第8章 細胞介導(dǎo)免疫應(yīng)答

1、第8章 細胞介導(dǎo)免疫應(yīng)答 免疫應(yīng)答指抗原物質(zhì)進入機體，激發(fā)免疫系統(tǒng)發(fā)生一系列反應(yīng)以排除抗原的過程。即免疫細胞識別、攝取、處理抗原，繼而活化、增殖、分化，產(chǎn)生免疫效應(yīng)的過程。第一節(jié) 免疫應(yīng)答基本概念 免疫應(yīng)答類型 1.根據(jù)效應(yīng)機理分為 體液免疫：B細胞活化產(chǎn)生特異性抗體發(fā)揮免疫效應(yīng)。 細胞免疫：特異性T細胞活化發(fā)揮免疫效應(yīng)。 2.根據(jù)效應(yīng)結(jié)果分為 生理性免疫應(yīng)答：清除有害物。 病理性免疫應(yīng)答：引起組織損傷或功能障礙。 3.根據(jù)來源分為 天然性免疫 適應(yīng)性免疫 一、免疫應(yīng)答的非特異性與特異性 1.非特異性免疫應(yīng)答 2.特異性免疫應(yīng)答基本特征*特異性：針對某種抗原產(chǎn)生的抗體或效應(yīng)細胞，發(fā) 生的免疫應(yīng)

2、答。 *記憶性：初次接觸某種抗原后，免疫系統(tǒng)可長期保 留對該抗原的“記憶性”，發(fā)生再次免疫 應(yīng)答。 *識別“自己”和“非己”：個體發(fā)育過程中產(chǎn)生。特異性免疫應(yīng)答階段抗原識別 免疫細胞活化免疫效應(yīng) 發(fā)生部位 外周免疫器官 皮膚淋巴循環(huán)淋巴結(jié) 抗原靜脈脾 口服或吸入粘膜局部粘膜下淋巴細胞 二、主動免疫、被動免疫和“過繼”免疫 1.主動免疫 指用抗原刺激一個個體而產(chǎn)生的免疫性，受到免疫的個體遇到相同的抗原刺激便會作出強烈的免疫應(yīng)答。 2.被動免疫 指把一種特異性抗體人工轉(zhuǎn)移給未受到過相應(yīng)抗原侵入的個體，使該個體獲得抵抗該抗原的能力。 3.過繼免疫 指通過轉(zhuǎn)移免疫的淋巴細胞到一個未免疫的個體，使其與供

3、體具有同樣特異的免疫性。這里轉(zhuǎn)移的T淋巴細胞是具有特異性的活化的淋巴細胞。三、無應(yīng)答和免疫耐受 抗原侵入機體后也可能出現(xiàn)無應(yīng)答。有兩個原因可引起無應(yīng)答：免疫耐受、免疫缺陷。 免疫耐受指機體免疫系統(tǒng)接觸特定抗原后產(chǎn)生的針對該抗原的特異性免疫無反應(yīng)性，是免疫系統(tǒng)的一種主動反應(yīng)過程。 免疫缺陷包括遺傳性免疫缺陷、獲得性免疫缺陷，無法對抗原侵入產(chǎn)生應(yīng)答。第二節(jié) 特異性免疫應(yīng)答的基本過程一、抗原遞呈細胞 指能攝取, 加工處理抗原, 并將抗原信息提呈給淋巴細胞的一類免疫細胞，在機體免疫應(yīng)答過程中發(fā)揮重要作用。 此類細胞能輔助和調(diào)節(jié)T細胞、B細胞識別抗原并對其產(chǎn)生應(yīng)答，故又稱為輔佐細胞(accessory

4、cell)，簡稱A細胞。專職抗原提呈細胞(professionalAPC): 組成性表達MHCII類分子和共刺激分子，能攝取并處理和提呈抗原的細胞。包括：樹突狀細胞 ；單核吞噬細胞系統(tǒng)；B細胞?？乖岢誓芰?。非專職APC(non-professional APC) ： 在某些活性分子刺激下能被誘導(dǎo)表達MHC-II類分子并能處理和提呈抗原的細胞 。包括：內(nèi)皮細胞；纖維母細胞；上皮及間皮細胞；嗜酸性粒細胞等?？乖岢誓芰θ?。廣義APC：指能加工處理抗原并以抗原肽-MHC分子復(fù)合物的形式提呈抗原信息的所有細胞。 如所有有核細胞都可表達MHC I類分子，將細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)抗原加工成抗原肽，并遞呈給CD

5、8+CTL細胞，成為CTL殺傷的靶細胞。一般不將此類有核細胞稱為APC，而只稱為靶細胞。 機體被病原體侵入后，免疫應(yīng)答首先從非特異性應(yīng)答開始。 1989年，美國免疫學家Janeway提出模式識別理論，認為某些病原體或其產(chǎn)物共有在進化上高度保守的特定分子結(jié)構(gòu)，這種高度保守的分子結(jié)構(gòu)稱為病原相關(guān)分子模式（pathogen-associated molecular pattern, PAMP）。 PAMP能被固有免疫細胞表面的相應(yīng)受體，即模式識別受體（pattern recognition receptor, PRR）所識別，以保證免疫識別作用的相對特異性。 固有免疫只識別不同類別的微生物，且只識別

6、某一類微生物的共同結(jié)構(gòu)(PAMP)。與之結(jié)合的受體被稱為“模式識別受體(PRR)”。模式識別受體主要表達于固有免疫細胞表面。不同類型的微生物表達不同的分子模式，被不同的模式識別受體識別。 由于免疫細胞識別的這些分子模式不存在于人體細胞表面，所以固有免疫系統(tǒng)也能識別自己和非己。 除了細胞膜上的PRR外，血清和體液中還存在可溶性的PRR。 它們可與病原微生物結(jié)合促進調(diào)理吞噬、活化補體，進而啟動細胞內(nèi)免疫相關(guān)細胞因子的轉(zhuǎn)錄和分泌，活化并啟動后續(xù)特異免疫應(yīng)答過程。因此，抗原遞呈細胞及模式識別受體是介導(dǎo)固有免疫和特異性免疫的橋梁。APC加工處理的抗原種類: 外源性抗原(exogenous antigen

7、): 通過吞噬或吞飲等作用被APC從細胞外攝入的抗原，以抗原肽-MHC II類分子復(fù)合物形式提呈給CD4+T細胞 。可以是細胞攝入的各種病原體和疫苗，以及在空泡內(nèi)生長的病原體。自身蛋白質(zhì)被細胞攝入后也成為外源性抗原。 內(nèi)源性抗原(endogenous antigen): 細胞內(nèi)合成的抗原，以抗原肽-MHC I類分子復(fù)合物形式提呈給CD8+T細胞 。 既可以是細胞產(chǎn)生的自身所固有的蛋白質(zhì)，也包括胞內(nèi)寄生的病毒或其他病原體依賴宿主細胞蛋白質(zhì)合成機制產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，以及細胞惡性轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生的突變蛋白，即腫瘤抗原。所以內(nèi)源性抗原同時包括自身抗原和非己抗原。二、T細胞活化 獲得性細胞免疫應(yīng)答是從初始T細胞接

8、受抗原刺激到分化成效應(yīng)T細胞并將抗原清除的過程。一般指T細胞對蛋白質(zhì)抗原的免疫應(yīng)答。 細胞免疫應(yīng)答可人為地分為三個階段： 免疫識別，包括抗原遞呈和T細胞受體對抗原表位的特異性識別； T細胞活化，細胞克隆增殖、分化，由初始T細胞變?yōu)樾?yīng)T細胞； 發(fā)揮免疫效應(yīng)，包括Th細胞的輔助功能、CTL細胞的殺傷功能。 T細胞活化的基本條件： 抗原遞呈細胞(或靶細胞)表面MHC/抗原肽復(fù)合物與TCR結(jié)合，提供第一信號； APC表面B7分子與T細胞表面CD28分子結(jié)合，提供第二信號； IL-1和IL-2為第三信號。 T細胞也可被某些絲裂原激活，如植物血凝素和刀豆蛋白A可活化多數(shù)T細胞，沒有抗原特異性。三、外源性

9、抗原的免疫應(yīng)答 通過吞噬和吞飲作用攝取內(nèi)化到細胞囊泡系統(tǒng)（vesicular system）的外源性抗原（如細菌代謝產(chǎn)物及其它可溶性蛋白質(zhì)抗原等），在細胞內(nèi)被溶酶體酶降解成含1030個氨基酸殘基的小肽片段，與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的MHC-II類分子結(jié)合形成復(fù)合物，提呈給CD4+ T細胞。攝取抗原 吞噬小體吞噬溶酶體MHC-類分子Ii鏈復(fù)合體MHC+抗原肽MHC-類分子復(fù)合物Ii鏈降解 CD4+T細胞識別MHC II類分子相關(guān)的抗原肽，針對細胞外感染(如細菌感染)，通過細胞因子的產(chǎn)生與分泌，發(fā)揮Th細胞的功能，調(diào)節(jié)細胞免疫應(yīng)答和體液免疫應(yīng)答。 初始或記憶T細胞膜表面TCR與APC表面MHC-抗原肽復(fù)合物特異

10、性結(jié)合的過程稱為抗原識別。 抗原識別的前提條件是T細胞需要與APC之間保持物理空間緊密的接觸，而這種接觸是建立在此兩種細胞表面黏附分子相互作用的基礎(chǔ)上。 T細胞與APC的非特異性結(jié)合 TCR與APC的特異性穩(wěn)定結(jié)合 T 細胞抗原受體及其識別抗原的特點 只識別表達于APC表面并與MHC分子結(jié)合 成復(fù)合物的多肽 只識別氨基酸一級序列的多肽線性決定簇 TCR識別抗原受到MHC的限制 CD4+T只識別與MHC-II分子結(jié)合的肽段 CD8+T只識別與MHC-I分子結(jié)合的肽段識別方式：初始 T細胞TCR與APC表面提呈的MHC-肽復(fù)合物結(jié)合。 TCR與CD3分子形成TCR-CD3復(fù)合物，TCR識別抗原肽，

11、CD3將其細胞外刺激信號傳遞到細胞內(nèi)部，通過一些信號傳導(dǎo)途徑將細胞膜刺激信號轉(zhuǎn)化為細胞功能活化狀態(tài)。 T細胞活化需要兩個不同的細胞外信號共同刺激。 第一信號來自抗原，APC表面的MHC-抗原肽復(fù)合物與TCR(包括CD4和CD8)的相互作用和結(jié)合，該信號確保免疫應(yīng)答具有高度特異性。 第二信號由APC表面的共刺激分子提供。信 號第一信號第二信號T細胞TCR和CD4/CD8 CD28APCMHC-肽復(fù)合物B7(B7.1、B7.2)T細胞活化的雙信號 第一信號的產(chǎn)生 T細胞的TCR、CD4(或CD8)與APC的MHC-抗原肽復(fù)合物結(jié)合，產(chǎn)生第一信號。 CD4、CD8使TCR識別肽-MHC的閾值降低10

12、0倍。 接受第一信號后的CD8+、CD4+T細胞表達高親和力IL-2受體。第二信號(協(xié)同刺激信號)的產(chǎn)生 僅有第一信號，T細胞不能活化，反而導(dǎo)致無能狀態(tài)。 第二信號主要由APC的協(xié)同刺激分子B7與T細胞上的CD28受體相互作用產(chǎn)生，并通過CD28傳入T細胞。 CD2與LFA-3, LFA-1與ICAM-1或ICAM-3之間的相互作用，既加強細胞間結(jié)合和促進TCR識別抗原，也為T細胞活化提供第二信號。 接受第二信號后的T細胞表達IL-2。 Th充分活化Th表達CD40L 與B細胞CD40結(jié)合B細胞獲得活化第二信號 B細胞和T細胞分別識別同一抗原分子中兩種不同的抗原表位。 B細胞的激活需要Th細胞

13、輔助刺激分子的輔助，而Th細胞可被B細胞或其他APC遞呈的抗原與輔助刺激分子激活。 Th細胞不僅為B細胞提供第二活化信號，還分泌多種細胞因子輔助B細胞活化。 活化的B細胞在Th細胞分泌的多種細胞因子作用下，進一步增殖和分化，最終分化為可分泌特異性抗體的漿細胞。 特異性抗體產(chǎn)生后，可產(chǎn)生一系列免疫效應(yīng)：中和作用、調(diào)理作用、ADCC、CDC。 中和作用：高親和力IgA、IgA可通過Fab段與病原體或其毒素結(jié)合，阻斷病原體或其毒素進入宿主細胞?？贵w不可通過封閉抗原，使抗體失去生物學活性或易于被吞噬細胞所吞噬。 調(diào)理作用：利用抗體的Fab段與病原體或其毒素結(jié)合，以抗體的Fc段與吞噬細胞表面的Fc受體結(jié)

14、合，通過抗體對抗原的調(diào)理作用，增強吞噬細胞對病原體或其毒素的吞噬功能。 補體依賴的細胞毒作用(CDC): IgG或IgM抗體結(jié)合抗原后，可激活補體，形成膜攻擊單位，介導(dǎo)對病原體的細胞毒作用。 抗體依賴的細胞介導(dǎo)的細胞毒作用(ADCC): 表達Fc受體的NK等細胞通過識別抗體的Fc段直接殺傷被抗體包被的靶細胞。當抗體分子的Fab段特異性地結(jié)合靶細胞膜上的抗原，其Fc段發(fā)生構(gòu)型改變，可與NK等表面Fc受體結(jié)合發(fā)生活化，殺滅靶細胞?？贵w的免疫效應(yīng) CD4+Th2：應(yīng)對細胞外感染病原體、寄生蟲，輔助B細胞活化，介導(dǎo)嗜酸性粒細胞和肥大細胞發(fā)揮殺滅寄生蟲的效應(yīng)。通常不伴隨固有免疫應(yīng)答和巨噬細胞活化。四、內(nèi)

15、源性抗原的免疫應(yīng)答 存在于胞漿中的內(nèi)源性抗原（如病毒和細菌感染細胞后，在細胞合成的蛋白類物質(zhì)，及腫瘤細胞抗原等）首先被宿主APC內(nèi)蛋白酶類降解成小肽片段,再與MHC-I類分子形成復(fù)合物, 提呈給CD8+T細胞。 CD8+T細胞識別MHC I類相關(guān)抗原肽，遞呈MHC I類限制性內(nèi)源抗原肽的APC大多為病毒、胞內(nèi)感染細菌所感染的組織細胞或腫瘤細胞。針對細胞內(nèi)病毒感染和基因突變事件產(chǎn)生細胞毒效應(yīng)，發(fā)揮CTL細胞的功能。 如果靶細胞上的MHC-I分子丟失或變異，CD8+CTL細胞則不識別和殺傷靶細胞。CD8+T細胞的激活 一般需要CD4+T細胞(Th1)的輔助。 第一種方式， CD4+T細胞誘導(dǎo)APC

16、表達或上調(diào)協(xié)同刺激分子，為CD8+T細胞提供足夠強的第二信號。 第二種方式，APC不能提供足夠的協(xié)同刺激信號，已活化的CD4+T細胞通過分泌IL-2輔助CD8+T細胞激活。 CD4+T細胞輔助CD8+T細胞激活的條件是兩種細胞必須識別同一個APC上的抗原。CD8+T: 消滅病毒感染細胞和腫瘤細胞。 靶細胞特點 (1) 病原體在感染細胞內(nèi)增殖,不被所感染的細胞破壞； 不能接觸細胞外的抗體。 (2) MHC I類分子表達下降。 靶細胞：胞內(nèi)寄生的病原體（主要為病毒）的感染細胞和腫瘤細胞等。 CD8+ T細胞：針對內(nèi)源性感染，通過表達CD40L和分泌IFN-活化巨噬細胞。 活化的巨噬細胞可高水平表達

17、共刺激分子和MHC II類分子，增強其遞呈抗原功能，啟動特異性免疫應(yīng)答；可行使殺滅胞內(nèi)微生物的功能；分泌細胞因子，誘導(dǎo)急性炎癥反應(yīng)發(fā)生，富集中性粒細胞，吞噬和消滅微生物。 Th1細胞也具有活化巨噬細胞的功能。 初始CD8+ T細胞活化后，分化為CTL，其殺傷效應(yīng)具有高度特異性和細胞接觸依賴性，只殺傷MHC-I類分子遞呈的特異性抗原肽的靶細胞。 CTL介導(dǎo)的細胞毒反應(yīng)主要是通過細胞毒顆粒的釋放來實現(xiàn)，穿孔素和顆粒酶是殺傷靶細胞的兩個最主要的顆粒蛋白。 CTL另外一個殺傷機制是通過CTL表面表達FasL和分泌TNF-(腫瘤壞死因子),與靶細胞Fas和TNF受體結(jié)合，啟動caspase信號傳導(dǎo)途徑，

18、誘導(dǎo)靶細胞凋亡。CTL殺傷作用的特點： 具有抗原特異性和MHC-I類分子限制性； 與靶細胞直接接觸，不傷害其他無關(guān)細胞； 反復(fù)殺傷表達MHC-I類分子及相應(yīng)特異抗原的多個靶細胞而不損傷自身。 當抗原被效應(yīng)細胞清除后，大量被抗原激活的T細胞死于細胞凋亡。因為活化的T細胞可高水平表達FasL。 FasL與Fas相互作用，啟動caspase級聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致細胞凋亡，即活化誘導(dǎo)的細胞死亡(AICD)。五、抗原交叉遞呈途徑 抗原交叉遞呈指內(nèi)源性抗原通過MHC-II類分子遞呈，而外源性抗原通過MHC-I類分子遞呈。 抗原在內(nèi)粒體膜上與MHC-I類分子結(jié)合遞呈。 APC內(nèi)吞結(jié)合有MHC-I類抗原復(fù)合物分子。

19、內(nèi)粒體中外源性抗原滲入胞質(zhì)中。 APC表面空載MHC分子可外加不同性質(zhì)的抗原肽實現(xiàn)交叉遞呈。 一些分子可介導(dǎo)交叉遞呈，如HSP可介導(dǎo)外源性抗原滲入內(nèi)源性通路。第三節(jié) 細胞凋亡與免疫 由體內(nèi)外因素觸發(fā)細胞內(nèi)預(yù)存的死亡程序而導(dǎo)致的細胞死亡過程稱為細胞凋亡(apoptosis), 又稱程序性死亡(programmed cell death,PCD)。 細胞壞死(necrosis): 外來致病因素作用下使得細胞正常代謝活動被強行中斷而引起的“意外”的、被動性死亡過程，只見于病理情況下。壞死凋亡 細胞壞死 細胞凋亡凋亡小體back 程序性細胞死亡（PCD）指在生長發(fā)育過程中細胞在基因調(diào)控下，按照一定時空

20、順序發(fā)生的生理性死亡。 細胞凋亡是形態(tài)學的概念，程序性細胞死亡是功能上的概念。1.細胞凋亡與淋巴細胞發(fā)育及克隆選擇 機體對多樣性外來抗原的選擇識別能力來源于機體在免疫系統(tǒng)發(fā)育分化過程中對淋巴細胞的選擇和刪除。通過基因重排產(chǎn)生多種多樣的T細胞和B細胞克隆，又通過細胞凋亡消除那些對自身抗原有反應(yīng)的淋巴細胞克隆，保留了對自身抗原不能識別的淋巴細胞克隆，從而形成對自身的免疫耐受狀態(tài)。雙陰性細胞（DN,CD4-CD8-）雙陽性細胞（DP，CD4+CD8+）陽性選擇（獲得MHC限制性識別能力）陰性選擇（獲得自身耐受）成熟的單陽性細胞陽性選擇(未成熟T細胞) CD4+CD8+DPCD4+或CD8+SP 凡是所表達的TCR能識別結(jié)合胸腺上皮細胞中MHC分子的胸腺細胞被選擇而繼續(xù)發(fā)育。 凡是所表達的TCR不能識別胸腺上皮細胞中MHC分子的胸腺細胞則自行凋亡。 陽性選擇的結(jié)果：獲得自身MHC限制性。 識別結(jié)合MHC I類分子發(fā)育為CD8+T細胞 識別結(jié)合MHC II類分子發(fā)育為CD4+T細胞陰性選擇 (未成熟T細胞) 凡TCR與自身抗原肽-MH