免疫学第六章-免疫应答

1、 第六章 免疫应答授课要点：熟悉免疫应答的一般规律；授课要点：熟悉免疫应答的一般规律； 了解细胞介导的免疫应答效应及意义。了解细胞介导的免疫应答效应及意义。 第一节 免疫应答概述 1.基本概念 免疫应答免疫应答是指机体免疫系统接受抗原刺激后，淋巴细胞特异性识别抗原并发生活化、增殖、分化或失能、凋亡，进而发挥生物学效应的全过程。免疫应答的基本生物学意义是保护机体免受抗原性异物侵袭。在正常生理状况下，机体对“非己”抗原产生正应答，对自身抗原产生负应答(耐受)，这种生理性应答是免疫保护；在异常情况下，机体对“非己”抗原可能产生过高和过低应答或负应答；前一种可引起超敏反应，后者则可引发免疫功能低下或缺

2、失，从而导致严重微生物感染或肿瘤发生。这种病理性免疫应答是免疫损伤。2.免疫应答一般规律2.1 免疫应答的物质基础和场所 免疫细胞在中枢免疫器官中经历阳性和阴性选择，获得MHC限制性识别能力，并清除自身反应性细胞克隆或使其失能；成熟的淋巴细胞则可迁移至外周淋巴器官。外周淋巴器官是发生免疫应答的主要场所。在外周淋巴器官中，免疫细胞间发生极为复杂的相互作用的协作。这就是免疫应答的物质基础。 2.2 免疫应答的基本过程 通常可将免疫应答过程划分为三个密切相关且不可分割的连续过程，即感应阶段、增殖分化阶段和效应阶段。在感应阶段，抗原被APC摄取，加工处理；T/B细胞通过TCR/BCR特异性识别抗原肽；

3、在增殖分化阶段 ，T/B细胞特异性识别抗原，产生激活的第一信号；而T/B细胞与APC表面多种粘附分子间的相互作用，提供了T-细胞激活的信号(共刺激信号)。在效应阶段，免疫效应细胞和分子共同发挥作用，清除非己抗原异物或诱导机体产生免疫耐受，从而维持机体正常生理状态，或引起免疫相关性疾病。 初始初始ThTh细胞细胞 CTL CTL 靶细胞靶细胞 效应效应 细胞免疫细胞免疫 TDTD抗原抗原 辅助辅助 Th1 Th1 淋巴因子淋巴因子 + + 辅佐细胞辅佐细胞 辅助辅助 活化活化ThTh细胞细胞 前体前体Th1Th1，CTL CTL TI TI抗原抗原 初始初始B B细胞细胞 浆细胞浆细胞 免疫球蛋

4、白免疫球蛋白 体液免疫体液免疫 感应阶段感应阶段 增殖分化阶段增殖分化阶段 效应阶段效应阶段 免疫应答基本过程免疫应答基本过程辅助第二节 T-细胞介导的免疫应答1. T-细胞特异性识别抗原 外源性抗原可在局部或通过淋巴细液和血液转运至淋巴组织，被该部位的抗原提呈细胞摄取、加工处理，并以抗原肽-MHC 类分子复合物形式表达于APC表面，供特异性CD4+Th细胞识别。内源性抗原被宿主细胞加工处理，以抗原肽-MHC 类分子复合物形式表达于细胞表面，供特异性CD8+T细胞识别。2. T-细胞活化的信号要求 在T-细胞被激活和发生增殖分化的过程中需要两个信号，即TCR与抗原肽-MHC复合物特异性结合提供

5、了T-细胞活化的第一信号；而APC与T-细胞表面多种粘附分子(共刺激分子)的相互作用则为T-细胞活化提供了第二信号；这就是淋巴细胞激活的双信号。 TCR与抗原肽-MHC复合物特异性结合，引起TCR交联并启动抗原识别信号，导致CD3和共受体(CD4或CD8)分子胞质段尾部相聚，激活胞质段尾部的酪氨酸激酶，促使含酪氨酸的蛋白激酶磷酸化，启动激酶活化的级联反应，最终通过激活转录因子而启动细胞因子及其受体等基因的转录及其产物的合成。 T-细胞活化的第二信号中，最重要的是T-细胞表面的CD28和APC表面的相应配体B7-1和B7-2的相互作用。由CD28/B7分子对所启动的第二信号可增强细胞因子基因表达

6、(如增强IL-2基因转录并稳定其mRNA，从而促进IL-2的合成；若缺乏共刺激信号，可导致IL-2合成受阻，则抗原刺激非但不能激活特异性T-细胞，反而会导致T-细胞失能)。3. T-细胞增殖分化 激活的T-细胞迅速进入细胞周期，通过有丝分裂而大量增殖，并分化为效应T-细胞，然后离开淋巴器官随血循环到达外源性抗原入侵部位；同时部分活化的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。3.1 CD4+T细胞的增殖分化 初始CD4+T细胞被激活后会增殖分化为Th0细胞。Th0细胞具有分化为Th1或Th2细胞的潜能，局部微环境中存在的细胞因子种类是控制Th0细胞分化的关键因素，如IL

7、-2可促进Th0细胞分化为Th1细胞，而IL-4可促进Th0细胞分化为Th2细胞。Th0细胞的分化方向决定机体免疫应答类型：Th1主要介导细胞免疫应答；Th2主要介导体液免疫应答。3.2 CD8+T细胞的增殖分化 激活初始CD8+T细胞比之CD4+T细胞需要更强的共刺激信号。根据共刺激信号的来源不同，初始CD8+T细胞的激活主要有两种方式：3.2.1 Th细胞非依赖性. 初始CD8+T细胞的TCR识别感染了病毒的DC(树突状细胞)表面抗原肽-MHC分子复合物，同时感染病毒的DC高表达共刺激分子，可直接提供共刺激信号而促进CD8+T细胞合成IL-2，促使自身增强并分化为效应CTL，因而无需Th细

8、胞的辅助。3.2.2 Th细胞依赖性. CD8+T细胞作用的靶细胞一般仅低表达或不表达共刺激分子，而有赖于APC及CD4+T细胞协同激活初始CD8+T细胞。如病毒抗原、肿瘤抗原、同种异体MHC抗原从宿主细胞表面脱落，以可溶性抗原形式被APC摄取并在细胞内分别与MHC或MHC类分子结合为复合物，再表达于APC表面，同时提呈给CD4+T细胞和CD8+T细胞。若此T细胞是CD4+的记忆T-细胞，其对共刺激信号要求阈值较低，它们与APC作用后易被激活并产生分泌IL-2，从而辅助邻近的CD8+T细胞活化增殖分化；若CD4+T细胞是巳活化的效应T细胞，其所表达的CD40L可与APC表面的CD40结合而使A

9、PC表达B-7和4-IBBL等共刺激分子增加至足以达到CD8+T细胞激活所需的水平，使之产生IL-2引起自身增殖分化。4. T-细胞介导的效应4.1 CTL介导的细胞毒效应. CTL可高效特异性杀伤靶细胞而不损伤周围组织。CTL作用可分为三个阶段： 效应-靶细胞结合。效应CTL所表达的粘附分子(LAF-1、CD2等)水平比静止T-细胞高数倍，可有效结合表达有低水平相应受体(ICAM、LFA-3等)的靶细胞。 CTL的极化。CTL的TCR与靶细胞表面肽-MHC类分子复合物特异性结合后，TCR及共受体向靶细胞接触部位聚集，导致CTL内亚显微结构极化，即细胞骨架系统(肌动蛋白、微管)、高尔基体及胞质

10、颗粒等均向效应-靶细胞接触部位重新排列和分布，从而保证CTL分泌的非特异性效应分子选择性作用于所接触的特定靶细胞。 致死攻击。CTL主要通过两条途径杀伤靶细胞(需Ca2+存在)；其一是穿孔素-颗粒酶途径。穿孔素可由NK-细胞和CTL产生。穿孔素通常存在于静止CTL胞内的电子致密胞质颗粒中，当CTL活化后可诱使脱颗粒反应，在Ca2+存在下，穿孔素插入靶细胞膜并发生多聚化，即在靶细胞上形成管状结构，可致靶细胞外Na+、水分子内流而改变细胞渗透压而最终引起细胞溶解。同时这种胞膜通道也有利于颗粒酶、TNF等细胞毒介质进入靶细胞并导致靶细胞死亡。其二是Fas/FasL途径。Fas(CD95)属肿瘤坏死因

11、子受体超家族成员，可表达于活化的T/B细胞、NK-细胞、单核细胞、成纤维细胞、胸腺细胞等表面。FasL(CD178)是前者的配体，属肿瘤坏死因子家族成员，主要分布于T-细胞表面。激活的CTL表面迅速表达FasL并与靶细胞表面的Fas结合，通过激活细胞内的Caspase( Cysteine aspartic acid Cysteine aspartic acid specific proteasespecific protease，天冬氨酸特异性的半胱氨酸蛋白水解酶)系统而导致靶细胞死亡。4.2 CD4+Th1介导的细胞免疫效应 某些胞内寄生的病原体(结核杆菌、麻风杆菌)可在M吞噬小体内生长并可

12、逃避特异性抗体和CTL的攻击提。针对此类胞内寄生病原体，Th1细胞可通过活化M及释放各种活性因子而攻击病原体。Th1细胞表面CD40L与M表面CD40结合，向后者提供致敏信号而将其激活。活化的M通过不同机制杀伤胞内寄生病原体，如产生NO和超氧阴离子；促进溶酶体与吞噬体融合；合成并释放各种抗菌肽和蛋白酶等。Th1亦可产生IL-2等细胞因子，促进Th1细胞、CTL等增殖，放大免疫效应；也可产生淋巴毒素和TNF-2而活化中性粒细胞，促进其杀伤病原体的作用。5. T-细胞效应的生物学意义 T-细胞效应的生物学意义主要表现在：抗感染作用主要针对胞内感染的病原体；抗肿瘤作用主要是CTL的特异性杀伤作用；促

13、进M、NK细胞的ADCC效应；分泌细胞因子而直接或间接杀伤肿瘤细胞；免疫损伤作用T细胞效应可参与型超敏反应、移植排斥反应、某些自身免疫病的发生和发展。第三节 B细胞介导的免疫应答 在B 细胞应答中，浆细胞所产生的抗体是主要的效应分子，所以称之为体液免疫。B细胞应答过程随刺激机体的抗原种类不同而异，即TD抗原刺激的依赖Th2细胞的应答和TI抗原刺激的非依赖Th细胞的应答。1. B细胞特异性识别抗原1.1 B细胞识别TI抗原. 细菌多糖、多聚鞭毛蛋白、脂多糖等属于胸腺非依赖性抗原(TI抗原)。其主要特征是不易降解，能激活初始B细胞而无需Th细胞的辅助。 TI-1抗原称为B细胞丝裂原(如Lps)。成

14、熟或未成熟的B细胞均可被TI-1抗原激活。 TI-2抗原多为细菌细胞壁与荚膜成分，具有高度重复的结构。与TI-1不同的是TI-2仅激活成熟的B细胞。1.2 B细胞识别TD抗原. BCR识别抗原有着与TCR不同的特点；其一是BCR不仅能识别蛋白质抗原，也能识别肽、核酸、多聚糖、脂类和小分子化学物质；其二是 BCR可特异性识别完整蛋白质抗原的天然空间构象，或识别蛋白质降解所暴露出的表位空间构象，无需APC对抗原进行加工提呈，也不需MHC限制。2. B细胞活化增殖与分化2.1 B细胞活化. B细胞活化也需双信号和多种细胞因子参与。BCR与特异性抗原表位结合启动第一信号，并由Ig/Ig将信号传入细胞内

15、。通过非受体型蛋白酪氨酸激酶将Ig/Ig胞内区的免疫受体酪氨酸活化基序(ITAM)磷酸化，继而激活syk(非受体型蛋白酪氨酸激酶)；经丝裂原激活的蛋白激酶(MAPK)、蛋白激酶C(PKC)和钙调蛋白三条途径激活转录因子，参与并调控B细胞激活、增殖相关基因的表达。 Th细胞的TCR特异性识别并结合B细胞表面的抗原肽-MHC类分子复合物，诱导性表达多种膜分子，其中最重要的是CD40L，其与B细胞表面的CD40结合向B细胞提供共刺激信号(第二信号)。2.2 B细胞增殖与分化 活化的B细胞表达多种细胞因子受体，可接受Th细胞所分泌的细胞因子作用。其中IL-2、IL-4和IL-5可促进B细胞增殖；IL-

16、5、IL-6可促进B细胞分化为能产生抗体的浆细胞。抗原特异性B细胞活化增殖后循两条途径分化，其一是部分B细胞迁移至淋巴组织髓质，继续增殖分化为可产生抗体的浆细胞；此途径产生的特异性抗体提供即刻防御效应；另一是部分B细胞迁移至附近的B细胞区(初级淋巴滤泡)，继续增殖并形成生发中心(次级淋巴滤泡)；此途径在慢性感染或宿主再次感染中提供更为有效的应答。3. 体液免疫应答的一般规律3.1 个体发育中免疫球蛋白产生的规律. 人类个体发育中，体内首先生成IgM类免疫球蛋白；其在胚胎晚期已能由胎儿自身合成；新生儿约第3个月开始合成IgG；第4-6个月出现IgA。3.2 初次应答和再次应答的规律. 特定抗原初

17、次刺激机体所引发的免疫应答称为初次免疫应答初次免疫应答。在初次免疫应答晚期，随着抗原被清除，多数效应T细胞和浆细胞均发生死亡；同时抗体浓度逐渐下降。但是应答过程中所形成的记忆性T、B细胞具有长寿命而得以保存，一旦再次遭遇相同抗原刺激，记忆性淋巴细胞可迅速高效特异性地产生应答，此即再次免疫应答再次免疫应答。 初次应答主要产生IgM(后期可产生IgG)，且所产生的抗体总量及其与抗原的亲和力均较低。 再次应答主要产生IgG类抗体，其总量及与抗原亲和力均较高且均一。IgMIgMIgGIgG4. 体液免疫应答的效应 机体抗感染免疫机制中的抗体主要参与清除胞外微生物，防止胞内感染的扩散；其作用有：4.1

18、中和作用. 高亲和力IgG、IgA可与病毒、细菌表面蛋白结合，通过阻止其进入细胞而发挥中和作用；还可与细菌外毒素、昆虫毒素、蛇毒素等的亚单位结合，阻止毒素进入宿主细胞而发挥中和作用。4.2 调理作用. 促进吞噬细胞的吞噬作用。可以两种方式发挥调理作用，即抗体Fab段可与病原体表面的抗原表位结合，其Fc段可与吞噬细胞表面的FcR结合，从而促进后者对病原体的吞噬；另外，抗体与病原体的结合可激活补体，附着于病原体的补体裂解片段(C3b、C4b、iC3b)可与吞噬细胞表面CR1、CR3及CR4结合，促进后者的吞噬作用。4.3 激活补体. IgM、IgG与抗原形成的免疫复合物可激活补体活化经典途径，所形成的膜攻击复合物可发挥补体介导的杀菌、溶菌作用。4.4 抗体依赖的细胞介导的