医学免疫学：第10章 固有免疫细胞及其主要生物学作用

1、第十章 固有免疫细胞及其主要生物学作用重点与难点巨噬细胞的主要生物学功能及其表面的识别受体树突状细胞的分类及功能NK细胞的一般特点，膜表面标志和杀伤作用机制固有样淋巴细胞如NKT细胞、T细胞、B1细胞的表面标志、分布和功能第一节 固有免疫细胞概述 固有免疫的组成细胞主要包括：单核巨噬细胞、树突状细胞、NK细胞、NK T细胞、T细胞、B1细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、肥大细胞等。2011年诺贝尔生理学或医学奖Bruce A. BeutlerBorn in USAJules A. HoffmannBorn in LuxembourgRalph M. SteinmanBorn in

2、Canada证实Toll基因编码产物在识别病原微生物激活免疫反应中发挥了关键性作用发现LPS 受体：一种Toll样受体发现树突细胞可激活T细胞引发免疫应答固有免疫细胞表达模式识别受体或有限多样性抗原识别受体，而不表达特异性抗原识别受体。它们能够识别病原体及其感染细胞或衰老损伤和畸变肿瘤细胞某些共有特定或表位分子，产生非特异性抗感染、抗肿瘤等免疫保护作用，同时参与适应性免疫应答的启始和效应过程。模式识别受体（pattern recognition receptor, PRR）是指存在于吞噬细胞和树突状细胞等多种固有免疫细胞膜表面、胞内器室膜上和血清中的一类能够直接识别病原体及其产物、宿主凋亡细胞

3、或衰老损伤细胞表面某些共有特定分子的受体。固有免疫细胞膜表面和胞内器室膜上的模式识别受体称为膜型模式识别受体，主要包括甘露糖受体、清道夫受体和Toll样受体（Toll like receptor, TLR）家族成员。血清中的模式识别受体称为分泌型模式识别受体，主要包括甘露聚糖结合凝集素和C 反应蛋白等急性期蛋白。病原相关模式分子（pathogen-associated molecular pattern, PAMP）是指某些病原体或其产物所共有的高度保守、可被模式识别受体识别结合的特定分子。病原相关模式分子种类有限，在病原微生物中广泛分布，但不表达于正常组织细胞表面。因此固有免疫细胞可通过PR

4、R 对PAMP 的识别，区分自身与非己并对病原体及其产物发生应答。第二节 吞噬细胞(Phagocyte) 细胞免疫的倡导者，他在研究游走细胞即海星幼虫细胞的游走作用时，发现能吞噬外来的异物，并观察到水蚤的血液细胞能杀灭霉菌孢子，后来在兔及人体中用各种细胞进行实验，也发现白细胞有吞噬各种细菌的作用，因此认为机体的免疫机制，主要就是增强了吞噬功能的白细胞所发挥的吞噬作用，即细胞学说。1908年他与Paul Ehrlich以关于抗体形成的侧链学说共获1908年的诺贝尔生理和医学奖。 麦科尼克夫（Elic Metchnikoff 18451916，俄国） 单核细胞（血液） 单核巨噬细胞 （monocy

5、te） 巨噬细胞（组织） 吞噬细胞 （macrophage， M ） 中性粒细胞 一、单 核 巨 噬 细 胞单核细胞体积较大，蹄状核（左，普通光镜）。透射电镜显示其高尔基体发达、粒体丰富、胞浆颗粒明显（中）。扫描电镜显示腹腔巨噬细胞粘附于玻璃表面（右）。（一）单核巨噬细胞的分化成熟及组织分布 组织细胞名称组织细胞名称外周血单核细胞骨组织破骨细胞一般组织巨噬细胞皮肤朗格汉斯细胞结缔组织组织细胞神经系统小胶质细胞肝库弗细胞腹腔腹腔巨噬细胞肺肺泡细胞脾和淋巴结固定和游走的巨噬细胞（二）单核巨噬细胞表面分子模式识别受体：甘露糖受体、清道夫受体、Toll样受体调理性受体：Fc受体 ，补体受体细胞因子受体

6、MHC分子黏附分子1. M表面的模式识别受体甘露糖受体（mannose receptor, MR）主要识别细菌甘露糖、岩藻糖残基。清道夫受体(scavenger receptor, SR)主要识别 G+菌磷壁酸、G-菌脂多糖（LPS）、衰老损伤细胞表面乙酰化低密度脂蛋白、凋亡细胞的磷脂酰丝氨酸。Toll样受体（Toll like receptor, TLR）有13种，不同的TLR其配体也有所不同。“Toll”是果蝇胚胎发育中重要的分子在昆虫和人类中属于进化保守的分子TLRs 为跨膜蛋白哺乳动物TLRs与IL-1受体胞浆区同源(Toll-IL1-R or TIR domain)已报道的TLRs有

7、13种, 人类存在10种（1-10）Toll-like receptors (TLRs)的故事TLR signal transduction2. 调理性受体主要包括IgG Fc 受体（FcR）和补体C3b/C4b受体（C3bR/C4bR）IgG抗体通过其抗原结合部位与病原体表面相应抗原表位特异性结合，再通过其Fc 段与巨噬细胞表面相应FcR结合，可介导产生促吞噬和活化效应的调理作用。补体裂解产物C3b/C4b 通过其氨基端与病原体等抗原性异物非特异性结合，再通过其羧基端与巨噬细胞表面C3bR/C4bR结合，可介导产生促吞噬和活化效应的非特异性调理作用。3. 趋化性受体和细胞因子受体在趋化/活化

8、性细胞因子作用下，游走巨噬细胞被吸引募集到感染或炎症部位并被活化，使其吞噬杀菌和分泌功能显著增强有效发挥抗感染免疫作用。趋化性受体：CXCR1、2（IL-8R），CCR2（MCP-1R）和CCR7（MIP-3R）活化相关的细胞因子受体：IFN-R、GM-CSFR和TNF-/R（三）单核巨噬细胞的主要功能识别、清除病原体等抗原性异物杀伤胞内寄生菌和肿瘤等靶细胞参与炎症反应 加工提呈抗原参与和调节适应性免疫应答NN123N巨噬细胞识别、清除病原体识别 吞噬消化模式识别受体：直接识别IgGFc受体：抗体补体受体：补体C3b/C4b氧依赖性杀菌系统氧非依赖性杀菌系统水解酶M对病原体的杀伤、消化和清除机

9、制 氧依赖性杀菌系统：反应性氧中间物(ROI)： 吞噬细胞产生活性氧，单核细胞和中性粒细胞还产生髓过氧化物酶（MPO）进行杀菌。反应性氮中间物(RNI)： M产生一氧化氮合酶（iNOS）催化L-精氨酸生成胍氨酸和NO，杀伤细菌和肿瘤细胞。氧非依赖性杀菌系统：吞噬细胞产生乳酸降低PH值；溶菌酶破坏G+菌细胞壁；防御素（defensin）破坏细菌胞膜。 病原体等抗原性异物的消化和清除：在吞噬溶酶体内水解酶对病原进一步消化降解;降解产物大部分通过胞吐作用排出胞外；加工处理后的小分子肽段与MHC分子结合，被M细胞提呈。杀伤胞内寄生菌和肿瘤等靶细胞巨噬细胞接受Th 细胞反馈刺激或被LPS 或IFN-、G

10、M-CSF 等细胞因子激活后，可有效杀伤胞内寄生菌和肿瘤等靶细胞。在肿瘤和病毒特异性抗体参与下，巨噬细胞还可通过ADCC效应杀伤肿瘤和病毒感染的靶细胞。参与和促进炎症反应巨噬细胞表面具有多种与其趋化和活化作用相关的细胞因子受体。感染部位组织细胞产生的CCL2（MCP-1）、CCL3（MIP-1）、GM-CSF 和IFN- 等细胞因子可募集并活化巨噬细胞，使其吞噬杀菌能力显著增强。活化巨噬细胞又可通过分泌CCL2（MCP-1）、CCL3（MIP-1）、CCL5（RANTES）、CXCL8（IL-8）、CXCL9（MIG）、CXCL10（IP-10）等趋化因子及IL-1、IL-6、TNF- 等促炎

11、细胞因子参与和促进炎症反应。加工提呈抗原参与和调节适应性免疫应答加工、处理外源性抗原，形成抗原肽-MHC分子复合物表达在细胞表面，供T细胞识别。巨噬细胞在与CD4+Th细胞结合相互作用过程中自身活化使其高表达CD40和B7分子，并通过分泌IL-12 等细胞因子诱导活化CD4+Th细胞增殖分化为效应T 细胞发挥免疫作用。活化巨噬细胞产生的IL-23 还可诱导记忆T 细胞增殖以扩大适应性免疫应答。通过合成分泌IFN- 和IL-17 等细胞因子发挥免疫调节作用。二、中性粒细胞 (Neutrophil)在普通光学显微镜下观察Giemsa染色血涂片，中性粒细胞呈淡藕荷色，多叶核，胞浆中含有大量的细胞颗粒

12、。透射电镜下其胞浆颗粒清晰可辨。具有很强的趋化运动和吞噬作用。1. 主要膜分子 趋化性受体：CXCR1, 2（IL-8R）、C5aR 模式识别受体：甘露糖受体、清道夫受体、TLR4等 调理性受体：IgG FcR 和C3bR 2.主要免疫学功能 在病原体感染部位相应趋化因子作用下，中性粒细胞可迅速穿越血管内皮细胞进入感染部位对病原体产生吞噬杀伤作用。中性粒细胞除可通过氧依赖和氧非依赖杀菌系统杀伤病原体外，还可通过由髓过氧化物酶（myeloperoxidase, MPO）与过氧化氢和氯化物组成的MPO 杀菌系统对病原体产生强大杀伤作用。在C3b 和病原体特异性IgG 抗体介导下，中性粒细胞可通过调

13、理作用使其吞噬杀菌能力显著增强；也可通过ADCC 作用使某些病原体感染的组织细胞溶解破坏。 第三节 树突状细胞(Dendritic cell, DC)树突状细胞（DC）由于其成熟时细胞表面有许多树状突起而命名。DC的胞质内细胞器较少。表面组成性表达MHC-类分子和/或MHC-I类分子、B7、CD40分子等。根据来源、表型和功能科将树突状细胞分为髓样DC和浆细胞样DC和滤泡DC。髓样DC 是体内诱导初始T 细胞活化能力最强的抗原提呈细胞，也是引发适应性免疫应答的始动细胞。是连接固有免疫和适应性免疫的桥梁。一、髓样树突状细胞及其主要作用1. 髓样DC 因其所处组织器官的不同而有不同的命名朗格汉斯细

14、胞（Langerhans cell, LC）：皮肤黏膜组织间质树突状细胞（interstitial DC）：心、肝、肺、肾等实质器官间质毛细血管周围隐蔽细胞（veiled cell）：输入淋巴管和淋巴液并指树突状细胞（interdigiting dendritic cell, IDC）：脾和淋巴结等外周免疫器官朗格汉斯细胞和间质DC 属未成熟树突状细胞，并指DC 为成熟树突状细胞。上皮组织中的LC（1，普通光镜）捕捉外来抗原后即进入引流淋巴结的T细胞区，成为IDC（2，扫描电镜照片）。 IDC表达高水平的II类MHC分子和共刺激分子B7，具有激活T细胞的能力郎格罕氏细胞并指树突状细胞2. 髓样

15、DC 的表型高表达CD11c 和CD11b 模式识别受体（如甘露糖受体、TLR2、4、5、8），调理性受体和趋化性受体（如CCR1、2、5、6）组成性表达MHC 类分子和共刺激分子3. 髓样DC 对病原体等抗原性异物的摄取和提呈髓样DC 通过巨胞饮作用可将其周围的细菌、病毒颗粒和其他可溶性抗原摄入胞内；也可通过表面模式识别受体和调理性受体介导的吞噬作用将胞外细菌等抗原性异物有效摄入胞内。通过巨胞饮和吞噬作用摄入髓样DC 胞内的病原体等抗原性异物，经加工后能以抗原肽-MHC 类分子复合物形式表达于细胞表面，供抗原特异性CD4+ 初始T 细胞识别。髓样DC 被某些病毒感染后在其胞质中可出现病毒基因

16、编码的蛋白，此类内源性病毒蛋白经髓样DC 加工后能以抗原肽-MHC 类分子复合物形式表达于细胞表面，供抗原特异性CD8+ 初始T 细胞识别。某些通过巨胞饮和吞噬作用摄入髓样DC 内的病毒或颗粒性抗原也有可能通过交叉提呈途径，以抗原肽-MHC 类分子复合物形式表达于DC 表面供抗原特异性CD8+ 初始T 细胞识别。 4. 髓样DC 的迁移成熟及其对初始T细胞的激活作用 未成熟DC和成熟DC的特点特点 未成熟DC 成熟DC主要功能 摄取、处理抗原 提呈抗原 参与诱导耐受 参与T细胞应答存在部位 非淋巴组织、器官 外周淋巴组织MHC II表达半寿期 10小时 100小时 密度 较低 较高共刺激分子表

17、达 无或低 +FcR、CR、TLR表达 + -产生细胞因子 TNF、IL-1/-5/-6 IL-12/-4/-18趋化因子受体表达 CCR1/2/5、CXCR1/2 CCR7、CXCR4 5. 髓样DC 的主要生物学作用 髓样DC 主要的生物学作用是摄取、加工提呈抗原，激活初始T 细胞启动适应性免疫应答。髓样DC 在不同微环境中接受不同病原体等抗原性异物刺激后，还可通过分泌以IL-12 或IL-4 为主的细胞因子发挥免疫调节作用。二、浆细胞样树突状细胞及其主要作用浆细胞样树突状细胞（plasmacytoid dendritic cell, pDC）是一类在静息状态下形态与浆细胞相似，活化后形态

18、与髓样DC 相似，但在来源、表型和功能上均与髓样DC 有所不同的树突状细胞。由骨髓淋巴样前体细胞衍生而来，又称淋巴样DC（lymphoid DC, LDC）。pDC主要分布于血液及外周免疫器官。pDC 低表达CD11c、不表达CD11b，在 静息状态下低表达TLR1、TLR6、调理性受体、MHC 类分子和B7 等共刺激分子，故其摄取加工、提呈抗原激活初始T 细胞能力微弱。pDC胞质内体膜上高表达TLR7 和TLR9，可接受病毒ssRNA或CpG DNA 刺激产生大量型干扰素（IFN-/），在机体抗病毒固有免疫应答中发挥重要作用。三、滤泡树突状细胞及其主要作用滤泡树突状细胞（follicular

19、 dendritic cell, FDC）是存在于外周免疫器官淋巴滤泡内及局部感染或慢性炎症反应部位一种来源尚未确定的树突状细胞。FDC 表面具有众多细长树枝样结构，高表达黏附分子、Toll 样受体（TLR2、4）和调理性受体（IgGFcR、C3dR），合成分泌CXCL13（B lymphocyte chemokine, BLC）使表面具有相应受体CXCR5的B细胞趋化募集至FDC周围。FDC 不表达MHC 类分子和B7 等共刺激分子，没有抗原加工提呈作用。它们能够识别结合细菌裂解产物，如G+菌肽聚糖、G菌脂多糖等可溶性抗原或可溶性抗原与抗体或C3d结合形成的免疫复合物，但不发生受体介导的内吞

20、作用FDC可将上述可溶性抗原或免疫复合物滞留于细胞表面，在电镜下呈现“串珠”样结构。FDC 可启动B细胞介导的体液免疫应答和诱导/维持B细胞免疫记忆。B cellsFDC滤泡树突细胞（folicular DC, FDC）淋巴滤泡内的FDC通过Fc受体和补体受体捕获被致敏的抗原，并将其递呈给B细胞C3d第四节 自然杀伤细胞（natural killer, NK）NK细胞为淋巴细胞一种，不表达特异性抗原识别受体。体积较大，胞质中含有较为粗大的嗜苯胺细胞颗粒。一、分布与表面标志主要分布于外周血和脾脏。目前临床上将TCR-、mIg-、CD56+、CD16+的淋巴细胞鉴定为NK细胞。二、杀伤作用特点广谱

21、非特异性杀伤作用无MHC限制性无需抗原预先致敏，参与早期抗感染、抗肿瘤免疫三、与杀伤作用有关的表面受体识别HLA 类分子的活化或抑制受体(1)杀伤细胞免疫球蛋白样受体（killer immunoglobulin-like receptor, KIR)(2)杀伤细胞凝集素样受体（killler lectin-like receptor, KLR）识别非HLA 类分子配体的杀伤活化受体（1）NKG2D（2）自然细胞毒性受体（NCR）1.识别HLA 类分子的活化或抑制受体（1）杀伤细胞免疫球蛋白样受体（killer immunoglobulin-like receptor,KIR)分为KIR2D和K

22、IR3D两个亚类KIR2DL和KIR3DL含免疫受体酪氨酸抑制基序（ITIM），为抑制性受体。KIR2DS和KIR3DS能与含免疫受体酪氨酸活化基序（ITAM）的DAP-12结合，为活化受体。Ig样区，与HLA 类分子结合胞质区 Killer immunoglobulin-like receptors (KIR)NK cellKIR3DL2KIR3DL1KIR3DS1KIR3DL3KIR2DL5KIR2DL4KIR2DS5KIR2DS4KIR2DS3KIR2DS2KIR2DS1KIR2DL2/3KIR2DL1HLA-A3,11HLA-Bw4HLA-GHLA-CHLA-CTarget（2）杀伤细

23、胞凝集素样受体（killler lectin-like receptor,KLR）由CD94和NKG2家族成员组成。CD94/NKG2A(含ITIM)为抑制性受体。CD94/NKG2C与含ITAM的DAP-12结合，为活化性受体。2.识别非HLA 类分子配体的杀伤活化受体包括NKG2D 和自然细胞毒性受体（natural cytotoxicity receptor, NCR）其配体通常是在某些肿瘤和病毒感染细胞表面异常或高表达，而在正常组织细胞表面缺失或表达低下的膜分子。NK 细胞可通过此类杀伤活化受体选择性攻击杀伤某些肿瘤和病毒感染的靶细胞，而不攻击杀伤正常组织细胞。（1）NKG2D与含IT

24、AM基序的DAP10结合，获得转导活化信号的能力。识别的配体为MHC 类链相关的A/B分子（MIC A/B）。MIC A/B主要表达于上皮肿瘤细胞表面。（2）自然细胞毒性受体（NCR）包括NKp46、NKp30和NKp44三种。NKp46和NKp30表达于所有NK细胞表面，与含ITAM基序的CD3二聚体结合，获得转导活化信号的能力。NKp44表达于活化NK表面，与含ITAM基序的DAP12结合，获得转导活化信号的能力。NKp46和NKp44可识别结合流感病毒血凝素。四、NK细胞对肿瘤或病毒感染靶细胞的识别和杀伤作用活化性KIR/KLR 和抑制性KIR/KLR 共表达于NK 细胞表面，二者均可识

25、别结合表达于正常自身组织细胞表面的经典/非经典HLA 类分子。在生理条件即自身组织细胞表面HLA 类分子正常表达情况下，NK 细胞表面杀伤抑制性受体的作用占主导地位，表现为NK细胞不能杀伤自身正常组织细胞。若某些病毒感染细胞和肿瘤细胞表面HLA 类分子缺失或下调表达；同时其表面某些可被NK 细胞识别的非HLA 类分子配体异常或上调表达。此时，NK 细胞可因靶细胞表面丧失正常表达的自身HLA 类分子，而使其表面KIR 和KLR 丧失识别“自我”的能力。在此种情况下，组成性表达于NK 细胞表面的NKG2D 和NCR 即可通过与病毒感染或肿瘤靶细胞表面异常或上调表达的相应配体分子结合，并杀伤病毒感染

26、和肿瘤等靶细胞。杀伤活化性受体是杀伤抑制性受体的“调节受体”，上述活化性受体与HLA 类分子结合能为杀伤抑制性受体胞质区ITAM 磷酸化提供必需的磷酸根，即杀伤抑制性受体发挥作用是在杀伤活化性受体作用基础上产生的。杀伤抑制性受体与HLA 类分子之间的亲和力高于杀伤活化性受体，导致抑制性受体介导产生的信号占优势。五、NK细胞的主要生物学作用1.细胞杀伤作用2.免疫调节作用 分泌细胞因子（如IFN-、TNF-、GM-CSF、 IL-3、M-CSF等） (1) 促进T、B、APC等功能 (2) 促进或抑制造血细胞发育NK细胞杀伤靶细胞的作用机制 1. 直接杀伤（不依赖抗体）穿孔素/颗粒酶作用 穿孔素

27、在靶细胞膜上形成跨膜孔道；颗粒酶沿此孔道进入胞内，激活凋亡相关酶系统，诱导靶细胞凋亡。Fas/FasL作用 活化NK细胞表面的FasL与靶细胞表面的Fas结合后，通过激活caspase8等蛋白酶，诱导靶细胞凋亡。TNF-/TNF受体作用 活化NK细胞分泌TNF-，作用与FasL相似。2. 依赖抗体 借助NK细胞表面CD16（FcR），参与ADCC作用。NK cellNK cellNK细胞在杀伤一个靶细胞NK细胞的主要生物学作用1.细胞杀伤作用2.免疫调节作用 分泌细胞因子（如IFN-、TNF-、GM-CSF、 IL-3、M-CSF等） (1) 促进T、B、APC等功能 (2) 促进或抑制造血细

28、胞发育第五节 固有样淋巴细胞一、NK T细胞表面标志：CD56（小鼠为NK1.1分子），TCR-CD3复合受体分子。绝大多数为CD4-CD8-双阴性T细胞，大多数为TCR型。分布：骨髓、肝脏、胸腺，少量存在于脾、淋巴结和外周血中。识别特点：其TCR缺乏多样性，抗原识别谱窄，不受MHC限制；可识别靶细胞CD1分子提呈的共有脂类和糖脂类抗原。 CD1分子CD1分子能提呈脂类抗原供 NKT细胞识别。在细胞膜上，CD1与2m非共价结合，组成MHC 类样分子。 高表达于胸腺上皮细胞和各种APC 。CD1分子对脂类抗原的提呈NKT细胞的功能 细胞毒作用：通过分泌穿孔素、颗粒酶或经Fas/FasL途径杀伤某

29、些肿瘤、病毒和胞内寄生菌感染的靶细胞。 免疫调节作用：分泌IL-4，诱导Th0向Th2细胞分化，诱导B细胞发生IgE转换；分泌IFN-,与IL-12协同，诱导Th0向Th1细胞分化。二、 T细胞表面标志：TCRCD3+、多为CD4-CD8- T细胞，少数为CD8+单阳性T细胞分布：皮肤、黏膜和皮下组织识别特点： TCR缺乏多样性，抗原识别谱窄，不受MHC限制；可识别某些肿瘤细胞表面的MHCI类链相关的A/B分子；某些病毒感染后诱导靶细胞表达的异常分子；感染细胞表达的热休克蛋白；感染细胞表面CD1分子提呈的糖脂或磷脂类抗原。功能： 1. T细胞识别抗原后迅速活化，可通过释放穿孔素、颗粒酶、TNF和表达FasL等作用方式杀伤病毒感染细胞和肿瘤细胞。 2. 还可分泌IL-17、IFN-和TNF-等细胞因子介导炎症反应或发挥免疫调节作用。 三、 B1细胞来源：胚肝表面标志：CD5+、mIgM +分布：胸腔、腹腔、肠壁固有层抗原识别特点： 识别TI-1型/TI-2型多糖抗原，变性的自身抗原。产生免疫应答的主要特点：多糖抗原或变性自身抗原刺激B1细胞48h内产生IgM为主的低亲和力抗体；B