医学免疫学(medical immunology):是研究人体免疫系统的结构和功能的科学
免疫系统包括:免疫器官、免疫细胞、免疫分子 机体的免疫功能可以概括为:
①免疫防御(immune defense):能力过弱可发生免疫缺陷;过强可导致超敏反应 ②免疫监视(immune surveillance):监视功能低下可导致肿瘤和持续性病毒感染 ③免疫自身稳定(immune homeostasis):通过免疫耐受和免疫调节实现 免疫应答(immune response):是指免疫系统识别和清除“非己”物质的整个过程。分为固有免疫和适应性免疫两大类。适应性免疫具有三大特点:特异性、耐受性、记忆性。
免疫学发展时期可分为:经验免疫学时期、科学免疫学时期、现代免疫学时期。
第二章 免疫器官和组织 2.1 中枢免疫器官
血窦
一、骨髓(bone marrow){ 造血细胞
造血组织{
基质细胞:提供造血诱导微环境(HIM)造血诱导微环境(HIM):由基质细胞产生的造血生长因子(GM-CSF, SCF, IL-3、4、6、7)与细胞外基质共同构成了造血细胞赖以生长发育和成熟的环境,称为造血诱导微环境。 髓样SC→RBC、PLT、粒细胞、单核细胞 HSC {
淋巴样SC→B细胞、T细胞、NK细胞 人HSC表面标志:CD34、CD117 【骨髓的功能:】
①产生各类免疫细胞和血细胞 ②B细胞、NK细胞分化成熟的场所
③再次体液免疫应答和抗体产生的主要部位
胸腺细胞:处于不同分化阶段的T细胞
二、胸腺(thymus){
胸腺基质细胞(TSC):TEC、DC、M∅
皮质内多为胸腺细胞(85~90%);髓质内多为上皮细胞,常见胸腺小体。 胸腺微环境——决定T细胞增殖、分化和选择性发育的重要条件 【胸腺的功能:】
①T细胞分化成熟的场所
②自身免疫耐受的建立和维持
③免疫调节作用(胸腺基质细胞产生的细胞因子等可调节外周免疫器官)
2.2 外周免疫器官和组织 浅皮质区(B细胞区)
一、淋巴结(lymph node){ 副皮质区(T细胞区):有DC、HEV
髓质:髓索+髓窦
淋巴结的功能:①T、B细胞的定居场所(T:75% B:25%)
②免疫应答发生的场所:接受抗原刺激、发生适应性免疫应答主要部位之一 ③参与淋巴细胞再循环 ④过滤作用(滤淋巴液) 白髓:动脉+(PALS、脾小结、边缘区)
二、脾(spleen){
红髓:脾索+脾血窦
脾的功能:①T、B细胞的定居场所(T:40% B:60%)
②免疫应答发生的场所:主要对血源性抗原产生应答 ③合成生物活性物质(如补体成分和细胞因子等) ④过滤作用(滤血)
三、黏膜相关淋巴组织(MALT) 黏膜相关淋巴组织(MALT):主要指呼吸道、消化道、泌尿生殖道黏膜固有层和上皮细胞下散在的淋巴组织,以及含有生发中心的淋巴组织,如扁桃体、阑尾等,是发生黏膜免疫的主要部位。
MALT的功能:①黏膜局部免疫应答
②产生SIgA
2.3 淋巴细胞归巢与再循环
淋巴细胞归巢(lymphocyte homing):血液中淋巴细胞选择性趋向迁移并定居与外周免疫器官的特定区域或特定组织的过程,淋巴细胞表面黏附分子(归巢受体)与特定组织HEV表面黏附分子(地址素)的相互作用决定细胞去向。 (记忆:“各回各家、各找各妈”--选择性迁移;“一把钥匙开一扇门”--归巢受体与地址素)
淋巴细胞再循环(lymphocyte recirculation):定居在外周免疫器官的淋巴细胞,由输出淋巴管经淋巴干、淋巴导管进入血液循环;经血液循环达外周免疫器官后穿越HEV重新分布于全身淋巴器官和组织的反复循环过程。
淋巴细胞再循环的生物学意义:(简记)分布更合理、接触机会更多、联系为整体。
第三章 抗原
抗原(Ag):所有能激活和诱导免疫应答反应的物质,通常指能被T、B淋巴细胞表面抗原特异性受体识别并结合,激活T、B淋巴细胞增殖、分化、产生免疫应答效应产物,并与效应产物结合,进而发挥适应性免疫应答效应的物质。
3.1 抗原的性质与分子结构基础
一、抗原的基本特性:免疫原性、免疫反应性
免疫原性:刺激免疫细胞产生免疫效应产物的性质 免疫反应性:抗原分子与免疫效应产物特异结合的性质 半抗原(hapten)+ 载体 = 完全抗原 二、决定抗原特异性的分子基础:抗原表位 抗原表位(epitope):抗原分子中决定免疫应答特异性的特殊化学基团,是抗原与TCR/BCR或抗体特异性结合的最小结构与功能单位。分为线性表位和构象表位。 三、半抗原-载体效应
3.2 影响抗原免疫原性的因素
一、抗原分子的理化与结构性质
异物性、易接近性、物理性状、化学属性、分子量、分子结构、分子构象 分子量越大、分子结构越复杂,免疫原性越强;颗粒性抗原>可溶性抗原 二、宿主的特性 遗传因素:MHC基因多态性及其他免疫基因差异导致不同个体免疫应答不同 年龄、性别与健康状态 三、抗原进入人体的方式 适中抗原剂量可诱导免疫应答,抗原过高或过低的抗原量可诱导免疫耐受(见16章); 皮内注射和皮下途径易诱导免疫应答,肌内注射次之,静脉注射效果差,口服易耐受;
3.3 抗原的种类
一、根据诱生抗体是否需要Th细胞参与分类:TD-Ag / TI-Ag
MHC性 有 无 激活的B细胞 B2 B1
二、根据抗原与机体的亲缘关系
1、异嗜性抗原(heterophilic antigen):不同种属之间的共同抗原,又称Forssman抗原。 如:大肠杆菌O14型脂多糖与人结肠黏膜有共同抗原
2、异种抗原(xenogenic antigen):来源于另一物种的抗原 3、同种异型抗原(allogenic antigen):同一种属不同个体存在的不同抗原 如:人血型抗原、人白细胞抗原
4、自身抗原(autoantigen)
5、独特性抗原(idiotypic antigen):抗体也具有免疫原性,可诱导产生抗抗体。 三、根据APC内抗原的来源分类
1、内源性抗原(endogenous antigen)在APC内新合成的抗原
2、外源性抗原(exogenous antigen)外来抗原进入APC在内体溶酶体中降解为抗原肽
3.4 非特异性免疫刺激剂
某些物质可非特异性激活T/B细胞应答,称为免疫刺激剂,可分为超抗原、佐剂、丝裂原。 一、超抗原(superantigen, SAg)
实质为多克隆刺激剂,只需极低浓度便可激活2~20%T细胞克隆,产生极强免疫应答。 一端与TCR的Vβ链结合,另一端与APC表面MHCⅡ类分子α螺旋外侧结合,以完整蛋白形式激活T细胞,无MHC性。 二、佐剂(adjuvant) 预先或与抗原同时注入体内,可增强机体对抗原的免疫应答或改变免疫应答的类型的非特异性免疫增强物质。
主要作用机制:(从抗原、APC、淋巴细胞3方面考虑) ①改变抗原物理性状,延长抗原在体内潴留时间 ②刺激APC,增强其对抗原的加工和提呈
③刺激淋巴细胞的增殖分化,增强和扩大免疫应答 用途:
①增强特异性免疫应答,用于预防接种及制备动物免疫血清; ②作为非特异免疫增强剂,用于抗肿瘤和抗感染的辅助治疗。 三、丝裂原(mitogen)
* 练习题
1、列表比较T、B细胞表位的特性
2、列表比较TD-Ag和TI-Ag及其引起免疫应答的特点 3、何为佐剂?简述其作用机制和用途。 4、简述抗原诱导免疫应答的主要因素。(3方面)
第四章 抗体
抗体(Ab):免疫系统在抗原刺激下,由B淋巴细胞或记忆B细胞增殖分化成的浆细胞产生的、可与相应抗原发生特异性结合的免疫球蛋白,主要分布于血清中。 免疫球蛋白(Ig):具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。
4.1 抗体的结构
一、基本结构:两条完全相同的重链(H)与轻链(L) (一)重链和轻链(Heavy chain and Light chain)
根据重链抗原性差异分为5类;根据铰链区可继续分亚类 轻链分为κ链和λ链,两型轻链功能无差异
(二)可变区和恒定区(Variable region and Constant region) V区靠近N端,占重链1/4和轻链的1/2;其余为C区
1、可变区 HVR(CDR)、FR
2、恒定区 IgM和IgE重链C区有CH1~4四个结构域,无铰链区 IgG的CH2和IgM的CH3与补体经典激活途径有关
(三)铰链区(hinge region)——介于CH1、CH2之间,富含脯氨酸(Pro.)
二、辅助成分(auxiliary component) (一)J链(Joining chain)
2个IgA由J链形成二聚体;5个IgM由二硫键和J链形成五聚体 (二)分泌片 (secretory piece(SP) / secretory component(SC)) 黏膜上皮细胞合成和分泌——保护免受蛋白酶水解;介导从黏膜下转运到黏膜表面。
三、抗体分子的水解片段 (一)木瓜蛋白酶(papain):2 Fab 和 1 Fc (二)胃蛋白酶(pepsin):F(ab’)2 和 pFc’
4.2 抗体的多样性和免疫原性
抗体的多样性是由免疫球蛋白基因重排决定并经由抗原选择表现出来的 抗体的抗原表位:同种型(isotype):存在于C区
同种异型(allotype):存在于C区 独特型(idiotype, Id):存在于V区
4.3 抗体的功能
一、识别抗原 二、激活补体
𝟏、调理作用
三、结合Fc受体𝟐、𝐀𝐃𝐂𝐂
{𝟑、介导Ⅰ型超敏反应 四、穿过胎盘和黏膜
4.4 各类抗体的特性与功能
一、IgG
血清中含量最高,半衰期最长;能穿过胎盘;与抗原结合后可经经典途径激活补体; 有四个亚类;是机体再次免疫和抗感染中最主要的Ig 二、IgM
为五聚体,分子量最大;个体发育中最先出现,胚胎晚期开始合成;激活补体的能力比IgG强,在机体早期免疫防御中具有重要作用;未成熟B细胞仅表达mIgM(单体、膜型) 三、IgA
血清型为单体,分泌型为二聚体;SIgA是机体黏膜局部抗感染免疫的重要因素; 初乳中的SIgA可对婴儿发挥自然被动免疫作用 四、IgD
单体,血清中含量很少,主要存在于成熟B细胞表面,mIgD是B细胞成熟的重要标志 五、IgE
单体,血清中含量最少;属于亲细胞抗体,可介导Ⅰ型超敏反应
4.5 人工制备抗体
多克隆抗体(pAb):用包含多个抗原表位的物质刺激多个B细胞克隆所产生的针对多个抗原表位的多种抗体的复合物,称为多克隆抗体。这种抗体易出现交叉反应。 单克隆抗体(mAb):由单一杂交瘤细胞产生的,只作用于单一抗原表位的高度均一的特异性抗体,其结构均一、纯度高、特异性强。
名词解释:
ADCC:抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用,是指抗体的Fab段结合病毒感染的细胞或肿瘤细胞表面抗原表位,其Fc段与杀伤细胞表面FcR结合,从而介导杀伤细胞直接杀伤靶细胞。 CDR:互补决定区,免疫球蛋白高变区氨基酸残基种类和顺序特别多变,该区域形成与抗原表位互补的空间构象,决定抗体的特异性,为抗体分子结合抗原表位的部位,称CDR。 铰链区:指位于部分免疫球蛋白CH1、CH2之间,富含脯氨酸的肽链区域。此区易弯曲伸展,能改变抗体“Y”形两个臂之间的距离,有利于两臂同时结合两个相同的抗原表位。 调理作用(opsonization):细菌特异性抗体以Fab段与抗原表位结合,以Fc段与巨噬细胞或中性粒细胞表面FcR结合,通过抗体“桥联”作用,促进吞噬细胞对细菌的吞噬。
1、简述免疫球蛋白的基本结构和主要生物学功能 2、简述五类免疫球蛋白的特性及功能
3、简述免疫球蛋白的功能区及其功能(可变区、恒定区、铰链区)
第五章 补体系统
补体(complement):包括30余种成分,广泛存在于血清、组织液和细胞膜表面,是一个具有精密机制的蛋白质反应系统,不仅是机体固有免疫防御体系的重要组分,也是抗体发挥免疫效应的重要机制之一,并在不同环节参与适应性免疫应答及其调节。
5.1 补体概述
(一)补体系统的组成 1、补体固有成分 经典途径C1qrs、C2、C4;旁路途径B、D、P因子;
MBL途径的MBL;补体活化共同组分C3、C5、C6、C7、C8、C9 C3是血浆浓度最高的补体成分
2、补体调节蛋白 控制补体活化程度和范围的蛋白分子 3、补体受体(CR)
(二)补体的理化性质: 对热不稳定、无种属特异性 (三)补体的合成:主要来自 肝、巨噬细胞
5.2 补体激活途径
经典途径 旁路途径 MBL途径 抗原-抗体复合物 病原体表面甘露糖残基 病原体表面多糖
C1~C9 C3,B、D、P因子,C5~C9 MBL-MASP,C2~C9 Mg2+,Ca2+ Mg2+ Ca2+ C4b2a C3bBbP C4b2a C4b2a3b C3bnBb C4b2a3b 参与特异性体液 参与非特异性免疫 参与非特异性免疫 免疫的效应阶段 感染早期发挥作用 感染早期发挥作用
种系进化中,3条途径先后顺序为:旁路途径→MBL途径→经典途径
MAC:膜攻击复合物,由补体激活的后续成分C5b67n组成,是补体激活的最终效应物,可插入细胞膜形成“渗漏斑”,造成靶细胞膜损伤和靶细胞溶解。
5.4补体的生物学意义
【补体的生物学功能】
1、细胞毒作用:形成MAC导致靶细胞溶解
2、调理作用:补体激活产生的某些片段直接结合于细菌或其他颗粒物表面,通过与吞
噬细胞表面的补体受体结合促进吞噬。
补体的调理作用与抗体的调理作用相协同、加强。
3、炎症介质作用:如C3a、C4a、C5a等,可以介导局部炎症反应 4、清除免疫复合物
免疫黏附(immune adherence):C3b与免疫复合物(IC)结合,同时黏附于红细胞、血小板,从而将IC运送至肝脏和脾脏被巨噬细胞吞噬、清除,此作用称为免疫黏附。
激活物
补体参与成分 所需离子 C3转化酶 C5转化酶 作用
第六章 细胞因子
细胞因子(cytokine):由免疫细胞和组织细胞分泌的、在细胞之间发挥相互作用的一类小分子可溶性多肽蛋白,通过结合相应受体调节细胞生长分化和效应,免疫应答。
6.1 细胞因子的共同特点
(一)基本特征(7)
(二)作用方式:自分泌、旁分泌、内分泌
(三)功能特点:多效性、重叠性、协同性、拮抗性、网络性
6.2 细胞因子分类
1、白细胞介素(IL) 2、集落刺激因子(CSF)
3、干扰素(IFN) (I型干扰素)IFN-α、IFN-β 主要由病毒感染细胞产生;
(Ⅱ型干扰素)IFN-γ主要由活化T、NK细胞产生
4、肿瘤坏死因子(TNF) TNF-α 主要由活化的单核/巨噬细胞产生
TNF-β 主要由活化的T细胞产生,又称淋巴毒素(LT) 5、生长因子(GF)
6、趋化因子(chemokine)
【细胞因子的生物学功能:】
(1)免疫细胞在中枢、外周免疫器官的发育、分化和功能
(2)免疫应答的全过程:①抗感染 ②抗肿瘤 ③诱导细胞凋亡
第七章 白细胞分化抗原和黏附分子
人白细胞分化抗原(HLDA):主要指HSC在分化为不同谱系、各个细胞谱系分化不同阶段、以及成熟细胞活化过程中,表达的细胞表面分子。 分化群(CD):应用单克隆抗体鉴定为主的方法,将来自不同实验室的单克隆抗体所识别的同一分化抗原称为分化群,人CD的编号目前已从CD1编至CD363。 细胞黏附分子(CAM):是介导细胞间或细胞与细胞外基质间相互结合的分子。以受体-配体结合形式发挥作用,使细胞间、细胞与基质间发生黏附。
【黏附分子的分类和主要功能:】
分类:免疫球蛋白超家族(IgSF),整合素家族,选择素家族,钙黏蛋白家族
主要功能:①是免疫细胞识别中的共受体和共刺激信号(CD4/CD8、CD40-CD40L)
②参与炎症过程中白细胞与血管内皮细胞黏附 ③参与淋巴细胞归巢
第八章 主要组织相容性复合体
主要组织相容性复合体(MHC):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。哺乳动物都有MHC,人MHC称为人白细胞抗原基因复合体。
8.1 人类MHC结构及其遗传特性
HLA基因复合体位于:6号染色体短臂,全长3600kb;224个基因座位、96个假基因 一、经典的HLAⅠ类及Ⅱ类基因
Ⅰ类基因只编码重链,轻链由15号染色体基因编码β2m;
Ⅱ类基因分为DP、DQ、DR,每一亚区包括A、B两种基因座位,分别编码α和β链 二、免疫功能相关基因(略)——HLA-G在母胎耐受中发挥功能 三、人类MHC的遗传特点
(一)多基因性和多态性、共显性
多基因性:基因复合体由多个紧密相邻的基因座位组成。
多态性:群体中单个基因座位存在两个以上不同等位基因的现象。
共显性:同一个体中,一个基因座位上来自同源染色体的两个等位基因皆表达。 (二)单体型、非随机表达和连锁不平衡 单体型(haplotype):同一染色体上紧密连锁的MHC等位基因组合 非随机表达:群体中各等位基因不以相同的频率出现
连锁不平衡(linkage disequilibrium):分属两个或两个以上基因座位的等位基因 同时出现在一条染色体上的几率,高于随机出现的概率。
8.2 人类MHC的产物——HLA分子
一、HLA分子的分布 HLA类别 分子结构 肽结合结构域 Ⅰ类 Ⅱ类 α链,β2m α1 + α2 α和β链 α1 + β1 组织分布 所有有核细胞 功能 识别提呈内源性Ag,与CD8结合,对CTL识别起 APC、活化T细胞 识别提呈外源性Ag,与CD4结合,对Th识别起 二、HLA与抗原肽相互作用 HLA的抗原肽结合槽与抗原肽互补,其中有两个或以上与抗原肽结合的关键部位,称锚定位。 HLA分子与抗原肽结合显示相对专一性:
1、具有某类HLA等位基因的个体,可能由于HLA分子抗原肽结合槽与锚定残基不匹配, 而对某种抗原不发生或仅发生低水平免疫应答。 2、不同HLA分子可能提呈同一抗原的不同表位,造成不同个体对同一抗原提呈强度的差异。 3、HLA分子对抗原肽的识别不是一对一关系,而显示一定的包容性。 三、HLA分子的功能
(一)作为抗原提呈分子参与适应性免疫应答 1、MHC性
2、参与T细胞在胸腺中的选择和分化 3、决定疾病易感性的个体差异
4、参与构成种群基因结构的异质性(有助于增强种群的适应能力) (二)作为调节分子参与固有免疫应答 1、经典Ⅲ类基因编码补体成分
2、非经典Ⅰ类基因和MICA基因产物可调节NK细胞活性
3、炎症相关基因参与启动和炎症反应,并在应激反应中发挥作用
8.3 HLA与临床医学
一、HLA与同种器官移植
二、HLA分子表达异常与临床疾病
1、肿瘤细胞HLAⅠ类分子表达下降,逃避免疫监视
2、某些自身免疫病时,某些细胞被诱导表达HLA Ⅱ类分子,如Ⅰ型糖尿病 三、HLA分子与疾病易感的关联
携带HLA-B27者易患强直性脊柱炎
携带HLA-DR3/DR4者易患胰岛素依赖型糖尿病 四、HLA分子与亲子鉴定和法医学
HLA的多基因性和多态性意味着两个无亲缘关系的个体,所有HLA基因座位上拥有相同等位基因的机会几乎为零。
第九章 B淋巴细胞 9.1 B细胞的分化发育
核心事件——功能性BCR的表达 、 自身免疫耐受的形成
(一)BCR的基因结构及其重排 BCR是B细胞表面的mIg
基因重排(gene rearrangement):B细胞在发育过程中,BCR基因发生重新排列组合,从而产生数量巨大的,能识别特异性抗原的BCR。 1、BCR的胚系基因结构
重链 14号染色体 V-D-J (可变区)+ C(恒定区) 基因片段 轻链 κ:2号染色体 λ:22号染色体 V-J + C 基因片段 2、BCR基因重排及其机制
重组酶: ① RAG ②TdT ③其它 顺序:D-J → V-D-J
【为什么B细胞克隆具有单一的特异性,而且只表达一种类型的轻链?】 等位排斥(allelic exclusion):B细胞中一条染色体的重链(或轻链)重排成功后,抑制另一
条染色体上重链(或轻链)的重排。
同型排斥(isotype exclusion):κ链基因重排成功后抑制λ链基因的重排
(二)BCR多样性产生的机制
1、组合多样性(combinational diversity) 2、连接多样性(junctional diversity) 3、受体编辑(receptor editing)
4、体细胞高频突变(somatic hypermutation):已经完成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,主要方式是CDR部位基因碱基点突变。
(三)B细胞在中枢免疫器官中的分化发育
Pro-B (开始重排,但不表达mIgM)→ Pre-B(pre-BCR,但仍不表达功能性BCR) → 未成熟B细胞(表达完整BCR,受抗原刺激则凋亡) → 成熟B细胞(mIgM + mIgD)
(四)B细胞中枢免疫耐受的形成——阴性选择(negative selection)
未成熟B细胞与骨髓自身抗原结合后的可能后果: 克隆清除(clone deletion)、受体编辑(receptor editing)、失能(anergy)
9.2 B细胞的表面分子及其作用
(一)B细胞抗原受体复合物(BCR complex) mIg + Igα/Igβ(CD79a/CD79b) ITAM (二)共受体(coreceptor) CD19/CD21(CR2--EBVR)/CD81 (三)共刺激分子(co-stimulatory molecule)
1、CD40 与CD40L 结合,B细胞活化第二信号 2、CD80/CD86 (B7-1/2)
活化的B细胞表达增强;
与T细胞表面的CD28和CTLA-4结合,提供活化(或抑制)信号 3、黏附分子 LFA-1、ICAM-1
(四)其他
1、CD20 B细胞特异性标志,是治疗性单抗识别的靶分子
2、CD22 特异性表达于B细胞,含ITIM,能负调节CD19/CD21/CD81共受体
9.3 B细胞的分类
依照CD5表达与否,可把B细胞分为B1、B2两类亚群。B1表达CD5,由于发育在先,故命名为B1细胞,B2即通常所指的B细胞。 性质 CD5分子表达 更新的方式 自发产生Ig 针对的抗原 分泌的Ig类别 特异性 体细胞高频突变 免疫记忆 B1细胞 + 自我更新 高 碳水化合物类 IgM>IgG 多反应性 低/无 少/无 B2细胞 - 由骨髓产生 低 蛋白质类 IgG>IgM 高特异性 高 有
天然抗体(natural antibody):在无明显外源性抗原刺激的情况下,B1细胞能自发分泌针对微生物脂多糖和某些自身抗原的IgM,这些抗体称为天然抗体。
9.4 B淋巴细胞的功能
1、产生抗体介导体液免疫应答 2、提呈抗原(专职APC)
3、免疫调节功能(产生细胞因子IL-6、IL-10、TNF-α ; 调节性B细胞)
第十章 T淋巴细胞
10.1 T细胞的分化发育
核心事件:获得多样性TCR的表达
自身MHC性(阳性选择) 自身免疫耐受(阴性选择)的形成
αβTCR基因重排:从pro-T开始,先排β链,与pTα组装成pre-TCR,成为前T细胞; 后排α链,与β链组装成完整TCR,成为未成熟T细胞;
多样性(主要是组合多样性和连接多样性)比BCR更丰富。
阳性选择(positive selection):在胸腺皮质中,未成熟DP细胞表达的随机多样特异性的TCR与胸腺上皮细胞表面的自身抗原肽-MHCⅠ/Ⅱ类分子复合物相互作用,能以适当亲和力结合的DP细胞成活并获得MHC性;不能结合或亲和力过高的DP细胞发生凋亡。
意义:1、获得MHC性 2、DP细胞分化为SP细胞 阴性选择(negative selection):经阳性选择的SP细胞在皮髓质交界处或髓质区,与胸腺DC、MΦ等表面的自身抗原肽-MHCⅠ/Ⅱ类分子复合物相互作用,高亲和力结合的SP细胞发生凋亡,少部分分化为Treg;不能结合的SP细胞存活成为成熟T细胞进入外周免疫器官。
意义:清除自身反应性T细胞,维持T细胞中枢免疫耐受
10.2 T淋巴细胞的表面分子及其作用
一、TCR-CD3复合物
MHC性
TCR的跨膜区有带正电荷的氨基酸残基与带负电荷的CD3跨膜段连接 二、CD4和CD8 (共受体)
CD4 →MHCⅡ(β2) CD4是HIV(gp120)的受体 CD8 →MHCⅠ(α3)
三、共刺激分子(co-stimulatory molecule)
1、CD28
2、CTLA-4 (表达于活化的T细胞) 胞质区有ITIM 3、CD40L (表达于活化的T细胞) 4、LFA-1 和 ICAM-1 四、丝裂原受体
刀豆蛋白A(Con A),植物凝集素(PHA),商陆丝裂原(PWM)
10.3 T细胞的分类和功能
一、根据所处活化阶段分类
(一)初始T细胞(naïve T cell): 从未接受过抗原刺激的成熟T细胞 (二)效应T细胞(effector T cell)
(三)记忆T细胞(memory T cell,Tm)
二、根据TCR类型分类
(一)αβT细胞: 通常所说的T细胞,占95%以上 (二)γδT细胞: 属固有样淋巴细胞(ILLs),识别抗原无MHC性 分布于皮肤表皮和黏膜上皮
三、根据CD分子分亚群
CD4+T →→ 分化为Th细胞,少数有细胞毒作用和免疫抑制作用 CD8+T →→ 分化为CTL
四、根据功能特征分亚群
(一)辅助T细胞(helper T cell,Th)
从未接受过刺激的初始CD4+T细胞:Th0
Th1:分泌IL-2、TNF、IFN-γ,增强细胞介导的抗感染免疫
Th2:分泌IL-4、IL-5、IL-6、IL-13,辅助B细胞活化、增殖、分化和抗体形成 Th17:分泌IL-17,参与固有免疫和炎症发生 Tfh:分泌IL-21,是辅助B细胞应答的关键细胞
(二)细胞毒性T细胞(cytotoxic T lymphocyte,CTL) CD8+T
CTL杀伤机制:①分泌穿孔素(perforin)、颗粒酶(granzyme)等物质杀伤靶细胞
②通过Fas/FasL途径诱导靶细胞凋亡
(三)调节性T细胞(regulatory T cell,Treg) CD4+CD25+Foxp3+ Foxp3是一种转录因子
负免疫应答的方式 ①直接接触抑制靶细胞活化
②分泌TGF-β、IL-10等细胞因子抑制免疫应答
第十一章 抗原提呈细胞与抗原的加工及提呈
11.1 抗原提呈细胞的种类与特点
抗原提呈细胞(APC):能够识别、摄取、加工抗原并以抗原肽-MHC分子复合物的形式将抗原肽提呈给T细胞的一类细胞,在机体免疫识别、应答和调节中起重要作用。 一、APC的分类
1、通过MHCⅡ类分子提呈外源性抗原的APC→CD4+T (1)专职性APC:DC、Mφ、B,组成性表达MHCⅡ类分子 (2)非专职性APC:内皮、上皮、成纤维细胞等,非组成性表达MHCⅡ类分子 2、通过MHCⅠ类分子提呈内源性抗原的APC→CD8+T 属于广义APC,通常提呈胞内寄生病原体抗原、肿瘤的突变蛋白抗原 二、专职性APC
DC不但参与固有免疫应答,还是适应性免疫应答的始动者。单核/巨噬细胞和B细胞仅能刺激已活化的效应T细胞或记忆T细胞,同时自身被T细胞活化,发挥更强效应。 (一)DC 未成熟DC在外周组织识别、摄取抗原后迁移到外周免疫器官发育称为成熟DC
未成熟DC
PRR、FcR、MR高表达
MHCⅡ类分子、共刺激分子、AM低表达
摄取、加工抗原
成熟DC
PRR、FcR、MR低表达
MHCⅡ类分子、共刺激分子、AM高表达
提呈抗原
DC的功能:①识别、摄取、加工抗原,参与固有免疫应答(pDC产生大量Ⅰ型干扰素)
②提呈抗原与免疫激活作用(唯一能直接激活初始T细胞的专职APC) ③参与免疫耐受的形成与维持(中枢耐受:胸腺DC;外周耐受:未成熟DC) ④免疫调节作用(分泌细胞因子或趋化因子,调节其它免疫细胞功能)
(二)Mφ
正常情况下,低表达MHCⅠ/Ⅱ类分子和共刺激分子,提呈能力弱,但在IFN-γ等作用下,这些分子水平显著提高,可发挥专职性APC功能,激活T细胞,自身也被进一步激活。 (三)B细胞 体液免疫应答的主要细胞,可以浓集、内化抗原; 通常不表达B7-1/2等共刺激分子,但在细菌感染或Th辅助下可以表达
11.2 抗原的加工和提呈
抗原加工(antigen processing):或称抗原处理,是APC将内/外源性抗原降解并加工成一定大小的多肽片段,使抗原肽适合与MHC分子结合,再将抗原肽-MHC分子复合物转运到细胞表面的过程。
抗原提呈(antigen presentation):表达于APC表面的抗原肽-MHC分子复合物被T细胞识别,从而将抗原肽提呈给T细胞,诱导T细胞活化的过程。 (一)MHCⅠ类分子提呈途径 内源性蛋白抗原被泛素化、蛋白酶体降解→8~12AA残基被TAP选择性结合并转运至ER中→与MHCⅠ类分子的抗原肽结合槽结合→经高尔基体转运到细胞表面→CD8+T识别 (二)MHCⅡ类分子提呈途径 外源性抗原被识别和摄取,胞内形成内体或溶酶体,在MⅡC中被降解为多肽→在ER中合成组装的(MHC/Ii)3九聚体经高尔基体形成MⅡC,Ii链在MⅡC中降解为CLIP留于抗原肽结合槽→内体或吞噬溶酶体与MⅡC结合后,CLIP在HLA-DM作用下被抗原肽置换,形成抗原肽-MHCⅡ类分子复合物,转运至细胞膜表面→CD4+T识别
第十二章 T淋巴细胞介导的适应性免疫应答
抗原识别
三个阶段{活化、增殖、分化
发挥效应及转归
12.1 T细胞对抗原的识别
免疫突触(immunological synapse):均匀分布于T细胞表面的TCR与pMHCⅡ作用后,多个TCR-pMHCⅡ向T细胞和DC的接触面移动,形成以多个TCR-pMHC为,周围是LFA-1-ICAM-1等共刺激分子的结构。
非特异性结合(通过AM)→特异性结合(TCR-pMHCⅡ+co-stimulatory molecules)
12.2 T细胞的活化、增殖和分化
第1信号:抗原刺激信号
T细胞活化、增殖{第2信号:共刺激信号(缺乏→失能)
细胞因子:𝐈𝐋−𝟐至关重要(缺乏→凋亡)
T细胞活化的信号转导途径主要有:PLC-γ和Ras-MAP 最终导致转录因子NFAT(环孢素、FK-506可抑制)、NFκB、AP-1等的活化
IL−12、IFN−γ→Th1 介导细胞免疫应答
IL−4→Th2 介导体液免疫应答
+
初始CD4T(Th0)TGF−β、IL−2→Treg 免疫抑制和调节
T细胞分化IL−6、IL−21→Tfh 辅助B细胞产生抗体
{IL−1β、IL−6→Th17固有免疫、自身免疫病
Th依赖性:靶细胞不表达或低表达共刺激分子 CD8+T{
Th非依赖性:病毒感染DC高表达共刺激分子{
12.3 T细胞的免疫效应和转归
一、Th的免疫效应
1、Th1:(1)产生IFN-γ激活巨噬细胞(2)产生IL-2等促进淋巴细胞增殖分化 (3)产生TNF-α和TNF-β,活化中性粒细胞
2、Th2:(1)辅助体液免疫应答(2)参与超敏反应性炎症的发生和抗寄生虫反应 3、Th17:固有免疫、自身免疫病
4、Tfh:分泌IL-21,辅助B细胞在生发中心的增殖、分化、Ig类别转换、亲和力成熟 二、CTL的免疫效应
(一)CTL杀伤靶细胞的过程:黏附→极化→致死性攻击 (二)机制:颗粒酶(granzyme)、穿孔素(perforin)和FasL (三)特点:高效、特异性,不损伤正常细胞 三、特异性细胞免疫应答的生物学意义
1、抗感染 2、抗肿瘤 3、免疫病理作用 四、活化T细胞的转归
(一)效应T细胞的抑制或清除
1、Treg的免疫抑制作用
2、活化诱导的细胞死亡(activation-induced cell death,AICD) (二)记忆T细胞(Tm):表型CD45RA-CD45RO+
作用特点:更易被激活,对共刺激信号依赖较低,分泌更多细胞因子
第十三章 B淋巴细胞介导的特异性免疫应答
13.1 B细胞对TD-Ag的免疫应答
一、B细胞对TD-Ag的识别 BCR识别抗原的作用:①产生活化第一信号 ②内化抗原→ … →提供B细胞活化第二信号 【BCR与TCR识别抗原的不同之处:】(也即T细胞表位与B细胞表位之差别,见第三章)
①BCR不仅识别蛋白质抗原,还识别脂类、多糖等 ②BCR不仅识别线性表位,还识别构象表位 ③BCR识别抗原无MHC性
二、B细胞活化所需的信号 (双信号+细胞因子) (一)B细胞活化的第一信号
1、BCR-CD79a/b 信号 2、BCR共受体增强作用(可增强活化信号1000倍以上) (二)B细胞活化的第二信号
由Th细胞与B细胞表面共刺激分子互相作用而产生,最重要的是CD40L/CD40 (三)细胞因子的作用
活化的B细胞表达多种细胞因子受体,在IL-4、IL-5、IL-21等作用下大量增殖 (四)T、B细胞的相互作用 三、B细胞的增殖和终末分化
在(双信号+细胞因子)作用下,B细胞形成生发中心并经历:
体细胞高频突变、Ig亲和力成熟、类别转换 分化为浆细胞或记忆B细胞,发挥功能 (一)B细胞分化的抗原依赖期
B细胞在骨髓微环境发育成初始B细胞,为抗原非依赖期;
在外周免疫器官非胸腺依赖区定居,接受Ag刺激后进入抗原依赖期。 (二)B细胞增殖生成生发中心(germinal center)
在Th辅助下活化的B细胞进入淋巴小结增殖、,形成生发中心暗区
生发中心的B细胞 {
→分为2个区域:
中心细胞:速度减慢或停止,表达mIg中心母细胞:能力极强,不表达mIg
暗区:中心母细胞紧密聚集,FDC很少 { 明区:中心细胞聚集,与众多FDC接触→中心细胞继续分化,阳性选择→亲和力成熟FDC:高表达FcR、CR→浓缩、滞留抗原→B细胞识别内吞→体细胞高频突变、亲和力成熟 Tfh:产生的IL-21在B细胞分化为浆细胞、产生抗体、Ig类别转换中发挥重要作用 (三)体细胞高频突变、阳性选择、Ig亲和力成熟、类别转换
somatic hypermutation:成熟B细胞在外周免疫器官生发中心接受抗原刺激而发生在V区CDR部位基因序列的高频碱基突变,几率约为1/1000,需要Ag诱导和Th辅助。
positive selection:体细胞高频突变后,大多数B细胞克隆中BCR亲和力降低甚至不表达BCR,不能结合FDC表面抗原而凋亡;少部分突变B细胞克隆的BCR亲和力提高,表达抗凋亡蛋白继续存活。
affinity maturation:当大量抗原被清除,或再次免疫应答仅有少量抗原出现时,表达高亲和力BCR的B细胞克隆会优先结合抗原并扩增,最终产生高亲和力抗体。
class switching:可变区相同,而C区基因发生重排使得Ig类别发生变化的过程。在抗原的诱导下发生,Th细胞分泌的细胞因子直接调节Ig转换的类别。 (四)浆细胞、记忆B细胞(Bm)
浆细胞不表达BCR和MHCⅡ类分子;生发中心浆细胞大部分迁入骨髓,长时间持续产生抗体
13.2 B细胞对TI-Ag的免疫应答
TI-Ag 包括细菌多糖、多聚蛋白质、脂多糖等,根据激活B细胞方式不同,分TI-1/2 Ag (一)B细胞对TI-1 Ag的应答
TI−1 Ag→BCR { → B细胞产生低亲和力IgM → 早期抗感染 丝裂原(如LPS)→丝裂原受体 高浓度TI-1 Ag经丝裂原受体与B细胞结合,诱导B细胞多克隆增殖和分化; 低浓度TI-1 Ag激活抗原特异性B细胞 (二)B细胞对TI-2 Ag的应答
TI-2 Ag多为细菌胞壁的荚膜多糖,具有高度重复的抗原表位。
应答细胞主要为B1(5岁才发育成熟,故婴幼儿易感染含TI-2 Ag的病原体)
13.3 体液免疫应答产生抗体的一般规律
(一)初次应答(primary response):
特征:B细胞产生的抗数量体少、亲和力低,IgM为主。
分为 潜伏期、对数期、平台期、下降期 (二)再次应答(secondary response) 特征:诱发再次应答所需抗原量小;
潜伏期短,约为初次应答的一半;
血清抗体浓度增加快,快速达到平台期,平台高; 抗体维持时间长;
机体产生高效、特异的再次应答,IgG为主。
13.4 B细胞介导体液免疫应答的效应
中和作用、激活补体、调理作用、ADCC、阻止局部抗原侵入黏膜(SIgA)等
【简述B细胞在生发中心分化成熟的过程:】
在周围淋巴器官的T细胞区激活的部分B细胞进入初级淋巴滤泡,增殖,形成生发中心。生发中心在抗原刺激后一周左右形成。随着生发中心细胞增加,生发中心可分为两个区域:一个是暗区,中心母细胞多,FDC少;另一个是明区,中心细胞不甚紧密,FDC多。
抗原-抗体复合物结合于FDC上,形成串珠状小体。B细胞可内化串珠状小体,加工后把抗原提呈给Th细胞。活化的Th辅助B细胞活化、增殖和分化。B细胞在生发中心经历体细胞高频突变,Ig亲和力成熟和类别转换,大多数凋亡,少部分存活,最终形成效应B细胞及记忆B细胞,完成B细胞在生发中心的分化成熟过程。
第十四章 固有免疫系统及其介导的免疫应答
固有免疫系统(innate immune system):在生物体内长期种系进化过程中逐渐形成的天然免疫体系,主要由组织屏障、固有免疫细胞、固有免疫分子组成。
14.1 固有免疫系统的组成 物理屏障:致密上皮细胞、纤毛等
皮肤黏膜屏障{化学屏障:胃酸、溶菌酶、抗菌肽等
一、组织屏障微生物屏障:正常菌群
血脑屏障 体内屏障{ 血胎屏障{
二、固有免疫细胞
单核/巨噬细胞,中性粒细胞,DC,NK细胞,固有样淋巴细胞, 肥大细胞,嗜酸性粒细胞,嗜碱性粒细胞 * PRR & PAMP 模式识别受体(PRR):存在于多种免疫细胞膜表面、器室膜上和血清中的一类能直接识别病原体及其产物或宿主凋亡细胞和衰老损伤细胞表面共有特定分子结构的受体。膜型PRR主要包括MR、SR、TLR;分泌型PRR存在血清中,主要包括MBL、CRP等 病原体相关分子模式(PAMP):某些病原体或其产物所共有的高度保守、可被PRR识别结合的特定分子。
血液中:单核细胞、中性粒细胞
(一)吞噬细胞{
组织器官:巨噬细胞
1、巨噬细胞
(1)表面受体:PRR(MR、SR、TLR)、调理性受体(Fc γR、CR)、细胞因子受体 (2)主要生物学功能:(“杀伤、炎症、提呈、调节”)
①杀伤清除病原体
②杀伤胞内寄生菌和肿瘤等靶细胞 ③参与炎症反应
④加工提呈抗原启动适应性免疫应答 ⑤免疫调节作用
2、中性粒细胞:占白细胞的60%~70%,胞质颗粒含髓过氧化物酶(MPO) (二)树突状细胞
(三)自然杀伤细胞(NK cell):TCR- mIg- CD56+ CD16+
不表达特异性抗原识别受体,而是通过表面活化性受体和抑制性受体识别 KIR2DL、KIR3DL−ITIM
KIR:{
识别MHCⅠ类分子KIR2DS、KIR3DS−DAP12−ITAM CD94−NKG2A−ITIM KLR:{
CD94−NKG2C−DAP12−ITAM{杀伤活化/抑制受体
(杀伤活化/抑制) NKG2D−DAP10−ITAM
识别非MHCⅠ类分子{ NCR−CD3ζζ/DAP12−ITAM
{(杀伤活化)
生理条件下,自身组织细胞正常表达MHCⅠ类分子,NK细胞表面杀伤抑制受体主导作用;病毒感染或细胞癌变时,细胞表面MHCⅠ类分子表达下调或缺失,同时其表面某些可以被NK细胞识别的非MHCⅠ类分子配体表达上调。 (四)固有样淋巴细胞(ILLS)——γδT、NKT、B1
三、固有免疫分子及其主要作用
1、补体系统(作用见第五章) 2、细胞因子(作用见第六章)
3、其它抗菌物质——抗菌肽、溶菌酶、乙型溶素等
14.2 固有免疫应答及其与适应性免疫应答的关系
一、固有免疫应答作用时相
1、即刻固有免疫阶段(0~4h) ①皮肤黏膜屏障
②某些病原体突破屏障后直接激活补体旁路和MBL途径而被裂解破坏
③局部巨噬细胞活化后产生的趋化因子可吸引中性粒细胞进入感染部位对病原体杀伤 2、早期诱导的固有免疫应答(4~96h) 3、适应性免疫应答启动阶段(96h~)
未成熟DC接受病原体刺激迁移至外周免疫器官发育成熟,激活初始T细胞。
二、固有免疫应答与适应性免疫应答的关系 固有免疫应答参与适应性免疫应答的全过程,并能影响适应性免疫的类型。生理条件下,固有免疫和适应性免疫相互依存,密切配合共同完成免疫防御、监视和自稳功能。
1、启动适应性免疫应答
2、调节适应性免疫应答的类型和强度
3、协助效应T细胞进入感染或肿瘤发生部位 4、协同效应T细胞和抗体发挥免疫效应 固有免疫应答 适应性免疫应答 参与细胞 效应分子 作用时相 识别受体 皮肤黏膜上皮细胞、吞噬细胞、DC、NK、固有样淋巴细胞等 细胞因子、补体、抗菌肽、 溶菌酶、穿孔素、颗粒酶、FasL 0~96h PRR、有限多样性识别受体 胚系基因直接编码产生 多样性有限 直接识别病原体及感染组织细胞或衰老损伤细胞所共有的高度保守的分子结构 趋化募集后迅速产生免疫效应; 无记忆功能,不发生再次应答 较短 αβT、B2、APC 细胞因子、特异性抗体、 穿孔素、颗粒酶、FasL 96h之后 特异性抗原识别受体(BCR、TCR) 胚系基因重排产生 高度多样性 识别APC表面MHC分子提呈的抗原肽或FDC表面捕获的抗原分子,具有高度特异性 克隆扩增分化,成为效应细胞后发挥作用;有记忆功能,可再次应答 较长 识别特点 作用特点 维持时间
第十五章 免疫耐受
非特异性{ 先天性——免疫缺陷 获得性——免疫抑制措施
免疫无应答
先天性——对自身抗原
特异性——免疫耐受 {
获得性——人工诱导耐受{
【影响免疫耐受状态建立的因素:】 1、抗原剂量:高带耐受、低带耐受 2、抗原类型及剂型:可溶性、单体(分子量小)的抗原更易诱导耐受 3、抗原进入机体的途径:口服及静脉注射易导致耐受 4、抗原存在的时间:抗原在机体内持续存在易导致耐受 5、抗原表位的性质:耐受原表位易导致耐受 6、机体本身因素:遗传背景、年龄及发育状态、生理状态等
对于T细胞,一般来说具有低带耐受和高带耐受;而对于B细胞,一般来说只有高带耐受,原因在于B细胞可以浓集抗原。 T细胞耐受发生快、持续时间久。 耐受分离(split tolerance):口服抗原,经胃肠道诱导派尔淋巴结及小肠固有层B细胞,产生分泌型IgA,发挥局部黏膜免疫效应,但却导致全身的免疫耐受。
【免疫耐受的主要机制:】
中枢耐受:主要通过阴性选择,借助克隆清除以建立对自身抗原的耐受
外周耐受:1、克隆清除:自身抗原高水平表达,且与TCR有高亲和力(似于高带耐受) 2、免疫忽视:自身抗原表达水平低(似于低带耐受)
3、克隆失能:常由iDC提呈导致,共刺激分子表达水平低
4、免疫调节细胞作用:Treg通过直接接触抑制或分泌细胞因子抑制免疫应答 5、免疫豁免部位:如晶状体蛋白生理状态下不致免疫反应 【小结】
自身抗原免疫耐受的打破,可导致自身免疫病; 人工建立耐受可使移植物存活;
恢复对自身抗原的耐受,可以治疗自身免疫病;
打破免疫耐受,恢复免疫应答,在抗肿瘤、抗感染中有重要意义。
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