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免疫学简介,免疫（immunity）即通常所指免除疫病（传染病）及抵抗多种疾病的发生。,免疫细胞分为两类,（1）固有免疫应答细胞，如单核-巨噬细胞，自然杀伤细胞，多形核中性粒细胞等等，这类细胞经其表面表达的受体，能识别一种分子，这种分子表达于多种病原体表面，如单核-巨噬细胞表面的Toll 样受体（Toll-like receptor 4, TLR4）能识别脂多糖（LPS）。 （2）适应性免疫应答细胞：即淋巴细胞，包括T 细胞及B 细胞。,Two types: 固有免疫innate immunity：natural（天然）/non-specific（非特异）。个体在长期种系发育和进化过程中逐渐形成的防御功能，乃经遗传而获得，而并非针对特定抗原，属天然免疫。 适应性免疫adaptive immunity： acquired（获得性）/specific（特异）。个体发育过程中接触特定抗原（决定簇）而产生，仅针对该特定抗原（决定簇）而发生反应。,免疫学的应用,传染病预防：接种菌苗、疫苗，使机体主动产生免疫力。 疾病治疗：包括肿瘤、慢性传染病及超敏性疾病，可用抗体、细胞因子、体外扩增的免疫细胞及治疗性抗原疫苗治疗。 免疫诊断：按抗原与抗体及T 细胞受体特异结合的原理；按抗原能活化特异的适应性免疫应答，发展起多种特异敏感的免疫学诊断方法，已广泛用于ABO血型定型，传染病诊断，妊娠确诊等等,抗原（Antigen,Ag),指能与T细胞的TCR及B细胞的BCR结合，促使其增殖、分化，产生抗体或致敏淋巴细胞，并与之结合，进而发挥免疫效应的物质。 1. 免疫原性(immunogenicity) 刺激机体产生免疫应答的特性。 2. 抗原性(antigenicity) 与抗体或致敏细胞发生特异性结合的能力。 抗原的免疫原性的本质是异物性；抗原的特异性是免疫应答中最重要的特点，也是免疫学诊断和免疫学防治的理论依据。,(二)半抗原(hapten)和载体(carrier) 完全抗原 同时具有免疫原性和抗原性的物质。 半抗原 仅具有抗原性而无免疫原性的物质。 载体 与半抗原结合而赋予其免疫原性的物质。 (三)耐受原(tolerogen)和变应原(allergen) 耐受原：诱导免疫耐受的抗原 变应原：诱导变态反应的抗原,影响抗原特异性的因素,表位的性质、数目、位置、空间构象决定抗原表位的特异性。 分子大小：10kDa 化学组成 抗原表位易接近性 物理性状（颗粒、聚集体） 机体遗传因素及年龄、性别与健康状态 机体的免疫应答能力受遗传控制（Ir基因) 抗原进入机体的方式 皮内注射皮下注射肌肉注射腹腔注射静脉注射,抗原的特异性,抗原的特异性是指抗原刺激机体产生免疫应答及其与应答产物发生反应所显示的专一性。 即某一特定抗原只能刺激机体产生特异性的抗体或致敏淋巴细胞，且仅能与该抗体或对该抗原应答的淋巴细胞有特异性结合。 决定抗原特异性的结构基础是存在于抗原分子中的抗原表位。 意义： * 特异性是免疫应答最重要的特点，也是免疫学诊断和防治的理论依据。,抗原表位的类型： 顺序表位线形表位T/B细胞识别 构象表位非线形表位B细胞识别,T细胞决定基 B细胞决定基 表位受体 TCR BCR MHC限制性 有 无 表位性质 主要是变性多肽 天然多肽、多糖、脂 多糖、有机化合物 表位大小 5-12氨基酸(CD8+T) 5-15氨基酸、5-7单糖 12-17氨基酸(CD4+T) 或5-7个核苷酸 表位类型 线性表位 构象表位、线性表位 表位位置 抗原分子任意部位 抗原分子表面,T细胞和B细胞抗原表位的特性的比较,共同抗原表位与交叉反应： 不同抗原之间含有的相同或相似的抗原表位，称为共同抗原表位(common epitope)； 抗体或致敏淋巴细胞对具有相同或相似表位的不同抗原的反应，称为交叉反应(cross-reaction)。,根据诱生抗体时需否Th细胞参与分类 * 胸腺依赖性抗原（thymus dependent antigen, TD-Ag）：由B细胞表位和T细胞表位组成，此类抗原诱导免疫应答需要Th细胞的辅助，绝大多数抗原属此类。 * 胸腺非依赖性抗原（thymus independent antigen, TI-Ag）：由B细胞表位组成，此类抗原诱导免疫应答无需Th细胞辅助，如细菌脂多糖、荚膜多糖、聚合鞭毛素等。可分为TI-1Ag和TI-2Ag。,异嗜性抗原（heterophilic antigen） 为一类与种属无关，存在于人、动物及微生物之间的共同抗原。 例如，溶血性链球菌的表面成分与人肾小球基底膜及心肌组织具有共同抗原存在；大肠杆菌O14 型脂多糖与人结肠黏膜有共同抗原存在，有可能导致溃疡性结肠的发生。 异种抗原（xenogenic antigen） 指来自于另一物种的抗原性物质，如病原微生物及其产物、植物蛋白、用于治疗目的的动物抗血清及异种器官移植物等，对人而言均为异种抗原。,同种异型抗原（allogenic antigen） 指同一种属不同个体间所存在的抗原,亦称同种抗原或同种异体抗原。（有ABO 系统和Rh 系统，HLA） 独特型抗原（idiotypic antigen） T 细胞抗原识别受体（TCR）及BCR 或Ig 的V 区所具有的独特的氨基酸顺序和空间构象，可诱导自体产生相应的特异性抗体，这些独特的氨基酸序列称为独特型（idiotype, Id）抗原而成为自身免疫原，所诱生的抗体（即抗抗体，或称Ab1）称抗独特型抗体（AId）。,超抗原,超抗原：某些抗原物质，只需要极低浓度（110ng/ml）即可激活220T 细胞克隆，产生极强的免疫应答，这类抗原称之为超抗（superantigen,SAg）。 SAg与T细胞结合的特点 （1）无须APC加工，直接与MHC-II类分子非多态区外侧结合，无MHC限制性； （2）与TCR V片段结合。一端直接与MHC-II类分子凹槽外侧结合，另一端与TCR V片段结合。 SAg的生物学意义: 参与病理过程发生:活化大量T细胞，产生大量CK而致病。,根据抗原是否在抗原提呈细胞内合成分类,1. 内源性抗原(endogenous antigen) 指在抗原提呈细胞内新合成的抗原，如病毒感染细胞合成的病毒蛋白、肿瘤细胞内合成的肿瘤抗原等。 此类抗原在细胞内加工处理为抗原短肽，与MHC-类分子结合成复合物，被CD8+T 细胞的TCR 识别。 2.外源性抗原(exogenous antigen) 指并非由抗原提呈细胞合成、来源于细胞外的抗原。抗原提呈细胞可通过胞噬、胞饮和受体介导的内吞等作用摄取外源性抗原，如吞噬的细胞或细菌等。 在内吞体及溶酶体内，此类物质被酶解加工为抗原短肽后，与MHC-类分子结合为复合物，被CD4+T 细胞的TCR 识别。,佐剂（adjuvant）,预先或与抗原同时注入体内，可增强机体对该抗原的免疫应答或改 变免疫应答类型的非特异性免疫增强性物质，称为佐剂（adjuvant）。 佐剂作用的主要机制有： 改变抗原物理性状，延缓抗原降解和排除，延长抗原在体内潴留时间； 刺激单核巨噬细胞系统，增强其对抗原的处理和提呈能力； 刺激淋巴细胞的增殖分化，从而增强和扩大免疫应答的能力。 佐剂的主要用途包括： 增强特异性免疫应答，用于预防接种及制备动物抗血清； 作为非特异性免疫增强剂，用于抗肿瘤与抗感染的辅助治疗。,丝裂原（mitogen）亦称有丝分裂原，由于其与淋巴细胞表面的相应配体结合，可致细胞发生有丝分裂，刺激静止淋巴细胞转化为淋巴母细胞和有丝分裂，激活某一类淋巴细胞的全部克隆，是一种非特异性的淋巴细胞多克隆激活剂。 刀豆蛋白A(ConA), 植物血凝素（PHA） T 葡萄球菌A蛋白(SPA) B 美洲商陆PWM T,B,人和小鼠T、B细胞丝裂原 丝裂原 人 小鼠 T B T B ConA + - + - PHA + - + - PWA + + + - LPS - - - + SPA - + - - ,抗原表位：抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团，称为抗原表位(epitope)，又称抗原决定基（antigenic determinant）。它是与TCR/BCR 及抗体特异性结合的基本结构单位，通常由5-15 个氨基酸残基或5-7 个多糖残基或核苷酸组成。 能与抗体分子结合的抗原表位的总数称为抗原结合价(antigenic valence)。 一个半抗原相当于一个抗原表位，仅能与抗体分子的一个结合部位结合。 天然抗原一般是大分子，由多种、多个抗原表位组成，是多价抗原，可以和多个抗体分子结合。,免疫球蛋白,概念 由抗原刺激B细胞转化为浆细胞所产生，并能与相应抗原特异性结合、具有免疫功能的球蛋白，称为抗体（antibody,Ab）。 具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白，称为免疫球蛋白（immunoglobulin,Ig)。,免疫球蛋白类型,分泌型（secreted Ig, sIg）:主要存在于血液及组织液中，具有抗体的各种功能 膜 型（membrane Ig, mIg）:构成B 细胞膜上的抗原受体。,免疫球蛋白的基本结构,由两条相同的重链和两条相同的轻链通过二硫键连接而成的四肽链分子。,重链与轻链 可变区和恒定区 绞链区 功能区 其它成分 水解片段,重链与轻链,重链（heavy chain, H链） 约450-550氨基酸 ，根据重链恒定区抗原特异性不同，可将重链分为5种：、。其相应Ig为IgG、IgM、IgA、IgD、IgE。 轻链（light chain, L链） 约210个氨基酸 ，根据轻链恒定区抗原性不同，分为和两种，在不同种属的动物与链的比例不同： 人： 2：1 小鼠：20：1,可变区（variable region，V区）：位于Ig分子N端，占轻链1/2和重链1/4或1/5；不同抗体其IgV区氨基酸组成和排列有较大差异，并决定抗体与抗原结合的特异性； 互补决定区（complementarity-determining region, CDR）：互补决定区乃抗体与抗原（表位）特异性结合的位置，此为CDR。 高变区（hypervariable region, HVR）：在VL和VH中，某些局部区域的氨基酸组成更高变化程度，此为HVR。轻、重链各有3个HVR。 骨架区（framework region, FR）：V区中非HVR部位的氨基酸组成和排列相对保守，此为FR。VH和VL各有4个FR。,恒定区（constant region,C区)：位于Ig 分子的C端，占轻链1/2和重链3/4（IgA、IgD）或4/5（IgM、IgE）。在同一种属中，同一类重链和同一类轻链C区氨基酸的组成或排列比较恒定。介导Ig多种生物学功能。,结构域,H链和L链通过链内二硫键，折叠成若干个球状结构的功能区(domain)，称结构域。 L链有V、C两个结构域； IgG、 IgA、 IgD的H链有V、CH1、 CH2、 CH3四个结构域； IgM、 IgE则有V、CH1、 CH2、 CH3、 CH4五个结构域。,免疫球蛋白的功能区,VH和VL：与抗原特异性结合的部位； CL和CH1：某些同种异型（allotype）遗传标记； IgG的CH2、IgM的CH3： 补体C1q结合点 激活补体经典途径 IgG的CH3： 结合单核/巨噬细胞表面FcR 不同生物学效应,Ig的血清型 同种型（isotype）:指同一种属所有个体的Ig分子共有的抗原特异性标志，位于IgC区。 同种异型（allotype）:指同一种属不同个体间Ig分子所具有的不同的抗原特异性标志。 独特型（idiotype）:指同一个体不同B细胞克隆产生的Ig分子所特有的抗原特异性标志，其决定簇又称为独特位，主要存在于V区。,免疫球蛋白的功能,V区的功能: 特异性识别、结合抗原； 抗体结合相应抗原分子，中和作用，发挥免疫效应（生理与病理）； BCR特异性识别并结合抗原分子，介导体液免疫应答。,C区的功能 激活补体 IgM、IgG13 激活补体经典途径 凝聚的IgA或IgG4 激活补体旁路途径 与细胞表面FcR结合 1）调理作用（opsonization)； IgFc段与吞噬细胞表面FcR结合促吞噬； 2）抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 （Ab-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC) 3) 介导I型超敏反应 穿过胎盘和粘膜 IgG通过胎盘；sIgA穿过粘膜C区的功能,五类Ig的特性和功能,IgG的特性和功能,血清中的主要抗体成分（80%）；半寿期长（20-23天）； 出生后3个月开始合成，3-5岁接近成人水平； 是唯一能通过胎盘的Ig，发挥自然被动免疫功能； 具有活化补体经典途径的能力（IgG3IgG1IgG2）； 具有调理作用、ADCC作用和结合SPA等； 多数抗菌、抗病毒、抗毒素抗体均属IgG类 参与型、型超敏反应，某些自身免疫病的抗体也属IgG,为五聚体，分子量最大，称为巨球蛋白（macroglobulin）； 个体发育中最先出现的Ig，胚胎晚期即能产生，脐带血IgM增高提示胎内感染（如风疹病毒、巨细胞病毒感染等）； 抗原初次刺激机体时，是体内最先产生的Ig；血清IgM升高说明有近期感染； 有强大激活补体能力和调理作用，在机体早期免疫防御中具有重要作用； 天然血型抗体是IgM； 未成熟B细胞仅表达mIgM，记忆B细胞mIgM消失。,IgM的特性和功能,IgA的特性和功能,分为单体的血清型和二聚体的分泌型IgA； 分泌型IgA 主要由粘膜相关淋巴组织产生，存在于唾液、泪液、乳汁及呼吸道、消化道、泌尿道的分泌液中和粘膜表面，是机体粘膜局部抗感染免疫的重要因素。 初乳中的sIgA可对婴幼儿发挥自然被动免疫作用,IgD的特性和功能,血清中含量低（0.2%），血清型生物学作用尚不清楚 膜型mIgD可作为B细胞分化成熟标记，成熟B细胞同时表达mIgM和mIgD，活化和记忆B细胞mIgD渐渐消失。,IgE的特性和功能,是血清中含量最低的Ig； 主要由呼吸道、胃肠道粘膜固有层的浆细胞产生 属嗜细胞抗体，可与肥大细胞、嗜碱粒细胞表面FcR结合，介导I型超敏反应。,人工制备抗体,人工制备抗体是大量获得抗体的有效途径； 第一代抗体：以特异性抗原免疫动物，制备相应的抗血清多克隆抗体； 第二代抗体：将产生特异性抗体的B细胞与骨髓瘤细胞融合单克隆抗体； 第三代抗体：采用基因工程等手段对抗体基因进行改造和重组，由此制备基因工程抗体； 噬菌体抗体库技术是基因工程抗体研究中的重大突破依赖于三项技术的发展：PCR技术可扩增出全套Ig基因；从E.coli内分泌有结合功能的Ig分子片段成功；噬菌体表面展现技术的建立。,多克隆抗体 （polyclonal antibody）,用含多种抗原决定簇的抗原物质免疫动物，刺激多个B细胞克隆所获得的免疫血清（含多种抗体的混合物），此为多克隆抗体。 来源广泛，制备容易；特异性不高。,单克隆抗体 monoclonal antibody, mAb,借助小鼠B细胞杂交瘤（hybridoma）技术，所制备的高度均一（属同一类、亚类、型别）、单一特异性（仅针对特定抗定抗 原表位）的抗体。 纯度高、特异性强、可大量生产。,补体（complement）,补体（complement）是存在于人和脊椎动物血清及组织液中,由30余种可溶性蛋白和细胞膜蛋白组成的、具有级联酶促反应特征和自我调节机制的蛋白质反应系统。,二、补体系统的组成,补体固有成分（complement components）： C1(C1q，C1r，C1s)C9、B、 D、 P因子、MBL、丝氨酸蛋白酶。 补体调节蛋白（Regulators）： 可溶性调节因子。膜结合性调节分子。 补体受体（Complement Receptors）： C1qR，CR1，CR2，CR3，C3aR.，C5aR等。,补体成分命名,(1)固有成分：用C后加阿拉伯数字表示，如C1,C4,C2等。 (2)其他成分：用英文大写字母表示，如B因子、D因子、P因子、H因子等。 (3)裂解片段：小片段用a表示,如C3a;大片段用b表示,如C3b。 (4)酶活性成分：符号上划一横线,如C3bBb。 (5)灭活补体片段：符号前加 i 表示，如iC3b。,补体一般性质,1. 主要产生细胞为肝细胞和巨噬细胞。 2. 多数组分为糖蛋白。 3. 血清中各成分含量不等，C3含量最多，D因子最少。 4. 正常生理情况下，以非活化形式存在。 5. 性质不稳定，加热56，30min失活。,补体的激活,激活途径 - 经典途径 (classical pathway) Ag+Ab -C1q - 旁路途径(alternative pathway) 病原微生物-C3 -MBL途径（lectin pathway） MBL+病原微生物-MASP-C4, C2 甘露糖残基,（一）经典激活途径（CLASSICAL PATHWAY）,激活物：抗原抗体复合物 IgM：1分子 IgG3、IgG2、IgG1：2分子以上 多聚Ig分子 酶活性分子： C3转化酶：C4b2b、 C5转化酶：C4b2b3b 激活过程,（二）旁路激活途径（ALTERNATIVE PATHWAY）,激活物： 细菌脂多糖（LPS）、酵母多糖、葡聚糖 Covf（cobra venom factor） 多聚IgA、IgG4分子 酶活性分子： C3转化酶：C3bBb、 C5转化酶：C3bBb3b 激活过程,（三）凝集素激活途径（LECTIN PATHWAY）,激活物： 细菌等病原表面的甘露糖基 甘露糖结合凝集素(mannose binding Lectin, MBL) 、 MBL相关丝氨酸酶（MBL-associated serine-protein， MASP） 酶活性分子： C3转化酶：C4b2b、 C5转化酶：C4b2b3b 激活过程,补体激活途径,经典（传统） 途径,替代（旁路） 途径,甘露糖凝集素 途径,（四）终末途径（TERNERTIVE PATHWAY）,膜攻击阶段 （ Attack Phase ） C4b2a3b C5 C5aC5b C5b + C6、C7、C8、C9 C5b6789 (Membrane attack complex),补体的生物学功能,一、细胞毒及溶菌：溶解细胞（组织损伤与疾病）、细菌和病毒（抗微生物）； 二、调理作用： （C3b、C4b、iC3b氨基端与靶细胞结合，羧基端与表达C3bR的吞噬细胞结合促进吞噬、杀伤）； 三、免疫黏附、清除IC：循环IC激活补体，籍C3b与表达CR1和CR3红细胞结合，而至肝清除； 四、炎症介质作用：（1）过敏毒素作用：C3a、C5a与肥大细胞、嗜酸粒细胞表面受体结合脱颗粒，释放组胺血管道透性增加、平滑肌收缩。 （2）趋化因子作用：C5a促进中性粒细胞浸润。 五、机体抗感染防御：两种免疫类型的桥梁； 六、参与适应性免疫应答： 1、参与免疫应答的诱导（ C3b参加捕捉、固定Ag易被APC处理、提呈）； 2、参与免疫细胞的增殖分化（ C3b与B细胞表面CR1结合B细胞增殖分化为浆细胞）； 3、参与免疫应答的效应阶段（细胞毒、调理、清除IC)； 4、参与免疫记忆反应；,细胞因子,Cytokine,CK;CKs:由细胞分泌的具有生物活性的小分子多肽物质的统称。 理化特性 * 属低分子量（15-30kD）的多肽或糖蛋白 * 以单体、双体或三聚体存在 * 有分泌型和跨膜型,按CK的功能分类,白细胞介素（interleukin, IL） 干扰素（interferon, IFN） 肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor, TNF） 集落刺激因子（colony stimulating factor, CSF） 生长因子（growth factor, GF） 趋化性细胞因子（chemokine）,1、白细胞介素 介导白细胞或其他细胞间相互作用的细胞因子（IL-1IL-35）. IL-2:主要由T细胞产生；对T、NK、B、M均有活化作用；临床用于抗肿瘤（如LAK细胞）；治疗感染性疾病（如乙肝、AIDS）；免疫佐剂等. 2、干扰素(interferon,IFN) 干扰素是机体受病毒或其他干扰素诱生剂刺激巨噬细胞、淋巴细胞以及体细胞产生的具有多种生物学活性的糖蛋白。 特点： a) 广谱抗病毒；b) 抑制病毒而不是杀病毒；c) 免疫调节； d) 抗肿瘤. I型IFN：IFN-、IFN-，主要由单核、巨噬细胞、成纤维细胞和病毒感染细胞产生。 II型IFN：IFN-，主要由活化T细胞、NK细胞产生。 3、肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor, TNF）体内外均可直接杀伤肿瘤细胞而得名。 TNF-：主要由单核巨噬细胞产生。 LT：主要由淋巴细胞产生，即淋巴毒素。,4、集落刺激因子 刺激不同造血干细胞增殖、分化，使之在半固体培养基中形成集落的因子。其成员为：IL-3、GM-CSF、G-CSF、M-CSF、EPO、SCF和TPO。,5、生长因子 可刺激细胞生长的因子。包括:TGF-、EGF、VEGF、FGF等。 6、趋化性细胞因子 对血细胞具有趋化、激活作用的因子。 根据其氨基端含1个或2个半胱氨酸（Cys）以及排列方式，可分为： （1）CC亚家族： 以MCP-1（monocyte chemotactic protein-1）为代表，可趋化单核细胞等； （2）CXC亚家族： 以IL-8为代 表，对中性粒细胞有强大趋化和激活作用； （3）C亚家族： 以淋巴细胞趋化蛋白（lymphotactin）为代表，对淋巴细胞有趋化作用； （4）CX3C亚家族： 对单核细胞有趋化作用。,细胞因子受体（cytokine receptor, CKR）,* CK必须通过与特异受体结合而发挥作用； CK受体：是跨膜蛋白，由胞膜外区、跨膜区和胞浆区组成。 * CKR与CK高亲和力结合，故微量CK可产生显效；,细胞因子受体的分类：,1.免疫球蛋白基因超家族： 2.I型CK受体家族 3.II型CK受体家族： 4.III型CK受体家族： 5.趋化因子受体家族,细胞因子与临床,* 疾病的起因（“细胞因子风暴”） * 疾病的辅助诊断（类风湿性关节炎） * 判断疾病的预后（感染性疾病） * 监测机体免疫功能状态、治疗效果和病情,细胞因子的生物学活性,一、刺激造血、参与免疫细胞分化发育：GM-CSF,IL-4:M DC. IL-4:Th0 Th2; IFN-:Th0 Th1. 二、调节适应性免疫应答：B细胞（IL-4/5/6/13）、T细胞（IL-2/7/18/12）； 三、调节固有免疫应答：DC（IFN-）、巨噬细胞（IL-2等）、中性粒细胞（IL-1/8/TNF-）、NK细胞（IL-15）等； 四、参与炎症反应：TNF,IL-1,IL-6, IFN-叫促炎细胞因子 五、促进凋亡，直接杀伤靶细胞：TNF 促进伤口的修复：TGF、VEGF,主要组织相容性复合体,major histocompatibility complex, MHC:不同近交系的小鼠之间进行皮肤移植，移植物的排斥由多基因决定，这些基因分布在不同的染色体上，分别称为H-1、H-2、H-3 。其中的H-2 基因定位在第17 染色体，有两个特点，一是在排斥中起主要作用，是移植物不相容的主要决定者；二是结构上为基因复合体。由此把小鼠的H-2 称为主要组织相容性复合体 (major histocompatibility complex)，简称MHC。 各种动物特别是哺乳动物都有MHC。 人体MHC 为HLA 基因或HLA 基因复合体；将其编码产物称为HLA分子或HLA 抗原。 MHC 的主要功能：以其产物提呈抗原肽进而激活T 淋巴细胞， 在启动特异性免疫应答中起重要作用；参与移植物排斥。,根据结构和功能，组成MHC 的基因传统上分为类、类和类,类基因区：经典：B、C、A位点, 编码MHC-I的a链 链： 由15号染色体非HLA-I编码 非经典：E、F、G位点等 类基因区：经典：DP、DQ、DR位点 编码MHC-II分子 非经典：DN、DM、DO位点等 类基因区： C4、C2、B因子、TNF、 HSP70等,HLA 类分子的分布与结构,由类经典基因编码,CD4分子结合部位,槽端开放： 10-30（13-17）AA,HLA 类分子分布 ： （1）APC - B细胞、单核/巨噬细胞、树突状细胞； （2）激活的T细胞，胸腺上皮细胞。,HLA类分子的分布与结构,由类经典基因编码,槽端闭合， 8-11AA,HLA类分子分布：有核细胞(含血小板和网织红细胞)表面。 .存在形式 （1）膜结合：有核细胞表面 （2）可溶性：存在于血清、初乳和尿液等体液中。,MHC特性,多基因性（高度多样性）； 多态性； 单倍型遗传（单元型）。 连锁不平衡 多基因性：指复合体由多个位置相邻的基因座位所组成，编码产物具有相同或相似的功能。 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频率。 单元型(haplotype)：连锁于同一染色体片段上的若干基因座位上的等位基因组成；指染色体上MHC不同座位等位基因的特定组合。 HLA单元型遗传：以单元型作为遗传基本单位，将MHC遗传信息由亲代遗传给子代。 意义：可用于选择移植供者和亲子鉴定。,锚着残基 与MHC结合的抗原肽往往带有两个或两个以上专司和MHC分子肽结合槽相结合的位点，该位置的氨基酸残基称为锚着残基。,抗原肽和HLA分子相互作用的特点 (HLA提呈抗原肽的特性),1）相对选择性（专一性）：特定的MHC分子凭借所需要的锚着残基选择性结合抗原肽，使二者的结合具有一定程度的专一性。 2）包容性：一类MHC分子可识别并结合含有共同基序的一群抗原肽。,MHC分子的功能,一、抗原提呈 MHC分子的抗原结合凹槽选择性结合抗原肽形成MHC分子-抗原肽复合物 以MHC限制性的方式供T细胞双重识别启动特异性免疫应答。 二、对免疫应答的遗传控制（参与T细胞限制性识别）,三、MHC分子的其他生物学作用 * 参与T细胞在胸腺的发育 * 诱导同种移植排斥反应 * 固有免疫应答的调节分子,一、HLA与同种器官移植 供、受者间组织相容性主要取决于HLA型别相合程度。 HLA-I:A,B,C; HLA-II:DR(B1) 二、HLA的表达异常与疾病 *多种肿瘤细胞HLA-I类抗原表达减少或缺如（不提呈或少提呈肿瘤抗原）； *自身免疫病的靶细胞异常表达HLA-II类抗原（提呈自身抗原）。 三、与疾病的相关性 * 携带某一HLA型别的个体对特定疾病表现为易感性或抗性的现象（例如：携带HLA-B27者易患强直性脊柱炎）。 * 原因：HLA异常提呈自身抗原等。 四、HLA与法医 * HLA型别分析应用于个体识别和亲子鉴定。 -非亲缘个体间HLA等位基因完全相同的几率是零； - HLA是伴随终身的遗传标志。 五、 HLA分型在人类学研究方面的应用,HLA 与医学,免疫器官 （Immune organs） 免疫细胞 （Immune cells） 免疫分子 （Immune molecules）,免疫系统的基本组成,免疫器官,免疫细胞 免疫分子,中枢 外周 胸腺 脾脏 骨髓 淋巴结 法氏囊 黏膜相关 淋巴组织 皮肤相关 淋巴组织,干细胞系 淋巴细胞 单核吞噬细胞 其他APC(树突状细胞/内皮细胞等) 其他免疫细胞(粒细胞/肥大细胞/血小板/红细胞等),膜型 分泌型 TCR 补体 BCR 细胞因子 CD Igs 黏附分子 MHC,造血干细胞 hemopoietic stem cell, HSC,免疫细胞都属于血细胞，所有血细胞都来源于造血干细胞。免疫细胞的发育分化就是造血干细胞分化成熟的过程。 HSC的2大基本特征： 1.起源：骨髓（bone marrow） 2.HSC具有自我更新和分化潜能,造血干细胞的表面标记,HSC表面标志 1. CD34 (应用CD34 单克隆抗体可从骨髓、胎肝或脐血中分离、富集造血干细胞) 2. c-kit(CD117,Lin-),Lin 细胞：应用针对 T 细胞、B 细胞、NK 细胞、单核细胞、巨噬细胞、巨核细胞、髓系以及红系等多种谱系相应单克隆抗体的混合抗体（CD2、CD3、CD14、CD16、CD19、CD24、CD56、CD66b 和血型糖蛋白A 等抗体）结合免疫磁珠分离的方法，除去骨髓、胎肝单个核细胞中上述各个谱系发育不同阶段的细胞，所留下的细胞称为谱系阴性（Lin）细胞，主要为早期造血干细胞。,造血干细胞,淋巴样干细胞,髓样干细胞,红系 巨核系 粒单系,前体T 细胞 T 细胞 前体B 细胞 B 细胞、浆细胞,造血干细胞分化,淋巴细胞,是主要的免疫细胞 主要分布：淋巴器官、淋巴组织、外周血 分类：T、B、NK ,T 淋巴细胞, T lymphocytes,（一） T 淋巴细胞的分化发育 T细胞在胸腺内经历阴性选择和阳性选择而成熟 特征： TCR识别抗原的MHC限制性 自身耐受,T细胞在胸腺内的阴性选择和阳性选择,T细胞的发育过程：,CD4+,CD8+,凋亡,MHC,MHC,MHC/,上皮细胞表面抗原肽-,DC、表面自身抗原肽MHC/,初始T Ag T亚群 调节T 记忆T,T细胞表面分子(标志),TCR-CD3复合物 CD4与CD8分子:限制T细胞与APC或靶细胞的作用，即MHC限制性; 辅佐TCR-CD3识别抗原; CD4 分子还是HIV 壳膜蛋白gp120 受体。 协同刺激分子:CD28/CTLA-4、ICOS可诱导共刺激分子 、 CD40L、PD1、CD2、LFA-1和ICAM-1 丝裂原受体: 其他分子：细胞因子受体，FasL等。,V、V决定TCR特异性,胞内段短（1-6个aa）不传导信号,TCR：、链基因相当于Ig的轻链基因，由V、J、C基因组成； 和基因相当于Ig的重链基因，由V、D、J、C基因组成,1、TCR-CD3复合物,2、细胞因子受体（IL-1R、IL-2R、IL-4R、IL-6R、IL-7R 等）：与T细胞活化、增殖和分化密切相关。 3、病毒受体：CD4-HIV:gp120胞膜蛋白。 4、丝裂原受体：直接诱导静息 T 细胞的活化、增 生和分化。 刀豆蛋白A (Con A)、植物血凝素(PHA)是最常用的T 细胞丝裂原。 美洲商陆(PWM)除诱导 T 细胞活化外，还可诱导B 细胞活化。 5、MHC抗原：参与T对抗原的识别与应答。 所有T-MHC I 活化T-MHC II（T活化标志）,6、CD,白细胞分化抗原（leukocyte differentiation antigen）是指 血细胞在分化成熟为不同谱系（lineage）、分化不同阶 段及细胞活化过程中，出现或消失的细胞表面标记分子。 CD 的概念：应用以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其编码基 因及其分子表达的细胞种类均鉴定明确者，统称为CD （cluster of differentiation）,CD3 分子,CD3 有、及 5 种肽链，组成六聚体。、 和 肽链的胞浆区较长， 均有免疫受体酪氨酸活化基序 （ immunoreceptor tyrosine-based activation motif，ITAM）。 TCR与CD3分子以非共价键结合：TCR-CD3复合物 CD3 分子的功能是传导TCR 识别抗原所产生的活化信号。 可用于鉴别T细胞,CD3 分子,CD4与CD8分子,（1） CD4与CD8分子能限制T细胞与APC或靶细胞的作用，即MHC限制性（MHC restriction)。 （2）主要功能是辅佐TCR-CD3识别抗原，参与T活化信号的转导。 （3）CD4 分子还是HIV 壳膜蛋白gp120 受体。与CD4 分子结合是HIV 侵入并感染CD4T 细胞的机制之一。,成熟的T 细胞只能表达CD4 或 CD8 分子，即CD4+T 细胞或CD8+T 细胞。CD4和CD8 分子的主要功能是辅助TCR 识别抗原和参与T 细胞活化信号的传导。 CD4 分子是由一条肽链组成的跨膜蛋白。胞外区具有4 个Ig 折叠样结构域，其中远膜端的2 个结构域能够与MHC II 类分子的2 结构域结合。 CD8 分子由和肽链组成，2 条肽链均为跨膜蛋白，由二硫键连接。CD8 分子的和肽链的细胞外区各含一个Ig 折叠样结构域，能够与MHC I 类分子的3 功能区结合。,CD4 分子和CD8 分子分别与MHC I 类和II 类分子的结合可增强T 细胞和抗原提呈细胞或靶细胞之间的相互作用并辅助TCR 识别抗原。所以，CD4 和CD8 分子又称为T 细胞的辅助受体（coreceptor）。,CD2,CD2 分子（即LFA-2）又称为绵羊红细胞（SRBC）受体。 人的CD2分子表达在95%成熟T 细胞、50%70%胸腺细胞以及部分NK 细胞。CD2 分子的配体包括LFA-3（CD58）、CD59 和CD48（小鼠和大鼠）。 CD2 除作为黏附分子，介导T 细胞与抗原提呈细胞或靶细胞之间的黏附外，还介导T 细胞旁路激活途径和为效应T 细胞提供活化信号。,CD28,CD28 是由二条相同肽链组成的同源二聚体， 表达于90% CD4T细胞和50% CD8T 细胞。 CD28 是协同刺激分子B7 的受体。B7 分子包括B7.1(CD80)和B7.2(CD86)，表达于专职性APC。 CD28 分子与B7 分子结合产生的协同刺激信号在T 细胞活化中发挥重要作用，该信号可促进T 细胞增殖和IL-2 的生成。 作用机制包括诱导T 细胞表达抗细胞凋亡蛋白（Bcl-x）、刺激T 细胞合成IL-2 及其他细胞因子，并促进T 细胞的增殖和分化。,CTLA-4,CTLA-4 （CD152)表达于活化的CD4+和CD8+T 细胞，其配体亦是B7 分子，但与B7 分子的亲和力显著高于CD28。 与CD28 相反，CTLA-4 与B7 分子结合产生抑制性信号，终止T 细胞活化。这是因为CTLA-4 分子的胞浆区有I/VxYxxL基序（称为immunoreceptor tyrosine-based inhibition motif，ITIM）。ITIM中的酪氨酸残基被磷酸化后，可与蛋白酪氨酸磷酸酶（SHP-1）和肌醇5-磷酸酶（SHIP）结合。抑制T 细胞活化信号的转导。,细胞黏附分子,细胞黏附分子（celladhesion molecules，CAM）是众多介导细胞间或细胞与细胞外基质（extracellular matrix，ECM）间相互接触和结合分子的统称。 黏附分子以受体配体结合的形式发挥作用，使细胞与细胞间，细胞与基质间，或细胞基质细胞间发生黏附，参与细胞的识别，细胞的活化和信号转导，细胞的增殖与分化，细胞的伸展与移动，是免疫应答、炎症发生、凝血、肿瘤转移以及创伤愈合等一系列重要生理和病理过程的分子基础。 黏附分子根据其结构特点可分为整合素家族、选择素家族、免疫球蛋白超家族、黏蛋白样血管地址素、钙黏素家族等，此外还有一些尚未归类的黏附分子.,T细胞亚群, T、 T CD4+ T 和 CD8+ T Th、Tc 、Tr 初始 T 、效应T、 记忆 T NK T, T T,MHC提呈的蛋白Ag CD1提呈的糖脂Ag,细胞免疫 黏膜免疫,CD4+T CD8+T,CD3+CD4+CD8-,CD3+CD4-CD8+,识别M HC II/外源性抗原肽,识别M HC I/内源性抗原肽,主要为Th（help T cell）辅助性T细胞,主要为Tc（cytotoxic T cell）细胞毒性T细胞,CD4+Th细胞，根据所分泌细胞因子和功能的不同，可分为：,Th1 Th2,主要分泌IL-2、IFN-、LT,主要分泌IL-4、IL-5、IL-6、IL10,介导细胞免疫,介导体液免疫,（促进Tc增殖、分化、成熟，促进M）,（促进B增殖、分化、成熟）,Th3 分泌TGF-，发挥免疫负调节,Th17 IL-17,参与固有免疫和某些炎症,CD4+Th2效应细胞的功能： 1.参与超敏反应性炎症： Th2分泌细胞因子IL-4、IL-5可诱导IgE的生成和嗜酸 粒细胞活化。 2.辅助体液免疫应答： Th2分泌细胞因子（IL-4、IL-5、IL-6、IL-10和IL-13）促 B细胞增值分化，产生抗体。,CD8+ CTL的功能,主要功能是特异性直接杀伤靶细胞： 分泌穿孔素（perforin）、颗粒酶、颗粒溶解素及淋巴毒素(LT)等物质直接杀伤靶细胞； 通过Fas/FasL 途径诱导靶细胞凋亡。,调节性T细胞的功能,1、自然调节性T细胞（nTreg）：抑制CD4+和CD8+T细胞的活化与增殖。 直接与靶细胞接触而发挥抑制作用； 通过分泌抑制性细胞因子（ TGF-、 IL-10 和IL-35 等）发挥作用。 2、诱导调节性T细胞（iTreg）: Th3细胞：分泌TGF-抑制Th1细胞介导的免疫应答和炎症反应。 Tr1细胞：分泌IL-10抑制巨噬细胞功能，进一步抑制Th1细胞的活化（抑 制IL-2、IFN-分泌）。,二、B,在人体骨髓内发育成熟 主要定居于淋巴结皮质浅层的淋巴小结 是抗体产生细胞,（一）、B细胞的分化发育,中枢发育抗原非依赖期 指淋巴样前体细胞在骨髓中分化为成熟B细胞的过程 1. Pro B阶段：重链基因发生重排 2. Pre B阶段：轻链基因发生重排 3. 未成熟B细胞：表达mIgM，接触Ag发生克隆删除 4. 成熟B细胞：表达mIgM和mIgD ，接触Ag可产生应答,B细胞外周发育抗原依赖期,指成熟B细胞在外周免疫器官接触抗原后，在T细胞辅助下发生Ig可变区超突变和重链类别转换，形成抗体产生细胞或记忆性B细胞的过程。,（二）、B细胞的表面标志,B细胞表面受体 BCR：为mIg，人mIg与Ig（CD79a）/Ig（CD79b）非共价结合形成复合物 细胞因子受体：IL-1R、IL-2R、IL-4R、IL-5R、IL-6R、IL-7R、IFN-等 补体受体：CR1、CR2 Fc受体：FcR 、Fc R 、Fc R等 辅助受体：CD19、CD21、CD81、CD225,6. 丝裂原受体：PWM受体、LPS受体 7. MHC抗原 8. CD抗原：CD19、CD20、CD21、CD40、CD80/CD86,（三）、B细胞亚群及功能,B1细胞亚群 1. 产生：在胚胎早期或出生后早期由前体细胞分化而来，其后靠自我更新 2. 分布：主要是腹腔、胸腔和肠壁固有层 3. 表面标志：CD5+ 4. Ag识别谱：主要是TI-2 Ag 5. 功能特点：参与对多种细菌的非特异性抗感染免疫，主要产生IgM类低亲和力Ab，不发生类别转换，无免疫记忆,B2细胞亚群,B2细胞即通常所称B细胞，在骨髓内由多能造血干细胞分化而来，定位于外周免疫器官，不表达CD5，功能主要有： 1. 参与体液免疫应答 2. 抗原递呈 3. 免疫调节,三、自然杀伤细胞,NK细胞的功能,1.细胞因子：IFN,TNF,IL-12等直接杀伤。 2.ADCC 3.类似于Tc/CTL的杀伤 4.免疫调节,自然杀伤细胞 （Nature Killer Cell,NK）,T B,抗原受体 TCR BCR,复合受体带ITAM成分,CD3 IgIg ,辅助受体 CD4或CD8 CD21/19/81/225,协同刺激分子 CD28 CD40,配体 B7 CD40L,识别Ag形式 MHC-抗原肽 游离,表位性质 线性 构象/线性,1,2,是指能捕捉、加工、处理抗原，并将抗原提呈给抗原特异性T淋巴细胞的一类免疫细胞。,抗原提呈细胞 (antigen presenting cell, APC),抗原提呈细胞的种类,专职抗原提呈细胞(professional APC): 组成性表达MHCII类分子和共刺激分子，能摄取并处理和提呈抗原的细胞。包括：树突状细胞 ；单核/巨噬细胞系统；B细胞。抗原提呈能力强。 非专职APC(non-professional APC) ： 在炎症过程中或某些活性分子(如IFN-)刺激下能被诱导表达MHC-II类分子并能处理和提呈抗原的细胞 。包括：内皮细胞；纤维母细胞；上皮及间皮细胞；嗜酸性粒细胞等。抗原提呈能力弱。 表达MHC-I的靶细胞：指能加工处理抗原并以抗原肽-MHC-I分子复合物的形式提呈抗原信息给CD8+T细胞 。,不成熟的DC可摄取并处理抗原 不成熟DC膜表面有较多趋化因子受体 不成熟DC遇到危险信号后迁移到淋巴器官并发育成熟,树突状形态，起源于骨髓CD34+细胞，能移行至淋巴器官 膜表面高表达MHC II类分子和其他共刺激分子 可刺激初始型T细胞活化 成熟的DC具有较强的抗原提呈能力,DC典型特征：,DC的生物学功能,摄取，加工处理并提呈抗原，激活免疫细胞 分泌细胞因子调节免疫应答 参与中枢和外周免疫耐受的形成 临床应用,单核吞噬细胞系统功能:,吞噬杀伤病原微生物 抗原提呈 调节免疫应答 参与炎症，组织修复及组织再生,APC加工处理的抗原种类: 外源性抗原(exogenous antigen): 通过吞噬或吞饮等作用被APC从细胞外摄入的抗原，以抗原肽-MHC I I类分子复合物形式提呈给CD4+T细胞 。 内源性抗原(endogenous antigen): 细胞内合成的抗原，以抗原肽-MHC I类分子复合物形式提呈给CD8+T细胞 。,抗原的提呈四途径,一、 MHC-I类途径:内源性抗原的加工处理和提呈 二、 MHC II类途径:外源性抗原的加工处理和提呈 三、MHC 分子对抗原的交叉提呈现象 四、脂类抗原的CD1分子提呈,T细胞的抗原识别 识别方