免疫应答.ppt

免疫应答,第一节免疫应答概述第二节细胞免疫第三节体液免疫,免疫应答概述,免疫应答：指抗原特异性淋巴细胞对抗原分子的识别（自己、非己），而后自身活化（平时淋巴细胞处于相对静止状态），增殖，分化（或失去活性潜能），并产生免疫效应（细胞免疫/体液免疫）的一系列复杂的生物学过程。抗原是启动免疫应答的引火器。,免疫应答,固有免疫（非特异性免疫）：先天具有，无针对性，第一道屏障，应答迅速，能启动和协同特异性免疫应答。适应性免疫（特异性免疫）：后天获得，有针对性，作用强大。免疫记忆，识别异已，特异性，记忆性，扩大性，限制性。,正常免疫应答,异常免疫应答,正应答,负应答,体液免疫应答,细胞免疫应答,自身耐受,自身免疫,超敏反应,免疫缺陷,免疫耐受,免疫应答类型,免疫应答的物质基础和场所,物质基础：免疫细胞相互作用场所：外周免疫器官,共同特点：,特异性-特异性识别；-特异性记忆；细胞间相互作用受MHC限制：遵循再次应答规律：二次比第一次迅速而加强；可分三个阶段-抗原识别和递呈：活化、增殖和分化:效应阶段：产生特异性抗体或致敏淋巴细胞。,T细胞介导的免疫应答,Tcellmediatedimmuneresponse,细胞免疫（广义）,原始的吞噬作用：单核吞噬细胞，粒细胞，非T淋巴细胞（NK）等的非特异性细胞毒作用。T细胞介导的免疫应答（狭义）:单核细胞浸润为主的炎症反应和特异性细胞毒作用。,诱导细胞免疫的抗原：TD-Ag参与细胞免疫的细胞：APC，免疫调节细胞（Th,Tr），效应细胞CTL，CD4+Th1，NK，M，中性粒细胞等。,感应阶段,Ag+APC-CD4+T-Th1CD8+T-CTL,TD-Ag,Th1：完整的细胞内寄生微生物结合有半Ag的复合抗原同种异体抗原CTL：携带内源性Ag的靶细胞,摄取抗原的方式,有吞噬能力的APC：M无吞噬能力的APC：树突状细胞B细胞：SmIg捕获和浓集Ag非特异性吞饮,加工、处理抗原,意义：形成抗原的免疫显位（Ag中能被抗原特异性淋巴细胞识别的表位中关键肽段）。消化过多Ag避免引起过高的免疫应答或免疫耐受。浓集有效抗原决定簇使免疫应答恰如其分（免疫原性可增强1000倍）。使抗原多肽与MHCI或类分子结合成复合物，避免进一步酶解并表达在细胞表面。,递呈抗原,抗原肽-MHC类分子-CD4+T抗原肽-MHC类分子-CD8+T,（1）识别方式初始T细胞TCR与APC表面提呈的MHC-肽复合物结合。（2）识别特点T细胞识别抗原具有MHC限制性。CD4+T细胞识别APC递呈的MHC-肽复合物；CD8+T细胞识别APC递呈的MHCI-肽复合物。,T细胞的抗原识别方式及特点,（一）内源性抗原1.特点（1）由MHCI类分子提呈；（2）存在于胞浆（cytosol）内的抗原。2.来源（1）病毒和细菌感染细胞后，于胞浆内及胞核内合成的抗原；（2）肿瘤细胞合成的肿瘤抗原。,T细胞识别的抗原的种类,1.特点（1）由MHC类分子递呈；（2）存在于囊泡系统内的抗原。2.来源（1）巨噬细胞摄取到内体(endosome)中的颗粒成分(如细菌、细胞等)及细菌增殖中新合成的抗原成分。（2）APC通过吞噬和吞饮作用摄取内化的细菌代谢产物和其它可溶性蛋白质抗原。,（二）外源性抗原,APC与T细胞的相互作用,T细胞与APC的非特异结合：T细胞表面的粘附分子（IFA-1、CD2、）与APC表面相应配基（ICAM-1、IFA-3）结合。可逆而短暂，为T细胞表面TCR提供特异性识别和结合抗原肽的机会。T细胞与APC的特异性结合：三元复合体、协同刺激分子等共同形成免疫突触。,免疫突触的形成,第一阶段：ICAM-1、CD2分别与配体配接，启动TAPC相互作用；第二阶段：TAPC接触分钟后，TCR-pMHC向接触面中央移动形成中央束，ICAM-1LFA-1重新分布，逐渐在外周形成环状结构；第三阶段：中央束稳定化，在细胞松弛素D的作用下，中央束不再移动。成熟型免疫突触可持续h以上。,活化、增殖和分化阶段（反应阶段）,CD4+T活化、增殖、分化-致敏淋巴细胞（TD/Th1）CD8+T活化、增殖、分化-致敏淋巴细胞（CTL）,T细胞激活过程：,对Ag的识别-激活信号的跨膜传递-胞内信号传递-转录因子的活化和转位-基因的转录激活-新分子的表达-细胞因子的分泌-进入细胞周期-细胞亚群的分化和免疫记忆的形成等。,T细胞活化的信号要求（三个信号）,识别信号（第一信号）：三元复合体，双识别，CD4-MHC/CD8-MHC；启动激酶活化的级联反应，最终通过激活转录因子入核。激活信号（第二信号）：众多的协同刺激分子和相应受体配对，CD28-B7、LFA2-LFA3、LFA1-ICAM。称协同刺激信号，主要是B7/CD28。其机制在于增强基因转录并稳定IL-2mRNA，促进IL-2的合成。生长信号（第三信号）：细胞因子及其受体的作用。,三组受体一配体的结合：,MHC-抗原肽-TCRB7-CD28IL-2-IL-2R：IL-2受体由、链组成，静止T细胞仅表达中亲和力IL-2R（），激活的T细胞可表达高亲和力IL-2（）并分泌IL-2。,静止T细胞,活化T细胞,T细胞增殖、分化,活化的T细胞还表达CTLA-4，后者的配基也是B7-1和B7-2。但与CD28分子的作用相反，CTLA-4与配基结合后可向T细胞发出抑制信号。若TCR特异性识别并结合抗原肽的过程中缺乏协同刺激信号，则T细胞被诱导呈不应答。,四条信号传递途径：,磷脂酰肌醇途径：通过PKC和钙调磷酸酶激活转录因子NF-kB和NF-AT；MAPK相关途径：在ras蛋白的参与下，通过MAP激酶中的Erk和Jnk激活Jun和Fos，构成转录因子AP-1；CD28介导途径：通过PI3K阻抑GSK3的活行，促进转录因子NF-AT发挥作用；IL-2R介导途径：通过Jak1/Jak3激酶等激活STAT5，并活化周期素E和Cdk2。,四个主要结果,细胞因子的合成与分泌，各种表面分子和受体的表达；进入细胞周期，T细胞发生抗原特异性克隆扩增；发生细胞因子依赖的功能性T细胞亚群分化；记忆性淋巴细胞的产生和免疫记忆的形成。,T细胞功能性亚群的分化,Th1：Th2Th17TregsCTL,亚群专一性转录因子和Th1Th2分化的表观遗传学因素,亚群专一性转录因子：Th1-T-bet;Th2-Gata3;Th17-RORt。特点：编码基因的激活早于Th1和Th2分化相关的IFNG和IL4、IL-17基因；基因产物的表达并发挥作用在细胞核；通过启动染色体重塑等表观遗传学机制作用于特定靶基因。表观遗传学因素确定的Th1和Th2分化格局可以作为一种“印记”，一直保持到记忆细胞，即这些CD4T细胞功能性亚群不一定会因为环境因素的变更而相互转化。,Th1和Th2亚群的分化,CD4+T细胞是一个不均质的群体，还包括调节性T细胞，其表型为CD4+CD25+foxp3+。部分活化的T细胞可分化为长寿命记忆性T细胞，在再次免疫应答中起重要作用。,Th1细胞的生物学活性巨噬细胞：激活巨噬细胞，诱生并募集巨噬细胞。淋巴细胞：促进Th1、Th2、NK、CTL活化增殖。中性粒细胞：活化中性粒细胞，促进杀伤。,Th1释放的主要细胞因子及功能,IL-2：促进Th1、Th2、NK、CTL活化增殖，经正反馈机制而扩大免疫效应。IFN-：促进APC表达MHCII类分子；活化M，增强其吞噬和胞内杀伤能力；促进M产生多种细胞因子（IL-1,2,6等）和炎性介质（PEG等）来调节免疫效应；活化NK细胞，增强杀瘤和抗病毒作用。TNF-、LT：促进血管内皮细胞表达黏附分子和趋化因子，诱导血液中的中性粒细胞、淋巴细胞和单核细胞等向炎症局部迁移并发生慢性炎症反应；激活中性粒细胞并增强其吞噬杀菌能力；导致局部组织发生损伤和坏死。,1.活化的两个信号2.Th1细胞募集巨噬细胞到感染部位（1）分泌IL-3和GM-CSF：刺激骨髓内新单核细胞的产生；（2）分泌TNF-和TNF-：扩张血管和改变血管内皮细胞粘附分子(如ICAM-1)的表达,分泌MCP-1吸引聚集巨噬细胞。,诱导巨噬细胞活化的作用,IFN,IFNR,CD40L,CD40,Th细胞,活化,CD40分子和TNF受体表达增加，TNF-分泌协同IFN-增加巨噬细胞抗胞内微生物作用。B7分子和MHCII分子的表达增加。,M,导致炎症反应介导迟发型超敏反应(即IV型超敏反应)1.迟发型超敏反应概念：效应T细胞同特异性抗原作用后，引起的以单个核细胞浸润和组织损伤为主要特征的炎症反应。2.特点（1）参与的效应T细胞：CD4Th1（主要）和CTL细胞；（2）以单个核细胞浸润为主要的炎症反应；（3）发生较慢，常需2472小时；（4）无抗体和补体参与。3.发生机制两个阶段（1）第一阶段：局部抗原提呈细胞摄取、加工处理和提呈抗原给T细胞；（2）第二阶段：效应Th1细胞识别抗原，释放多种细胞因子，导致炎症反应。,辅助B细胞产生调理抗体CD4Th1细胞IFN-和IL-2B细胞调理性抗体(IgG1和IgG3亚类)+靶细胞结合CR或FcR(吞噬细胞和NK细胞)破坏、清除靶抗原。,CD8+细胞的增殖分化,Th细胞依赖性：Th细胞非依赖性：高表达协同刺激分子的病毒感染DC，可无需Th细胞辅助而直接刺激CD8+T细胞合成IL-2，促使CD8+T细胞自身增殖并分化为细胞毒T细胞。,CTL细胞效应的分子机制,CTL细胞的活化：双信号及CD4分泌的IL-2、IL-12和IFN-等作用下，Tc细胞活化。CTL细胞杀伤靶细胞的机制：穿孔素、颗粒酶、Fas/FasL介导的细胞凋亡。,1.穿孔素(Perforin)：在Ca+参与下可以插入靶细胞膜内形成管状孔道（类似于补体的攻膜复合物结构），最后导致细胞渗透压改变，水分子和Ca2+入胞、K+和蛋白大分子出胞，细胞死亡。2.丝氨酸蛋白酶：即颗粒酶类，由CTL释放并经穿孔素通道进入靶细胞内，通过激活靶细胞内的内切酶系统使后者DNA断裂，细胞发生凋亡。3.Fas-FasL介导的凋亡：活化CTL可高表达FasL，在CTL同靶细胞结合时可释出FasL同靶细胞表面的Fas分子结合，进一步启动凋亡信号通路，导致靶细胞的凋亡。,致敏CTL的效应机制：,抗感染：胞内感染的病原体；抗肿瘤：Tc细胞作用；免疫损伤：参与DTH、移植排斥反应、自身免疫病。,T细胞效应的生物学意义,1.只能杀伤携带有特异性抗原的靶细胞或微生物；2.杀伤靶细胞时受MHCI类分子的限制；3.Tc细胞在分化为致敏Tc时有部分细胞可以成为记忆性Tc细胞，参与再次应答时的细胞免疫反应；4.致敏Tc细胞在杀伤靶细胞后，可以继续杀伤带有相应抗原的其它靶细胞，即Tc细胞的再循环。,致敏CTL细胞的功能特征：,初次和再次应答时细胞免疫的发生特征,再次应答时，记忆性CTL前体细胞可迅速识别靶细胞上的抗原后，通过表达IL-2R和自分泌的IL-2结合后立即发生反应。,初次应答时，幼稚的CD8+Tc细胞必须在TH1类细胞因子（如旁分泌的IL-2）结合后增殖分化为致敏Tc细胞而发生反应。,记忆性T细胞的形成,Tm细胞与初始T细胞表达不同的CD45异构体，Tm细胞为CD45RA-、CD45RO+，初始T细胞是CD45RA+、CD45RO-。免疫记忆可产生更快、更强、更有效的再次免疫应答。1）Tm细胞比初始T细胞更易被激活，相对较低浓度的抗原即可激活Tm细胞；2）Tm细胞的再活化对协同刺激信号（如CD28/B7）的依赖性较低；3）Tm细胞分泌更多的细胞因子，且对细胞因子作用的敏感性更强。,记忆性T细胞长期维持的机制,残存抗原和交叉反应抗原的刺激：FDC特定细胞因子的作用：IL-7、IL-15,T细胞活化后诱导的细胞凋亡,活化诱导的细胞死亡（activationinducedcelldeath，AICD）被动细胞死亡,AICD：activation-inducedcelldeath，是机体控制特异性免疫应答强度，避免免疫应答过强造成损伤的一种重要的反馈调节机制。机制：Fas-FasL-凋亡（FasL只表达于活化的T和NK细胞，Fas可表达在多种细胞表面）Fas-FasL-凋亡他杀：靶细胞-免疫保护B细胞-抑制体液免疫自杀和自相残杀-抑制细胞免疫结果：抗原诱导的细胞和体液免疫受到遏制。,活化诱导的细胞死亡,MHC限制性（MHCrestriction）,具有同一MHC表型的免疫细胞才能有效地相互作用。MHC限制性只有在二次免疫应答中才能得到体现(P153)。,B细胞介导的体液免疫应答,TheHumoralimmuneResponse,抗原TD-AgTi-AgTI-1：TI-2：细胞：Ti-Ag-B1TD-Ag-B2，需APC、TH辅助。,一、B细胞对TD抗原的免疫应答,BCR识别抗原的特点：识别抗原的种类：蛋白质、多肽、核酸、多糖、脂类、小分子化合物等。抗原表位：天然抗原或降解所暴露表位的空间构象。无需APC加工处理，无MHC限制性B细胞活化早期，亦经形成免疫突触，聚集和放大BCR信号。,B细胞活化需要的信号,第一信号：BCR识别抗原产生的信号；B细胞活化辅助受体的作用-C3d把CD19/CD21/CD81复合物与BCR复合物桥联在一起，把CD19“拉近”BCR，由CD19分子传导的信号就加强了由BCR复合物传导的信号。B细胞对抗原刺激的敏感性会增高1001000倍，亦即明显降低抗原激活B细胞的阈值。第二信号：CD40/CD40L可诱导静止期B细胞进入细胞增生周期。第三信号：活化的Th细胞能分泌细胞因子，作用于B细胞。Th2细胞分泌IL-4、IL-5及IL-6等细胞因子，Th1分泌IL-2、IFN-。,Th细胞对B细胞应答的辅助作用,Th细胞的激活:初次免疫应答由DC或巨噬细胞负责摄取处理抗原；再次免疫应答由B细胞内吞抗原，将抗原加工处理成小肽片段，以MHC-IIPeptide形式提呈给TH细胞。Th细胞提供B细胞第二活化信号:活化的T细胞表达CD40L与B细胞表面CD40分子结合产生第二活化信号。活化的Th细胞能分泌细胞因子，作用于B细胞。特异性辅助“旁邻辅助”,B细胞在生发中心的分化成熟,抗原受体编辑：体细胞高频突变、抗原受体亲和力的成熟：Ig类别转换记忆B细胞形成,体细胞性高频突变和Ig亲和力成熟,发生部位：分裂中的生发中心母细胞。高频突变：每次细胞分裂中，IgV区基因中大约每1000个bp中就有一对发生突变(所有其他已知体细胞每次分裂中DNA分子的突变率约为1010bp)。诱导因素：抗原诱导。突变部位：IgV基因中编码IgV区中互补决定区(CDR)的核苷酸序列容易发生突变。结果：构成产生B细胞的BCR多样性及体液免疫应答的多样性，产生高亲和力的抗体。抗体亲和力成熟(affinitymaturation)：表达高亲和力抗原受体的B细胞，才能有效地结合抗原，并在抗原特异的Th细胞辅助下增殖，产生高亲和力的抗体。,记忆性B细胞B细胞免疫记忆是指B细胞再次遇到相同抗原时，快速产生高效价、高亲和力抗体的现象。记忆B细胞库（二种类型）长寿记忆B细胞不能分泌抗体,反应性记忆；长寿浆细胞能分泌抗体,保护性记忆。,T细胞依赖性体液免疫记忆的形成：,记忆B细胞,通常使用CD27作为鉴定人记忆B细胞的标志分子；根据CD27的表达，人外周血中记忆B细胞占总B细胞的40-60%；记忆性B细胞比初始B细胞大，寿命比初始B细胞要长；人记忆性B细胞主要存在于血液、脾脏的MZ区以及扁桃体。其是否存在于非淋巴组织还不得而知。,记忆性B细胞,与初始B细胞相比，人记忆性B细胞高表达CD80/CD86,CD21、IL-2R、CD95、CD84以CD148表达增加，CD23的表达下降。组成性表达TLR2、6、7、9、10；与初始B细胞相比，记忆性B细胞能够更迅速的分化为浆细胞产生抗体。,再次抗原记忆B细胞克隆快速大量扩增抗体分泌细胞增多（较初次应答多810倍以上）。,记忆B细胞对再次抗原的应答,血清抗体水平的维持,长寿命浆细胞的存在；持续的抗原的存在:交叉反应、独特型网络：病原微生物反复暴露、长期慢性炎症、自身或环境中共同抗原的存在。记忆B细胞不断更新；所有的Bm以很低的速率不断分裂分化为浆细胞，维持所有浆细胞库的数量。,（一）初次应答（primaryresponse）1.概念抗原初次进入机体所产生的应答。2.特点（1）潜伏期(诱导期)长(约710天)；（2）抗体的种类以IgM为主；（3）抗体亲和力低；（4）维持时间短；（5）总抗体水平低。,抗体产生的一般规律,（二）再次应答(secondaryresponse)1.概念：抗原再次进入机体所产生的应答。2.特点（1）潜伏期短（约23天）；（2）抗体的种类以IgG为主；（3）抗体亲和力比初次应答明显增强；（4）维持时间长；（5）总抗体水平高。,1.证明适应性免疫应答具有记忆性；2.是疫苗接种的理论基础；3.非活疫苗预防接种，常需二次以上。,意义,抗体的免疫效应1、中和作用：IgG（血液）和SIgA(粘膜)2、激活补体3、免疫调理4、ADCC5、粘膜抗感染6、超敏反应：可引起I、II、III型超敏反应。7、自身免疫病8、可引起移植超急排斥反应。9、肿瘤逃逸：肿瘤细胞的封闭抗体。,二、B细胞对TI抗原的应答,TI抗原（某些细菌多糖、多聚蛋白及脂多糖）可直接激活未致敏B细胞，无须T细胞辅助。TI抗原分为TI-1和TI-2抗原。TI-1抗原诱导的B细胞应答高浓度TI-1抗原可诱导多克隆B细胞增生和分化；而低浓度只能活化相应B细胞克隆活化。TI-1抗原单独不能诱导Ig类别转换、抗原亲和力成熟及记忆B细胞形成。,TI-2抗原诱导的B细胞应答TI-2抗原多属细菌胞壁与荚膜多糖成分，具有高度重复的结构。使成熟的抗原特异性B细胞的SmIg发生广泛交联。生理意义：多数胞外菌含有胞壁多糖成分，能抵抗吞噬；TI-2直接诱导抗体产生，抗体与细菌结合后易于被杀灭。TI-2抗原表位的密度在TI-2抗原激活B细胞中似乎起决定作用。密度太低，mIg交联的程度不足于激活细胞；密度太高，会使细胞变为无应答性。,TI-2抗原,超抗原激活T细胞的特点,强大的刺激能力无须抗原处理与T细胞相互作用无MHC限制性选择性结合TCR链V区超抗原不仅可激活T细胞，而且可能诱导T细胞的耐受超抗原的免疫识别位点