医学免疫学（李明才）精品课件11 免疫耐受

1,第十五章 免 疫 耐 受,2,内容提要,免疫耐受概述 免疫耐受的形成 免疫耐受的机制 免疫耐受与临床医学,3,免疫正应答机体免疫系统对外来抗原进行应答，产生免疫应答的产物，清除抗原。 免疫负应答(不应答)免疫系统对体内组织细胞表达的自身抗原不应答，不产生应答产物，不能将抗原清除。,概述,4,免疫耐受是指一定条件下，机体免疫系统接触某种抗原后所产生的对抗原的特异性无应答状态。,体液免疫,细胞免疫,免疫耐受,免疫应答,无应答,免疫原,耐受原,正免疫应答,负免疫应答,概述,5,免疫耐受(immunological tolerance)： 对抗原特异应答的T细胞与B细胞，在抗原刺激下，不能被激活，不能产生特异免疫效应细胞及/或特异性抗体，从而不能执行正免疫应答的现象。 耐受原(toleragen)：诱导免疫耐受的抗原。 免疫耐受的特点：特异性 只对特定的抗原不应答。,概述,6,免疫正应答和免疫耐受的异同,免疫正应答 免疫耐受 抗原刺激 需要 需要 抗原特异性 + + 免疫记忆 + + 免疫反应 强 无 效 应 排斥异己 保护自身,同,异,概述,7,免疫耐受和免疫正应答： 对自身抗原的耐受，避免发生自身免疫病； 对外来抗原或内源新生抗原应答，执行抗感染、抗肿瘤的防卫功能。,概述,8,免疫耐受与免疫抑制： 免疫耐受：特异性无免疫应答，仅对某一特定抗原无应答或低应答，对其他无关抗原仍保持正常免疫应答。 免疫抑制药物：对免疫系统普遍抑制，非特异性无免疫应答，无抗原特异性，对所有抗原均呈无应答或低应答。,概述,9,免疫耐受与免疫缺陷的区别,免疫耐受 免疫缺陷,直接原因 特异性免疫细胞被 免疫细胞发育缺 排除或不能被活化 损或增殖分化障碍 诱生机制 自身抗原天然耐受 外来抗原获得性耐受 特异性 针对特异抗原 无,先天免疫缺损，X射线、免疫抑制药物，抗淋巴细胞抗体等,概述,10,免疫耐受是免疫应答的一种特殊形式 免疫耐受不同于免疫缺陷和免疫抑制,免疫无应答,非特异性,免疫缺陷,免疫耐受,特异性,免疫抑制,概述,11,一、免疫耐受的形成,先天耐受： 胚胎期，不成熟的T、B细胞接触自身抗原或外来抗原，形成对所接触抗原的免疫耐受。可持续终生。 后天耐受： 受多种因素影响导致免疫系统原本对此抗原应答的能力消失，这种耐受待影响因素消失后可恢复。,12,(一) 胚胎期及新生期接触抗原所致的免疫耐受,胚胎期,Owen于1945年首先报道了在胚胎期接触同种异型Ag所致的免疫耐受现象,Ray Owen 1915-,13,14,Medawar于1953年建立了实验性免疫耐受模型，证实了Owen的设想。,Peter Medawar 1915-1987 Nobel Prize 1960,15,16,在新生期,17,嵌合体（chimaeric）小鼠,18,1957年Burnet的克隆丢失学说（clonal deletion theory）,胚胎期免疫系统接触特定抗原后，针对该抗原的特异性细胞克隆即被清除或被“禁闭”，机体将该抗原视为自身成份，出生后将不对此抗原产生应答。,19,(二) 后天接触抗原导致的免疫耐受 同一种抗原，因条件不同，既可是免疫原也可以是耐受原。 一种物质引起免疫应答的条件： 易被APC摄取 同时含有T细胞表位、B细胞表位 在APC中经消化产生的多肽适于和MHC结合 专职APC为T细胞活化提供双信号 活化的Th细胞为B细胞提供辅助信号 活化的T、B细胞周围具有适于其增殖分化的细胞因子微环境,20,1、抗原因素与后天免疫耐受 （1）抗原剂量 Mitchison于1964年报道，用不同剂量的牛血清白蛋白(BSA)接种给小鼠，发现注射 低剂量(10-8 M)不引起Ab产生 高剂量(10-5 M)不引起Ab产生 适宜剂量(10-7 M)高水平的Ab产生,21,22,Mitchison把低剂量、高剂量抗原引起的耐受分别称为“低带耐受”和“高带耐受”。 低带耐受抗原过少，使T、B细胞活化第一信号不足。以T细胞活化为例，APC表面必须有 10-100个相同的抗原肽-MHC分子复合物，与相应数目的TCR结合后，才能使T细胞活化，低于此数目，不足以使T细胞活化。 高带耐受抗原过多，则诱导应答细胞凋亡，或可能诱导抑制性T细胞活化，抑制免疫应答。,23,T细胞和B细胞诱导耐受的不同特点 诱导耐受 Ag剂量 耐受持续时间 T细胞 较易 低 长(数月数年) B细胞 较难 高 短(数周),24,（2）抗原的类型及剂型和后天免疫耐受： 可溶性蛋白抗原中存在单体分子和聚体分子。 单体分子容易引起耐受，因为蛋白单体不易被M吞噬处理，不能被APC提呈，T细胞不能被活化。（佐剂） 聚体分子容易激发免疫应答，因为蛋白聚合体易被M吞噬处理和提呈，在Th的辅助下，B细胞产生相应Ab。,25,（3）抗原免疫途径和后天免疫耐受： 免疫耐受诱导： 口服静脉腹腔肌肉皮下皮内 口服Ag时，可在胃肠道诱导派氏集合淋巴结及小肠固有层B细胞发生免疫应答，产生分泌型IgA，在形成粘膜局部免疫的同时，却导致全身免疫耐受，这种现象称为“耐受分离”(split tolerance)。,辅以佐剂不易引起免疫耐受 低剂量抗原长期在体内易致耐受,26,（4）抗原持续存在和后天免疫耐受： 在无活化的APC提供的共刺激信号下，单纯被自身抗原反复刺激的特异应答T细胞，易发生活化后凋亡，致对自身抗原的特异耐受。,27,（5）抗原表位特点和后天免疫耐受： 抗原不同部位的决定基，其作用不同，可诱导或抑制免疫应答，能诱导Treg细胞活化的抗原表位，称为“耐受原表位”。 例如：以鸡卵溶菌酶（HEL）蛋白免疫H-2b小鼠，表现为免疫耐受。而如果将HEL氨基末端的3个氨基酸去除，再给小鼠注入，就可刺激小鼠产生抗HEL抗体。 这是因为HEL的N端氨基酸构成能诱导Treg细胞活化的表位，而C端氨基酸构成诱导Th细胞活化的表位。,28,（6）抗原变异与后天免疫耐受 病原体抗原变异可引起免疫耐受。 病原体抗原变异，不仅使原有免疫力失效，也会因变异而产生模拟抗原，这类抗原能与特异应答的T及B细胞抗原受体结合，却不能产生使细胞活化的第一信号，而使细胞处于免疫耐受状态。,29,2、机体方面的因素与后天免疫耐受 每个个体的免疫应答状态受客观环境因素的影响，呈动态变化。可根据个体所处的环境分析免疫应答程度和耐受程度。,30,发育程度或年龄 耐受的诱导一般在胚胎期最易，新生期次之，成年期最难。 生理状态 动物种属和品系 大鼠和小鼠较易诱导耐受，在胚胎期和新生期均易诱导成功。 兔、有蹄类、灵长类仅在胚胎期较易诱导耐受。 同一种属不同品系动物诱导耐受的难易程度也有很大差别。,31,二、免疫耐受机制,根据免疫耐受形成时期不同分为： 中枢耐受(central tolerance)是指在T、B细胞发育过程中，遇到自身抗原所形成的耐受。 外周耐受(peripheral tolerance)是指成熟的T及B细胞，遇到内源性或外源性抗原，不产生正免疫应答。 两类耐受诱因和形成机制有所不同。,32,（一）中枢耐受机制,免疫细胞在中枢器官的阴性选择 未成熟T与B细胞在胸腺与骨髓发育过程中，其TCR及BCR分别与微环境基质细胞表面表达的自身抗原肽-MHC分子或自身抗原呈高亲合力结合，则启动凋亡程序，引发阴性选择，即克隆清除。,33,T细胞的分化发育发育过程： 双阴性细胞(DN，CD4-CD8-) 双阳性细胞(DP，TCR+CD4+CD8+) 阳性选择(获得MHC限制性) 和阴性选择(获得自身耐受) 成熟的单阳性细胞(CD4+T和CD8+T细胞）,复习T、B细胞的分化发育,34,阳性选择：DP细胞TCR与胸腺皮质上皮细胞表面的MHCI/II类分子以适当亲和力结合，分化为CD8/CD4的SP细胞；不能结合或高亲和力结合的DP细胞发生凋亡。 阴性选择：能与DC或M提呈的自身肽/MHC复合物高亲和力结合的SP细胞，发生凋亡；而不能识别自身抗原的SP细胞则发育成熟。,35,36,阳性和阴性选择,胸腺微环境,基质细胞缺陷易发生自身免疫性疾病，如重症肌无力。,37,Fas/FasL基因突变易发生自身免疫性疾病，如SLE,38,39,基质细胞缺陷易发生自身免疫性疾病,骨髓微环境,不成熟B细胞,成熟 B细胞,结合抗原,克隆删除，自身免疫耐受,40,（二）外周耐受机制： 成熟T细胞或B细胞，对自身抗原和非自身抗原的耐受机制不同。 1、克隆清除及免疫忽视（自身抗原） 对外周组织特异性自身抗原应答的T细胞及B细胞克隆，在外周免疫器官及组织中，有机会接触自身抗原。,41,（1）克隆清除：自身应答性T细胞对组织特异自身抗原具有高亲和力，且这种组织特异自身抗原浓度高，可经APC提呈，但此类未经活化的APC表达的辅助刺激分子很少，不能提供第二信号，致此类被自身抗原活化的T细胞发生凋亡，引起克隆清除。 （抗原浓度高+无辅助信号克隆清除）,42,（2）免疫忽视：自身应答性T细胞对组织特异自身抗原的亲和力低，或这类自身抗原浓度很低，虽经活化的APC提呈，因缺乏第一信号，不足以活化相应的初始T细胞，这种自身应答T细胞克隆与相应组织特异抗原并存，在正常情况下，不引起自身免疫病的发生，称为免疫忽视（immunological ignorance）。 （抗原浓度低免疫忽视）,43,将免疫忽视细胞以适宜量的自身抗原刺激，仍可致免疫正应答。 在自然情况下，这些免疫忽视的自身应答性T细胞，会因感染的病原体与自身抗原的分子模拟作用，诱导免疫应答，产生效应T细胞，伤害相应自身组织细胞。随感染的控制及消失，这种自身应答细胞又恢复到静止的免疫忽视状态。举例：EAE,44,2、克隆无能及不活化（自身抗原） （1）iDC提呈自身抗原时：低表达共刺激分子，不能分泌IL-12，使得自身应答性T细胞无能。 （2）表达自身抗原的组织细胞通常不表达共刺激分子； （3）B细胞耐受维持时间短，但由于T细胞耐受时间长，没有Th细胞的辅助，只有第一活化信号的B细胞亦不能产生抗体。 （无辅助信号克隆无能）,45,46,47,B细胞活化的双信号,48,在无T细胞辅助情况下，自身反应性B细胞对外周可溶性自身抗原处于免疫无能状态。,B细胞克隆无能,49,3、免疫调节细胞的作用 在胸腺髓质区，CD4+CD25+Foxp3+T细胞被自身抗原肽-MHC类分子活化，发育为Treg，输出胸腺，定位于外周淋巴器官，抑制自身应答性T、B细胞的免疫应答。 在外周亦可诱导产生Treg细胞及具有免疫抑制功能的其他类型的调节性T细胞，它们经分泌IL-10及TGF-等细胞因子，抑制自身应答性T、B细胞的免疫应答。 在人类，麻风分枝杆菌可引起Treg细胞的优势活化，从而抑制Th1细胞应答，导致免疫系统不能杀菌及抑菌。因此，患有瘤型麻风的患者体内虽有Ab，但对细菌无抑制作用，疾病不断进展。,50,T cell mediated suppression,51,4、细胞因子的作用,52,IL-7、BAFF（B-cell-activating factor family)：某些细胞克隆既可对外来抗原应答，也保留对自身抗原的低应答，初始化的克隆在BAFF的维持下进行有限的增殖，维持外周淋巴细胞库容。但若BAFF过高，则可致自身免疫病。,53,5、信号转导障碍与免疫耐受 T及B细胞的活化过程中，受活化信号和抑制信号双重调控。 如果这些负调控分子表达不足或缺陷，会破坏免疫耐受，致自身免疫病。 以cDNA microarray结合生物学试验，发现无能T细胞中高表达酪氨酸磷酸酶、caspase 3、信号分子降解分子及促使基因沉默的分子，这可能是无能T细胞的不活化的原因。,54,6、免疫隔离部位的抗原在生理条件下不致免疫应答： 脑及眼的前房部位为特殊部位，移植同种异型抗原的组织，不诱导应答，移植物不被排斥。这些部位被称为免疫隔离部位（immunologically privileged sites）。胎盘亦为免疫隔离部位，使遗传有父亲的MHC分子的胎儿不被母体的免疫系统所排斥，而正常妊娠。,55,产生免疫隔离部位的原因主要有以下几个方面： 生理屏障： 免疫隔离部位的细胞不能随意穿越屏障，进入淋巴循环及血液循环； 免疫细胞亦不能随意进入这些免疫隔离部位。 在免疫隔离部位表达组织特异抗原的细胞，几乎无机会活化自身抗原应答T细胞克隆，因而这些T细胞克隆处于免疫忽视状态。,56,生理屏障并非有绝对隔离作用 如在妊娠时，由胎盘作为屏障将胎儿与孕母隔开，但仍有少量胎儿细胞进入母体，可以使母体产生抗同种异型MHC分子的抗体。 如一只眼受外伤时，其眼内蛋白成分释放至局部淋巴结，活化自身应答性T细胞，启动免疫应答，产生效应T细胞，因其表面黏附分子的增加及血管内皮细胞表达的相应黏附分子的受体亦增加，使之能随血液循环进入健康眼，而致免疫损害，即交感性眼炎。故当一只眼球受严重外伤时，只有及时摘除，才能免于祸及另一健康眼，得以保持视力。,57,交感性眼炎,58, 抑制性细胞因子： 如TGF-及Th2类细胞因子IL-4及IL-10，可抑制Th1类细胞功能。 胎儿的组织细胞有少量可进入母体，可激活母体淋巴细胞，而胎盘的绒毛膜滋养层细胞及子宫内膜上皮细胞，均可产生TGF-、IL-4及IL-10，抑制排斥性免疫应答以保护胎儿。 PD-1的负调控作用。,59,吸入过敏原的母亲通过母乳可将该过敏原连同TGF-输送给婴儿， 在婴儿体内激发过敏原特异性Treg，降低婴儿对哮喘等过敏性疾病的易感性。,Verhasselt V, et al. Nat Med 2008, 14:170-5.,60,在正常发育的个体，主要靠外周耐受机制及免疫调节维持机体对自身抗原的耐受，一旦维持自身耐受的因素被破坏，自身应答细胞活化，可致自身免疫病。,61,免疫耐受的生物学意义,免疫耐受是机体免疫系统识别自己与非己的基础，即免疫系统在建立对自身抗原耐受的基础上，才能识别并排斥异己抗原，从而维持自身环境的稳定。,62,三、免疫耐受与临床医学,免疫耐受与临床疾病的发生、发展及转归密切相关。 生理性的免疫耐受 防止自身免疫病；病理性的免疫耐受 感染的病原体或肿瘤细胞抗原不产生特异免疫应答。 建立免疫耐受：器官移植，若能使受者的T及B细胞对供者的器官组织特异抗原不发生应答，则移植物可长期存活。 打破免疫耐受：打破对感染性病原体及肿瘤的免疫耐受，有助于清除病原体及杀伤肿瘤。,63,免疫耐受,超敏反应 自身免疫病,移植排斥 反应,感染性疾病,肿 瘤,免疫耐受的临床意义,+,-,64,（一）建立免疫耐受,1、口服免疫原，建立全身免疫耐受,口服免疫原可诱导局部肠道黏膜免疫，但抑制全身免疫应答。（耐受分离） 动物实验有效果，但临床应用尚无好的效果。,65,2、静脉注射抗原，建立全身免疫耐受 静脉注射单体的抗原容易诱导免疫耐受。 在器官移植前，静脉注射表达同种异型抗原的血细胞，延长移植器官的存活。 3、移植骨髓及胸腺，建立或恢复免疫耐受： 在小鼠实验中，于同种异型器官移植前，植以同种异型骨髓及胚胎胸腺，既可预防移植物抗宿主反应，又可延长移植物存活时间。,66,4、转染基因： 在同种异基因的器官移植中，排异发生于受者淋巴细胞对同种异型基因产物的识别，将此同种异型基因转染入受者骨髓干细胞，其分化产生的T细胞及B细胞，视此同种异型抗原为自身抗原，移植此类供者器官，则不被排斥。,67,5、脱敏治疗 给型超敏反应患者皮下多次注射小剂量变应原，诱导IFN-及TGF-产生，抑制IgE，促进IgG，使病人脱敏。 6、防止感染 自身免疫病常因感染而诱发。因为 病原体的某些抗原与自身组织抗原相似（异嗜性抗原），病原体感染诱导产生的效应细胞不仅可对病原体感染细胞进行攻击，对相应自身组织细胞也有攻击作用。 感染所致的树突状细胞的成熟与活化，及Th细胞的旁路辅助作用，也可导致自身应答性细胞活化、增殖。 故防止感染可减少自身免疫病的发生，或使之缓解。,68,7、诱导产生具有特异拮抗作用的调节性细胞，抑制效应细胞对靶细胞的攻击 小鼠EAE是特异性Th1细胞应答所致的病理损伤过程。该特异Th1细胞表达的独特型TCR，可经独特型抗独特型网络调节，诱导抗独特型T细胞产生，拮抗自身特异效应Th1细胞功能，从而抑制EAE。 分析并克隆自身反应性T细胞的TCR及其编码基因，经基因工程制备重组蛋白，作为免疫原，诱导免疫调节细胞产生，能特异拮抗对自身组织有攻击作用的效应细胞。,69,8、自身抗原肽拮抗剂的使用 在致自身免疫病的自身抗原肽鉴定清楚后，可从人工肽库中，筛选其拮抗肽。应用拮抗肽拮抗抗原肽与相应T细胞及B细胞的TCR及BCR的结合，抑制免疫应答。已在动物试验中验证。,70,（二）打破免疫耐受：在慢性感染及肿瘤患者中，诱导免疫应答的条件缺陷，如缺乏辅助刺激分子、Treg占优势，导致免疫耐受的发生。 1、免疫原及免疫应答分子用于肿瘤免疫治疗 肿瘤细胞表达肿瘤特异抗原（TSA）及肿瘤相关抗原（TAA）的密度低，表面MHC分子表达下调或丢失，不易形成足够的抗原肽-MHC分子复合物，不足以活化免疫应答T细胞。肿瘤患者的抗原提呈细