状物质、大分子物质或小分子物质包围成小泡并吞入细胞内的转运过程，又称内化（internalization）n 内化方式：吞噬作用、胞饮作用、巨吞饮作用、受体介导的内吞作用2）内质网表达MHC II类分子异二聚体，并与Ii链非共价连接形成九聚体n Ii链的主要功能：促进MHC II类分子二聚体形成；促进MHC II类分子二聚体在细胞内的转运；阻止MHC II类分子在内质网内与内源性多肽结合（Ii链结合在抗原结合槽中）3）早期内体经抗原降解后形成晚期内体，与内质网、高尔基体或溶酶体融合形成一种富含MHC II类分子的溶酶体样细胞器，称为MHC II类小室（MIIC）4）在MIIC中，Ii链被组织蛋白酶和天冬氨酸内肽酶水解保留CLIP片段，而后再由HLA-DM分子催化CLIP片段与抗原结合槽解离，从而使抗原肽与MHC II类分子沟槽形成稳定的MHC-II类分子复合物，转运至细胞膜表面供T细胞识别MHC I类途径提呈内源性抗原a、内源性抗原：在细胞内合成的抗原，直接被细胞加工并以抗原肽-MHC I类复合物的形式提呈给CD8+T细胞，如病毒感染细胞后合成的病毒蛋白、细胞内感染细菌的产物等b、参与成分：蛋白酶体、TAP、伴侣蛋白c、过程1）内源性抗原在胞浆内首先与泛素结合形成泛素化蛋白，而后由蛋白酶体识别将其降解形成可被提呈的抗原肽2）内质网表达MHC I 链，在伴侣蛋白钙联蛋白的辅助下与2m结合形成MHC I类分子3）内源性抗原肽被TAP（抗原加工相关转运体）转运至内质网中与MHC I类分子的抗原结合槽结合，而后经高尔基复合体转运至细胞膜上提呈给T细胞TCR与MHC-抗原肽的识别：TCR的链经CDR1和CDR2识别抗原结合槽两侧，CDR3主要识别抗原结合槽中的抗原肽，相互结合达到一定亲和力后才能引起TCR构象改变，进而引起CD3向细胞内传递活化信号MHC I类途径MHC II类途径抗原来源内源性抗原外源性抗原抗原降解的酶结构蛋白酶体溶酶体抗原与MHC分子结合部位内质网MHC II类小室参与的MHC分子MHC I类分子MHC II类分子加工抗原的细胞所有有核细胞专职APC提呈对象CD8+T细胞CD4+T细胞其他抗原提呈途径a、交叉提呈（cross presentation）：在某些条件下，外源性抗原经MHC I类途径提呈给CD8+T细胞，内源性抗原经MHC II类途径提呈给CD4+T细胞，这种提呈方式称为交叉提呈b、脂类抗原的CD1分子提呈途径：CD1分子是非经典MHC I类分子，表达于专职APC表面（CD1d主要表达于肠上皮细胞和造血干细胞），主要提呈脂类抗原供CD1限制性T细胞识别，抗原加工方式类似于MHC II类途径。参与固有免疫。CD1限制性T细胞：NKT细胞、TCR T细胞、CD4-CD8-T细胞八、T细胞及其介导的细胞免疫应答1、T细胞的发育主要过程：T细胞来源于骨髓或胚胎淋巴样干细胞，分化发育为胸腺前T细胞后随血液进入胸腺皮质，从胸腺的浅皮质区向深皮质区、髓质区移行发展为成熟T细胞，经转移到外周淋巴组织接受抗原刺激成为效应性和记忆性T细胞。在胸腺中的发育：双阴性（DN）双阳性（DP）单阳性（SP）a、功能性TCR的表达TCR是由两条不同肽链组成的异二聚体，95%-99%由链和链组成，1%-5%由链和链组成，据此可分为T细胞和T细胞。T、B细胞在发育早期存在分隔、一定数量的胚系基因片段，胚系基因片段通过各种重排、组合，形成特异性抗原识别受体：1）DN阶段：TCR 基因进行V、D、J基因重排和表达，并组装为链2）DP阶段：TCR 基因进行V、J基因重排，表达成熟的功能性TCR。只有表达了功能性TCR的细胞才能经历阳性选择和阴性选择b、阳性选择：双阳性T细胞在胸腺皮质内，与胸腺上皮细胞表达的自身肽-MHC复合物以适当亲和力结合，亲和力过高或无亲和力的T细胞将发生凋亡而被清除，剩余T细胞则发育分化为具有MHC限制性的单阳性T细胞c、阴性选择：单阳性T细胞在胸腺皮质与髓质的交界处，与树突状细胞和巨噬细胞表达的自身抗原肽-MHC复合物结合，能与之发生高亲和力结合的T细胞被诱导凋亡或处于失能状态，剩余T细胞则继续发育分化为具有自身耐受性的成熟T细胞在外周淋巴组织中的发育初始T细胞（nave T cell）指从胸腺进入外周淋巴组织尚未接触过抗原的T细胞，主要定位于外周淋巴组织的胸腺依赖区，与抗原接触后分化为不同的T细胞亚群，获得新的归巢功能2、T细胞的表面分子TCR-CD3复合物：表达于所有T细胞表面，参与T细胞的抗原识别和活化信号的传递，TCR识别抗原所产生的活化信号由CD3分子传递入细胞内（第一信号）CD4/CD8：与MHC分子结合，辅助TCR识别结合抗原和参与T细胞活化信号转导，被称作TCR的共受体CD28和CTLA4：1）CD28表达于约90%CD4+T细胞和50%CD8+T细胞，与APC上的B7-1/B7-2(CD80/CD86)结合后产生协同刺激信号（第二信号），促进T细胞增殖和IL-2等细胞因子的生成。2）CTLA-4(CD152)表达于活化T细胞，与B7结合后产生抑制信号，避免T细胞的过度激活。CD2：即LFA-2，又称绵阳红细胞受体，分布于90%的成熟T细胞、50%-70%的胸腺细胞及部分NK细胞表面，与其配体LFA-3（CD58）、CD59或CD48结合后，能加强T细胞与APC或靶细胞间的黏附，促进T细胞活化。另外，在没有TCR-CD3信号时，可直接介导T细胞的旁路活化，使其增殖并分泌细胞因子CD45：在所有白细胞上均表达，但其异构型可用以区分T细胞亚群，其中CD45RA主要表达在初始T细胞上，CD45RO则表达于活化或记忆性T细胞上CD40L：主要表达于活化的CD4+T细胞表面，与B细胞表面的CD40结合可调节B细胞活化，提供B细胞活化的协同刺激信号。此外，还可以通过与其他APC上CD40结合刺激B7分子表达从而促进T细胞活化。LFA-1：与ICAM-1结合参与T细胞的活化、增殖、分化及归巢等多种生理过程CD31：是一种血小板-内皮细胞间黏附分子，属IgSF家族，主要表达在CD45RA+CD4+T细胞表面，不表达在CD45RO+T细胞表面，CD45RA+CD4+T细胞活化后CD31表达无明显变化3、T细胞亚群根据T细胞分化状态分：初始T细胞、效应T细胞、记忆性T细胞a、初始T细胞：没有接受过抗原刺激的成熟T细胞，处于细胞周期的G0期，存活期短，表达CD45RA和L-选凝素，参与淋巴细胞再循环。在外周淋巴组织中接受DC提呈的抗原后分化为效应T细胞和记忆性T细胞b、效应T细胞：执行机体免疫效应功能的细胞，存活期较短，表达CD45RO和IL-2R，不参与淋巴细胞再循环，而是向外周组织迁移c、记忆性T细胞：维持机体免疫记忆功能，处于细胞周期的G0期，但存活时间较长，在缺乏抗原刺激的情况下能有规律地自发增殖以补充数量。表达CD45RO分子，并能向外周炎症组织迁移，受到相同抗原刺激后可迅速活化，增殖分化为效应T细胞和记忆性T细胞1）CCR7-亚群：低表达CD62L，不表达CCR7，主要存在于外周非淋巴组织，受到抗原刺激后迅速分化为效应细胞，发挥细胞毒作用并产生效应分子，分泌IL-2和增殖能力低下，维持免疫记忆时间短，主要在免疫防御的第一线发挥作用，又称效应型记忆T细胞2）CCR7+亚群：高表达CD62L和CCR7，主要存在于淋巴结而不存在于非淋巴组织中，受到抗原刺激后分化成效应细胞并产生效应分子，高分泌IL-2并能多次增殖，可长时间维持免疫记忆，又称中央型记忆T细胞根据TCR组成分：T细胞、T细胞a、T细胞：参与免疫应答的主要细胞群，CD4+或CD8+b、T细胞：多为CD4-CD8-双阴性细胞，不超过T细胞总数的5%，参与固有免疫1）主要分布于皮肤和黏膜组织，是皮肤的表皮内淋巴组织和黏膜组织的上皮内淋巴组织的组成部分2）抗原识别受体缺乏多样性，识别多种病原体表达的共同抗原成分，无MHC限制性，通过释放细胞毒性效应分子，表达FasL以及分泌IFN-清除感染细胞和病原体3）对某些MHC I类样分子（CD1）提呈的脂类抗原也能产生应答根据功能分：CD4+T细胞及其功能亚群、CD8+T细胞及其功能亚群a、CD4+T细胞：活化后其效应细胞为Th细胞和Treg细胞，根据细胞分泌产生的细胞因子谱不同分为多个功能性亚群1）Th1：分泌IFN-、IL-2、TNF-，通过促进CTL、NK细胞及巨噬细胞的活化和增殖，增强细胞毒效应，介导细胞免疫应答。IL-12和IFN-诱导Th0向Th1分化。2）Th2：分泌IL-4、IL-5、IL-10、IL-13，刺激B细胞增殖分化产生抗体，参与体液免疫。IL-4和IL-13还可抑制IFN-对巨噬细胞的活化作用，IL-10可直接抑制巨噬细胞功能，从而调控Th1介导的细胞免疫反应。IL-4诱导Th0向Th1分化。Th1Th2主要功能介导细胞免疫应答介导体液免疫应答分泌细胞因子IFN-、IL-2、TNF-IL-4、IL-5、IL-10、IL-13表面标志CCR5、Tim3CD30、CCR3转录因子TbetGATA-3诱导Th0分化IL-12IL-43）Th17：分泌IL-17、IL-22、IL-21参与固有免疫，募集、激活和趋化中性粒细胞到达炎症感染部位，清除病原菌并介导炎性反应。由TGF-和IL-6诱导Th0分化而来，表达RORrt特征性转录因子。4）Tfh：也称滤泡辅助性T细胞，定居于淋巴滤泡中，产生IL-21和趋化因子CXCR5，具有在生发中心辅助B细胞分化为效应细胞的功能。IL-6和IL-21是诱导Tfh发育的关键因子。5）Th9：分泌IL-9和IL-10，是T细胞、肥大细胞以及造血干细胞重要的生长因子，能抑制细胞凋亡。Th9也能产生大量IL-10，但Th9不具有抑制功能，反而可增强组织的炎症。6）Th22：在皮肤免疫损伤中发挥作用7）Treg：也称调节性T细胞，具有免疫抑制功能CD4+CD25+TrTr1Tr3诱导部位胸腺外周外周CD25表达+转录因子Foxp3+产生细胞因子TGF-、IL-10、IL-35IL-10、TGF-TGF-抗原特异性自身抗原自身抗原组织特异性抗原和外来抗原发挥效应方式细胞接触、分泌CK细胞接触、分泌CK细胞接触、分泌CK功能抑制自身反应性T细胞应答抑制炎症性自身免疫反应和移植排斥反应在口服耐受和黏膜免疫发挥作用b、CD8+T细胞：活化后的效应细胞包括杀伤性T细胞（Tc/CTL）和抑制性T细胞（Ts）1）Tc1：分泌IL-2、IFN-、TNF-，介导CTL细胞的细胞毒活性2）Tc2：分泌IL-4、IL-5和IL-10，参与对B细胞的辅助3）Ts：对自身反应性CD4+T细胞具有抑制活性，并可抑制移植物排斥反应九、B细胞及其介导的免疫应答1、B细胞的发育及分化BCR的基因结构及其重排BCR由mIg和信号转导分子Ig/Ig组成，编码mIg的胚系基因是以分隔的、数量众多的基因片段形式存在，只有经过基因重排形将其连接形成功能性可变区编码序列才能得以表达a、Ig基因结构1）Ig重链基因群位于第14号染色体长臂，由编码可变区的V、D、J基因和编码恒定区的C基因组成2）Ig轻链轻链和轻链基因群分别位于第2号染色体和22号染色体，由编码可变区的V、J基因和编码恒定区的C基因组成b、Ig基因重排1）重排顺序：先重链后轻链，重链胚系基因D-J连接V-DJ连接，轻链先后2）重排机制：Ig胚系基因中V、D、J基因片段两端带有重组信号序列（RSS），这段序列中通常带有12bp或23bp的间隔序列。当基因重排时，胚系基因通过RSS序列相互靠近，并在重组酶的作用下剪切掉二者之间的DNA序列，相邻的胚系基因随后被DNA连接酶连接。n 12-23原则：带有12bp-RSS的基因片段只能与带有23bp-RSS的片段进行重排，从而保证基因片段之间的正确重排和连接n 重组活化基因RAG-1和RAG-2的表达是Ig和TCR基因重排的必要条件之一3）轻链基因重排：重链基因重排成功后，同一条染色体上的轻链基因开始重排，若重排成功则表达功能性BCR；若重排失败，另一条染色体上的轻链基因则被活化重排；若仍失败，轻链基因开始重排。如果所有轻链基因重排均不成功，B细胞将被淘汰凋亡4）如何确保一个B细胞克隆只表达一种BCR，只分泌一种抗体？n 等位排斥（allelic exclusion）：指B细胞中的一条染色体上的重链（轻链）基因重排成功后，抑制另一条染色体上重链（轻链）基因的重排n 同型排斥（isotype exclusion）：指轻链基因重排成功后抑制轻链基因的重排5）抗原识别受体多样性的产生n 组合多样性：Ig基因重排时，只能从众多V、D、J基因片段中各取其一，因而可产生多种可变区基因片段组合n 连接多样性：Ig基因片段之间的连接往往有插入、缺失、替换核苷酸的现象，从而产生新的序列n 体细胞高频突变（somatic hypermutation）：在已完成Ig基因重排的基础上，成熟B细胞在外周淋巴器官生发中心接受抗原刺激后发生，其作用的方式主要是在编码可变区CDR部位的基因序列上发生碱基的点突变n 受体编辑（receptor editing）：未成熟的自身反应性B细胞克隆在识别自身抗原后重新激活重组活化基因RAG，导致Ig轻链编码基因二次重排，合成新的轻链以替代自身反应性轻链，以改变其抗原特异性n Ig类别转换：指抗体重链可变区不变，但其恒定区发生不同的重排。需要TD抗原诱导和CD40/CD40L提供的活化第二信号参与实现，此外Th细胞分泌的细胞因子也可直接调节Ig转换的类别。在骨髓中的发育：抗原非依赖性过程：多能造血干细胞多能祖细胞共同淋巴细胞前体早期祖B细胞晚期祖B细胞前B细胞未成熟B细胞成熟B细胞a、