固有免疫研课程

固有免疫研课程第1页/共48页固有免疫对抗原的识别

参与固有免疫应答的效应分子和细胞

固有免疫的效应机制第2页/共48页固有免疫对抗原的识别一、病原体相关分子模式二、体液中的模式识别分子三、模式识别受体四、Toll样受体及其信号转导第3页/共48页一、病原体相关分子模式1.病原体抗原具有的特点免疫应答通常快而强烈;抗原结构相对简单;不同个体和同一个体在不同时期，免疫应答方式大致相同。2.病原体相关分子模式病原体显示的抗原(成分相对单一、共性、共有和变化较少、赖以生存），统称为病原体相关分子模式(pathogen-associatedmolecularpattern,PAMP),PAMP主要包括两类。（1）以糖类和脂类为主的细菌胞壁成分（2）病毒产物及细菌胞核成分3.脂多糖(lipopolysacchride,LPS)第4页/共48页

Differentimmunologicalmechanismshaveevolvedtodestroythecell-wallstructureofthedifferentgroupofbacteria.Alltypeshaveaninnercellmembraneandapeptidoglycanwall.Bacterialcellwalls病原相关分子模式第5页/共48页第6页/共48页

Excessivereleaseofcytokines,oftentriggeredbytheendotoxin(LPS)ofGram-negativebacteria,canleadtodiffuseintravascularcoagulationwithconsequentdefectiveclotting,changesinvascularpermeability,lossoffluidintothetissue,afallinbloodpressure,circulatorycollapse,andhaemorrhagicnacrosis,particularlyinthegut.Endotoxinshock(lipopolysacchride,LPS)TLR-4第7页/共48页二、体液中的模式识别分子1.五聚体蛋白2.甘露糖结合凝集素3.脂多糖识别蛋白4.识别糖类的预成抗体

模式识别分子（pattern-recognitionmolecule,PRM）又称为模式识别受体的游离形式，对抗原的识别同时大多数具有效应功能，参与炎症反应和对病原体清除。

胶原主茎CRD45A螺旋

细菌胞壁五聚体蛋白甘露糖结合凝集素第8页/共48页三、模式识别受体1.甘露糖受体2.清道夫受体3.N－甲酰甲硫氨酰肽受体4.Toll样受体和其它相关的胞质模式识别受体第9页/共48页

模式识别受体(pattern-recognitionreceptor,PRR)和适应性免疫中淋巴细胞受体相比较，PRR有四个特点。全部由胚系基因编码、普遍表达、引起快速应答和能够识别各种病原体。

细胞表面的受体分子至少具备两种功能1)与配体的专一性结合和传递识别信号。2)信号转导、基因的转录激活产生并分泌多种促炎症因子，放大抗病原体感染的效应。第10页/共48页

固有免疫和适应性免疫受体的特性比较

胚系基因编码普遍表达引起快速反应识别各种病原体

固有免疫 ＋ ＋ ＋ ＋适应性免疫－－－－

多基因片段编码基因重排克隆形式分布识别多种分子结构固有免疫－－－－适应性免疫＋＋＋＋第11页/共48页四、Toll样受体及其信号转导1.结构和分布特点2.TLR启动的信号转导

第12页/共48页Toll-likereceptors(TLR)andligandsHolgerKanzler,etal.2007,NATUREMEDICINE,Vol13(5):552-5591.结构和分布特点表达于各种免疫细胞，主要为APC和某些T细胞。第13页/共48页

TLR 部位 配体配体来源TLR1 胞膜 三酰脂肽 分支杆菌TLR2 胞膜 肽聚糖 革兰阳性菌

GPI连接蛋白锥虫 脂蛋白分支杆菌 酵母多糖酵母菌，真菌TLR3 胞质 双链RNA（dsRNA）病毒TLR4 胞膜 LPS革兰阴性菌

F蛋白呼吸道合胞病毒（RSV）TLR5 胞膜 鞭毛素细菌TLR6 胞膜 二酰基脂肽分支杆菌 酵母多糖酵母菌，真菌TLR7 胞质 单链RNA（ssRNA）病毒TLR8 胞质 单链RNA（ssRNA）病毒TLR9 胞质 非甲基化CpGDNA细菌*TLR10和TLR11特性未明，未列入表中。人TLR及其主要配体*第14页/共48页

TLR启动的信号转导途径

①TLR与PAMP结合使带有TIR结构域的衔接蛋白MyD88与TLR胞内段TIR结合，并通过同型互作招募IRAK4，后者使IRAK1发生磷酸化并结合TRAF6，形成与胞膜相连的TLR-MyD88-IRAK4-IRAK1-TRAF6复合结构。②IRAK1-TRAF6与复合结构分离，结合蛋白激酶复合体TAK1-TAB1-TAB4。活化的TAK1与IRAK1解离使复合体TRAF6-TAK1-TAB1-TAB4进入胞质溶胶。③在泛素连接酶UEV1A和UBC13作用下，TRAF6因泛素化而降解，由三分子组成的复合物TAK-TAB1-TAB4分别通过磷酸化启动两条信号转导途径。④TAK1使IKK复合体磷酸化,后者再使I-B磷酸化后降解,释放NF-B。⑤NF-B转位至胞核，激活NF-B依赖性基因。⑥TAK1使MAP激酶信号途径成份磷酸化后激活转录因子Jun和Jos。⑦Jun和Fos转位至胞核，形成转录因子AP-1,激活MAPK依赖性基因。p56p50UbMAP激酶JunFosTIRMyD88IRAK4IRAK1TRAF6TAK1IKK复合体p56p50NF-BI-B泛素化降解TLRAP-1PAMPTIRDDTAK1TAB1

TAB4TRAF6泛素连接酶IRAK1-TAB1-TAB4复合体①②③④⑤⑥⑦2.TLR启动的信号转导第15页/共48页

TLR4相关的两种信号途径以及与NLR家族分子NOD2的相互作用

TLR4同源二聚体和IL-14及MD2分子共同组成识别LPS的受体。LPS需先和LPS结合蛋白(LBP)形成复合物再和上述受体结合。带有TIR结构域的衔接蛋白MyD88、TRAM和TRIF可分别与TLR4胞内段TIR结构域以同型互作方式结合，分别启动MyD88依赖性和非依赖性信号转导途径，诱导促炎症细胞因子基因和TNF-基因等激活。MyD88依赖途径还可以与胞质溶胶中NOD样受体（NLR）家族的NOD2分子相互作用，增强对促炎症细胞基因的转录激活。NLR相关信号转导参见图7-9。RICK：受体相互作用丝苏氨酸激酶；IRF3:干扰素节因子；调TRIF:带Toll/IL-1R因子结构域可诱导IFN-的衔接蛋白；TRAM:TRIF相关衔接分子。MD2TLR4LPSIL-14LBPp65p50p65p50TRIFTRAM促炎症细胞因子NOD2NOD2-RICKIRF3MDPIFN-,IFN诱导基因MyD88非依赖性应答MyD88依赖性应答早时相NF-B晚时相NF-BMyD88TIR结构域第16页/共48页

Excessivereleaseofcytokines,oftentriggeredbytheendotoxin(LPS)ofGram-negativebacteria,canleadtodiffuseintravascularcoagulationwithconsequentdefectiveclotting,changesinvascularpermeability,lossoffluidintothetissue,afallinbloodpressure,circulatorycollapse,andhaemorrhagicnacrosis,particularlyinthegut.Endotoxinshock(lipopolysacchride,LPS)TLR-4第17页/共48页TLR7andTLR9signallinginplasmacytoiddendriticcells(PDC)C.Guiducci,etal.JournalofInternalMedicine2008,265;43–57第18页/共48页第19页/共48页参与固有免疫应答的效应分子和细胞一、抗菌蛋白和抗菌肽二、补体三、细胞因子和趋化因子四、胞内杀菌物质五、参与固有免疫应答的细胞第20页/共48页一、抗菌蛋白和抗菌肽1.防御素2.溶菌酶3.其它的抗菌蛋白和抗菌肽

杀菌肽（cecropin）又名天蚕素和天蚕抗菌肽（attacin）等

第21页/共48页病原体防御素电场CBCNA片层螺旋环A.昆虫防御素三维结构图。B.吞噬细胞摄入病原体后，包裹防御素的胞质颗粒与吞噬细胞胞膜融合,高浓度防御素释放到胞外间隙中，直接与病原体接触，并行使效应功能。C.大部分防御素为双极分子，藉助其中带阳电的氨基酸侧链（红色）和憎水的氨基酸侧链（色），可在细菌膜生物电场作用下进入质膜。防御素在质膜中聚合并发生构象改变，使质膜张力下降，形成孔洞，病原体因质膜受损而裂介。防御素(defensin)

广泛地存在于各种动物，对细菌、真菌和某些有包膜病毒有杀伤作用。第22页/共48页溶菌酶(lysozyme)

主要溶解Ｇ+菌胞壁。在抗体和补体存在条件下也能溶解Ｇ-菌胞壁。溶菌酶第23页/共48页二、补体1.补体级联反应中的前期事件2.补体的效应功能和补体级联反应中的后期事件3.补体受体及其生物学功能第24页/共48页1.补体级联反应中的前期事件第25页/共48页2.补体的效应功能和补体级联反应中的后期事件

（1）介导炎症反应（2）调理作用（3）杀伤作用第26页/共48页受体 CD命名 结构配体细胞分布功能CR1 CD35160-250kDC3b>C4b>iC3bMo,M,N,B,T,吞噬,清除免疫复合物,

多个CCPRMBLEr,Eo,FDC促进裂介C3b和C4bCR2CD21145kDC3d,C3dg>iC3bB,FDC,B激活辅助受体,EBV受体,

多个CCPREBV鼻咽上皮细胞生发中心捕获AgCR3CD11b/CD18链165kD，iC3b,ICAM-1,Mo,M,N,NK吞噬;作为整合素通过

2链95kD微生物 ICAM-1使白细胞黏附于内 皮细胞CR4CD11c/CD18链150kD，iC3bMo,M,N,NK吞噬，细胞黏附？2链95kDMo,M,N,B,T,Er,Eo,FDC,NK分别指单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、B细胞、T细胞、红细胞、嗜酸粒细胞、滤泡树突状细胞、自然杀伤细胞。CCPR:补体调控蛋白重复序列。ICAM-1:胞间黏附分子1。EBV:EB病毒。以C3片段为配体的主要补体受体3.补体受体及其生物学功能第27页/共48页三、细胞因子和趋化因子细胞因子：IL-1、TNF-、IL-8和IL-6。（见表7-7）

第28页/共48页四、胞内杀菌物质1.活性氧中间物对病原体的作用2.氧依赖性杀菌途径3.一氧化氮相关杀菌途径第29页/共48页O2O2-H2O2‘O2*superoxidedismutaseFe2+NADPH氧化酶复合体氧分子吞噬体-OHHIO病原体过氧化物酶髓性过氧化物酶

溶酶体杀伤吞噬细胞第30页/共48页MediatorsofantimicrobialandcytotoxicactivityofmacrophagesandneutrophilsROI系统：产生超氧阴离子（O2-），游离羟基（OH-），过氧化氢（H2O2）和单态氧（1O2）等强性氧 物质，通过氧化作用和细胞毒作用杀灭病原微生物。RNI系统：产生胍氨酸和一氧化氮（NO），NO对细菌和肿瘤细胞有杀伤和细胞毒性作用。第31页/共48页五、参与固有免疫应答的细胞

执行固有免疫细胞主要包括：吞噬细胞、树突状细胞、自然杀伤细胞(NK)、NKT细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞和肥大细胞等。第32页/共48页中性粒细胞和巨噬细胞表达的受体和表面分子A.中性粒细胞；B.巨噬细胞；C.活化的巨噬细胞CR4CR3Fc受体

清道夫

受体

甘露糖

受体

LPS受体(CD14)

聚糖受体

甲酰甲硫氨酰肽受体

葡聚糖受体

甘露糖

受体

Toll样受体

CR3LPS受体(CD14)

清道夫受体

B7分子

MHCI类分子

TNF-

CD40

NO

O2

TNF受体

MHCII类分子

ACBCD56dimCD56dimCD16KIRIL-2/15Rbgc高细胞毒活性产生少量细胞因子CX3CR1PEN5CXCR1CD56

brightCD16dimCD94-NKG2A

IL-2RaIL-2/15Rbgc产生大量细胞因子低细胞毒活性c-kitL选择素highCCR7CD56brightCD56NK细胞两个亚群的表面分子及特征第33页/共48页固有免疫的效应机制一、防御屏障二、炎症反应第34页/共48页

Majoreventsintheinflammatoryresponse.Abacterialinfectioncausestissuedamagewithreleaseofvariousvasoactiveandchemotacticfactors.Thesefactorsinduceincreasedbloodflowtothearea,increasedcapillarypermeability,andaninfluxofwhitebloodcells,includingphagocytesandlymphocytes,fromthebloodintothetissues.Theserumproteinscontainedintheexudatehaveantibacterialproperties,andthephagocytesbegintoengulfthebacteria.一、防御屏障第35页/共48页1.基本屏障指防止病原体入侵的物理屏障和解剖学屏障，是机体抗感染的第一道防线。主要由皮肤和黏膜表皮层组成。结膜、消化道、呼吸道、生殖道的黏膜表面由黏膜层及下方的结缔组织层构成。2.生理屏障温度（体温和发热）胃酸溶菌酶干扰素和补体等。3.吞噬屏障吞噬细胞摄入胞外物质主要有两种形式：胞吞和吞噬。第36页/共48页

Macrophagescaningestanddegradeparticulateantigens,includingbacteria.(a)Scanningelectronmicrographofamacrophage.Notethelongpseudopodiaextendingtowardandmakingcontactwithbacterialcells,anearlystepinphagocytosis.(b)Phagocytosisandprocessingofexogenousantigenbymacrophages.Mostoftheproductsresultingfromdigestionofingestedmaterialareexocytosed,butsomepeptideproductsmayinteractwithclassIIMHCmolecules,formingcomplexesthatmovetothe