授课-10-2014免疫耐受

1、免免 疫疫 学学Immunology 程程 晓晓 东东同同 济济 大大 学学生生 命命 科科 学学 与与 技技 术术 学学 院院 分分 子子 细细 胞胞 免免 疫疫 学学 实实 验验 室室免免 疫疫 耐耐 受受 (Immune Tolerance)一、一、 免疫耐受的概述免疫耐受的概述二、二、 免疫耐受形成和维持的因素免疫耐受形成和维持的因素三、三、 免疫耐受的机制免疫耐受的机制四、四、 免疫耐受与临床医学免疫耐受与临床医学免疫耐受免疫耐受是指机体免疫系统接触抗是指机体免疫系统接触抗原后导致的原后导致的特异性特异性免疫无应答性和免疫无应答性和低应答性。低应答性。不同于免疫缺陷和药物对免疫系统不

2、同于免疫缺陷和药物对免疫系统的普遍抑制。的普遍抑制。一、一、 免疫耐受概述免疫耐受概述n免疫耐受免疫耐受：是指免疫活性细胞接触抗原时所是指免疫活性细胞接触抗原时所表现的对该抗原的表现的对该抗原的特异性免疫无应答或低应特异性免疫无应答或低应答状态答状态。即抗原不能有效激活。即抗原不能有效激活T T、B B淋巴细胞，淋巴细胞，完成免疫应答，产生免疫效应。完成免疫应答，产生免疫效应。负免疫应答负免疫应答n抗原特异性、记忆性、可转移性和非遗传性抗原特异性、记忆性、可转移性和非遗传性n固有免疫耐受和获得性免疫耐受固有免疫耐受和获得性免疫耐受1 1、胚胎期及新生期接触抗原所致免疫耐受、胚胎期及新生期接触抗

3、原所致免疫耐受 -天然免疫耐受现象天然免疫耐受现象 不成熟不成熟T T、B B接触自身和外来接触自身和外来AgAg发生耐受，终生发生耐受，终生2 2、后天接触抗原导致的免疫耐受、后天接触抗原导致的免疫耐受 -获得性免疫耐受现象获得性免疫耐受现象 T T、B B因多种因素对原本应答的因多种因素对原本应答的AgAg发生耐受，发生耐受， 非终生非终生 Owen Owen 的观察的观察19451945年年 异卵双生牛：血型嵌合体异卵双生牛：血型嵌合体(chimeras)(chimeras)，皮片移植互不排斥，无关牛皮片排斥皮片移植互不排斥，无关牛皮片排斥1945年年Owen免疫耐受的免疫耐受的研究简史

4、研究简史天然免疫耐受 Medawar Medawar等的实验证实等的实验证实-实验性免疫耐受实验性免疫耐受 19531953年，年，MedawarMedawar：获得性免疫耐受：获得性免疫耐受 MedawarMedawar胚胎胚胎诱导耐受诱导耐受实验实验(1953(1953年年) )人工免疫耐受Medawar的人工免疫耐受实验 免疫原免疫原耐受原耐受原免疫原免疫原耐受原耐受原免疫反应免疫反应 +4-6周周4-6周周7-14天天7-14天天免疫正应答免疫正应答免疫负应答免疫负应答免疫正应答和免疫耐受的异同免疫正应答和免疫耐受的异同 免疫正应答免疫正应答 免疫耐受免疫耐受抗原刺激抗原刺激 需要需要

5、 需要需要潜伏期潜伏期 有有 有有抗原特异性抗原特异性 + + +免疫记忆免疫记忆 + + + + 免疫反应免疫反应 强强 无或弱无或弱效效 应应 排斥异己排斥异己 保护自身保护自身 自身耐受两个技术问题一、不可能通过功能分析来鉴定自身反应性淋巴细胞，因为自身反应性淋巴细胞或被清除或是无反应性；二、在正常动物和人类非常困难或不可能知道自身抗原的性质、分布及表达水平，特别是那些和T细胞相关的MHC抗原肽。 过去研究免疫耐受的方法 将抗原或外来细胞植入动物体内，观察在不同情况下，T、B细胞的反应情况。 这些方法主要用于研究人工诱导的免疫耐受，但不完全适用于阐明自身免疫耐受现象。 转基因技术研究自身

6、耐受 将重排的抗原受体基因转入小鼠，在小鼠的T、B淋巴细胞中表达，由于等位基因排斥的作用，转入的抗原受体基因就会抑制内源性基因的重组，从而在转基因小鼠体内就有很大一部分T、B淋巴细胞表达导入的由转基因编码的抗原受体，因此就可对那些已知特异性的淋巴细胞进行检测和定量分析。 转基因技术的另一应用是在不同组织中表达已知蛋白，这些转基因编码的抗原在动物一生中均存在，因而这些抗原对小鼠来说是有效的自身抗原。二、免疫耐受形成和维持的因素二、免疫耐受形成和维持的因素一、抗原方面1. 抗原的结构和性质抗原的结构和性质耐受原：小分子、可溶性、单体耐受原：小分子、可溶性、单体免疫原：大分子、颗粒性、聚合体免疫原：

7、大分子、颗粒性、聚合体2. 抗原剂量抗原剂量T I 抗原：高剂量抗原：高剂量 B细胞耐受细胞耐受TD抗原：高剂量抗原：高剂量 T、B细胞耐受（高带耐受）细胞耐受（高带耐受） 低剂量低剂量 T细胞耐受（低带耐受）细胞耐受（低带耐受）T细胞耐受易于诱导，所需抗原量低，耐受持续细胞耐受易于诱导，所需抗原量低，耐受持续时间长（数月时间长（数月数年）数年）B细胞耐受的诱导，需要较大剂量的抗原，细胞耐受的诱导，需要较大剂量的抗原，B细细胞耐受持续时间短（数周胞耐受持续时间短（数周）T T 细胞耐受细胞耐受 和和 B B 细胞耐受细胞耐受3. 抗原免疫途径抗原免疫途径静脉注射静脉注射/口服口服 腹腔注射腹腔

8、注射 皮下皮下/肌肉注射肌肉注射4. 其他因素其他因素用佐剂：刺激辅助性用佐剂：刺激辅助性T细胞，促进引起免疫应答细胞，促进引起免疫应答无佐剂：无免疫原性或耐受原性，促进引起免疫无佐剂：无免疫原性或耐受原性，促进引起免疫 耐受耐受一、抗原方面二、机体方面* * 免疫系统的成熟程度（年龄）免疫系统的成熟程度（年龄） 胚胎期胚胎期 新生期新生期 成年期成年期* * 动物的种属和品系（遗传）动物的种属和品系（遗传） 大鼠、小鼠大鼠、小鼠 兔、有蹄类、灵长类兔、有蹄类、灵长类* * 机体生理状态机体生理状态 用用免疫抑制剂破坏成熟淋巴细胞，造成类似新生期免疫抑制剂破坏成熟淋巴细胞，造成类似新生期免疫不

9、成熟状态，有利于诱导免疫耐受。免疫不成熟状态，有利于诱导免疫耐受。* * 中枢免疫耐受中枢免疫耐受 胚胎期免疫系统未成熟的胚胎期免疫系统未成熟的T T、B B细胞在细胞在中枢中枢 免疫器官接触抗原免疫器官接触抗原所形成的免疫耐受。所形成的免疫耐受。* * 外周免疫耐受外周免疫耐受 成熟的成熟的T T、B B细胞细胞在外周淋巴器官接触在外周淋巴器官接触 抗原抗原所形成的免疫耐受。所形成的免疫耐受。三、三、免疫耐受的机制免疫耐受的机制T细胞免疫耐受细胞免疫耐受（一）中（一）中 枢枢 耐耐 受受（二）外（二）外 周周 耐耐 受受免疫耐受机制的克隆清除学说 （一）（一）T T细胞细胞中枢免疫耐受中枢免

10、疫耐受（一）（一）T T细胞细胞中枢免疫耐受中枢免疫耐受（二）（二）T T细胞外周免疫耐受细胞外周免疫耐受* *自身反应性淋巴细胞克隆清除自身反应性淋巴细胞克隆清除* *自身反应性淋巴细胞克隆无能自身反应性淋巴细胞克隆无能* *自身反应性淋巴细胞克隆忽视自身反应性淋巴细胞克隆忽视* *自身反应性淋巴细胞克隆抑制自身反应性淋巴细胞克隆抑制1 1、克隆清除克隆清除 Clonal deletion Activation-induced cell death (AICD)2 2、克隆无能克隆无能 Clonal anergy T T细胞无能反应细胞无能反应a. a. 缺乏第二信号缺乏第二信号 CD28-

11、B7CD28-B7或信号弱或信号弱b. b. 增殖活化信号传递受阻增殖活化信号传递受阻c. c. 抗原浓度低不能激活免疫细胞抗原浓度低不能激活免疫细胞T细胞活化细胞活化T细胞失能细胞失能MHC- IIMHC- IITCRTCR共刺激信号共刺激信号APCAPCT细胞细胞T细胞细胞克隆失能的机制 3 3、克隆忽视克隆忽视 Clonal ignoranceT T细胞克隆的细胞克隆的TCRTCR对组织特异性自身抗原的亲对组织特异性自身抗原的亲和力低和力低, , 或这类自身抗原浓度很低或这类自身抗原浓度很低, , 经经APCAPC提提呈呈, ,不足以活化相应的初始不足以活化相应的初始T T细胞细胞, ,

12、这种这种自身应自身应答答T T细胞克隆与相应组织特异性抗原并存细胞克隆与相应组织特异性抗原并存, ,在在正常情况下正常情况下, ,不引起自身免疫病的发生不引起自身免疫病的发生, ,称为称为克隆忽视克隆忽视。 4 4、调节性、调节性T T细胞的作用细胞的作用细胞因子在抑制细胞免疫应答中的作用细胞因子在抑制细胞免疫应答中的作用B细胞免疫耐受细胞免疫耐受（一）中（一）中 枢枢 耐耐 受受（二）外（二）外 周周 耐耐 受受（一）中枢免疫耐受（一）中枢免疫耐受1 1、克隆清除机制、克隆清除机制 （阴性选择）（阴性选择）自身反应性自身反应性B B细胞在骨髓发育细胞在骨髓发育过程中，其过程中，其BCRBCR

13、与微环境基质与微环境基质细胞表面表达的细胞表面表达的多价自身抗多价自身抗原结合原结合，使，使SmIgSmIg发生交联，发生交联，导致导致未成熟未成熟B B细胞凋亡细胞凋亡。2、克隆无能克隆无能骨髓中未成熟细胞骨髓中未成熟细胞之之BCRBCR与可溶性自身与可溶性自身抗原的抗原的亲和力低亲和力低，不，不足以引起克隆清除，足以引起克隆清除，而转变为而转变为“无能无能”细细胞，不表达胞，不表达SmIgMSmIgM，虽能，虽能表达正常水平表达正常水平SmIgDSmIgD，但，但由于存在信号传导障碍，由于存在信号传导障碍，也也不能诱导不能诱导B B细胞激活细胞激活。（二）外周免疫耐受（二）外周免疫耐受1

14、1、未进入淋巴滤泡而凋亡、未进入淋巴滤泡而凋亡2 2、缺少刺激信号而凋亡、缺少刺激信号而凋亡3 3、AICDAICD致致B B细胞凋亡细胞凋亡4 4、成熟、成熟B B细胞处于无能状态细胞处于无能状态1 1、未进入淋巴滤泡而凋亡、未进入淋巴滤泡而凋亡nCysterCyster等提出等提出B B细胞竞争进入淋巴滤泡的概细胞竞争进入淋巴滤泡的概念：只有念：只有进入淋巴滤泡的进入淋巴滤泡的B B细胞才能继续分细胞才能继续分化成抗体生成细胞和记忆性细胞化成抗体生成细胞和记忆性细胞。当。当B B细胞细胞在外周淋巴器官在外周淋巴器官与自身抗原相遇时，失去与自身抗原相遇时，失去进入淋巴滤泡的能力进入淋巴滤泡的

15、能力，而不能产生针对自，而不能产生针对自身抗原的抗体。未进入的身抗原的抗体。未进入的B B细胞只能在胸腺细胞只能在胸腺依赖区停留依赖区停留1-31-3天，然后死亡。天，然后死亡。2 2、缺少刺激信号而凋亡、缺少刺激信号而凋亡n 无能无能B B细胞在缺少细胞因子细胞在缺少细胞因子 （如（如IL-2IL-2、IL-4IL-4）或）或 CD4CD4+ +T T细胞细胞 提供的提供的CD40LCD40L协同刺激信号时，协同刺激信号时， 则发生则发生凋凋亡。亡。3 3、AICDAICD致致B B细胞凋亡细胞凋亡n 活化的活化的CD4CD4+ +T T细胞能表达细胞能表达FasLFasL， 与与B B细胞

16、上的细胞上的FasFas分子结合，分子结合， 启动了启动了B B细胞凋亡信号细胞凋亡信号4 4、成熟、成熟B B细胞处于无能状态细胞处于无能状态n 成熟成熟B B细胞与大量可溶性自身抗原细胞与大量可溶性自身抗原 接触后，可导致接触后，可导致SmIgMSmIgM表达的下调，表达的下调， 成为成为“无能无能”B B细胞。细胞。n“无无能能”B B细胞对抗原抗原受体细胞对抗原抗原受体 信号的传递能力显著下降。信号的传递能力显著下降。T T细胞细胞耐受与耐受与B B细胞耐受的区别细胞耐受的区别T细胞耐受细胞耐受 B细胞耐受细胞耐受诱导耐受的诱导耐受的 胸腺；外周胸腺；外周 骨髓；外周骨髓；外周 主要部

17、位主要部位对耐受敏感对耐受敏感 CD4+CD8+双阳性胸腺细胞双阳性胸腺细胞 未成熟未成熟B细胞（细胞（IgM + IgD-）的成熟阶段的成熟阶段耐受诱导耐受诱导 中枢：在胸腺对抗原的高亲和力识别中枢：在胸腺对抗原的高亲和力识别 中枢：在骨髓对多价抗原的高亲和力识别中枢：在骨髓对多价抗原的高亲和力识别刺激刺激 外周：外周：APC提呈抗原缺乏共刺激分子提呈抗原缺乏共刺激分子 外周：抗原识别时缺乏外周：抗原识别时缺乏T细胞辅助细胞辅助 自身抗原反复刺激自身抗原反复刺激耐受的主要机制耐受的主要机制 中枢耐受：克隆清除（凋亡）中枢耐受：克隆清除（凋亡） 中枢耐受：克隆清除（凋亡），克隆无能中枢耐受：克

18、隆清除（凋亡），克隆无能 外周耐受：克隆无能，外周耐受：克隆无能，AICD，抑制，抑制 外周耐受：克隆无能，未进入淋巴滤泡外周耐受：克隆无能，未进入淋巴滤泡* * 诱导口服耐受诱导口服耐受* * 阻断免疫应答诱导免疫耐受阻断免疫应答诱导免疫耐受* * 移植骨髓及胸腺移植骨髓及胸腺, ,建立或恢复免疫耐受建立或恢复免疫耐受免疫耐受与临床医学免疫耐受与临床医学( (一一) )建立免疫耐受建立免疫耐受* * 诱导调节性诱导调节性T T细胞细胞* * 耐受性耐受性DCDC* * 基因改造基因改造* * 主动免疫激发和增强免疫应答主动免疫激发和增强免疫应答* * 细胞因子的合理使用细胞因子的合理使用( (二二) )打破免疫耐受打破免疫耐受 掌握掌握T细胞亚群及其相互调节机制细胞亚群及其相互调节机制 掌握独特型网络和抗原内影象概念掌握独特型网络和抗原内影象概念 掌握免疫耐受的概念掌握免疫耐受的