参与固有免疫应答的细胞ppt课件

第九章参与固有免疫应答的细胞CellsofInnateImmunity 固有免疫 innateimmunity 又称天然免疫 是指机体与生俱有的抵抗体外病原体侵袭 清除体内抗原性异物的一系列防御能力 固有免疫的作用由体内长期进化形成的固有免疫系统所执行 包括固有免疫屏障 分子和细胞 1 固有免疫细胞吞噬细胞 NK细胞 T细胞 NKT细胞 B1细胞 嗜酸性粒细胞 嗜碱性粒细胞和肥大细胞等 2 第一节吞噬细胞 吞噬细胞 phagocyte 是一类具有吞噬杀伤功能的细胞 主要由单核吞噬细胞和中性粒细胞组成 3 一 单核 巨噬细胞 单核吞噬细胞包括循环于血液中的单核细胞 monocyte 和组织器官中的巨噬细胞 macrophage 它们都具有很强的吞噬能力 且细胞核不分叶 故命名为单核吞噬细胞系统 mononuclearphagocytesystem MPS 单核 巨噬细胞是机体固有免疫的重要组成细胞 同时又是一类主要的抗原提呈细胞 在特异性免疫应答的诱导与调节中起着关键的作用 4 一 单核细胞的分化发育 骨髓造血过程中 在某些细胞因子如multi CSF GM CSF等刺激下 骨髓干细胞发育成为粒单核前体细胞 后者进一步分化成为原单核细胞并进入血流 在此处分化成为成熟的单核细胞 单核细胞约占外周血白细胞总数的3 它们在血液中仅停留8小时左右 然后穿过毛细血管内皮 迁移到不同的组织 分化成为组织特异性的巨噬细胞 寿命可达数月至数年 5 巨噬细胞几乎分布于机体的各种组织中一部分巨噬细胞定居于组织器官中成为组织特异性的巨噬细胞并被赋予特定的名称 例如肺中的肺泡巨噬细胞 结缔组织中的组织细胞 肝中的枯否细胞 骨组织中的破骨细胞 肾中的肾小球系膜细胞 脑组织中的小胶质细胞 另有一部分巨噬细胞仍然保持运动特性 成为游离或游走型巨噬细胞 如腹腔巨噬细胞 它们以类似于变形虫样的运动方式游走于机体组织间 6 二 单核吞噬细胞的形态结构与表面标志 单核细胞是白细胞中体积最大的细胞 直径约10 20 m 呈圆形或椭圆形 细胞表面有皱褶和伪足 细胞核形态多样 胞质较多 呈弱嗜碱性 含有许多细小的嗜天青颗粒 胞质内有许多颗粒结构 内含有过氧化物酶 酸性磷酸酶 非特异性酪酶和溶菌酶 与单核细胞的吞噬杀伤功能有关 巨噬细胞的体积是单核细胞的数倍 直径约50 80 m或更大 皱褶和伪足更多 呈多形性 胞浆中有大量的溶酶体及其它各种细胞器 7 成熟的单核吞噬细胞表达多种表面分子单核吞噬细胞表达的表面受体多达数十种 如Fc RI Fc RII Fc RIII CR1 CR3 多种细胞因子 激素 神经肽 多糖 糖蛋白 脂蛋白及与病原体相关的脂多糖等受体 参与单核吞噬细胞的识别 吞噬 活化和效应 调理性受体 非调理性受体 单核吞噬细胞表面具有多种抗原分子 如MHC I类和MHC II类分子 诸多黏附分子等 与细胞的功能状态密切相关 成熟单核巨噬细胞还表达高水平的CD14分子 被认为是较为特异的表面标志 主要用于细胞表型的鉴定 8 三 单核吞噬细胞的识别模式 天然免疫应答是机体防御感染性疾病的第一道防线 近年来非特异免疫系统的重要性为越来越多的人所接受 在天然免疫过程中 宿主免疫细胞是如何通过有限的受体迅速识别大量不同的病原体并作出应答 是免疫研究的主攻目标之一 9 病原体相关分子模式 Pathogenassociatedmolecularpattern PAMP 一类或一群特定的微生物病原体 及其产物 共有某些非特异性 高度保守的分子结构 包括脂多糖 LPS 磷壁酸 teichoicacid LTA 肽聚糖 peptidoglycan PGN 甘露糖 细菌DNA 双链RNA 葡聚糖和磷脂酰丝氨酸 PS 等其主要特征是 通常为病原微生物所特有 而宿主细胞不产生 为微生物的生存或致病性所必需 为宿主天然免疫细胞泛特异性识别的分子基础 10 模式识别受体 Patternrecognitionreceptors PRRs 固有免疫细胞表达一类非克隆性分布 可识别一种或多种PAMP的识别分子 生物学特征 1 表现为较少多样性 2 非克隆性表达 即来自不同组织的同类固有免疫细胞 如单核巨噬细胞 均表达相同的模式识别受体 具有相同的识别特性 3 能够介导快速的生物学反应 无需细胞增殖 单核吞噬细胞主要通过此种方式快速有效地识别外来病原体刺激 11 细胞表面的PRRs包括甘露醇受体 MR 清道夫受体 SRs Toll样受体 TLRs 和磷脂酰丝氨酸受体 PSRs 部分模式识别受体存在于血清和体液中 称为可溶性PRRs 包括甘露醇聚糖结合凝集素 MBL 和C反应蛋白 CRP 能够分别与病原微生物表面的甘露糖残基和磷酸胆碱结合 促进调理吞噬 活化补体介导的溶菌机制 脂多糖结合蛋白 LBP 是另一类可溶性受体 为模式识别系统的重要成分 其功能是识别革兰氏阴性菌胞壁脂多糖 LPS 并传递应答信号 12 1 甘露糖受体 MR 与病原体细胞壁糖蛋白和糖脂分子末端的甘露糖和岩藻糖残基结合 2 清道夫受体 SR 识别乙酰化低密度脂蛋白 G 菌LPS和G 菌磷壁酸等阴离子聚合体 结构改变的蛋白质分子等 3 磷脂酰丝氨酸受体 PSRs 识别磷脂酰丝氨酸 凋亡细胞重要表面标志 13 4 TLR Toll likereceptor TLR家族因其胞外段与一种果蝇蛋白Toll同源而得名 人类TLR家族已确认的有10个成员 TLRs主要表达在具有免疫功能的组织和细胞中 单核巨噬细胞主要表达TLR2和TLR4 TLRs识别的配基各不相同 TLR2能识别许多种PAMPs 包括细菌脂多糖 肽聚糖和胞壁酸 TLR3识别病毒双链RNA TLR4可识别细菌的LPS TLR5识别细菌鞭毛蛋白 TLR9识别细菌CpGDNA TLR7和TLR8能识别一些人工合成的抗病毒小分子 14 15 TLRs在结构上包括胞外区富含亮氨酸的重复序列富含半胱氨酸的功能区及胞内与Toll及IL 1R同源的TIR结构域 Toll IL 1receptorhomologousregion TIR TLRs的胞浆区末端是其信号转导有关的功能域 通过与信号转接蛋白如髓样分化蛋白88 MyD88 的相互作用将特异性的刺激信号传递到细胞核 调节基因的表达 TLR家族成员的信号传导途径并不完全相同 这就导致了其生物学效应的差异 16 17 TLRs家族的信号机制与IL 1R家族的信号机制具有较高的相似性 其特征之一是依赖于胞浆区的接头蛋白分子和激酶进行信号传导 根据接头蛋白的不同 可以分为MyD88依赖性和非依赖性途径 MyD88是TLR家族成员所共有的接头分子 18 MyD88依赖性信号途径的基本过程如下 以TLR4为例 LPS和LPS结合蛋白 LBP 形成的复合物与CD14结合后 使细胞表面的TLR4受到刺激形成同源二聚体 并在分泌性因子MD 2的协助下活化 活化的TLR4通过其TIR功能域与接头蛋白MyD88的C端TIR相互作用 再利用MyD88N端的死亡功能域 DD 募集胞浆中含有死亡功能域 DD 的丝氨酸 苏氨酸激酶 IL 1受体相关激酶 IRAK 活化的IRAK4随即与TNF受体相关因子6 TRAF6 结合 活化JNK和p38MAPK和NF B信号级联途径 分别通过核转录因子AP 1和NF B启动靶基因的表达 介导炎症应答 19 20 一般来说 经由TLR传递的信号主要引起细胞因子的合成和分泌 诱发炎症反应并介导巨噬细胞和中性粒细胞向炎症部位浸润 TLR信号还能够募集活化NK细胞 树突状细胞 促进DC细胞向T细胞提呈抗原 启动T细胞应答 活化T细胞产生的细胞因子 如IFN 又进一步活化单核吞噬细胞 因此借助TLR的桥梁作用 固有性免疫和适应性免疫就被紧密联系起来了 21 四 单核吞噬细胞的生物学功能 单核吞噬细胞是固有免疫的执行者 是适应性免疫发挥作用前机体防御病原性异物侵袭的重要机制 22 1 单核吞噬细胞吞噬和清除病原微生物 其基本过程如下 第一步 在病原微生物等抗原作用后 为静止的单核巨噬细胞提供活化信号 并诱导单核巨噬细胞向应答部位聚集 这一过程称为趋化第二步 病原微生物通过其抗原与PRRs等的作用粘附在单核巨噬细胞表面 黏附作用诱导单核巨噬细胞的胞膜突出形成伪足 将抗原包绕起来 伪足融合 病原体抗原则以膜包结构方式被摄入细胞内形成吞噬体 phagosome 23 第三步 吞噬体向细胞内部运动 与溶酶体融合形成吞噬溶酶体 随即在多种溶酶体水解酶作用下对病原体进行消化处理 其机制包括氧依赖性途径和氧非依赖性途径两类最后 吞噬溶酶体内的消化后产物通过胞吐 exocytosis 作用被清除至细胞外 与此同时 具有免疫原性的肽类物质则与MHC分子结合形成肽 MHC复合物 表达于细胞表面 提呈给不同的T细胞亚群 24 25 巨噬细胞对病原体等的杀伤消化和清除1 氧依赖性杀菌系统及其作用 1 反应性氧中间物 ROI 系统呼吸爆发 生成超氧阴离子 O2 OH H2O2 1O2 单态氧 2 反应性氮中间物 RNI 作用系统巨噬细胞活化后 诱导iNOS 生成NO 对细菌和肿瘤细胞具有杀伤和细胞毒性作用 2 氧非依赖性杀菌系统及其作用酸性pH 溶菌酶 防御素 富含精氨酸的小分子多肽 26 2 单核巨噬细胞的抗原提呈功能 单核巨噬细胞是专职的抗原提呈细胞 可以将摄入的外来性抗原和内源性抗原加工处理成为具有免疫原性的小分子肽段 以MHCI II 抗原肽复合物的形式表达于巨噬细胞表面 为适应性应答的CD4 和CD8 T细胞活化提供第一信号 此外 单核巨噬细胞还通过B7 1 2等分子与T细胞表达的CD28等相互作用 产生协同刺激信号 为T细胞活化提供第二信号 启动适应性免疫应答 27 3 单核巨噬细胞能够介导并促进炎症反应 一方面炎症部位产生的MCP 1 IFN GM CSF和G CSF等因子与M 表面的相应受体作用 诱导细胞活化并向感染部位募集 活化后的M 分泌MIP 1 MCP 1和IL 8等多种趋化因子 诱导更多的M 活化和募集 产生多种促炎因子如IL 1 IL 6和TNF 以及大量炎性介质如白三烯 前列腺素 弹性蛋白酶 溶菌酶 尿激酶等 加强局部的炎症反应 另一方面 活化M 分泌的因子能够同时进一步促进局部和全身的炎症反应 主要是通过调动其它炎性细胞如粒细胞和淋巴细胞共同参与炎症反应 28 4 单核巨噬细胞在免疫调节中发挥作用 单核巨噬细胞的免疫调节作用具有双向性 既有正相性也有负相性 主要由于激活程度及分泌产物的不同所致 如单核巨噬细胞分泌的IL 6 IL 12 IL 18 TNF 能够促进T B NK细胞的活化 而IL l IL 10等因子则抑制单核巨噬细胞 T细胞和NK细胞的活化 此外 体内因素也可以通过调节细胞表面膜分子的表达水平调节单核巨噬细胞的功能状态 并因此对免疫系统的应答状态进行调节 29 5 单核巨噬细胞杀伤肿瘤和病毒感染细胞 细菌LPS或IFN 等因子能够有效地激活单核巨噬细胞 促进杀伤病变的靶细胞 这一过程既可以在单核巨噬细胞内部进行 也可以将效应物质释放到胞外 直接对病变细胞进行清除 同时活化巨噬细胞分泌的TNF 也能够诱导靶细胞发生凋亡 另外 当有肿瘤或病毒特异性抗体存在的条件下 M 还能够通过ADCC或补体依赖性途径杀伤靶细胞 M 也分泌一些酶如弹性蛋白酶等参与组织修复和重建 30 二 中性粒细胞 中性粒细胞 neutrophils 也来源于骨髓干细胞 是血液中数目最多的白细胞 约占外周血白细胞的50 70 成人外周血中超过5 1010个细胞 骨髓每天产生约1010个新细胞 中性粒细胞属于终末细胞 从骨髓进入外周血循环7 10小时后进入组织后不再返回血液中来 一般可存活2 3天 在血管中的中性粒细胞 约有一半随血流循环 通常白细胞计数时只反映了这部分中性粒细胞的数量 另一半则附着在小血管壁上 同时 在骨髓中尚贮备了约2 5 1012个成熟的中性粒细胞 应激状态下 机体可立即动员大量这部分粒细胞进入循环 31 中性粒细胞呈球形 细胞核呈分叶状 中性粒细胞的胞浆中有大量分布均匀的中性细颗粒 这些颗粒多是溶酶体 内含髓过氧化酶 溶菌酶 碱性磷酸酶和酸性水解酶等丰富的酶类 与中性粒细胞的吞噬和消化功能密切相关 中性粒细胞的吞噬能力很强 和单核巨噬细胞一起被称为专职吞噬细胞 感染发生时中性粒细胞是首先到达炎症部位的效应细胞 6小时左右细胞数量达到高峰 约增加10倍以上 是机体急性炎症反应的重要成分 32 中性粒细胞消化和杀伤病原体的过程通过氧依赖性和氧非依赖性机制完成 氧依赖性杀伤机制主要由ROIs和RNIs系统完成 氧非依赖性机制主要通过细胞内的酸性pH环境 溶菌酶和防御素及细胞分泌的TNF 导致靶细胞破坏 中性粒细胞还可以通过补体依赖性 CDC 和抗体依赖性 ADCC 途径发挥吞噬和杀伤效应 为适应性免疫启动赢得足够的时间 33 第二节树突状细胞 树突状细胞 dendriticcell DC 是具有最强提呈抗原功能的专职APC 其在体内的数量较少 但抗原提呈能力远强于M B细胞等其他APC DC作为专职APC具有如下特点 能有效活化未致敏 naive T细胞 能高水平表达MHCII类分子 可表达参与抗原摄取和转运的特殊膜受体 能有效摄取和处理抗原 然后迁移至T细胞区 抗原提呈效率高 少量抗原和少量DC即足以激活T细胞 34 一 树突状细胞的来源 分化和发育 35 一 来源 体内DC均起源于多能干细胞 可分为髓系DC DCl 和淋巴系DC DC2 两大类 1 DC1DC1与单核细胞 粒细胞有共同的祖细胞 其中间体有双潜能 由M CSF诱生为M 由GM CSF TNF 诱生为DC 外周血单核细胞具有这种潜能 故被称为CD1前体细胞 PDC1 PCD1在GM CSF IL 4作用下或穿越内皮细胞并吞噬异物颗粒后 可分化为未成熟髓系DC 在CD40L和内毒素作用下变为成熟髓系DC 2 DC2DC2与T细胞和NK细胞有共同前体细胞 36 37 二 DC的发育 1 未成熟髓系DC体内绝大多数DC处于未成熟状态 具有较强抗原内吞和加工处理能力 可参与诱导免疫耐受 2 成熟DCDC摄取抗原或受某些因子 主要是LPS IL l TNF 等炎症因子 刺激后 可分化为成熟DC 特征 表型 低表达与吞噬有关的受体 高表达MHCII类分子和 CD40 CD80 CD86等共刺激分子及粘附分子 CD25被视为最成熟DC的标志 功能特征 体外激发MLR和抗原提呈能力强 但摄取 加工抗原的能力明显降低 38 DC由不成熟前体细胞向成熟细胞转变过程中 可受多种因素影响 同时伴有表面标志和功能改变 影响DC成熟的因素为 细胞因子 是调节DC成熟的重要因子 包括促进DC分化的MG CSF TNF 等 以及辅助Dc成熟的IL 1 IL 6和IL 12等 DC自身所表达的黏附分子 DC所处局部微环境 刺激DC的抗原种类等 DC在成熟过程中同时发生迁移 migration 由外周组织 摄取抗原后 通过淋巴管和 或 血循环进入次级淋巴器官 然后激发T细胞应答 39 二 DC的迁移及功能特征 DC的一个重要特征是其具有特殊的迁移能力 这也是DC分化成熟和发挥抗原提呈功能所必需的环节 40 一 DC迁移的机制 介导DC迁移的关键因子是趋化性细胞因子 包括巨噬细胞炎症蛋白 MIP 活化T细胞分泌的趋化因子 RANTES 单核细胞趋化蛋白 MCP 等 DC成熟过程中 其趋化性细胞因子受体表达谱会发生改变 使不同成熟阶段的DC对不同趋化性细胞因子具有不同反应性 例如 未成熟DC高表达CCR1 CCR2 CCR5 CXCR1和CXCR2 对多数CC亚家族 如MIP RANTES MCP 3 产生趋化活性 利于非成熟DC迁向外周组织 以捕获抗原 捕获抗原后的DC在迁移过程中逐步成熟 其CCR5 配体为MIP RANTES MCP 表达相对减少 而CXCR4 配体为MIP 3 和SDF 1 和CCR7 配体为ELC MIP 3 表达增高 利于DC从外周组织 如炎症部位 迁移至淋巴器官 激发T细胞应答 41 二 DC在体内的迁移途径和功能特征 1 DC迁移的过程及其机制 1 DC由造血组织迁移至外周非淋巴组织 在外伤或炎症因子刺激下 单核 吞噬细胞系统释放CC类趋化因子 诱导骨髓或脐血CD34 前体细胞经毛细血管进入血流 在外周组织CC类趋化因子作用下 DC穿越血管壁 浸润外周组织 即成为不成熟DC 来源于造血组织的未成熟DC广泛分布于全身非淋巴组织 DC捕获抗原并大量增殖 自分泌或旁分泌各种细胞因子 发生结构和功能改变 逐渐成熟 并通过输入淋巴管和 或 血循环进入局部淋巴结 2 由外周非淋巴组织迁移至淋巴结T区 此期DC的功能特征是 丧失捕获抗原的能力 具有强的抗原提呈能力 能激活静息T细胞发生初次免疫应答 42 2 不同阶段DC功能特征及其机制 1 捕获抗原后 DC表面受体表达发生改变 丧失捕获抗原能力 处理抗原能力亦降低 2 随着DC发育成熟 其表面逐渐高表达CCR7 CXCR4等 对外周组织CC亚类趋化性细胞因子 MIP RANTES等 反应性下降 而对淋巴结区高浓度CXC亚类趋化性细胞因子 SDF MIP 3 等 反应性明显增强 使DC向淋巴结T区迁移 3 迁移期DC高表达MHCI类和II类分子 完成迁移的DC即停止合成MHCII类分子 但稳定高表达抗原肽 MHCII类分子复合物 黏附分子 如ICAM 1 和多种共刺激分子 如CD80 CD86 CD40等 具有强的抗原提呈能力 4 成熟DC分泌IL 12 尤其在CD40L作用下 能分泌各类细胞因子 有效激活静息T细胞发生初次免疫应答 43 三 DC的分布与分类 DC广泛分布于机体所有组织和器官 根据其分布部位不同分为3类 淋巴样组织DC 包括滤泡DC 并指状DC和胸腺DC 非淋巴样组织DC 包括朗格汉斯细胞和间质DC 循环DC 包括外周血DC和隐蔽细胞 不同部位DC其生物学特征及命名各异 44 一 滤泡状树突状细胞 folliculardendriticcell FDC FDC是参与再次免疫应答的主要抗原提呈细胞 一般认为 FDC可能由间质DC迁移至淋巴组织而形成 其表面具有树枝状突起 主要分布于淋巴结 脾脏和肠相关淋巴组织 MALT B细胞区的初级和次级淋巴滤泡中 是一种非迁移性细胞群体 FDC不表达MHCII类分子而高表达FcR和CD35 CRl CD21 CR2 可与抗原 抗体复合物和 或 抗原 抗体 补体复合物结合 但并不发生内吞 使抗原长期滞留在细胞表面 从而参与记忆性B细胞产生和维持 FDC周围聚集的B细胞能识别和结合被FDC滞留 浓缩的复合物形式的抗原 并经加工处理后提呈给Th细胞 有效激发再次免疫应答 45 二 并指状DC interdigitatingDC IDC IDC是参与初次免疫应答的主要抗原提呈细胞 由皮肤朗格汉斯细胞移行至淋巴结衍生而来 分布于淋巴组织胸腺依赖区和次级淋巴组织中 其表面缺乏FcR和C3bR 但富含MHCI类和II类抗原 IDC通过其突起与周围T细胞密切接触 可有效将抗原提呈给特异性T细胞 多数IDC易发生凋亡 为短寿命 少量IDC为长寿APC 可能与维持T细胞免疫记忆有关 46 三 胸腺树突状细胞 thymicdendriticcell 胸腺DC即胸腺并指状细胞 约占骨髓来源胸腺细胞的0 1 主要位于胸腺皮质 髓质交界处和髓质部分 胸腺DC与外周淋巴器官IDC均主要来源于骨髓 但二者表面标志不完全一致 人胸腺DC高表达自身抗原 MHCII类分子和CD11 其主要功能是参与T细胞在胸腺的阴性选择 通过清除自身反应性T细胞而诱导中枢自身耐受 胸腺DC生命周期很短 仅2 3周 47 四 朗格汉斯细胞 Langerhanscell LC LC是位于表皮和胃肠道上皮的未成熟DC 其形态较扁平 表面高表达MHCI II类分子和Fc R C3bR 胞质内含特征性Birbeck颗粒 LC具有较强吞噬能力和抗原提呈能力 皮肤LC功能受神经 内分泌调控 提示神经末梢可能与其分布有关 48 五 间质性树突状细胞 interstitialDC 间质DC主要是分布在心脏 肝脏 肾脏 肺脏等实质器官间质毛细血管附近的未成熟DC 其高表达MHCII类分子 间质DC也可分布于骨骼肌和大血管内皮下 可能与动脉粥样硬化发生有关 分布于消化道 呼吸道和泌尿生殖道粘膜的间质DC即黏膜DC 是一群特殊的DC 也称为哨兵细胞 49 六 循环树突状细胞 circulatingDC 循环DC包括外周血DC peripheralblooddendriticcell 和隐蔽细胞 veiledcell VC 前者指血液中的DC 主要包括来自骨髓的DC前体细胞和经血循环迁移 携带抗原的LC及间质DC 后者为输入淋巴管和淋巴液中迁移形式的DC 分布在全身淋巴管中 VC来源十分广泛 机体受感染 损伤等刺激后 全身各器官DC均迁移至淋巴管中成为VC 故此群细胞的标志和形态各异 但一般均高表达MHCII类分子 VC的生物学功能为 较强的摄取抗原能力 可激活未致敏T细胞 启动初次免疫应答 50 四 DC的生物学功能 51 一 抗原提呈 1 DC捕获可溶性抗原的途径 1 吞噬作用 2 巨吞饮作用 3 受体介导的内吞作用2 DC对抗原的加工和处理DC摄入的外源性蛋白质抗原 多数在富含MHCII类分子的细胞内隔室 MIIC 中被降解成多肽 并与MHCII类分子结合成复合物表达于DC表面 提呈给CD4 T细胞 少数通过胞质的TAP依赖途径或内吞体的TAP非依赖途径循MHCI类分子途径提呈给CD8 T细胞 DC摄取的外源性脂类或糖脂类抗原主要通过CD1途径被DC加工和提呈 52 二 激活初始T细胞 DC是体内激活初始T细胞最重要的APC 它既能提供初始T细胞活化的抗原刺激信号 第一活化信号 也能提供共刺激信号 53 三 参与T细胞在胸腺的分化发育 DC作为重要的胸腺间质细胞 对T细胞在胸腺中的选择过程起重要作用 胸腺DC还表达LFA l CD40 CD30L和FasL等膜分子 它们通过与T细胞表面ICAM 1 CD40L CD30和Fas相互作用 参与T细胞对自身肽的中枢耐受 外周淋巴器官T细胞依赖区中有极少量长寿IDC 它们可能与T记忆细胞形成和维持有关 54 四 诱导免疫耐受 胸腺髓质的DC参与T细胞的阴性选择 通过排除自身反应性克隆 在建立中枢免疫耐受中发挥重要作用 DC 尤其是未成熟DC 在外周免疫耐受中也起关键性作用 静息状态下 骨髓来源的未成熟DC经血液 非淋巴组织向淋巴组织T细胞区迁移 此过程中DC不断捕获自身抗原 包括死亡的自身细胞和内环境的其他蛋白 并因此诱导相应T细胞产生耐受 55 五 与Th细胞相互作用并参与免疫调节 CD4 Th0细胞分化受DC所控制 DC1通过分泌IL 12促使Th0向Th1细胞分化 并介导细胞免疫应答 DC2通过分泌IL 4而促进Th0向Th2细胞分化 并介导体液免疫应答 另外 DC可分泌多种细胞因子 参与免疫功能的调节 56 六 参与B细胞发育 分化及激活 位于外周淋巴器官B细胞依赖区的FDC可参与B细胞发育 分化 激活及记忆B细胞形成和维持 其主要作用为 促进生发中心淋巴细胞对抗原产生特异性反应 参与B细胞膜表面高亲和力Ig表达和V基因重排 高表达FcR CR等受体 有利于持续附着一定量抗原 通过长时间刺激记忆B细胞 使其保持免疫记忆 促进静止B细胞表达B7分子 并发挥抗原提呈功能 人外周血DC表达类似CD40L的分子 参与B细胞激活 57 五 DC与疾病防治 DC参与多种疾病过程的发生 如肿瘤 器官移植 自身免疫病 过敏性疾病 感染性疾病 包括AIDS 等 近年已设计多种DC相关的生物治疗方案 并在实验研究及临床实践中取得一定成效 58 第三节自然杀伤细胞 自然杀伤 naturalkiller NK 细胞既无TCR又无BCR 属于第三群淋巴细胞 因其能直接杀伤靶细胞而得名 又由于NK细胞较T细胞和B细胞体积为大 胞浆中富含嗜苯胺蓝颗粒 又被称 大颗粒淋巴细胞 LGL 通常认为NK细胞杀伤靶细胞的过程为 MHC非限制性 原因在于NK细胞的靶细胞可以为同基因 异基因 甚至可以无MHC表达 从而认为NK细胞是机体抗感染抗肿瘤的第一道天然防线 59 一 NK细胞的来源及组织分布 一 NK细胞的前体为造血干细胞 在骨髓中分化为淋巴类祖细胞后从骨髓直接进入外周血 二 人和小鼠的NK细胞主要分布于外周血 脾和肝 人外周血中NK细胞约占淋巴细胞总数的5 7 成年人或动物的肝 肺 腹腔 呼吸道黏膜和消化道黏膜上皮等均存在具有天然杀伤功能的NK细胞 60 二 NK细胞的表面标志与分类 虽然NK细胞有不少表面标志 表面受体或表面抗原 分子等 但多为与其它免疫细胞共有 NK细胞表达CD2 CD16和CD56分子 61 一 NK细胞分为CD56bright和CD56dim两个亚群 CD56brightNK细胞高表达CD56 CD94 NKG2A和CD62L 低表达CD16 KIR 表达高亲和力的IL 2受体 IL 2R CD56dimNK细胞高表达CD16 PEN5 KIR和LFA 1 低表达CD56 CD94 NKG2A 仅表达中亲和力的IL 2受体 IL 2R 62 63 64 二 NK细胞分为NK1和NK2两个亚群 分离外周血CD16 或CD56 细胞 用IL 12和抗IL 4抗体可以诱导出分泌IFN 的Th1型NK亚群 用IL 4和抗IL 12抗体诱导出分泌IL 5 IL 13的Th2型NK细胞亚群 分别命名为NK1和NK2 65 三 NK细胞分为黏附NK和非黏附NK两个亚群 NK细胞在IL 2的诱导下表现出对实体表面的黏附能力 由此可将NK细胞分为黏附NK A NK 和非黏附NK NA NK 两个亚群 66 三 NK细胞的受体 NK细胞的受体 迄今为止 已发现有数十种之多 分属抑制性受体和活化性受体两大类 各大类又包括数个家族 体现了NK细胞受体的多样性 介导了NK细胞的不同识别模式 分别传递不同的活化信号和抑制信号 各种信号在细胞表面的整合 在细胞内部的传递 最终赋予NK细胞发挥多种生物学效应 67 一 NK细胞表面识别HLAI类分子的受体 1 杀伤细胞免疫球蛋白样受体 KIR 为跨膜糖蛋白 属IgSF 有与HLA I类分子结合的结构域 分为KIR2D和KIR3D两个亚类 再分为 抑制性受体 KIR2DL和KIR3DL KIR2D和KIR3D两个亚类中 其中胞浆区氨基酸序列较长 含ITIM基序活化性受体 KIR2DS和KIR3DS KIR2D和KIR3D两个亚类中 其中胞浆区氨基酸序列较短 与DAP 12结合 含ITAM基序 68 69 2 杀伤细胞凝集素样受体 KLR KLR是CD94与NKG2家族不同成员组成的异二聚体 CD94与NKG2为C型凝集素超家族成员 胞外区均有能与HLAI类分子 HLAI类分子先导肽 HLA E分子复合物 结合的结构域 分为抑制性受体 CD94 NKG2A 含ITIM基序 活化性受体 CD94 NKG2C 其中胞浆区氨基酸序列较短 与DAP 12结合 含ITAM基序 70 71 72 73 3 KIR和KLR的作用及其意义活化性KIR KLR和抑制性KIR KLR共同表达于NK细胞表面 均可识别结合正常表达于自身细胞表面的HLAI类分子 但生理条件下 抑制性受体 KIR2DL和KIR3DL和CD94 NKG2A 占主导地位 NK细胞对自身细胞不杀伤 当靶细胞表面HLA I类分子异常 组成性表达的NCR和NKG2D杀伤活化受体与其表面的非HLAI类分子结合 发挥杀伤作用 74 二 NK细胞表面识别非HLAI类分子配体的杀伤活化受体 1 NKG2D为NKG2家族的成员 但与其他成员同源性低 也不与CD94结合 表达于NK细胞 T细胞表面 NKG2D与DAP10结合 含ITAM基序 转导活化信号 NKG2D的配体是MHCI类链相关的A B分子 MICA和MICB分子 该分子正常细胞缺失 75 76 2 自然细胞毒性受体 NCR NCR包括NKp46 NKp30和NKp44 均为IgSF 彼此无同源性 NCR只表达于NK细胞 是NK细胞的特有标志 通常在KIR KLR丧失识别 自我 能力时发挥杀伤作用 1 NKp46和NKp30表达所有NK细胞表面 与CD3 结合 转导活化信号 2 NKp44表达活化NK细胞表面 是活化NK细胞的特异性标志 与DAP12结合 转导活化信号 77 78 79 四 NK细胞的识别 每种NK细胞都至少包含一种MHCI类分子抑制性受体 这些抑制受体与MHCI类分子的结合可以抑制NK细胞的功能 一旦MHC分子缺失 抑制NK细胞杀伤功能的因素就此消失 NK由此被激活而发挥杀伤功能 该理论被称为 丢失自我 missingself 识别模式 80 NK细胞活化性受体NKG2D的各种配体在转录翻译时均需要热休克因子 HSF 的参与 该转录因子通常需要在压力诱导下才能发挥转录调控作用 这种压力诱导可以包括病毒感染 恶性转化 化学刺激和炎性反应等 一旦机体受到此类压力诱导 HSF会促进MICA等分子的表达 从而被NKG2D所识别 激活NK细胞 发挥杀伤功能 NK细胞与T B细胞识别的区别在于 T B细胞识别的是特定的抗原肽段 而NK细胞识别的是 压力诱导 下组成性表达的蛋白质分子 该识别模式称为NK细胞识别的 压力诱导 模式 81 五 NK细胞活化 NK细胞活化涉及诸多识别信号的整合 主要包括识别受体和细胞因子受体两大类 两大类受体中又各自含有抑制性受体和活化性受体 这些因素的总和将决定NK细胞是发挥免疫监视功能 还是使NK细胞活化处于阻遏状态以利于肿瘤或病原体逃逸 NK细胞借自身高表达的一系列杀伤抑制性受体而不对正常细胞行使杀伤功能 82 六 NK细胞杀伤靶细胞的作用机制 1 穿孔素 颗粒酶作用途径穿孔素 导致靶细胞崩解破坏颗粒酶 导致靶细胞凋亡2 Fas与FasL作用途径活化的NK细胞表达FasL与靶细胞表面的Fas结合后 形成Fas三聚体 使胞浆内的DD成簇 DD与FADD 募集并激活caspase8 发生级联反应 导致靶细胞凋亡3 TNF 与TNFR I作用途径TNF 与TNFR I结合 导致细胞凋亡 83 七 NK细胞的生物学功能 NK细胞在机体的防御体系中有重要作用 NK细胞的缺失将引起机体产生肿瘤或被病原体感染 NK细胞与病毒感染和肿瘤靶细胞密切接触后 可通过释放穿孔素 颗粒酶 表达FasL和分泌TNF 产生细胞杀伤作用 84 1 NK细胞杀伤肿瘤细胞NK细胞分布于机体全身 无T细胞所具备的CD3和TCR 以MHC非限制性方式杀伤肿瘤细胞 NK细胞的杀瘤功能可以被细胞因子所强化 这些细胞因子包括IFN IFN IFN IL 2 85 2 NK细胞杀伤病毒感染的细胞在NK细胞抗病毒反应中IFN的产生可能是NK细胞被活化的原因之一 此时IFN的产生担负了双重任务 一方面抑制胞内病毒的繁殖 另一方面则活化NK细胞以清除受感染细胞 防止病毒播散 86 3 NK细胞杀伤胞内寄生菌NK细胞在IL 2活化后可产生大量IFN 和GM CSF 此时NK细胞提供两个关键作用 一方面杀伤胞内感染的单核细胞 另一方面释放细胞因子以活化单核细胞来杀伤其潜在的胞内菌 87 4 NK细胞杀伤真菌白色念珠菌是正常寄存于人类皮肤 消化道和口腔的真菌 当机体免疫功能缺损时可以引起机会性感染 NK细胞不仅可直接杀灭该菌且可以通过分泌细胞因子活化和聚集中性粒细胞 从而最终清除或控制该菌 白色念珠菌与NK细胞接触后8小时内可引起NK细胞释放大量TNF IFN 和GM CSF 这些细胞因子在30分钟内就可引起中性粒细胞的活化 对真菌的反应可在12小时内完成 这也许是机体抗真菌感染的主要方式之一 88 5 NK细胞具有免疫调节功能NK细胞对巨噬细胞和CTL均有调节作用 在NK IFN M IL 12 NK这一固有免疫网络中占重要地位 NK细胞通过分泌IFN 维持Th1的优势状态 NK细胞的存在决定着CTL前体细胞向成熟CTL的分化 并且控制着记忆T细胞的形成 89 第四节NKT细胞 NKT naturalkillerT 细胞是一群细胞表面既有T细胞受体 TCR 又有NK细胞受体的特殊T细胞亚群 不同组织和器官中NKT细胞亚群不同 胸腺和肝以CD4 和CD4 CD8 doublenegative DN NKT细胞为主 而脾和骨髓则以CD8 或DNNKT细胞占优势 90 一 NKT细胞的主要特征 在小鼠是指能够组成性表达NK细胞表面NK1 1分子和TCR CD3复合受体分子的T细胞 绝大多数为CD4 CD8 双阴性T细胞 少数为CD4 单阳性T细胞TCR表达密度低 大多数TCR 型 少数为TCR 型 且缺乏多样性 抗原识别谱窄 可识别CD1分子提呈的脂类和糖脂类抗原 不受MHC限制 91 二 NKT细胞的主要生物学功能 1 细胞毒作用组成性表达IL 2 IL 12和IFN 等细胞因子受体 在相应的的抗原或细胞因子作用 NKT活化 通过穿孔素和FasL等破坏靶细胞2 免疫调节作用活化NKT细胞分泌IL 4和IFN 等 IL 4诱导CD4 Th0 CD4 Th2 B细胞类别转换 IFN 和IL 12协同作用使CD4 Th0 CD4 Th1NKT可分泌趋化性细胞因子 MCP 1 参与炎症 92 第五节 T细胞 T细胞表达不同类型的TCR 它们与CD3分子非共价相连 以TCR CD3复合物的形式表达于T细胞表面 按照组成TCR的多肽链性质的不同 可以将TCR分为TCR 和TCR 两种不同类型 并且习惯上把表达TCR 和TCR 的T细胞分别称为 T细胞和 T细胞 93 一 组织分布 T细胞主要分布于皮肤 小肠 肺以及生殖器官等黏膜及皮下组织 是构成皮肤的表皮内淋巴细胞 intraepidermallymphocytes 和黏膜组织的上皮内淋巴细胞 IEL 的主要成分之一 T细胞数量可因组织和种属的不同而有很大差异 T细胞在人小肠IEL中占10 18 在大肠IEL中占25 37 在PBMC淋巴细胞中仅占0 5 5 在胸腺 脾脏 淋巴结T细胞中比例更低 这种分布的模式提示 T细胞在黏膜免疫过程中起重要作用 94 二 表面标志 TCR 与CD3组成TCR CD3复合物 TCR缺乏多样性 只能识别多种病原体表达的共同抗原成分 T细胞与 T细胞相似 也表达CD2 CD3 CD11a CD18 LFA 1 CD25 CD45等分化抗原 CD28表达于部分 T细胞 有些 T细胞还表达CD40L 人和小鼠 T细胞还表达NKG2D 大多数 T细胞为CD4 CD8 细胞 少部分为CD8 细胞 但通常表达CD8 同源二聚体 而不是 T细胞上的CD8 异源二聚体 95 三 T细胞的分类 根据 T细胞个体发育 组织分布 效应功能的不同 可以将其分为两个群体 上皮内 T细胞 此类细胞主要分布在上皮组织中 参与构成部分表皮内淋巴细胞和上皮内淋巴细胞 由于这类 T细胞的TCR识别抗原的多样性极为有限 而且一般不参与淋巴细胞再循环 它们主要在局部抗感染和维护上皮表面的完整性中发挥作用 全身性 T细胞 此类细胞主要分布于外周血中 具有高度多样性 主要识别磷酸化抗原 行使杀伤活性 96 四 抗原识别 TCR 对多肽抗原的识别无MHC限制性 多肽无须被处理为小分子肽段而以完整形式被识别 T细胞能直接识别的抗原有应激抗原 磷酸化抗原以及热休克蛋白的同源分子 97 应激抗原 stressantigen 的表达往往反映了细胞被感染或转化 主要包括 非经典MHCI类相关分子CD1d Qa 以及MICA MHCclassIchain relatedantigenA MICB等 感染细胞表达的热休克蛋白 HSP 异常表达于感染细胞的脂类抗原CD1分子复合物以及某些病毒蛋白或表达于感染细胞表面的病毒蛋白 如疱疹病毒和牛痘病毒糖蛋白等 应激抗原主要由上皮间 T细胞识别 因此可认为上皮内 T细胞是机体免疫防御的第一道防线 磷酸抗原主要由人全身性 T细胞识别 主要是分枝杆菌所产生的小磷酸化非肽分子 如磷酸糖和核苷酸衍生物 98 五 T细胞的生物学功能 维持上皮组织完整性 IEL产生的纤维细胞生长因子VII 即KGF 能促进多种上皮细胞的生长和分化 以此来维持上皮作为第一道抗感染屏障的完整性 99 1 抗感染 T细胞能释放细胞毒性效应分子如穿孔素 颗粒酶 表达Fas FasL以及分泌IFN 识别和杀伤某些病毒和胞内寄生菌如李斯特菌感染的靶细胞 以及一些表达热休克蛋白和异常表达CD1d分子的靶细胞 最终清除感染细胞和病原微生物 2 抗肿瘤 几乎所有的V 9 V 2T细胞都表达一至数种KIR 这个特性与NK细胞有一定的相似性 提示它也是抗肿瘤的天然效应细胞 已经发现V 9 V 2T细胞对多种肿瘤系包括NK细胞敏感和NK细胞抵抗的肿瘤细胞具有杀伤溶解作用 其杀伤机制与CD8 T细胞基本相同 100 3 免疫监视 在病毒或寄生虫感染及细胞坏死时 损伤细胞释放的某些化学成分也能活化 T细胞 可能有助于对损伤细胞的及时清除 4 免疫调节 由于全身性 T细胞可以快速被募集并易于活化 它们可以在局部释放IL 2 IL 4 IL 5 IL 6 IL 10 IFN GM CSF TNF 等多种细胞因子参与免疫调节 增强机体非特异性免疫防御功能 此外 V 9 V 2T细胞能辅助其它参与先天免疫的细胞的活化 专职APC的成熟以及T B细胞的功能 101 5 维持免疫耐受 细胞毒性 T细胞通过表达KIR来维持免疫耐受 自身免疫性疾病的发病过程正是由于正常组织细胞 TCR的天然配体表达上调 T细胞表面KIR表达下降或正常细胞HLAI类分子表达下降时 打破了原有免疫耐受 102 第六节B1细胞 B细胞可分为B1细胞和B2细胞两个亚群 前者属于非特异性免疫细胞 后者是参与特异性体液免疫应答的细胞 Bl细胞在个体发育过程中出现较早 主要在胎肝和网膜中发育 少部分在出生前很短时间的骨髓中发育 此外 Bl细胞也可以由成人骨髓产生 B细胞受体所传导的信号对Bl细胞的发育乃至存活和扩增都是必需的 103 一 B1细胞的表面标记 主要为CD45 B220 lo IgMhi CD23 CD43 IgDlo这些表面分子密度的高低都是与B2细胞相对而言的 根据Bl细胞表面是否表达CD5分子 B1细胞又被分为B1a CD5 B1 和B1b CD5 B1 两种类型 B1细胞主要分布于胸膜腔 腹膜腔 肠壁固有层和脾的边缘带 是具有自我更新能力的长寿B细胞 104 二 B1细胞的功能 1 产生天然血清型IgMBl细胞是天然IgM的主要来源 Bl细胞可以在无外源性抗原刺激的情况下分泌天然IgM 这种抗体是多反应性 polyreactivity 的 自身反应性弱 能与许多共同的病原体相关的糖类抗原结合 105 2 在黏膜免疫中的作用肠固有层和肠系膜淋巴结的B1细胞能分泌IgA 这种IgA的产生需要有外源性抗原的刺激 但是不依赖于T细胞的辅助作用 B1细胞源性的sIgA secretoryIgA 可能有助于肠道内共生细菌的维持 106 3 在TI 2抗原应答中的作用B1细胞抗体库倾向于对TI 2抗原产生应答 B1细胞的BCR可以直接结合有多个相同抗原决定簇的TI 2多糖抗原 通过受体交联B1细胞被活化 B1细胞在接受TI 2型抗原刺激后 在较短的时间内 48小时 即可产生以低亲和力IgM为主的抗体 Bl细胞的抗原识别谱较窄 除了2型胸腺非依赖抗原以外 B1细胞还能识别G 菌表面共有的TI 1型多糖抗原 如脂多糖 以及某些变性的自身抗原 如变性Ig ssDNA 107 4 B1细胞和自身免疫性疾病机体对自身免疫病易感性的增加可能是由于机体本身对Bl细胞的负调节作用减弱所致 进而使产生低亲和力自身抗体的B1细胞接受T细胞的辅助作用 进入生发中心发生类别转换 经历体细胞高频突变 最终亲和力成熟 产生高亲和力的IgG型自身抗体 此外 Bl细胞还可以通过向自身反应性T细胞提呈自身反应性抗原或者分泌IL 10而导致自身免疫性疾病的发生 108 第七节嗜酸性粒细胞 嗜碱性粒细胞与肥大细胞 109 一 嗜酸性粒细胞 嗜酸性粒细胞 eosinophil 在正常人外周血中 其绝对值为0 05 0 5 109 L 组织中嗜酸性粒细胞的数量是外周血中的100倍左右 主要分布于呼吸道 消化道和泌尿生殖道黏膜组织中 嗜酸性粒细胞直径约10 15 m 圆形 因其富含嗜酸性颗粒而得名 嗜酸性粒细胞来源于骨髓 在GM CSF IL 2和IL 3的诱导下发育成熟 该细胞的寿命很短 在骨髓有2 6天的成熟期 在循环中的半寿期约6 12小时 在结缔组织中可存活数日 110 嗜酸性粒细胞膜表面表达补体C3a C5a C567受体及嗜酸性粒细胞趋化因子 ECF A 受体 嗜酸性粒细胞不表达高亲和性IgE受体Fc RI 有很高的脱颗粒临界阈 但是表达低亲和性IgE受体Fc RII 在正常血清IgE水平时可与IgE结合 在超敏反应和寄生虫感染时 嗜酸性粒细胞会募集到炎症或感染部位 导致局部组织和外周循环中的嗜酸性粒细胞明显增多 嗜酸性粒细胞主要参与抗寄生虫感染 在I型超敏反应中 嗜酸性粒细胞可分泌某些酶类等活性物质 发挥负调节作用 此外 嗜酸性粒细胞对组胺和淋巴因子有一定的反应性 111 嗜酸性粒细胞具有吞噬能力 嗜酸性粒细胞对寄生虫有杀伤作用 嗜酸性粒细胞对I型超敏反应具有拮抗和调节作用 嗜酸性粒细胞能释放某些炎性介质 嗜酸性粒细胞在慢性炎症中主要参与表皮增生和纤维生成 112 二 嗜碱性粒细胞 嗜碱性粒细胞 basophil 在骨髓内发育成熟 成熟细胞存在于血液中 只有在发生炎症时受趋化因子诱导才迁移出血管外 嗜碱性粒细胞形态上与肥大细胞相似 但却属于不同的细胞谱系 细胞膜表面表达补体C3a C5a C567受体 以及IgE的Fc受体 Fc RI 变应原与已结合在嗜碱性粒细胞表面Fc RI上的特异性IgE抗体结合导致Fc R的交联 可触发细胞脱颗粒 释放出各种生物活性介质 在I型超敏反应中发挥重要作用 过敏毒素C3a C5a与嗜碱性粒细胞膜表面受体结合也可触发嗜碱性粒细胞脱颗粒 113 114 三 肥大细胞 肥大细胞 mastcell 来源于骨髓干细胞 在祖细胞时期便迁移至外周组织中 就地发育成熟 肥大细胞的形态呈多样性 通常为圆形或者椭圆形 直径大约10 15 m 胞浆内充满很多特异性颗粒 肥大细胞广泛分布于皮肤 黏膜下层结缔组织中的微血管周围 以及内脏器官的被膜下 呼吸道和胃肠道黏膜及特应性反应的局部皮肤内均有大量肥大细胞 在肺部 肥大细胞主要游离于支气管腔内 气道基底膜下 邻近黏膜下腺附近以及肌柬 肺泡间隔等部位 115 116 肥大细胞表面表达大量IgEFc受体 Fc R 胞内含有大量颗粒 在IgE抗体介导下可发生脱颗粒 释放出颗粒中预合成的介质和合成新的介质 释放的介质立即直接作用于靶细胞 靶组织 靶器官 引起I型超敏反应 一群称为黏膜肥大细胞 另一群成为结缔组织肥大细胞 这种差别可能是不同组织器官发生的过敏反应具有不同临床表现的原因 肥大细胞还具有吞噬功能 肥大细胞还表达CD40和CD40L 促进T B细胞和APC的活化 肥大细胞还能分泌多种细胞因子参与免疫调节 117