课件：第五章免疫应答.ppt

第五章 免疫应答,2019,-,1,第一节 免疫应答概述,免疫应答 是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、增生、分化或无能、凋亡，进而表现出一定生物学效应的全过程。 免疫应答最基本的生物学意义是识别“自己”与“非己”，并清除“非己”的抗原性物质，以保护机体免受抗原异物的侵袭。,2019,-,2,免疫应答特点,特异性（specificity）,记忆性（memory）,MHC限制性,2019,-,3,正常免疫应答,异常免疫应答,正应答,负应答,体液免疫应答,细胞免疫应答,自身耐受,自身免疫,超敏反应,免疫缺陷,免疫耐受,免疫应答类型,2019,-,4,免疫应答的物质基础和场所 免疫细胞相互作用（物质基础）、外周免疫器官（场所） 免疫应答产生的基本过程 : 感应阶段、增生和分化阶段、效应阶段。,免疫应答的一般规律,2019,-,5,2019,-,6,免疫应答一般包括三个阶段,感应阶段(inductive stage) 是指抗原激活、递呈的一系列过程。是机体接受抗原的刺激阶段, 在此过程中, 巨噬细胞起重要作用。 此阶段进一步分为三个过程,包括抗原的进入和定位; 抗原的摄取、处理和传递; 抗原的识别。,2019,-,7,反应阶段(reactive stage) 抗原激活免疫细胞的应答过程可分成三个 过程: 活化 增殖 分化 细胞进一步分化, 产生大量的抗体, 并 发展成为成熟的浆细胞。 效应阶段(effective stage) 在免疫应答的效应阶段, 抗原成为被作 用的对象。抗体和致敏的淋巴细胞可以 同抗原进行特异的免疫反应。,2019,-,8,APC启动获得性免疫应答,外来抗原的捕获与递呈,淋 巴 结,局 部 组 织,2019,-,9,T细胞受抗原剌激后转化为效应TC，通过杀伤靶细胞、释放淋巴因子发挥特异性免疫效应称为细胞免疫应答。只有TD-Ag能诱导机体发生细胞免疫应答。,1、内源性抗原的提呈： 由病毒感染细胞或肿瘤细胞（靶细胞）合成的病毒抗原或肿瘤抗原为内源性抗原，经蛋白酶降解为小分子抗原肽，与自身的MHC-I类分子结合，形成内源性抗原肽-MHC-I类分子复合物，供CD8 +T细胞识别。,一、抗原提呈与识别阶段：,第二节 T细胞介导的细胞免疫应答,2019,-,10,2、外源性抗原的提呈： 来自细胞外的抗原经APC摄取后，在细胞内加工、处理为小分子抗原肽，并与APC自身的MHC-II类分子结合，形成外源性抗原肽-MHC-II类分子复合物，供CD4 +T细胞识别。,一、抗原提呈与识别阶段：,第二节 T细胞介导的细胞免疫应答,2019,-,11,TCR 识别 MHC/抗原肽 的分子解剖,MHC-a 螺旋,抗原肽,CDR1,CDR2,CDR3,CDR3,CDR2,CDR1,TCR-b 链,TCR-a 链,MHC-a 螺旋,2019,-,12,二、活化、增殖、分化阶段：,（一）T细胞活化：,第一活化信号 （抗原识别信号）,第二活化信号 （协同剌激信号）,细胞因子 促进作用,IL-1、2、IL-6、12,静止状态TC,活化状态TC,第二节 T细胞介导的细胞免疫应答,2019,-,13,APC,Th细胞活性封闭,Th细胞活化的双信号模型,IL-2R,APC,Th,信号1,信号2,炎症 LPS 细菌,化学趋化因子 补体 TNF-a IL-1 IL-6,IL-2,Th,信号1,Th细胞活化、增殖,CD28,B7,CD28,T细胞活化的“双信号模型”,2019,-,14,活性封闭,IL-2,APC 1,活化，扩增,Th,Tc,APC 2,Tc,T细胞活化的“双信号模型”,2019,-,15,双信号参与下T细胞活化的信号转导途径,注：T细胞活化的重要标志之一是胞内某些能导致细胞发生增殖的基因转录和表达过程的启动，其中最重要的一个基因是IL-2,2019,-,16,转录因子活化 活化的转录因子与相关基因的调控区结合，通过增强启动子的活性而促进基因转录 T细胞内基因活化 TCR识别抗原肽后，启动胞内活化信号传递，激活胞内一系列酪氨酸酶和多种细胞因子基因，从而推动细胞进入分裂周期，出现克隆扩增并向效应细胞分化。,2019,-,17,二、活化、增殖、分化阶段：,（二）T细胞增殖和分化：,活化的CD4 +TC,增殖、分化,TH0细胞,IL-12,定向分化,效应性TH1细胞,B7、IL-2,活化的CD8 +TC,细胞毒性TC （CTL）,第二节 T细胞介导的细胞免疫应答,2019,-,18,三、效应阶段：,效应性TH1细胞,IFN-.GM-CSF.TNF- CD40L. FasL促进,巨噬细胞,活化,增殖,增强杀伤作用,分泌IL-2,促进增殖,TH1细胞,CTL细胞,分泌LT、TNF-,中性粒细胞,杀伤增强,第二节 T细胞介导的细胞免疫应答,2019,-,19,三、效应阶段：,CTL释放穿孔素和颗粒酶诱导靶细胞坏死/凋亡,第二节 T细胞介导的细胞免疫应答,2019,-,20,2019,-,21,2019,-,22,2019,-,23,CD8+T细胞活化效应性Tc细胞 特异性杀伤携带抗原的细胞 穿孔素 丝氨酸蛋白酶 FasL-Fas蛋白诱导的凋亡,特点,特异性杀伤作用 杀伤作用受MHC-I类分子限制 效应性细胞Tc可连续杀伤靶细胞。,抗病毒免疫,抗肿瘤免疫,移植排斥反应,2019,-,24,四、细胞免疫的特点,1 发生缓慢（1-3天） 2 多局限于抗原所在部位 3 组织学变化以单个核细胞细胞浸润为主的炎症 4 浸润细胞以T淋巴细胞为主，M、NK细胞起协同作用,第二节 T细胞介导的细胞免疫应答,2019,-,25,五、细胞免疫的生物学效应：,1、抗感染：主要针对胞内寄生的病原体（胞内寄生菌、病毒、真菌及某些寄生虫）发挥抗感染作用。 2、抗肿瘤： （1）CTL特异性杀伤肿瘤细胞； （2）巨噬细胞、NK细胞非特异性杀伤肿瘤细胞； （3）某些细胞因子（TNF、IFN、LT）等直接或间接的杀伤肿瘤细胞。 3、免疫损伤：介导迟发型超敏反应、移植排斥反应、参与某些自身免疫性疾病的病理过程。,第二节 T细胞介导的细胞免疫应答,2019,-,26,免 疫 后 天 数,外周血中抗原特异性T细胞的比率,初次免疫,再次免疫,1/10000,1/1000,1/100,0 7 14 21 28 35 42,T 细 胞 免 疫 应 答 的 一 般 规 律,六、免疫记忆,第二节 T细胞介导的细胞免疫应答,2019,-,27,记忆T细胞（Memory T Cells，Tm): 静息期（G0期) 寿命长(不断更新) 易激活(不需要协同刺激信号) 负责保持免疫记忆,2019,-,28,2019,-,29,一、TD抗原诱导的体液免疫应答,（一）抗原提呈与识别阶段：,第三节 B细胞介导的体液免疫应答,2019,-,30,TI-1 和 TI-2 抗 原,LPS,LPS 受体,TI-1 抗原,TI-2 抗原,信号转导,信号转导,B 细胞,2019,-,31,一、TD抗原诱导的体液免疫应答,（二）活化、增殖、分化阶段：,指TH细胞和B细胞识别抗原后，自身活化、增殖、分化成为效应性细胞。,1、TH细胞活化、增殖与分化：需要“双识别”和“双信号”。,TH细胞通过TCR识别APC细胞表面的抗原肽-MHC-II类分子复合物的抗原肽。,TH细胞表面的CD4分子识别APC细胞表面提呈抗原肽的MHC-II类分子。,TH细胞双识别,获得第一活化信号,TH细胞第一活化信号（抗原识别信号）,第三节 B细胞介导的体液免疫应答,2019,-,32,一、TD抗原诱导的体液免疫应答,（二）活化、增殖、分化阶段：,1、TH细胞活化、增殖与分化：,B细胞表面 协同剌激分子,ICAM-1CD54） 淋巴细胞粘附分子-1,LFA-1（CD18） 淋巴细胞粘附分子-1,B7（CD28配体）,CD28（B7受体）,CD40（CD40L受体）,CD40L（CD40配体）,TH细胞表面 协同剌激分子,获得第二活化信号,结合,结合,结合,第三节 B细胞介导的体液免疫应答,2019,-,33,一、TD抗原诱导的体液免疫应答,（二）活化、增殖、分化阶段：,2、B细胞活化、增殖与分化：需活化的TH细胞辅助，同样 需“双信号”和细胞因子的作用。,天然抗原表位,BC表面BCR,第一活化信号,TH细胞CD40L,BC表面CD40,第二活化信号,除双信号外，在活化的TH细胞所分泌的多种细胞因子（IL-2、IL-4、IL-5、IL-6等）作用下，BC活化、增殖、分化为浆细胞及记忆性B细胞。,第三节 B细胞介导的体液免疫应答,2019,-,34,2019,-,35,2019,-,36,B细胞活化的双信号模型,活性封闭,没有Th 细胞的帮助,第1信号,B,IFN- , IL-4, IL-5,第2信号,Th,B,第1信号,CD40 CD40L,2019,-,37,一、TD抗原诱导的体液免疫应答,（三）效应阶段：,与特异性抗原结合,中和毒素与病毒,调理吞噬细胞吞噬,激活补体,参与ADCC,生物学作用,浆细胞,抗体,第三节 B细胞介导的体液免疫应答,2019,-,38,（四）初次与再次体液免疫应答,再次应答,初次应答,初次免疫,再次免疫,天 数,0 7 14 21 28 35 42,100000 10000 1000 100 10 1 0,抗原特异性血清抗体滴度（Log）,IgG,IgM,一、TD抗原诱导的体液免疫应答,第三节 B细胞介导的体液免疫应答,2019,-,39,初次与再次免疫应答的特性,初次应答,再次应答,应答B细胞,静息B细胞,Bm,所需Ag浓度,高,低,Ag类型,TI-Ag或TD-Ag,TD-Ag,延迟相,4-7天,1-3天,高峰浓度,较低,较高,Ig类别,主要为IgM,IgG、IgA等,亲和力,低,高,2019,-,40,2019,-,41,二、TI抗原诱导的体液免疫应答,（一）TI-1Ag激活BC：细菌脂多糖和多聚鞭毛蛋白等均为TI-1Ag.,TI-1Ag,TI-1Ag具有特异性抗原表位和BC丝裂原两种不同的抗原结构；BC表面的BCR识别结合TI-1Ag特异性抗原表位，产生第一活化信号；BC表面的丝裂原受体（M受体）结合TI-1Ag相应的丝裂原，产生第二活化信号激活B细胞。,第三节 B细胞介导的体液免疫应答,2019,-,42,二、TI抗原诱导的体液免疫应答,（二）、TI-2Ag激活B细胞：细菌胞壁与荚膜多糖等为TI-2Ag，具有高密度重复排列的相同抗原决定簇，通过与BC表面的BCR广泛交联结合，即可产生活化信号，激活B细胞。,TI-Ag剌激机体产生的体液免疫应答具有二个特点： 1、 TI-Ag能直接激活BC，无需APC和TH细胞的参加； 2、无需预先激活TH细胞，故在感染初期即可产生特异性抗体； 3、 TI-Ag诱导的体液免疫应答不能形成记忆细胞，无再次免疫应答的发生。,第三节 B细胞介导的体液免疫应答,2019,-,43,（三）体液免疫的生物学效应,中和作用,调理作用,激活补体,ADCC作用,免疫病理损伤,第三节 B细胞介导的体液免疫应答,二、TI抗原诱导的体液免疫应答,2019,-,44,（四）TI-Ag的特点,不需Th细胞的辅助 无Bm细胞产生 抗体类型-IgM，无类别转换和亲和力成熟,第三节 B细胞介导的体液免疫应答,二、TI抗原诱导的体液免疫应答,2019,-,45,初次免疫,再次免疫,天 数,0 7 14 21 28 35 42,100000 10000 1000 100 10 1 0,抗原特异性血清抗体滴度（Log）,IgM,TI 抗原诱导的体液免疫应答,2019,-,46,2019,-,47,B细胞合成抗体的类别转换和亲和力成熟,IL-4,IL-2,IL-4,IL-5,IL-2,IL-4,IL-5,IgM,IgE,IgA or IgG 2b,IFN-,g,IgG2a or IgG3,活化B细胞,浆细胞,2019,-,48,Ab1,Ab1,Ab1,Ab1,Ab1,Avidity（抗体与抗原之间的亲合力）,2019,-,49,C=OH N ,C O + H N ,抗原,抗体,O,=,H,H,水分子,离子键,范德华引力,氢键,疏水键,抗原与抗体分子之间的化学键,2019,-,50,初次与再次免疫应答的特性,初次应答,再次应答,应答B细胞,静息B细胞,Bm,所需Ag浓度,高,低,Ag类型,TI-Ag或TD-Ag,TD-Ag,延迟相,4-7天,1-3天,高峰浓度,较低,较高,Ig类别,主要为IgM,IgG、IgA等,亲和力,低,高,2019,-,51,单克隆杂交瘤的制备,Georeges Kohler 1946-,Cesar Milstein 1927- Nobel Prize in 1984,2019,-,52,2019,-,53,抗体是天然免疫系统的“眼睛”,Phagocyte,OPSONIZATION,complement,Complement receptor,2019,-,54,介导NK和巨噬细胞的 抗体依赖的细胞毒效应（ADCC）,CD2,CD16 FcRIII,CD69,ADCC (antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity) 抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用,Target cell,2019,-,55,T 细胞与天然免疫细胞之间的协同作用,IL-1和IL-12,IFN-g 和IL-18,2019,-,56,天然免疫与获得性免疫的时间互补,2019,-,57,2019,-,58,第四节 天然免疫应答和炎症,2019,-,59,天然免疫（innate immunity）,动物机体与生俱有的抵御微生物或者外来异物侵袭的能力。,屏障（ Anatomical barriers ）：物理：皮肤黏膜， 化学：体表分泌物 正常菌群(normal flora): 数量:1011/g 功能,细胞 (Cellular components)：皮肤黏膜上皮细胞 吞噬细胞 NK细胞,可溶性分子 （ Secretory molecules ）：补体、细胞因子、 酶等,2019,-,60,Table 2. Physico-chemical barriers to infections,系统 / 器官,活性成分,效应机制,皮肤,立方上皮细胞; 汗液,脱屑、 冲洗、有机酸,肠道,蠕动、低pH、胆汁酸、冲洗、硫氰酸盐,肺,气管上皮细胞纤毛,纤毛摆动、 表面活性物质,鼻咽，眼睛,黏膜,唾液, 眼泪,冲洗、溶菌酶,淋巴循环和淋巴器官,巨噬细胞 NK 细胞 , K-细胞 LAK 细胞,吞噬、杀伤 细胞毒 IL2-介导的细胞毒,血清,乳铁蛋白、转运蛋白,结合铁,干扰素,抗病毒蛋白,TNF-alpha,抗病毒、吞噬,溶菌酶,水解肽聚糖,纤维结合素,调理、吞噬,补体,调理、吞噬、炎症,柱状上皮细胞,2019,-,61,4-1可溶性天然免疫分子, 天然免疫分子 识 别 对 象 效 应 溶菌酶 细菌胞壁的糖肽 消化细菌胞壁 甘露糖结合蛋白（MBP） 富含甘露糖的糖 致敏微生物； 蛋白及脂多糖 激活补体 C反应蛋白（CRP） 细菌表面多糖及 致敏微生物； 磷酯胆碱 激活补体 补体 与细胞及微生物表 杀伤靶细胞； 面的糖及蛋白质共 趋化炎症细胞等 价结合 LPS结合蛋白（LBP） LPS 促进LPS与CD14结合 可溶性CD14 LPS 促进细胞与LPS结合 ,2019,-,62,天然免疫细胞,肥大细胞 哨兵细胞 巨噬细胞 常驻边防细胞 中性粒细胞 野战细胞 NK细胞 机动兵细胞 树突细胞 工程兵细胞,2019,-,63,组织中的肥大细胞含有大量致密细胞颗粒,4-2 肥大细胞, 哨兵细胞,2019,-,64,2019,-,65,They are the earliest phagocytic cells to appear in the bacterial infection and are prominent constituent of pus.,（1）中性粒细胞 (neutrophils) 野战细胞,4-3 吞噬细胞 （phagocytes）,I 细胞,2019,-,66,Two neutrophils in blood film,2019,-,67,Histopathology of lymphadenopathy due to infection by HIV-1. Subcapsular sinus. The sinus contains increased numbers of neutrophils.,2019,-,68,Figure 2 Blood film showing a monocyte (left) and two neutrophils,2019,-,69,（2）巨噬细胞 (macrophages) 常住边防细胞,Macrophage Different names in different tissues Monocyte (blood) Kupffer cells (liver) Mesangial cells (kidney glomerulus) Microglia (brain) Alveolar macrophages (lung) Histiocyte (connective tissue),2019,-,70,（3）郎格汉斯细胞 (Langerhans cells),上皮组织中的LC（1，普通光镜）（2，扫描电镜照片）,2019,-,71,Macrophage Attacking E.coli (SEM x8,800),2019,-,72,Alveolar (Lung) Macrophage Attacking E. coli (SEM x10,000),2019,-,73,抗体,补体,CD16 （FcR III）,CD11b/CD18,CD25,CD28,CD32 （Fc R II）,CD35 （CR1）,CD64 （Fc R I）,CD71,B7-2,IL-2,抗体,补体,抗体,运铁蛋白,吞 噬 细 胞 表 面 受 体,II 吞噬细胞的识别受体,2019,-,74,巨噬细胞除表达直接识别受体外，还表达能够结合补体成分、MBP、LBP、IgG （Fc RI、Fc RII和Fc RIII）等分子的间接识别受体。,吞噬细胞的识别受体,直接识别受体（direct recognition receptors） 间接识别受体（indirect recognition receptors）,2019,-,75,Adherence of bacteria via receptors,2019,-,76,1、直接识别受体（direct recognition receptors）,吞噬细胞所表达的直接识别受体多时识别微生物或衰亡细胞所特有的多糖或者其他模式（Pattern）分子，故称为模式识别受体（pattern recognition receptor, PRR）。,分为两大类： *凝集素样受体（lectin-like receptor）主要识别不同细菌、真菌以及衰老细胞所表达的寡糖结构； *清杂受体(scavenger receptor)，主要识别微生物以及衰老细胞表面的阴离子大分子。,2019,-,77,CL,CL,CL,CL,CL,CL,CL,CL,F2,NH2,CRD,COOH,甘露糖受体,MBR（mannose-binding receptor）的分子量为180 kDa，其胞外区包括8个能够与糖基结合的凝集素结构域，但各结构域的糖基结合位点略有不同。,(1)巨噬细胞凝集素样受体,2019,-,78,清杂受体由三条肽链相互盘绕而成。分子的中部为 a 三螺旋长颈，顶部C端配体结合单元由三个富含半光氨酸的结构域组成 。靠近细胞膜的下半部有多重的糖基化 。,S,S,COOH,COOH,HOOC,NH2,NH2,2HN,S,除杂受体,(2)巨噬细胞清杂受体,2019,-,79,2 、间接识别受体（indirect recognition receptors）,MBP, LBP (脂多糖连接蛋白) sCD14（Soluble CD14） IgG C3b,调理素,2019,-,80,病 原 菌 的 吞 噬 与 杀 伤,识别,与溶酶体结合为吞噬溶酶体，其中的细菌随后被消化。,III 吞噬细胞应答,吞噬细胞通过调理素受体和特征（模式pattern）受体识别细菌，,细胞表面隆起的胞膜将细菌包裹，形成吞噬体，,2019,-,81,细菌,黄素蛋白,NADPH H+,e- + O2,O2-,H+,H2O2,细胞色素b558,过氧化氢的产生 “呼吸爆发” 过程中产生大量过氧化氢及其它活性离子，是吞噬细胞消化被吞噬微生物或其它异物的主要武器。参与该过程的辅酶 II (NADPH) 氧化酶体由黄素蛋白和细胞色素 b558组成。,2019,-,82,A. Respiratory burst: Oxygen-dependent, myeloperoxidase-independent reactions,B. Respiratory burst: Oxygen-dependent, myeloperoxidase-dependent reactions,2019,-,83, 产生超氧离子 O2 + NADPH O2- + NADP + H+ 产生过氧化氢 2O2 + 2H2 H2O2 + O2 产生盐酸 H2O2 + Cl + H+ HOCl + H2O 产生有机氯胺 HOCl + R-NH RNCl + H2O 产生单个氧原子 H2O2 + OCl- 1 O2 + H2O + Cl- 产生羟基游离基 H2O2 + O2- O2 + OH- + .OH,活 性 氧 途 径,NADPH 氧化酶,过氧化物歧化酶,2019,-,84,NO 途 径, 产生NO L-精氨酸 + 1/2O2 瓜氨酸 + NO 产生过氧化氮游离基 NO + O2 - ONOO-,NOS,2019,-,85,Nitric oxide-dependent killing,2019,-,86,Oxygen-independent mechanisms of intracellular killing,Cationic 蛋白 (包括 组织蛋白酶) 溶菌酶 乳铁传递蛋白 蛋白水解酶,损伤微生物细胞膜 裂解细胞壁粘肽 竞争细菌生长所需的铁 消化杀伤的微生物,效应分子,功 能,2019,-,87,Macrophage Phagocytosis,2019,-,88,巨噬细胞的三种活化状态 静息状态（resting state） 活化状态（primed state） - IFN- 亢奋状态（activated state） - C3b+LPS+IFN- ,2019,-,89,分泌,IL-1,IL-6,IL-12,TNF-,a,IL-8,GM-CSF,细胞因子,酶,其它因子,杀伤,肿瘤细胞,抗原,呈递作用,前列腺素,白三烯,补体成分,纤维蛋白,结合蛋白,凝血因子,溶菌酶,酸性水解酶,赖氨酸酶,酯酶,胶原蛋白酶,弹性纤维蛋白酶,伤口修复,吞噬并杀伤,病原微生物,2019,-,90,4-4 NK细胞,Human NK cell,I NK细胞的一般特点,NK细胞淋巴细胞的一种 （但不表达T、B淋巴细胞的标记）,有杀伤作用 （象CTL）， 分泌活性物质 （象Th 分泌IFN）,2019,-,91,NK细胞识别靶细胞 (天然杀伤受体) NK细胞通过活化型（KAR）和抑制型（KIR）两类受体识别靶细胞。活化型受体向胞内转导杀伤信号，而抑制型受体KIR转导杀伤抑制信号（B）。在没有杀伤抑制信号的情况下NK细胞才能杀伤靶细胞（A）。KIR的识别对象是靶细胞表面的MHCI分子。,II NK细胞的活化受体,2019,-,92,两 种 NKCR 的 不 同 功 能,MHC-I+ 细胞,NK,NK,杀伤,不杀伤,MHC-I- 细胞,KIR,（A）,（B）,MHC-I,KAR,NK细胞表面的杀伤抑制受体(KIR)，能够传递不许杀伤的信号。这些受体识别的对象是靶细胞表面的MHC I 分子。因此，正常表达MHC I 类分子的细胞一般不会被NK细胞杀伤。,2019,-,93,NKCR,凝集素样 NKCR,Ig样NKCR（ KIR）,H2N NH2,-S-S-,HOOC COOH,ITIM,ITIM,COOH,NH2,ITIM: immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motifs 免疫受体酪氨酸抑制基序,2019,-,94,NK细胞非天然杀伤受体,CD2,CD16 FcRIII,CD69,ADCC (antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity) 抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用,Target cell,2019,-,95,NK cells and t