第4章 免疫毒理

1、第第4章章 药物对免疫系统的毒性作用药物对免疫系统的毒性作用 免疫毒理学（免疫毒理学（immunotoxico1ogy）是毒）是毒理学与免疫学间的边缘学科，也是毒理学理学与免疫学间的边缘学科，也是毒理学的一个新分支。它主要研究外源化学物和的一个新分支。它主要研究外源化学物和物理因素对机体免疫系统的有害作用及其物理因素对机体免疫系统的有害作用及其机制。免疫毒理学是在免疫学和毒理学的机制。免疫毒理学是在免疫学和毒理学的基础上发展起来的，是一门十分年轻的学基础上发展起来的，是一门十分年轻的学科。科。免疫毒理学的研究内容：免疫毒理学的研究内容： 免疫毒性及作用机制研究免疫毒性及作用机制研究: :采用各

2、种有效的研究手段，从整体、采用各种有效的研究手段，从整体、器官、细胞和分子等不同水平研究外源化学物和物理因素对人和器官、细胞和分子等不同水平研究外源化学物和物理因素对人和实验动物的免疫损害，包括免疫抑制、超敏反应和自身免疫反应，实验动物的免疫损害，包括免疫抑制、超敏反应和自身免疫反应，并分析其作用机制。并分析其作用机制。 免疫毒性评价的方法学研究免疫毒性评价的方法学研究: :改进、规范和完善已有的免疫毒改进、规范和完善已有的免疫毒理学试验方法，探索更灵敏、特异，更有预测价值的新方法和更理学试验方法，探索更灵敏、特异，更有预测价值的新方法和更全面合理的试验组合，提高试验的可靠性和效能。全面合理的

3、试验组合，提高试验的可靠性和效能。 免疫毒性的危险度评价免疫毒性的危险度评价: :研究适合用于人群危险度评价的免疫研究适合用于人群危险度评价的免疫毒性试验的观察终点，实验动物和人群免疫毒性的剂量反应规律毒性试验的观察终点，实验动物和人群免疫毒性的剂量反应规律和特性，建立合理的外推模型，分析免疫毒性的人群易感性和不和特性，建立合理的外推模型，分析免疫毒性的人群易感性和不同免疫危害的可接受危险度水平等。同免疫危害的可接受危险度水平等。药物免疫毒理药物免疫毒理l很多药物是一些小分子的物质，它们本身的分很多药物是一些小分子的物质，它们本身的分子量很小，不能引起免疫应答，但在进入机体子量很小，不能引起免

4、疫应答，但在进入机体的过程中能与某种蛋白结合形成完全抗原；的过程中能与某种蛋白结合形成完全抗原；l抗原刺激机体产生免疫反应。这些化学物质所抗原刺激机体产生免疫反应。这些化学物质所引起的毒性反应并不一定遵循剂量引起的毒性反应并不一定遵循剂量反应关系。反应关系。l研究药物对免疫功能的影响，有助于对其造成研究药物对免疫功能的影响，有助于对其造成损害的临床表现及病理过程有进一步的了解。损害的临床表现及病理过程有进一步的了解。 l各种药物会引起免疫功能产生一定的变化，各种药物会引起免疫功能产生一定的变化，而且这种变化往往在其它毒性症状之前发而且这种变化往往在其它毒性症状之前发生。因此研究药物对免疫功能的

5、影响，一生。因此研究药物对免疫功能的影响，一方面可对它们的毒性作出全面的评价，另方面可对它们的毒性作出全面的评价，另外还可从免疫功能的检查中寻求药物对机外还可从免疫功能的检查中寻求药物对机体损伤的早期检测指标体损伤的早期检测指标。第第1节节 免疫学的基础知识免疫学的基础知识l基本功能：1）免疫防御功能；2）免疫监视功能；3）免疫耐受；4）免疫调节功能l组成：如图所示免疫系统免疫器官免疫组织免疫细胞免疫分子中枢外周粘膜相关淋巴组织T淋巴细胞自然杀伤细胞单核吞噬细胞细胞因子抗体补体B B淋巴细胞骨髓胸腺脾淋巴结弥散淋巴组织：无边界，T细胞为主组成：网状组织组成：网状组织 + LC 、M 、浆细胞、

6、浆细胞形式淋巴小结：球形，边界清楚，B细胞为主Diffuse lymphoid tissueLymphoid nodule初级淋巴小结次级淋巴小结：生发中心毛细血管后微静脉(P.C.V.)一一 淋巴组织淋巴组织 Lymphoid tissue中枢淋巴器官周围淋巴器官胸腺 骨髓 T、B早期分化的场所 淋巴结 脾扁桃体免疫应答的场所二二 淋巴器官淋巴器官Lymphoid Organs被膜小叶间隔实质 皮质 胸腺上皮细胞：分泌胸腺激素胸腺上皮细胞：分泌胸腺激素淋巴细胞（胸腺细胞）：密集淋巴细胞（胸腺细胞）：密集巨噬细胞：分泌巨噬细胞：分泌IL-I 髓质 胸腺上皮细胞胸腺上皮细胞淋巴细胞：较少淋巴细胞

7、：较少 巨噬细胞巨噬细胞胸腺小体胸腺小体 (thymic corpuscle) 结构胸腺（胸腺（Thymus) :中枢淋巴器官中枢淋巴器官血血-胸腺屏障胸腺屏障 (blood-thymus barrier)组成 连续毛细血管内皮连续毛细血管内皮 完整的内皮基膜完整的内皮基膜 血管周隙含巨噬细胞血管周隙含巨噬细胞完整的胸腺上皮细胞基膜完整的胸腺上皮细胞基膜胸腺上皮细胞或其突起胸腺上皮细胞或其突起 功能：阻挡血液内大分子及抗原物质进 入胸腺实质 胸腺的功能：产生胸腺激素；培育T细胞结构结构 :小梁 (trabecula)被膜 实质 皮质 (cortex)髓质 (medulla)分布：分布：位于淋巴

8、循环的通路上 淋巴结淋巴结 (lymph node):周围淋巴器官周围淋巴器官 皮质浅层皮质 淋巴小结 小结间区 初级淋巴小结 次级淋巴小结 （生发中心） 深层皮质 : 为弥散淋巴组织 T细胞为主（胸腺依赖区） * P.C.V.皮质淋巴窦：包括被膜下窦和小梁周窦 （副皮质） 细胞为主BcortexCortical lymphatic sinus髓质 髓索：索条状淋巴组织，索：索条状淋巴组织， 含含B细胞、细胞、 浆细胞、浆细胞、M髓窦：窦腔较宽大，巨噬细胞较多髓窦：窦腔较宽大，巨噬细胞较多Medullary cordMedullary sinus淋巴细胞再循环淋巴细胞再循环 :血循环中的淋巴细

9、胞淋巴组织淋巴管淋巴导管P.C.V.淋巴结功能淋巴结功能: : 滤过淋巴液滤过淋巴液 产生免疫应答产生免疫应答 体液免疫体液免疫 淋巴小结增多增大淋巴小结增多增大髓索内浆细胞增多髓索内浆细胞增多 细胞免疫细胞免疫 深层皮质区明显扩大深层皮质区明显扩大Tc细胞增多细胞增多 分布：分布：位于血循环通路上 被膜: 间皮 、平滑肌实质 白髓白髓 (white pulp)红髓红髓 (red pulp)边缘区边缘区 (marginal zone) 结构结构: 脾脾(Spleen):周围淋巴器官周围淋巴器官 动脉周围淋巴鞘：弥散淋巴组织弥散淋巴组织(中央动脉中央动脉 ) 以以T细胞为主细胞为主(胸腺依赖区胸

10、腺依赖区) 淋巴小结：以B细胞为主 v红髓 脾索：索状淋巴组织，脾索：索状淋巴组织，B细胞为主细胞为主脾窦：内皮杆状，间隙大；基膜不脾窦：内皮杆状，间隙大；基膜不 完整，外有网状纤维包绕完整，外有网状纤维包绕 v边缘区：淋巴组织 + 边缘窦 v白髓脾的功能：脾的功能： 滤血 免疫 体液免疫：白髓内淋巴小结增多增 大，髓索内浆细胞增多 细胞免疫： 白髓的动脉周围淋巴鞘增厚 造血： 胚胎早期能产生各种血细胞，出生后 仅产生淋巴细胞，少量造血干细胞 储血 结构 粘膜 上皮：复扁，形成隐窝（上皮 淋巴组织）固有层：富含弥散淋巴组织和 淋巴小结 被膜：结缔组织 扁桃体(tonsil) : :周围淋巴器官

11、周围淋巴器官骨髓 幼单核细胞 血液 单核细胞 组织和器官 巨噬细胞（结缔组织）巨噬细胞（结缔组织）柯否细胞（肝）柯否细胞（肝）尘细胞（肺）尘细胞（肺） 小胶质细胞（神经组织）小胶质细胞（神经组织）破骨细胞（骨组织）破骨细胞（骨组织） 郎格汉斯细胞（皮肤）郎格汉斯细胞（皮肤） 功能：功能：吞噬和杀伤吞噬和杀伤 参与免疫应答参与免疫应答 分泌多种生物活性物质分泌多种生物活性物质 单核吞噬细胞系统单核吞噬细胞系统(mononuclear phagocyte system)分类：l固有免疫的组成细胞：吞噬细胞、NK细胞、树突状细胞、NKT细胞l适应性免疫应答细胞：T细胞、B细胞三免疫细胞T细胞胸腺依赖

12、性淋巴细胞l表面标志 T细胞抗原受体（TCR）； 簇分化抗原（CD）； lT细胞亚群 辅助性T细胞（TH）： CD4 /CD8 细胞毒性T细胞（TC）： CD4 /CD8 调节性T细胞 初始T细胞 效应T细胞 记忆性T细胞B细胞骨髓依赖性淋巴细胞l功能：产生抗体、主导体液免疫l概念： 是一大类能在细胞间传递信息、具有免疫调节和效应功能的蛋白质或小分子多肽。l主要有： 白介素、干扰素、造血生长因子、肿瘤坏死因子等四细胞因子（cytokines）免疫应答l概念抗原物质进入机体，激发免疫系统发生一系列反应以排除抗原的过程。即免疫细胞识别、摄取、处理抗原，继而活化、增殖、分化，产生免疫效应的过程。l类

13、型固有免疫（先天性免疫） 体液免疫（humoral immunity）适应性免疫（特异性免疫） 细胞免疫（cell-mediated immunity） l适应性免疫应答的基本特征1）特异性：针对某种抗原产生的抗体或效应细胞，发生的免疫应答。2）记忆性：初次接触某种抗原后，免疫系统可长期保留对该抗原的“记忆性”，发生再次免疫应答。3）识别“自己”和“非己”：个体发育过中产生。l体液免疫 B细胞活化产生特异性抗体发挥免疫效应l细胞免疫 特异性T细胞活化发挥免疫效应第节药源性免疫介导疾病第节药源性免疫介导疾病（drug-induced immune-mediated disease）l1.1. 反

14、应的灵敏性反应的灵敏性l很多外来化合物对免疫系统造成不良反应很多外来化合物对免疫系统造成不良反应的剂量往往低于它们的一般毒性作用剂量。的剂量往往低于它们的一般毒性作用剂量。如小鼠长期接触低剂量的甲基汞、四乙基如小鼠长期接触低剂量的甲基汞、四乙基铅和砷酸钠在表现出明显中毒反应之前，铅和砷酸钠在表现出明显中毒反应之前，却出现免疫功能改变。又如原苏联学者研却出现免疫功能改变。又如原苏联学者研究大气和水体中化学污染物的毒性时，发究大气和水体中化学污染物的毒性时，发现许多污染物引起变态反应的浓度比出现现许多污染物引起变态反应的浓度比出现一般毒性作用的浓度低若干数量级。一般毒性作用的浓度低若干数量级。 药

15、物对免疫系统作用的特点药物对免疫系统作用的特点l2.2.反应的复杂性反应的复杂性l主要表现在免疫反应的双重性和作用的选择性。一种外来化合物对机体可产生免疫增强或免疫抑制两种效应，它取决于化学物质剂量大小、进入机体途径以及检测时间。如给抗原前给动物腹腔注射镉，可观察到动物抗体生成细胞（PFC）增加；但在给抗原后2天给镉，则PFC明显减少。氨基硫羰基咪唑啉酮在一定剂量下具有免疫抑制作用，但当剂量加大时抑制作用反而不明显。l很多外来化合物可选择性地损伤免疫反应的一个方面或是某个免疫细胞的亚类。例如皮质类固醇损伤辅助T细胞，而环孢菌素对各类T细胞均有损伤作用。环磷酰胺主要对活化增殖的细胞有毒性，而且对

16、B细胞的毒性比T细胞大。外来化合物对免疫功能影响的表现l使免疫功能受到抑制或免疫缺损l很多外来化合物可对机体的免疫功能产生抑制作用，包括体液免疫功能和细胞免疫功能，抑制程度取决于接触的剂量。 l产生变态反应l变态反应是病理性免疫反应。机体受抗原刺激后，产生异常的体液或细胞免疫反应导致生理功能紊乱或组织损伤，称为变态反应。 l产生自身免疫反应产生自身免疫反应l自身免疫是指机体对自身组织成分或细胞自身免疫是指机体对自身组织成分或细胞抗原失去免疫耐受性，导致自身免疫效应抗原失去免疫耐受性，导致自身免疫效应细胞和或自身抗体产生，并造成自身损细胞和或自身抗体产生，并造成自身损伤的病理过程。自身免疫病理反

17、应占优势伤的病理过程。自身免疫病理反应占优势导致的疾病，即自身免疫病。自身免疫病导致的疾病，即自身免疫病。自身免疫病的本质属于超敏反应，与超敏反应的区别的本质属于超敏反应，与超敏反应的区别在于诱发自身免疫病的抗原来源于自身细在于诱发自身免疫病的抗原来源于自身细胞或组织，并有明显的遗传倾向。胞或组织，并有明显的遗传倾向。稳态免疫抑制免疫增强可以导致对疾病的易感性增强可以导致免疫介导的疾病（超敏反应、自身免疫）无作用图4-1 免疫调节的可能结果1.概念药物对免疫系统的一个或多个组分损害，引起免疫功能的低下2.毒性表现感染性疾病发生增加；肿瘤发生（一）免疫抑制immunosuppression3.免

18、疫抑制的治疗药物免疫抑制剂环磷酰胺（CYP）糖皮质激素硫唑嘌呤（AZA）环孢素A（CsA）雷帕霉素（RAP）其他治疗药物齐多夫定（zidovudine）大麻素类（cannabinoids）环磷酰胺（CYP）l临床应用：减少自身免疫性疾病的症状和骨髓移植患者的预处理。与DNA烷化作用而阻断细胞复制l免疫毒理学研究应用：免疫抑制实验的阳性对照药抑制体液免疫和细胞介导的免疫应答糖皮质激素糖皮质激素l淋巴细胞减少淋巴细胞减少l抑制抑制T T细胞功能细胞功能硫唑嘌呤硫唑嘌呤l应用于同种异体移植排斥反应应用于同种异体移植排斥反应l抑制嘌呤生物合成抑制嘌呤生物合成环孢素Al骨髓毒性少见，但肝肾毒性大l选择性

19、地抑制T细胞活化l临床应用：防治器官移植抗排斥反应；自身免疫性疾病齐多夫定齐多夫定lAIDSAIDS治疗药治疗药l骨髓毒性大骨髓毒性大l体液免疫和细胞介导免疫作用体液免疫和细胞介导免疫作用大麻素类大麻素类l临床应用：青光眼；癌症患者化疗临床应用：青光眼；癌症患者化疗时止吐时止吐l体液免疫和细胞介导免疫作用体液免疫和细胞介导免疫作用4.免疫抑制的毒物免疫抑制的毒物工业污染毒物（工业污染毒物（TCDD、多氯联苯、多氯联苯、苯并（苯并（a)芘等）芘等）农药（有机磷等）农药（有机磷等）金属（铅、砷、汞、镉等）金属（铅、砷、汞、镉等）免疫介导疾病：免疫介导疾病：超敏反应超敏反应自身免疫自身免疫药物导致免

20、疫介导疾病的过程：药物导致免疫介导疾病的过程：图图1 1图1 化学物（药物）导致超敏反应或自身免疫 （二）超敏反应（二）超敏反应（hypersensitivity） l分型：、型（图2）l共性：都需要预先接触抗原，以激发初次反应l各型特点：见表1图2 超敏反应分型示意图图3 型超敏反应示意图图4 型超敏反应示意图图5 型超敏反应示意图图6 型超敏反应示意图表1 各型超敏反应的生物学特点类型作用类别反应性T细胞相关Ig常见实例作用部位和表现速发型TH2IgE使用多种不同的药物和诊断试剂、激素及各种亚硫酸盐化学试剂引起过敏反应症状和过敏症胃肠变态反应；寻麻疹；特应性皮炎；哮喘；过敏性休克细胞毒型T

21、H2IgM IgG药物或化学物诱导贫血、血小板减少症和粒细胞减少症溶血性贫血；输血反应；血小板减少症和粒细胞减少症免疫复合物型TH2IgM IgG血清疾病综合征红斑狼疮；肾小球肾炎；类风湿性关节炎迟发型TH1 TD使用某些药物或暴露于化学物后出现的接触性皮炎接触性皮炎；抑制排斥反应l自身免疫是指对自身组织，包括核酸大分子的抗体诱导和表达l引起自身免疫反应的常见药物甲基多巴；肼屈嗪、异烟肼、普鲁卡因胺；氟烷l典型疾病：药源性狼疮综合征三三 自身免疫（自身免疫（autoimmunity）l药物狼疮与特发性系统性红斑狼疮的异同相同点：都以关节痛和血中出现抗核抗体为特征不同点：抗核抗体的类型略有不同；

22、特发性系统性红斑狼疮以肾脏和中枢神经系统并发症为主，而在药物狼疮却没有这些表现；药物狼疮的症状通常在停药后自动消失。系统性红斑狼疮第节检测免疫毒性的临床试验第节检测免疫毒性的临床试验（clinical tests detecting immunotoxicity）l评价药物免疫毒性的分析方法（1）免疫球蛋白浓度（2）T细胞和B细胞浓度（3）皮肤无变态反应性（4）体外试验（5）免疫抗核抗体分析l目前分层研究推荐用于免疫毒性标准化试验。l第一层，一套评价体液和细胞介导的免疫系统完整性，以及一套免疫系统病理学评价；l第二层，不考虑硬性的成套试验，而是根据第一套实验结果，有选择地进行更特异的试验。（表

23、2）表2 免疫毒性第一层和第二层评价内容试验层次 检测指标第一层血液学，包括细胞分化抗原分类和细胞分类计数体重和器官重量，包括脾、胸腺、肾和肝淋巴器官组织学检查，包括脾、胸腺和淋巴结体液免疫，测试IgM斑块形成细胞反应细胞介导免疫，T、B淋巴细胞对有丝分裂剂、混合 淋巴细胞的反应性非特异性免疫，测定NK细胞活性第二层血和脾中T细胞和B细胞群定量体液免疫，测试IgM斑块形成细胞反应细胞介导免疫，测定T细胞活性，以及迟发过敏反应宿主抵抗力，对病原体或肿瘤的防御能力l免疫抑制可疑时，最直接的测定全免疫系统方法：宿主抵抗力模型l用于宿主抵抗力模型的微生物和肿瘤细胞：表3表3 用于宿主抵抗力试验免疫刺激

24、的病原体病原体类型名称典型的接触途径病毒巨细胞病毒型单纯疱疹病毒感冒病毒腹腔或气管腹腔、静脉或阴道鼻内细菌小棒状杆菌单核细胞增多性李斯特杆菌铜绿假单胞菌肺炎链球菌静脉内注射静脉内注射静脉内注射静脉内注射寄生虫疟原虫旋毛形线虫静脉或腹腔内注射感染血胃内肿瘤细胞B16-F10黑色素瘤PYB6纤维肉瘤静脉内注射细胞皮下注射细胞免疫毒理试验中常用的方法免疫毒理试验中常用的方法一、病理学常规检查一、病理学常规检查l病理学检查对于评价外来化合物对免疫功能的病理学检查对于评价外来化合物对免疫功能的影响十分有用。外来化合物接触实验动物后，影响十分有用。外来化合物接触实验动物后，对免疫系统的毒性作用可表现为淋巴

25、器官重量对免疫系统的毒性作用可表现为淋巴器官重量或组织学的变化、淋巴组织及骨髓的细胞量或或组织学的变化、淋巴组织及骨髓的细胞量或质的变化和外周血淋巴细胞数改变。质的变化和外周血淋巴细胞数改变。l因此为了观察化学物质对免疫功能的影响，首因此为了观察化学物质对免疫功能的影响，首先可对免疫器官进行大体解剖观察，如果发现先可对免疫器官进行大体解剖观察，如果发现胸腺重量下降和胸腺发生萎缩，就应着重检查胸腺重量下降和胸腺发生萎缩，就应着重检查细胞免疫功能；有人观察到动物接触已烯雌酚、细胞免疫功能；有人观察到动物接触已烯雌酚、TCDD或环磷酰胺，胸腺重量与细胞免疫功能或环磷酰胺，胸腺重量与细胞免疫功能状况呈

26、很好的正相关。状况呈很好的正相关。二、淋巴细胞增殖反应试验 l淋巴细胞增殖反应试验是测定淋巴细胞增殖反应试验是测定T细胞和细胞和B细胞功能活性的简便方法，重复性也较好。细胞功能活性的简便方法，重复性也较好。l检测方法有形态学方法、同位素掺入法和检测方法有形态学方法、同位素掺入法和颜色反应法。颜色反应法测定活细胞及增颜色反应法。颜色反应法测定活细胞及增殖细胞转化程度简单、快速，在对一定数殖细胞转化程度简单、快速，在对一定数量细胞测定时，具有与同位素掺入法同样量细胞测定时，具有与同位素掺入法同样的灵敏度，是一种常用的方法。的灵敏度，是一种常用的方法。 三、体液免疫功能检测三、体液免疫功能检测 l有许多方法可用来检测体液免疫功能，包有许多方法可用来检测体液免疫功能，包括抗体滴度、抗体形成细胞（括抗体滴度、抗体形成细胞（PFC）及）及B细胞受体试验等。细胞受体试验等。l抗体形成细胞试验是一种敏感而且常用的抗体形成细胞试验是一种敏感而且常用的方 法 。 通 常 用 的 抗 原 有 绵