免疫医学之免疫应答课件.ppt

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1、免 疫 应 答,刘万红武汉大学基础医学院免疫学系Email：,主要内容,免疫应答概述T细胞介导的免疫应答B细胞介导的免疫应答,1免疫应答的概念,免疫应答（immune response)：指机体免疫系统受抗原刺激后，淋巴细胞特异性识别抗原分子，发生活化、増生、分化或无能、凋亡，进而表现出一定生物学效应的全过程。注意免疫应答和免疫反应（immune reaction)两者概念的区别。后者主要指免疫应答过程中所产生的抗体和致敏淋巴细胞与相应抗原特异性结合所发生的反应。,免疫应答的类型,体内免疫应答的两种类型：非特异性免疫应答和特异性免疫应答。（1）非特异性免疫应答（也称固有免疫应答）：机体遭遇病原

2、体后，首先并迅速起防御作用的天然免疫应答，是机体在长期种系发育和进化过程中逐渐形成的一系列防御功能。参与非特异性免疫应答的主要细胞：皮肤黏膜、局部分泌物质、吞噬细胞、NK细胞和补体等。,（2）适应性免疫应答：是接受抗原刺激后产生的特异性免疫应答，是在非特异性免疫应答的基础上建立，又称获得性/适应性免疫应答（adaptive immune response）。特异性免疫应答参与的主要细胞：T、B细胞和抗原递呈细胞。,2适应性免疫应答的类型,细胞免疫应答（T细胞介导的免疫应答）、体液免疫应答（B细胞介导的免疫应答或抗体介导的免疫应答）及免疫耐受、超敏反应等。前两者为正应答，后者为负应答。机体发生不

3、同类型的免疫应答，主要取决于抗原的种类和剂量，以及机体的免疫功能状态和反应性。,3免疫应答的基本过程,抗原的识别阶段（感应阶段）T、B细胞活化，增殖，分化阶段（反应阶段）效应细胞产生效应物质并发挥作用 阶段（效应阶段）,4免疫应答的结局及生物学意义,一般正常情况下机体能识别自己与非己，对自己成分产生负应答即免疫耐受，对非己成分产生正应答，清除非己抗原并对免疫应答发挥调节作用，通过上述生理性免疫应答，从而保护机体内环境的稳定。但在异常情况下，对自己成分产生正应答，则造成自身免疫性疾病，对非己成分产生过强应答或不应答，则造成超敏反应，免疫功能低下。,5参与免疫应答的成份及免疫应答发生的场所,成分：

4、1.抗原 TD-Ag(引起体液免疫、细胞免疫）TI-Ag(引起体液免疫）.细胞T细（CD4Th1,Th2;CD8)B细胞，APC。3.免疫分子 MHC、CD-Ag、AM、CK、Ab 4.其他 酶类 场所：主要在外周免疫器官（主要是淋巴结和脾脏）,*识别发生的部位 免疫应答发生在外周淋巴器官或组织病原体进入血流或淋巴液 转运至外周淋巴器官（脾脏或淋巴结或MALT）被APC捕获、处理 携带至外周淋巴器官的T细胞区（淋巴结副皮质区或脾小动脉周围淋巴鞘等）将抗原提呈给T细胞 免疫应答,MALT：Mucosal-associated lymphoid tissue，黏膜相关淋巴组织,1.T细胞介导的免疫

5、应答,一.T细胞对抗原的识别(识别/感应阶段),T细胞识别抗原(主要是TD-Ag)的部位是TCR(TCR属于IgSF，与Ig有着类似可变区的结构)，其中CDR1与CDR2识别MHC分子与抗原肽复合物中的MHC分子的多肽区和抗原肽的两端，而CDR3则识别抗原肽中央的T细胞表位。,TCR-CD3复合物,TCR识别抗原的特点,不识别游离抗原肽 双识别（识别Ag肽与MHC分子）有MHC限制性 黏附分子在识别抗原中具有重要作用,T细胞对抗原的识别,*MHC限制性识别 T细胞在识别APC提呈的抗原时，不仅识别抗原肽,还须识别与抗原肽结合成复合物的MHC分子。,TCR的MHC限制性识别示意图,T细胞对抗原的

6、识别,双识别:TCR-肽，TCR-MHC共受体:CD4-MHCII,CD8-MHCIAPC和T细胞表面均表达多种参与两类细胞相互作用的黏附分子对，又称为共刺激分子（co-stimulatory molecule），它们的结合有助于维持、加强APC与T细胞的直接接触。并为T细胞激活提供共刺激信号（co-stimulatory signal）。,免疫突触（Immunological Synapse）,T细胞与APC表面粘附分子之间通过受体配体相互作用得以紧密接触，形成了一个瞬时性结构，该结构以TCR-MHC-抗原肽三元结构为簇状中心，周围环形分布着粘附分子，称之为免疫突触。,免疫突触结构的形成有助

7、于T细胞分辨潜在的抗原，提高了TCR与MHC-抗原肽复合物之间的亲和力，从而启动了T细胞的抗原识别和活化，有研究表明，只有形成免疫突触的T细胞才能发生增殖。,二T细胞识别抗原后的活化（反应阶段）,1T细胞的活化剂：特异性抗原T细胞多克隆激活剂：Mitogen(PHA ConA PWM)、抗T细胞表面分子的单克隆抗体。SAg。,2T细胞活化的信号要求,T细胞要进行活化、增殖进而分化为效应细胞，需要有两个信号的刺激，即双信号作用。第一信号来自双识别，第二信号为协同刺激分子(co-stimulatory molecules,CM)与相应的协同刺激分子受体(co-stimulatory molecul

8、es receptor,CMR)结合后所提供的协同刺激信号(co-stimulatory signal)。,T细胞与APC的相互作用,细胞外信号的转导可转换成细胞内的生化事件，即引起基因的转录激活和表达。由CD28/B7发出的第二信号能增强CK(IL-2)基因转录，增强mRNA的稳定性，促进细胞存活蛋白Bcl-XL的表达，从而保护T细胞免于凋亡；诱生T细胞表达CTLA-4分子，促进CD3分子的ITAM去磷酸化。,3T细胞活化后的表现,分泌CK Th1IL-2、IFN-、TNF-增强并参与细胞免疫应答，调节Th2。Th2IL-4、10增强体液免疫应答，调节Th1。表达CKR 如IL-2R等克隆扩

9、增分化成效应细胞 CD4、CD8效应性CD4、CD8合成效应分子,细胞的增殖和分化,T,Te,Te,Te,Tm,Th细胞增殖分化成Th1和Th2细胞,活化T细胞表达CTLA-4，限制T细胞过度激活,T细胞的活化、增殖和分化 TCR识别抗原肽 启动胞内活化信号传递促使多种CK(IL-2)及CKR(IL-2R)基因转录表达 推动细胞进入分裂周期 克隆扩增并分化为效应细胞和记忆细胞(Th1,Th2,CTL和Tm),三T细胞活化的胞内分子机制（信号的转导过程）,TCR胞内段很短，不能启动胞内生化事件的发生。需要T细胞膜上其他分子帮助其传送信号。,信号转导过程,APC-AgTCRTCR交联（TCR位置及

10、构象发生改变）离子通道开放、胞内信号蛋白酶（主要是PTK(protein tyrosine kinase)蛋白酪氨酸激酶，包括P56LCK、P59fyn及ZAP-70等）活化CD3胞内段ITAM酪氨酸残基磷酸化ZAP-70与CD3的ITAM结合ZAP-70磷酸化,（1）CD3分子和链ITAM的磷酸化：,第一信号的转导,ZAP-70磷酸化（P56LCK）接头蛋白(LAT,SLP-76)活化磷脂酶C-(PLC-)活化裂解磷酯酰肌醇二磷酸（PIP2），使其成为IP3(三磷酸肌醇)和DAG（甘油二酯）。这是两个重要的信息分子。,（2）ZAP-70 活化：,ZAP-70:Chain-associated

11、 protein 70,IP3开放胞膜Ca2+通道Ca2+内流Ca2+胞浆内钙调磷酸酶活化转录因子（NFAT）去磷酸根由胞浆转位至核内DAG活化蛋白激酶C(PKC)活化转录因子NF-B（使NF-B与I-B复合物解离）转位至核内,（3）IP3和DAG途径的建立：,ZAP-70磷酸化活化G蛋白（GEF,guanine nucleotide exchangge factor,鸟嘌呤核苷酸交换因子）激活Ras活化丝裂原激活的蛋白激酶（MAP激酶）级联反应活化fos、Jun转录因子（AP-1）活化。,（4）Ras途径：,第二信号的转导,CD28转入第二信号激活Rac 活化丝裂原激活的蛋白激酶（MAP激酶

12、）级联反应活化Jnk激酶磷酸化激活Jun与Fos结合形成转录因子（AP-1）活化。第二信号主要作用：延长IL-2 mRNA的寿命，第二信号的传入对于T细胞活化和增殖是必需的。,转录因子的作用：结合到效应分子的基因调控区（增强子和启动子）促使细胞基因转录分泌CK和效应蛋白。CK和效应蛋白可分泌到细胞外，可表达在细胞膜表面。细胞外，如：IL-2、IFN-、TNF-等多种淋巴因子。膜表面，如：CD-40L和FasL。,四细胞免疫应答的效应形式(效应阶段),细胞免疫应答的效应形式有两种：一是CD4+T细胞介导的炎症反应，二是CD8+T细胞介导的细胞毒作用。,1.CD4+T细胞介导的炎症反应,介导炎症反

13、应，参与细胞免疫效应的CD4+T细胞主要是CD4+的Th1细胞。作用过程：APC-AgCD4+Th1细胞通过双信号活化 活化后的APCIL-1、IL-12 旁分泌并表达IL-2R、IL-12R增殖分化成效应 自分泌 Th1IL-2 Tm（致敏）的CD4+Th1细胞释放多种细胞 相同Ag因子使局部组织产生以淋巴细胞和单核细胞浸润为主的慢性炎症反应或迟发型超敏反应。,活化Th1细胞的效应（1）活化CD4+Th1释放多种淋巴因子，此乃导致DTH性炎症反应的主要分子基础。*IL-2：T细胞增殖，产生多种细胞因子*IFN-：促进表达MHC-II，活化M；*TNF、LT：促进内皮细胞表达AM，产生IL-8

14、等；*MCF：M趋化因子(chemoxaxis)*MAF：M活化因子(activating)*MIF：M移动抑制因子(migration inhibitor)（2）活化Th1表达 CD40L 活化M；FasL 胞毒效应；抑制T细胞过度激活,2.CD8+T细胞介导的细胞毒作用,介导细胞毒作用，参与细胞免疫效应的CD8+T细胞主要是CD8+的Tc细胞，又称为CTL。作用过程如下：靶细胞AgCD8+Tc细胞通过双信号活 Th1IL-2 活化的APCIL-1、IL-12 化并表达IL-2R、IL-12R增殖分化成效 相同Ag Tm 应（致敏）的CD8+Tc细胞谋杀靶细胞（通 过穿孔素、颗粒酶）或诱导靶

15、细胞自杀（通过Fas+FasL凋亡）。,CTL的产生(1)CTLp的MHC限制性识别*TCR识别靶细胞表面抗原肽/MHC-I复合物;(2)CTLp激活的双信号*TCR识别特异性抗原产生活化信号1;*CTLp表面协同刺激分子(CD2、LFA-1、CD8等)与靶细胞表面相应配体(LFA-3、ICAM-1、MHC-I等)结合，提供活化信号2。(3)细胞因子 APCTh1细胞激活多种细胞因子（IL-2，IL-6等）,CTLp:Cytotoxic T Lymphocyte Precursor,A：缺乏活化信号1，CTL自未感染的靶细胞上解离,B：CTL可识别感染的靶细胞，在活化信号1、2的作用下，CTL

16、被激活并增殖，杀伤靶细胞后解离,A,B,CTL激活的双信号,CTL的杀伤机制（1）活化CTL脱颗粒 释放穿孔素(perforin)靶细胞坏死 释放颗粒酶靶细胞凋亡(apoptosis)（2）Fas-FasL途径引起靶细胞凋亡（3）其它效应机制（IFN-招募并活化M，TNF/）,CTL释放穿孔素和颗粒酶诱导靶细胞坏死/凋亡,CTL释放穿孔素在靶细胞膜上形成孔道（G=T细胞颗粒，Go=高尔基体，M=线粒体，N=核）,CTL表达FasL诱导靶细胞凋亡,活化的CTL表达FasL,Fas-FasL相互作用诱导靶细胞凋亡,其它效应机制,TNF/：协同IFN-的作用；直接胞毒作用；介导炎症,IFN-：诱导M

17、HC-I，II类分子 和TAP1/2的表达；抑制病毒复制；激活巨噬细胞,五细胞免疫的效应作用,1.抗胞内菌、抗病毒、抗真菌、抗寄 生虫感染。2抗肿瘤。3参与移植排斥反应。4参与型超敏反应。,NKT细胞介导的免疫应答,部位：骨髓、胸腺、脾脏、淋巴结表型：TCR；NK表型识别抗原：非经典MHC-类分子CD1d递呈的脂类抗原功能：（1）免疫调节作用，分泌IL-4和IFN-；（2）细胞毒作用，通过分泌颗粒酶杀伤靶细胞；（3）抗感染免疫和抗肿瘤免疫及自身免疫病调节中起作用。,T细胞介导的免疫应答,部位：粘膜和上皮；外周血T细胞的5-10%表型：粘膜内T细胞CD4-CD8+外周血T细胞CD4-CD8-识别

18、抗原：多样性差；不受MHC限制；识别某些细菌和病毒抗原，粘膜局部发挥作用。,2.B细胞介导的免疫应答（体液免疫应答）,BCR对抗原特异识别；B细胞活化、增殖、分化成浆细胞或记忆细胞；抗原特异性抗体分子发挥效应。,B细胞对TD-Ag/TI-Ag 的应答有显著不同,B细胞活化的 三个阶段：,1 B细胞对TD-Ag的识别B细胞识别抗原的部位是BCR。,一B细胞对TD-Ag的免疫应答,（thymus dependent antigen,TD-Ag）,BCR识别抗原的特点：能识别游离Ag，既能识别蛋白质抗原又能识别肽、核酸、多糖、脂类和小分子化学物质的抗原。BCR既可识别完整蛋白质抗原的天然空间构象，也

19、可识别蛋白质降解而暴露出来的决定基的空间构象。故无需APC对抗原进行加工处理。无MHC限制性。,2B细胞识别抗原后的活化,B细胞活化的信号要求B细胞进行活化、增殖、分化为浆细胞也需要两个信号的作用。抗原与SmIg的可变区特异性结合产生第一活化信号。第一活化信号的传递靠BCR相邻的Ig、Ig传递，从而激活PTK。CD19、CD21、CD81对第一活化信号转导有辅助作用。,CD19/CD21/CD81/Leu13(CD225)复合物,BCR（mIg）结合抗原Ig(CD79)转导 Ig(CD79)信号,BCR复合物：,膜辅助受体：CD19、CD21(C3d-R)、CD81、CD225(Leu-13)

20、,同时，B细胞将加工处理的TD-Ag以Ag肽MHC类分子复合物形式呈递给Th细胞，与Th细胞相互刺激，使Th细胞活化增殖。而B细胞表面表达的CD40分子与活化的Th细胞表面的CD40L结合，产生第二活化信号。B细胞受到两个信号的刺激后，即可发生胞内的生化事件，从而活化、增殖、分化，最终产生效应分子抗体。,B细胞活化的细胞因子 活化Th细胞分泌(IL-4、IL-5、IL-6等)辅助B细胞的活化、增殖和分化。,BCR-Ag-BCR受体交联 BCR复合物进入 脂 筏 并聚集(细胞膜的微结构域，其中浓聚酪氨酸激酶Lyn)募集Syk等多种B细胞信号转导相关蛋白信号转导，抗原内化,免疫突触的形成：,B细胞

21、激活过程中，Th2细胞TCR与B细胞提呈的抗原特异性结合，使Th2 细胞骨架系统和分泌装置均与B细胞接触的部位发生极化，黏附分子也环绕抗原特异性结合部位而互相作用，从而在Th2细胞和B细胞间形成紧密连接的“极化”现象，即形成免疫突触，是Th2细胞分泌的细胞因子被局限在二者接触的小空间，以维持局部高浓度，作用于抗原特异性B细胞，有助于保证Th2细胞与B细胞相互作用的特异性。,Th细胞对B细胞应答的辅助作用,B细胞对TD-Ag的应答需CD4+Th细胞的帮助，具体表现在：半Ag-载体和T-B细胞协同作用；活化的Th细胞表达CD40L与B细胞膜上CD40结合提供B细胞活化的第二信号；活化Th细胞分泌细

22、胞因子，辅助B细胞的活化、增殖、分化和抗体的产生。,活化T细胞分泌细胞因子:(增强信号)Th2 IL-4、5、6、(10、13)B细胞 Th1 IL-2、IFN-CTL、B细胞,活化Th向B细胞提供第二活化信号：主要：CD40L(CD154)CD40 其次：LFA-2(CD2)LFA-3(CD58)LFA-1 ICAM-1(CD54)籍细胞接触传递活化信号,在淋巴组织的T细胞区T细胞对B细胞的激活及生发中心的形成有辅助作用。,在生发中心，B细胞继续分化发育，发生Ig可变区基因的体细胞高频突变，Ag受体亲和力的成熟，Ig类别转换，记忆B细胞形成及Ag受体编辑等。,生发中心内，分裂中的中心母细胞的

23、轻链和重链V基因发生高频突变，主要发生在CDR3。这些B细胞在Th细胞辅助下增殖分化，产生高亲和力抗体，此为抗体亲和力成熟。,体细胞高频突变和Ig亲和力成熟,成熟,B,V gene突变,特异性改变、增加多样性亲和力成熟、选择（竞争）优势,类别转换 成熟的B细胞受抗原刺激后，其分泌的抗体类别可由IgM转为IgG、IgA或IgE，这种现象称为类别转换或转类。转类并不改变抗体原有的特异性。转类由Ig基因中的转换区（S区）介导。,Ig同种型转换,浆细胞最初产生IgM抗体，在不同的细胞因子的作用下，可转而产生其他类别的抗体，这一过程称为Ig同种型转换。,（类别转换）,记忆B细胞的产生,生发中心内存活的B

24、细胞一部分分化成为记忆B细胞（CD44+），在再次免疫中发挥作用。,再次应答,活化、增殖、分化,长寿，低剂量抗原可激活，再次受同一种抗原剌激，则会高速高效产生高滴度高亲和力Ig。,.B细胞活化的信号转导过程,Ag+BCRBCR交联激活Blk、Fyn或Lyn激酶Ig、Ig胞浆区磷酸化Syk与磷酸化的Ig结合并活化激活PLC-和GEFs(鸟苷酸交换因子)后续过程与T细胞相同。,3B细胞的激活、增殖和分化过程：,二.B细胞对TI-Ag的免疫应答,TI-Ag由多个重复B表位组成，又分为TI-1Ag和TI-2Ag，它们之间的区别是:TI-1Ag含有B细胞丝裂原和重复B表位（如脂多糖），可使成熟及不成熟的

25、B细胞应答；TI-2Ag仅由多个重复B表位组成（如荚膜多糖），仅使成熟的B细胞应答。,（thymus independent antigen,TI-Ag）,TI-1Ag应答的特点：高浓度使多克隆B细胞增殖分化；低浓度只能使特异性BCR的B细胞增殖分化。双信号激活，TI-1Ag+BCR第一信号；丝裂原与B细胞丝裂原受体结合第二信号。使成熟、不成熟B细胞应答。,TI-2Ag应答的特点：只使成熟B细胞应答，主要是B-1细胞。单信号激活B细胞，但交联过度或过低则无应答。,TI-Ag应答的特点,TI-Ag主要产生IgM抗体；不形成记忆细胞；无再次应答反应；只引起体液免疫，不产生细胞免疫；无Th细胞辅助。

26、,三体液免疫应答的一般规律,1初次应答 特点：潜伏期长（12周），抗体效价低，维持时间短，主要为低亲和力的IgM.2再次应答 特点：潜伏期短（12天），抗体效价高，维持时间长，主要为高亲和力的IgG。医学意义：制定最佳免疫方案，早期诊断，病程评估。,四.体液免疫的效应作用,1抗胞外菌，中和病毒，中和毒素。2通过调理作用，促进吞噬细胞的吞噬作用。3通过ADCC效应，杀伤肿瘤细胞及 病毒感染的靶细胞。4通过活化补体，引起溶菌、杀菌细胞毒效应。5在某些情况下，抗体还参与引起免疫病理损伤。,五.粘膜免疫应答,粘膜免疫应答是一类特殊的免疫应答，起主要作用的是分泌性IgA。,小结,掌握T细胞识别抗原的特点。简述T细胞活化的双信号理论。简述Th1细胞的主要生物学效应。试述CTL杀伤靶细胞的机制。掌握B细胞对TD抗原的识别。掌握Th在B细胞应答中的作用。熟悉B细胞在生发中心的分化成熟过程。掌握B细胞对TI抗原的免疫应答的特点。掌握抗体产生的一般规律。,谢 谢！,