细胞免疫医学知识宣讲

免疫应答

ImmuneResponses张永慈免疫教研胞免疫医学知识宣讲1/119教学纲领

T淋巴细胞反抗原识别及免疫应答

一、目标和要求（一)掌握T淋巴细胞反抗原识别；T淋巴细胞活化信号要求；效应性T淋巴细胞作用（二)了解T淋巴细胞活化信号转导路径。二、教学内容（一)T淋巴细胞反抗原识别（二)T细胞活化过程（三)效应性T淋巴细胞应答效应细胞免疫医学知识宣讲2/119免疫应答介绍免疫系统在机体发挥军队和警察作用:对外:抵抗病源微生物和异己成份;对内:去除病变、衰老细胞。以上功效经过完成。免疫应答细胞免疫医学知识宣讲3/119

免疫应答分类体液免疫应答细胞免疫应答固有性免疫应答适应性免疫应答细胞免疫医学知识宣讲4/119入侵病原微生物较少，固有免疫应答将其快速去除;假如短时间内有大量病原微生物入侵，机体将开启适应性免疫应答（AdaptiveImmuneResponse)细胞免疫医学知识宣讲5/119适应性免疫应答

是免疫细胞因对Ag特异识别而活化、增殖、分化,形成效应细胞,并经过其所分泌Ab/CK表现出一定生物学效应过程。T细胞主要参加细胞APCB细胞细胞免疫医学知识宣讲6/119过程抗原识别阶段活化、增殖和分化阶段效应阶段细胞免疫医学知识宣讲7/119细胞免疫医学知识宣讲8/119细胞免疫医学知识宣讲9/119（一)Ｔ细胞反抗原识别特点细胞免疫应答MHC限制性双重识别抗原特异性MHCⅠ类限制MHCⅡ类限制细胞免疫医学知识宣讲10/119第一节T细胞反抗原识别

一、APC向T细胞提呈抗原过程二、APC与T细胞相互作用T细胞与APC非特异性结合粘附分子T细胞与APC特异性结合TCR,CD4/CD8细胞免疫医学知识宣讲11/119细胞免疫医学知识宣讲12/119（二)APC与T细胞相互作用CD4+T细胞:APC细胞免疫医学知识宣讲13/119（二)APC与T细胞相互作用CD8+T细胞:APC细胞免疫医学知识宣讲14/119二T细胞活化中细胞黏附分子、协同刺激分子及其辅助作用1.黏附分子T细胞APC（1)LFA-1ICAM-1,ICAM-2CD2LFA-3ICAM-3DC-SIGN(DC)4-1BB(CD137)4-1BBL（2)CD40L(活化)CD40CD28B7(活化)2.辅助作用（1)维持抗原特异T细胞与APC结合时间，有益于T细

胞活化、增殖、分化成效应T细胞。（2)传送活化信号给T细胞，深入刺激T细胞克隆增

殖。活化APC表示B7分子增加。细胞免疫医学知识宣讲15/119免疫突触（T细胞突触)是指在T细胞和抗原提呈细胞识别结合过程中，各种跨膜分子聚集在富含神经鞘磷脂和胆固醇“脂筏”上，并相互靠拢成簇，形成细胞间相互作用部位，在免疫突触形成后期，其中心区为TCR-pMHC.辅助受体、协同刺激分子，周围分布着粘附分子等。细胞免疫医学知识宣讲16/119第二节T细胞活化过程第一信号第二信号细胞免疫医学知识宣讲17/119细胞免疫医学知识宣讲18/119细胞免疫医学知识宣讲19/119二、T细胞活化信号转导路径T细胞活化信号转导:T淋巴细胞受体是由多肽链组成跨膜蛋白复合体，他胞外部分可识别特异性抗原太，但胞内部分较短，要借助CD3分子及CD4/CD8分子及CD28等分子辅助，才能将胞外刺激信号传递到细胞内，使转录因子活化，转位到核内，活化相关基因。细胞免疫医学知识宣讲20/119医学免疫学TCRPTKLck FynCD4CD8—ITAM—CD3PPTKZAP—70SH2<YxxL/V>—ITAM—CD3P细胞免疫医学知识宣讲21/119医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室核转录因子genePTKZAP—70SH2RasG蛋白PLC-

fosIP3DAGCa++PKCAP-1NFATNF-BGene激活转录B7-CD28MAP激酶PIP2细胞免疫医学知识宣讲22/119医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室IL-2R、IL-2IFN-

IL-4、-5、-6、10CD40LFasLCTLA-4分子细胞活化、分化克隆扩增效应细胞Tm活化表现Gene激活转录gene细胞免疫医学知识宣讲23/119核转录因子IL-2R、IL-2IFN-

IL-4、-5、-6、10CD40LFasLCTLA-4分子细胞活化、分化克隆扩增效应细胞Tmgene活化表现<YxxL/V>—ITAM—CD3PPTKZAP—70SH2RasG蛋白PLC-

fosIP3DAGCa++PKCAP-1NFATNF-BGene激活转录B7-CD28MAP激酶PIP2TCRPTKLck FynCD4CD8—ITAM—CD3P•细胞免疫医学知识宣讲24/119三、T细胞活化信号包括靶基因转录因子效应IL-2基因调整是T细胞活化期间细胞因子转录调整原型细胞免疫医学知识宣讲25/119四、抗原特异性T细胞克隆性增殖和分化各种CK参加增殖,尤其IL-2。细胞免疫医学知识宣讲26/119T细胞

CD4+TCD8+T细胞免疫医学知识宣讲27/119医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室第三节效应T细胞作用Th1激活单核-吞噬细胞（M)，介导炎症（1）IL-2.IFN-、CD40L

活化M、Tc（2）IL-3.GM-CSF

促进M产生（3）IL-1.IL-6、TNF

活化M、介导炎症细胞免疫医学知识宣讲28/119医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室2.Tc特异杀伤靶细胞靶致敏Tc靶MHC-肽肽-MHC"APC”*识别相、效应相Ag特异性MHC限制性细胞免疫医学知识宣讲29/119医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室机制（1)细胞裂解 穿孔素（perforin)

（通道)（2)细胞凋亡 粒酶（granzyme) TNF FasL细胞免疫医学知识宣讲30/119医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室细胞免疫医学知识宣讲31/119医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室GranzymeCaspase10FasL—Fas·DDFADDDDDEDCaspase8DNA内切酶活化核小体断裂细胞凋亡Apoptosis*Fas 死亡分子细胞免疫医学知识宣讲32/119医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室细胞免疫医学知识宣讲33/119医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室细胞免疫医学知识宣讲34/119医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室细胞凋亡Apoptosis 形态上PCD 功效上概念:特征生理意义细胞免疫医学知识宣讲35/119医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室细胞免疫医学知识宣讲36/119医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室细胞免疫医学知识宣讲37/119医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室细胞免疫医学知识宣讲38/119医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室细胞免疫医学知识宣讲39/119医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室CubyP28F2-3 2-4细胞免疫医学知识宣讲40/119医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室细胞免疫医学知识宣讲41/119记忆T细胞形成CD45RA-CD45RO+细胞免疫医学知识宣讲42/119医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室*细胞免疫效应细胞Th1TcNK细胞Mφ细胞免疫医学知识宣讲43/119医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室细胞免疫医学知识宣讲44/119医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室细胞免疫医学知识宣讲45/119医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室细胞免疫医学知识宣讲46/119医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室细胞免疫医学知识宣讲47/119医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室细胞免疫医学知识宣讲48/119细胞免疫医学知识宣讲49/119

（三)T细胞活化中IL-2作用1.作用

促进T细胞增殖，分化。2.机制T细胞（开启后进入G1期)→分泌IL-2，表示IL-2R→自分泌作用→细胞增殖周期继续进行，促进T细胞分化。3.特点CD8+T细胞活化较CD4+T细胞需要更强协同刺激信号，IL-2对此起主要作用。细胞免疫医学知识宣讲50/119静止T细胞活化T细胞T细胞增殖、分化细胞免疫医学知识宣讲51/119

第三节T细胞介导特异性免疫效应

介导特异性免疫效应T细胞Th1细胞CTL细胞细胞免疫医学知识宣讲52/119

一、CTL介导特异性免疫效应

杀伤表示同MHCI类分子结合特异性抗原靶细胞。

（一)特异性细胞毒效应1.靶细胞特点(1)病原体在感染细胞内增殖；1)不被所感染细胞破坏；2)不能接触细胞外抗体。(2)MHCI类分子表示下降。细胞免疫医学知识宣讲53/119

2.CTL杀伤靶细胞机制（两种)(1)穿孔素依赖性机制：破坏细胞膜。1)CD8＋CTL→特异识别MHCI-肽复合物(靶细胞

表面)→释放活性溶解颗粒→毒性蛋白质（穿孔

素)→形成膜孔道→细胞死亡。2)颗粒酶(颗粒酶B)→进入靶细胞(经过膜孔

道)→胱门蛋白酶（caspases,CPP-32)活化→CAD活化→降解DNA。

注：CAD---caspaseactivatabledeoxy-ribonuclease细胞免疫医学知识宣讲54/119(2)穿孔素非依赖性机制

FasL(CTL)与Fas(靶细胞)结合→Fas死亡功效区与效应器蛋白FADD结合→caspases（caspase8，caspases3)级联反应→核酸酶CAD活化(去除I-CAD抑制)→降解DNA→诱导细胞凋亡

注:I-CAD——CAD抑制蛋白，同CAD结合，抑制其活性。细胞免疫医学知识宣讲55/119细胞免疫医学知识宣讲56/119细胞免疫医学知识宣讲57/119

（二)分泌细胞因子效应1.IFN-

（1)直接抑制病毒复制；

（2)诱导MHCI类分子表示；

（3)活化巨噬细胞等。2.TNF-和TNF-

（1)协同IFN-活化巨噬细胞；

（2)与其受体TNFR-1结合诱导杀伤靶细胞。细胞免疫医学知识宣讲58/119

二、Th1细胞介导特异性免疫效应

主要免疫效应功效

活化巨噬细胞

介导迟发型超敏反应

诱导活化B细胞产生调理性抗体细胞免疫医学知识宣讲59/119

（一)诱导巨噬细胞活化作用1.活化两个信号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)表示,分泌MCP-1→吸引聚集巨噬细胞。细胞免疫医学知识宣讲60/119IFN

IFN

RCD40LCD40Th细胞活化①CD40分子和TNF受体表示增加,TNF-分泌→协同IFN-增加巨噬细胞抗胞内微生物作用。②B7分子和MHCII分子表示增加。Mφ细胞免疫医学知识宣讲61/119细胞免疫医学知识宣讲62/119

（二)造成炎症反应——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，引发以单

个核细胞浸润和组织损伤为主要特征炎症反应。2.特点

（1)参加效应T细胞：CD4Th1（主要)和CTL细胞；

（2)以单个核细胞浸润为主要炎症反应；

（3)发生较慢，常需24～72小时；

（4)无抗体和补体参加。

细胞免疫医学知识宣讲63/119

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，造成炎症反应。

细胞免疫医学知识宣讲64/119作用机制发挥效应TNF

和TNF

毛细血管扩张，血管内皮细胞粘附分子表示和血管通透性增加吞噬细胞（以巨噬细胞为主）募集和增加血浆渗出MCP-1单核细胞抵达抗原部位IFN-

和TNF

巨噬细胞活化释放细胞因子加重炎症反应，扩大免疫应答效应；FasL与靶细胞Fas结合诱导靶细胞凋亡IL-3和GM-GSF单核细胞新生，巨噬细胞数量增加分泌细胞因子及诱导炎症作用细胞免疫医学知识宣讲65/119细胞免疫医学知识宣讲66/1195.临床常见迟发型超敏反应疾病

（1)传染性迟发型超敏反应性疾病：如结核、麻风及一些原虫感染等。

结核杆菌→侵入巨噬细胞→巨噬细胞活化→

细菌被杀死

细菌抵抗杀伤→形成肉芽肿

细胞免疫医学知识宣讲67/119

（2)接触性皮炎

半抗原（小分子)+蛋白质（体内)→朗格汉斯细胞摄取、处理、递呈→Th1细胞→炎症反应。细胞免疫医学知识宣讲68/119

（三)辅助B细胞产生调理抗体

CD4＋Th1细胞→IFN-和IL-2→B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、去除靶抗原。细胞免疫医学知识宣讲69/119细胞免疫医学知识宣讲70/1191.细胞免疫应答概念;2.TD抗原处理，加工和递呈普通路径;3.T细胞抗原识别方式;4.T细胞活化信号刺激;5.T细胞介导特异性免疫效应。本章关键点细胞免疫医学知识宣讲71/119Lecture11-ActivationofnaïveTcellsNaïveTcellsareactivatedinlymphnodesandspleen.DendriticcellsarekeyantigenpresentingcellsfornaïveTcells.NaïveTcellsrequireMHC/peptideplusantigen-presentingcell"costimulation"intheformofB7molecules.Only"professional"antigenpresentingcellsexpressB7molecules.AndtheseonlyexpressB7whenactivated.AntigenstimulationwithoutcostimulationcanleadtolossofTcellresponsivenessandimmunetolerance.ReadingChapter6细胞免疫医学知识宣讲72/119Hownaïve,matureabTcellsfindantigenAntigentransport.Naïvecellsaremainlyinlymphnodesandspleen.Dendriticcellstransportantigentodraininglymphnodes,bloodborneantigenslodgeinspleen.Tcellentrytolymphnodes.Tcellsrecirculatethroughlymphnodesusinghomingreceptors,integrinsandrespondingtochemokinesconstitutivelyproducedbythelymphnodestroma.(Parham6.2-6.3)TcellscanofAPCs.Tcellsscanantigenpresentingcells.Interactionisinitiatedbyadhesionmolecules.(Parham6.4)Antigenrecognition.

细胞免疫医学知识宣讲73/119Tcellentryintolymphnodesfromcapillaries细胞免疫医学知识宣讲74/119RecognitionbyTcellsofpeptide/MHCondendriticcellleadstostrongeradhesionandamoreprolongedinteraction.细胞免疫医学知识宣讲75/119Figure3-14细胞免疫医学知识宣讲76/119双信号与细胞因子刺激完全活化

（三)T细胞活化

主要发生于外周免疫器官

无第二信号刺激T细胞无应答细胞免疫医学知识宣讲77/119

TCR－肽-MHC分子CD3;CD4/CD8CD28－B7CD2－LFA3LFA1－ICAM1等第一活化信号第二活化信号T细胞活化"双信号模型”细胞免疫医学知识宣讲78/119Figure6-10Majorprofessionalantigenpresentingcells.细胞免疫医学知识宣讲79/119T细胞活化"双信号模型”细胞免疫医学知识宣讲80/119a.Nocostimulatorymolecules(nosignal2)b.Noantigen/TCRsignal(nosignal1)

c.B7-CD28activationeffectd.B7-CTLA-4downregulationeffect细胞免疫医学知识宣讲81/119Tcellsencounteringantigenonnon-activatedprofessionalantigenpresentingcellsbecomeinactivatedinactivated细胞免疫医学知识宣讲82/119细胞免疫医学知识宣讲83/119Figure6-12ActivatedActivatedDendriticcellsexpressB7molecules细胞免疫医学知识宣讲84/119Inmacrophagesanddendriticcells,innateimmunesignalsstimulateB7expression.细胞免疫医学知识宣讲85/119Figure6-15InertproteinsdonotstimulateB7expression,eveniftheyareforeign.细胞免疫医学知识宣讲86/119Figure6-10Majorprofessionalantigenpresentingcells.细胞免疫医学知识宣讲87/119ItiscurrentlybelievedthatnaïveTcellsrequireactivationbydendriticcells,macrophagesorother"professional"antigenpresentingcells.Dendriticcellsaremostefficientbecausetheynotonlytakeupandpresentantigen,butalsobecausetheymoveefficientlytolymphnodestoencounternaïveTcells.TheseprofessionalantigenpresentingcellsprovidepeptideMHCcomplexesalongwithacritical"costimulation."CostimulationisbelievedtobeacrucialinteractionbetweentheinnateandadaptiveimmunesystemsthatregulatesTcellresponses.SpecialimportanceofdendriticcellsinactivatingnaïveTcells细胞免疫医学知识宣讲88/119Adjuvant:importantcomponentofvaccinesOvalbuminOvalbumin+AdjuvantNodetectableantibodyresponseStrongantibodyresponseAdjuvantsworkbyslowingthereleaseofantigen,promotingphagocytosis,andprovidinginflammatorysignalsthatpromotecostimulation细胞免疫医学知识宣讲89/119Figure6-15Inertproteinsgivenwithadjuvantscanstimulatearesponse.细胞免疫医学知识宣讲90/119ManipulationofcostimulationfortherapyTumorimmunityTumorstypicallyexpressMHCclassImolecules,butfailtoprovokeanimmuneresponsebecauseofCD4orCD8Tcelltolerance.Sometumorsdoexpressuniqueantigens(suchasmutatedoncogenes)thatcouldbeusedtodirectkillerTcells,buttheyfailtoexpresscostimulatorymolecules.ApproachesForceexpressionofB7moleculesinantigentumorcellsbygenetherapy.Immunizepatientswiththeirowntumorsinthepresenceofpowerfuladjuvants.B7细胞免疫医学知识宣讲91/119fynPLCCa++ZAP-70激酶链信号整合转录因子被活化早期基因IL-2基因

IL-2Ra基因CD4TCRLCK

PI-3kT细胞活化过程中信号转导CD45CD28CD3CD45使Lck去磷酸化而激活;Lck造成CD3ITAM磷酸化;ITAM与fyn，ZAP-70结合，激活PLC，Ca2+上调;CD28激活PI-3K，激活转录因子。细胞免疫医学知识宣讲92/119（四)Ｔ细胞增殖和分化各种CK参加增殖,尤其IL-2。细胞免疫医学知识宣讲93/119CD8killerCD8CD4CD4Th1CD4Th2naiveeffectorsActivation,proliferation,differentiationDiverseoutcomesofimmuneactivationofmatureabTcellsTh1vsTh2isdefinedbydistinctivepatternofcytokineexpression112inappropriateactivationleadstocellinactivationinappropriateactivationleadstocellinactivationCD8CD4Howarethesecellfatedecisionsmade?细胞免疫医学知识宣讲94/119CrosspresentationforCD8primingProblem:howcannaïveCD8cellsgetactivatedifactivationrequirespeptide/MHCclassIpluscostimulation?Thiswouldrequirethatprofessionalantigenpresentingcellsgetinfectedwithvirus,forexample.AsecondproblemisthatvirusesthatmanagetosuppressMHCclassIwouldevadedetection.CrosspresentationofexogenousproteinsonMHCclassIcanbespecificallycarriedoutbydendriticcells.细胞免疫医学知识宣讲95/119ThereisanimportantexceptiontothenotionthatclassIMHCmoleculespresentpeptidesgeneratedwithinthecytoplasm.Whatifthevirusdoesn’tinfectmacrophagesordendriticcells?Howdoviralpeptidesgetpresentedbyprofessionalantigenpresentingcellssothatanimmuneresponsecanbeinduced?Theansweristhatdendriticcells,butnotothercells,haveaspecializedmechanismforshuttlingpeptidestakenupbyendocytosisorphagocytosisintotheMHCclassIpathway.Dendriticcell"crosspresentation"ofingestedantigensonMHCclassI细胞免疫医学知识宣讲96/119Crosspresentation=Dendriticcell,butnotothercells,cantakeupantigensandshuttlethemintotheclassIpathway.ThisismostefficientwhentheantigensareparticulateProvidesamechanismtogetviralandbacterialantigensintoprofessionantigenpresentingcells.Thisinducesanimmuneresponsetotheoffendingpathogens.TrendsinImmunology22:141-148()细胞免疫医学知识宣讲97/119Insomecases,CD8TcellsrequireTcellhelpforactivation细胞免疫医学知识宣讲98/119Notethatinalmostallcases,two(ormore)distinctcelltypesmustbeindependentlyactivatedinorderforaproductiveimmuneresponsetooccur.Inallcases,bothinnateandantigen-specificstimulusisrequired.CD4CD8CD8B1)Antigenspecific2)Innatesignals1)Antigenspecific2)Innatesignals1)Antigenspecific2)Antigenspecific1)Antigenspecific2)Antigenspecific1)Ag+MHCClassII2)B7coexpressedbyAPC1)Ag+MHCClassI2)B7coexpressedbyAPC1)Ag+MHCClassI2)CD4

effectorAg+MHCClassII1)Ag:sIgcrosslinking2)

CD4

effectorAg+MHCClassIIFailsafe细胞免疫医学知识宣讲99/119T细胞分化胞内感染等IL-12分泌CD4＋Th0细胞→Th1胞外感染等IL-4分泌CD4＋Th0细胞→Th2CD8＋T细胞→CTL记忆细胞细胞免疫医学知识宣讲100/119

(五)效应性T细胞效应

细胞免疫医学知识宣讲101/119细胞免疫医学知识宣讲102/119细胞免疫医学知识宣讲103/119细胞免疫医学知识宣讲104/119Th1细胞分泌细胞因子及其功效细胞免疫医学知识宣讲105/119Th2细胞分泌细胞因子及其功效细胞免疫医学知识宣讲106/119细胞免疫医学知识宣讲107/119细胞免疫医学知识宣讲108/119细胞免疫医学知识宣讲109/119细胞免疫医学知识宣讲110/119细胞免疫医学知识宣讲111/119

巨噬细胞：激活