《免疫学教学课件》15 免疫耐受 第16章 免疫调节

第十五章 免疫耐受 Immunological Tolerance 主要内容 第一节 免疫耐受的形成及表现 第二节 免疫耐受机制 第三节 免疫耐受与临床医学 Immunological tolerance 对抗原特异应答的T与B细胞，在抗原刺激下 ，不能被激活，不能产生效应细胞或抗体，从 而不能执行正免疫应答效应的现象。 （耐受原 - 免疫原） 抗原特异性 免疫缺陷 免疫抑制 免疫抑制(Immunological Suppression) 机体在后天外界因素的影响下，对所有抗原的免疫 应答能力下调或丧失（糖皮质激素、环磷酰胺） 免疫缺陷(Immunodeficiency) 对所有抗原缺乏全部或某一特定类型的免疫应答 （SCID) 第一节 免疫耐受的形成及表现 一、胚胎期及新生期接触抗原所导致的免疫耐受 胚胎期嵌合体形成中的耐受 胚胎期/新生期人工诱导的耐受 二、后天接触抗原导致的免疫耐受 （一）抗原因素 抗原的剂量、抗原的类型及剂型、免疫途径、表位特点、 持续存在及变异等 （二）机体方面的因素 胚胎期接触抗原所致的免疫耐受 1945年，Owen报道在胚胎期接触同种异型抗原 所致免疫耐受现象。两头小牛体内存在两种不同 血型抗原的红细胞 异卵双胎小牛 新生期接触抗原所致的免疫耐受 Medawar实验 胚胎期及新生期，不成熟免疫细胞接触抗原后，会 被克隆清除，形成对抗原的免疫耐受。 骨髓骨髓 Burnet在克 隆选择学说 中推测：在 胚胎发育期 ，不成熟免 疫细胞接触 抗原后，会 被克隆清除 ，形成对抗 原的耐受。 Medawar证 实了这一观 点。 后天接触抗原导致的免疫耐受 抗原因素： 抗原剂量：低带（low-zone）耐受 （APC表面需要10100 抗原肽-MHC复合 物与相应的TCR结合后，才能激活T细胞） 高带（high-zone）耐受。 抗原剂量过低，不足 以激活T及B细胞 低带耐受 抗原剂量过高 诱导Ts细胞活化 /诱导细胞凋亡 抑制免疫应答 高带耐受 抗原剂量与免疫耐受 T细胞耐受易于诱导，所需抗原量低 ，耐受持续时间长（数月数年） B细胞耐受的诱导，需要较大剂量的 抗原，耐受持续时间短（数周） 抗原类型： 抗原持续存在：自身抗原反复刺激、缺乏活化 APC共刺激信号，自身抗原特异性T细胞凋亡。 抗原类型 颗粒 可溶 聚合体（APC吞噬和呈递） 单体易致耐受 抗原免疫途径： 口服抗原-耐受分离(split tolerance) IgA Oral、 静脉注射、 腹腔注射 抗原表位特点： 例：鸡卵溶菌酶蛋白质的N端表位诱导 Treg活化,称为耐受原表位(tolerogenic epitopes) C端表位 诱导Th细胞的活化 抗原变异 例如：HIV 及 HCV 病原体易发生抗原变异，使 机体丧失原有的免疫效力； 而且由于变异而产生的模拟抗原，与特异应答的T 、B细胞表面的抗原受体结合，但却不产生第一 活化信号，导致T、B细胞处于免疫耐受状态。 第二节 免疫耐受机制 中枢耐受 central tolerance 在胚胎期及出生后T与B细胞发育过程中，遇自身 抗原所形成的耐受。 外周耐受 peripheral tolerance 成熟的T及B细胞，遇内源性或外源性抗原，不产 生正免疫应答。 一、中枢耐受（T细胞阴性选择） 中枢耐受缺失 胸腺及骨髓微环境基质细胞缺陷 阴性选择下降或障碍 结果：自身免疫病 如：Fas及FasL基因突变，胸腺基质细胞不 表达功能性Fas或FasL，易发生系统性红斑 狼疮（SLE） 诱导免疫耐受的自身抗原分为两类： 1、体内各组织细胞普遍存在的抗原 在胸腺及骨髓参与阴性选择 2、组织特异性抗原 如胰岛素和甲状腺球蛋白，也可表达于胸腺髓质区 上皮细胞。其受自身免疫调节基因（autoimmune regulator gene，AIRE）的编码蛋白的调控。若该 调节基因缺陷，则产生自身免疫性疾病 二、外周耐受（对组织特异自身抗原） 克隆清除（deletion）：TCR亲和力高或自身抗 原浓度高 + 缺乏第二活化信号 凋亡 免疫忽视（immunological ignorance）： TCR亲和力低或自身抗原浓度低 + 缺乏第二活化 信号抗原与自身应应答T细细胞克隆同时时存在 T细胞活化T细胞无能 MHC- II MHC- II TCR TCR Co-stimulating molecules APC APC T cell T cell 对组织特异性自身抗原应答的T及B细胞，在外周 处于克隆无能（anergy）或克隆不活化（clonal inactivation）状态。比较常见的是由不成熟DC 所诱导（iDC）。 不表达B7分子，缺少活化的第二信号 调节性T细胞（regulatory T cell） 调节性T细胞通过直接接触、分泌IL-10及TGF-b 等细胞因子抑制外周自身反应性T，B细胞的活化 ，维持自身耐受。 细胞因子的作用 - 如某些生长因子，主要用来维持自身低反应性T、 B细胞的存活，但是如果水平过高（如：B细胞活 化因子BAFF)，就会打破耐受（SLE、类风湿）。 信号转导障碍与免疫耐受 信号调控的负调控分子表达不足或缺陷，打破 耐受，导致自身免疫病。 免疫隔离： 在生理条件下不导致免疫应答 脑、眼的前房、胎盘等部位。 生理屏障：免疫隔离部位的细胞与免疫效应 细胞不能随意出入免疫隔离部位。 抑制性细胞因子：隔离屏障部位产生IL- 10 及TGF-b，抑制细胞的激活。 第三节 免疫耐受与临床医学 生理性免疫耐受 对自身抗原的不应答，不产生自身免疫病。 病理性免疫耐受 对感染的病原体及肿瘤细胞不产生应答，不执 行正常的免疫防卫功能。 临床需要建立免疫耐受或打破免疫耐受 建立免疫耐受 口服免疫原，建立全身 免疫耐受 口服抗原后，使大分子 抗原转化为小分子抗原 口服后，产生肠道粘膜 特异性免疫（由体液免 疫IgA介导），诱导产生 的与体液免疫应答相关 的细胞因子抑制Th1介 导的变态反应（EAE） 。 变态反应性脑脊髓炎（EAE) 建立免疫耐受 静脉注射单体抗原（同种异型抗原血细胞， 器官移植前） 移植骨髓及胸腺（器官移植前） 转染基因（供体基因转染受者骨髓细胞） 脱敏治疗（皮下多次小剂量注射变应原，抑 制IgE的产生，预防I型超敏反应发生） 防止感染（避免自身免疫病） 诱导产生具有特异拮抗作用的调节性细胞（ 将效应T细胞独特型TCR基因进行克隆，制 备重组蛋白，作为免疫原，可诱导抗独特型 T细胞产生），抑制效应细胞对靶细胞的攻 击。 自身抗原肽拮抗剂的使用 （从人工肽库中选 取，抑制自身抗原与TCR、BCR的结合） 打破免疫耐受 肿瘤治疗：肿瘤抗原及免疫应答分子的使用 （克隆TAA/TSA，肿瘤抗原疫苗；MHC、B7、 CD40） 抗免疫抑制分子及调节性T细胞用于肿瘤免疫治疗 （CTLA-4抗体、Treg表达TLR-9，用其配体CpG逆 转） 细胞因子及其抗体的使用 （INF-、IL-12与TGF-b的抗体联合应用） 多重抗感染措施，防止病原体产生抗原拮抗分子。 第十六章 免疫调节 Immunoregulation 免疫调节（immune regulation） 免疫应答过程中，各种免疫细胞与免疫分子 相互促进或相互抑制，形成正负作用的网络结 构，使免疫应答维持在适宜的强度和时限，以 保证机体免疫功能的稳定。其本质是在遗传基 因控制下由多因素参与的调节过程。 第一节 免疫调节是免疫 系统本身具有的能力 1、感知与调节 对应答的感知是启动调节的前提； 感知既包括引发免疫应答的抗原因素，也 包括自身在内的各种参与应答的成分，以 及这些因素与成分在质和量上的变化； 调节包括正向和负向两个方面，最终得以 恢复内环境的稳定； 感知和调节可以由免疫系统自行实施。 抗原抗原对照组实验组 45天后测血清中 抗体滴度 第55天家兔与未免疫兔 作血清交换 实验组 交换血清 5055606570 抗 体 滴 度 对照组 免疫系统对抗体浓度变化的感知和自行启动反馈调节 免疫后天数 二、应答与调节 负反馈调节是免疫调节的主流。在启动免 疫应答之后，免疫系统凭借其负向调节，恢 复自身内环境稳定。 三、调节与干预 免疫干预由人为介入，免疫调节是自然 发生。免疫干预包括对正常免疫应答途径 实施干预，如诱导移植耐受。 四、调节与疾病 免疫调节是由多因素参与的生物学现象。 任何一个调节环节失误，将引起或加剧诸 如自身免疫病、过敏、持续感染和肿瘤等 。 第二节 固有免疫应答的调节 一、炎症因子分泌的反馈调节 对TOLL样受体介导的炎症应答实施调节 双时相反馈机制 早期相（效应期）：磷脂酰肌醇3激酶被激活后 （PI3K），可阻抑信号传导途径，维持适当的反 应强度； 晚期相（耐受期）：多种胞内分子和跨膜分子被 动员起来参与对信号转导的抑制，最后出现对 PAMP和LPS应答无反应，防止过度炎症反应。 二、SOCS蛋白调控细胞因子的分泌 细胞因子信号转导抑制蛋白（suppressor of cytokine signaling，SOCS），抑制Jak家族 蛋白酪氨酸激酶的活性，抑制转录因子STAT信 号转导途径，制约细胞因子的功能发挥； 当正应答出现后，就会启动负向反馈调节，致正 应答中出现的细胞因子的功能使受到抑制。 第三节 抑制性受体介导的免疫调节 1、信号转导中两类功能相反的分子 蛋白酪氨酸激酶（PTK） 蛋白酪氨酸磷酸酶（PTP） 磷酸化 脱磷酸化 一、免疫细胞激活信号转导的调控 含SH2结构域的分子 受体胞内段ITIM-P受体胞内段ITAM-P 2、免疫细胞活化中两类功能相反的免疫受体 激活性受体 带有ITAM 招募PTK 启动激活信号的转导 抑制性受体 带有ITIM 招募PTP 抑制激活信号的转导 二、各种免疫细胞的抑制性受体及其反馈调节 T细胞表面的CTLA-4和PD-1 B细胞表面的FcR-B 杀伤细胞表面的KIR2DL/3DL、CD94/NKG2A 其他免疫细胞 B7 CD28T细胞激活第二信号 抑制信号 CTLA-4/PD-1 1、共刺激分子对T细胞增殖的反馈调节 （活化24小时后） FcR-B是B细胞表面的抑制性受体，其胞 内段带有ITIM，与BCR发生交联，启动抑制 信号转导； 参与交联的主要有两种成分：抗BCR分子的 抗体（抗抗体）和抗原-抗体复合物。 2、B细胞通过FcR-B受体实施对 特异性体液应答的反馈调节 3、杀伤细胞抑制性受体调节NK细胞活性 杀伤细胞抑制性受体分成三种类型： KIR（KIR2DL/3DL）：识别特定的HLA-类分子 和HLA-G分子； KLR（CD94/NKG2A）：主要识别HLA-E提呈的 肽段； 免疫球蛋白样转录体（ILT）：识别HLA-类分子 。 抑制性受体一旦被激活，由胞内段ITIM启动有效的 抑制信号，从而使杀伤性（激活性）受体产生的正向 信号被抑制，NK细胞难以显示杀伤活性。 4、其他免疫细胞的调节性受体 肥大细胞的抑制性受体为FcR-B，同B细 胞抑制性受体，通过与FcR交联，发挥负 向调节作用； 人体全身性-T细胞即V9V2 CTL，其抑 制性受体为CD94/NKG2A，同NK细胞。 第四节 调节性T细胞参与免疫调节 一、自然调节T细胞 CD4+CD25+Foxp3+Treg细胞，在胸腺中分化； 主要通过细胞接触，抑制自身反应性T细胞介导 的病理性应答； 遏制自身免疫病的发生，参与肿瘤的发生和诱导 移植耐受。 二、适应性调节T细胞 一般在外周由抗原及多种因素激发而产生，可来自 初始T细胞，也可从自然调节性T细胞分化而来； Tr1和Th3是两类重要的适应性调节T细胞，Tr1 分泌IL-10和TGF-，Th3主要产生TGF-； 主要通过分泌细胞因子抑制自身损伤性炎症反应、 阻遏病原体和移植物引起的病理性应答。 胸 腺 外 周 第五节 抗独特型淋巴细胞克隆对特异 性免疫应答的调节 1、抗体分子的抗原表位 抗原进入机体，可选择出带有特定BCR的B细胞 发生克隆扩增，分化成浆细胞后大量分泌特异性 抗体(Ab1)，当Ab1数量足够多时，又可以作为 抗原诱发抗抗体(Ab2)的产生； 抗抗体所针对的抗原表位只是抗体分子或BCR 分子上的独特型，因而Ab2称抗独特型抗体。 一、抗独特型抗体和独特型网络 2、独特型网络与抗原内影像 独特型 位于抗体分子或BCR分子的抗原结合部位即互补决 定区（CDR），另一些则分布在接近CDR的非抗原 结合部位 抗独特型抗体主要有两种 型（Ab2）：针对抗体分子可变区的骨架区； 型（Ab2）：针对抗体分子可变区的抗原结合 部位，因其结构和抗原表位相似，并能与抗原竞争 性的和Ab1结合，又被称为抗原内影像。 3、独特型网络调控的实质是淋巴细胞 克隆在BCR和TCR间引发的相互作用 免疫系统内所有抗体分子或淋巴细胞的抗原 受体（TCR、BCR）上都存在着独特型。 二、以独特型为核心的两种调控格局 通过第二抗增强机体对抗原的特异性应答： 通过Ab2（抗原内影像）可大量诱导Ab1（ 或Ab3），以增强对抗原的特异性应答； 二、以独特型为核心的两种调控格局 通过第