医学免疫学教学课件：PBL-固有免疫细胞

1、1The innate immune cells 2知识层面：知识层面： 掌握：吞噬细胞（掌握：吞噬细胞（中性粒细胞中性粒细胞与与单核巨噬细胞单核巨噬细胞） 自然杀伤细胞自然杀伤细胞等等 巨噬细胞表面受体，配体，主要生物学功能巨噬细胞表面受体，配体，主要生物学功能 NK细胞杀伤机制细胞杀伤机制 熟悉：参与固有免疫应答的组织和分子熟悉：参与固有免疫应答的组织和分子 皮肤粘膜屏障作用皮肤粘膜屏障作用 补体、补体、CK、抗菌肽和酶类物质、抗菌肽和酶类物质技能层面：技能层面： 吞噬细胞吞噬功能的检测吞噬细胞吞噬功能的检测 NK细胞的检测细胞的检测 学学 习习 目目 标标3Innate immunity

2、 -Natural immunity -Non-specific immunity 生物体在长期种系进化过程中形成的一系列防御机制生物体在长期种系进化过程中形成的一系列防御机制Innate immune system -屏障、屏障、固有免疫细胞固有免疫细胞、固有免疫分子、固有免疫分子天生、迅速、非特异、无记忆天生、迅速、非特异、无记忆参与适应性免疫应答参与适应性免疫应答Introduction4固有免疫屏障固有免疫屏障机体抵御微生物入侵的防线机体抵御微生物入侵的防线皮肤黏膜屏障、体内屏障皮肤黏膜屏障、体内屏障 -物理屏障物理屏障 -化学屏障化学屏障 -微生物屏障微生物屏障 4一、固有免疫系统的

3、组成一、固有免疫系统的组成5-物理屏障物理屏障6-化学屏障化学屏障-微生物屏障微生物屏障7-体内屏障体内屏障 血血-脑屏障脑屏障 血血-胎屏障胎屏障 血血-胸屏障胸屏障 气气-血屏障血屏障8弓形虫弓形虫常见的机会性感染常见的机会性感染病原体之一病原体之一人畜共患人畜共患孕妇感染后可经胎孕妇感染后可经胎盘垂直传播给胎儿盘垂直传播给胎儿左图左图-先天性弓形虫先天性弓形虫感染的畸形儿感染的畸形儿9左图左图-先天性弓形虫感先天性弓形虫感染的脑积水患儿染的脑积水患儿10固有免疫分子固有免疫分子抑菌、杀菌、启动参与固有免疫应答抑菌、杀菌、启动参与固有免疫应答效应分子效应分子 -Antimicrobial

4、peptide -Lysozyme -Acute-phase protein【学过学过】 -Complement【学过学过】 -Cytokines, chemokin【学过学过】 -CAM【学过学过】11antimicrobial peptides -有抗菌活性的短肽的总称有抗菌活性的短肽的总称 -经诱导合成经诱导合成 -广谱杀菌广谱杀菌defensin -29-35 AA -阳离子肽阳离子肽 -杀菌谱广杀菌谱广(G+, G-, 某些真菌某些真菌) -抑制有包膜病毒复制抑制有包膜病毒复制 12*固有免疫细胞是固有免疫应答的主要成分固有免疫细胞是固有免疫应答的主要成分 -Phagocytes (

5、macrophage, neutrophils) -Dentritic cell, DC -Natural killer cell, NK -NKT cell - T cell -B-1 cell -other innate cells13phagocytesMononuclear phagocyte -monocyte, Mo -macrophage, MNeutrophils Macrophage Attacking E.coli (SEM x8,800) Dr Dennis Kunkel14Blood film: a monocyte (left) and two neutrophils

6、 15Alveolar (Lung) Macrophage Attacking E. coli (SEM x10,000) Dr Dennis Kunkel16Monocyte,Mo血液血液Mcrophage, M结缔组织、器官结缔组织、器官(定居定居/游走游走)部位不同、名称各异部位不同、名称各异Langerhans cell, LC表皮表皮体积淋巴细胞体积淋巴细胞溶酶体颗粒多溶酶体颗粒多占血液白细胞占血液白细胞3%8%血中血中1224h体积单核细胞体积单核细胞更多溶酶体更多溶酶体更多线粒体更多线粒体功能强大功能强大寿命数月寿命数月共同特点：共同特点： 变形，易黏附玻璃、塑料变形，易黏附玻璃

7、、塑料17 病原相关模式分子病原相关模式分子 pathogen associated molecular patterns, PAMP 病原体及其产物共有的、高度保守、特定分子结构病原体及其产物共有的、高度保守、特定分子结构 种类有限种类有限 病原微生物中分布广泛病原微生物中分布广泛 外源性危险因子外源性危险因子 损伤相关模式分子损伤相关模式分子 damage associated molecular patterns, DAMP 体内组织细胞损伤后产生体内组织细胞损伤后产生 内源性危险因子内源性危险因子 模式识别受体模式识别受体 pattern recognition receptors,

8、PRR 多样性少多样性少 mPRR，sPRR正常宿主细胞表面有木有正常宿主细胞表面有木有PAMP?机体衰老损伤的细胞成分怎么办？机体衰老损伤的细胞成分怎么办？18 巨噬细胞表面多种分子与受体巨噬细胞表面多种分子与受体 -成熟巨噬细胞：成熟巨噬细胞：CD14 -其他分子与受体其他分子与受体 1. MHCand MHC molecules【APC】 2.PRRs 甘露糖受体（甘露糖受体（mannose receptors, MR） 清道夫受体（清道夫受体（scavenger receptors, SR） Toll样受体（样受体（Toll like receptors, TLR） 3.调理性受体调理

9、性受体 FcR, C3bR, 4bR 4. CKR 趋化：趋化：MCP-1R, MIP-1/R 活化：活化：IFN-R, M-CSFR, GM-CSFR 19peroxisome proliferators-activated receptors, PPAR; 过氧化物酶体增殖物激活受体过氧化物酶体增殖物激活受体201.1.清除、杀伤病原体清除、杀伤病原体 2.2.参与促进炎症反应参与促进炎症反应3.3.杀伤靶细胞杀伤靶细胞4.4.加工提呈抗原加工提呈抗原5.5.免疫调节免疫调节巨噬细胞的主要生物学功能巨噬细胞的主要生物学功能211.清除、杀伤病原体清除、杀伤病原体 -recognition,

10、 ingestion, digestion -氧依赖性途径氧依赖性途径 reactive oxygen intermediates, ROI reactive nitrogen intermediates, RNI -氧非依赖性途径氧非依赖性途径 酸性环境、溶菌酶、防御素酸性环境、溶菌酶、防御素 -消化和清除消化和清除 溶酶体内：水解酶进一步消化降解溶酶体内：水解酶进一步消化降解22呼吸爆发呼吸爆发还原型辅酶还原型辅酶，O2！O2-, OH-, H2O2, 1O2强氧化作用强氧化作用细胞毒作用细胞毒作用pathogenmacrophage*氧依赖性途径氧依赖性途径- ROI 自学自学O2- 超

11、氧阴离子超氧阴离子 OH- 游离羟基游离羟基H2O2 过氧化氢过氧化氢 1O2 单态氧单态氧23macrophage活化巨噬细胞活化巨噬细胞Inducible nitric oxide synthase, iNOS还原型辅酶还原型辅酶四氢生物喋呤四氢生物喋呤L-L-精氨酸，精氨酸，氧分子氧分子胍氨酸，胍氨酸，NO肿瘤细胞与细菌肿瘤细胞与细菌细胞毒作用细胞毒作用*氧依赖性途径氧依赖性途径- RNI 自学自学24 无氧！无氧！氧非依赖性途径氧非依赖性途径 效应分子效应分子功功 能能酸性酸性PH吞噬体吞噬体/吞噬溶酶体糖酵解吞噬溶酶体糖酵解溶菌酶溶菌酶乳酸，乳酸，PH3.54.0，杀菌、抑菌杀菌、抑

12、菌酸性条件下破坏酸性条件下破坏G+胞壁肽聚糖胞壁肽聚糖defensin富含精氨酸小分子多肽，离子通道富含精氨酸小分子多肽，离子通道252. 参与和促进炎反应参与和促进炎反应炎症部位炎症部位 M活化后分泌活化后分泌 -趋化因子趋化因子 -促炎促炎CKs IL-1,TNF-,IL-6 -其他炎性介质其他炎性介质263.杀伤靶细胞杀伤靶细胞 -肿瘤细胞、病毒感染细胞肿瘤细胞、病毒感染细胞 -静息时作用微弱静息时作用微弱 -LPS、IFN-等激活等激活M -PRR、C3bR增加增加 -溶酶体数量增多溶酶体数量增多 -杀菌物质和水解酶增多杀菌物质和水解酶增多 -TNF-alpha分泌增多分泌增多 -AD

13、CC274.加工、提呈抗原加工、提呈抗原 -专职专职APC MHC 或或类分子结合类分子结合和提呈和提呈peptide285.免疫调节：免疫调节：M 活化后分泌活化后分泌 -IL-1、IFN-上调上调APC表达表达MHC,促进促进T/B活化活化 -TNF-促进促进 CTL活化、增殖、分化活化、增殖、分化 -IL-12、IL-18促进促进T细胞增殖分化，激活细胞增殖分化，激活NK -IL-10抑制抑制Mo/M和和NK活化，抑制抗原提呈活化，抑制抗原提呈29来源于骨髓来源于骨髓产生快，短寿产生快，短寿占血液白细胞占血液白细胞60%-70%，含量最多，含量最多细胞表面细胞表面IgG FcR、C3bR

14、胞内两种颗粒胞内两种颗粒 初级初级(溶酶体溶酶体)颗粒较大颗粒较大 次级颗粒较小次级颗粒较小吞噬功能很强吞噬功能很强受趋化受趋化受调理受调理初级颗粒：初级颗粒： -髓过氧化物酶髓过氧化物酶, 溶菌酶溶菌酶 -酸性磷酸酶酸性磷酸酶刺激颗粒：刺激颗粒： -碱性磷酸酶碱性磷酸酶, 溶菌酶溶菌酶 -防御素防御素,杀菌渗透增强蛋白杀菌渗透增强蛋白Neutrophil303031受趋化和调理的中性粒细胞受趋化和调理的中性粒细胞32B cellsFDCfollicular DC, FDC：folliculus lymphaticusinterdigitating DC, IDC：thymus33含量：含量：

15、 1 % PBMC LG： 表皮、胃肠上皮表皮、胃肠上皮 间质间质DC：肝、肺和肾等结缔组织肝、肺和肾等结缔组织 immature DC: 摄取摄取Ag能力强能力强 IDC：胸腺胸腺 FDC：外周免疫器官外周免疫器官 隐蔽细胞：淋巴液隐蔽细胞：淋巴液 mature DC: 加工处理加工处理Ag能力强能力强Immature DCmatuere DC34DC专职专职APC惟一惟一能诱导能诱导native T活化活化的的APC适应性免疫应答的始动者适应性免疫应答的始动者功能功能 - 启动适应性免疫应答启动适应性免疫应答 - 免疫调节作用免疫调节作用 1.分泌分泌CK 影响适应性免疫应答类型影响适应性

16、免疫应答类型 2.参与参与T细胞免疫耐受细胞免疫耐受3536Natural killer cell，NK 37 large granule lymphocyte CD56+CD16+CD19-CD3- 【NK1.1 or NK1.2 in C57BL/6 mice 】 骨髓骨髓: NK祖细胞祖细胞NK细胞前体细胞细胞前体细胞iNKNK 约占外周血淋巴细胞约占外周血淋巴细胞10% -15%CD56dim -约占外周血约占外周血NK细胞细胞90%, 主要具有杀伤功能主要具有杀伤功能CD56bright -约占外周血约占外周血NK细胞细胞10%, 中间期过度分化中间期过度分化, 主要分泌主要分泌CK

17、s Natural killer cell，NK补充阅读：补充阅读：1. NK cells are known to differentiate and mature in the bone marrow, lymph node, spleen, tonsils and thymus where they then enter into the circulation. -Roitt I, Brostoff J, Male D (2001). Immunology (6th ed.),480p. St. Louis: Mosby, ISBN 0-7234-3189-2. 2. Up to 80

18、% of human NK cells also express CD838识别识别HLA类分子类分子 killer Ig-like receptor, KIR killer lectin-like receptor, KLRNK细胞受体识别细胞受体识别HLA类分子类分子非非HLA类分子类分子识别非识别非HLA-1类分子类分子识别感染细胞重要的活化性受体识别感染细胞重要的活化性受体NKG2D & NCR 39immunoreceptor tyrosine-based activation motif, IMAMimmunoreceptor tyrosine-based inhibito

19、ry motif40识别识别HLA类分子类分子 killer Ig-like receptor, KIR -KIR2DS, KIR3DS DAP-12 ITAM -KIR2DL, KIR3DL ITIM killer lectin-like receptor, KLR -CD94/NKG2C DAP-12 ITAM -抑制性抑制性:CD94/NKG2A ITIM 41KIR, KLR识别识别HLA-1类分子类分子HLA-1类分子表达在哪里？类分子表达在哪里？正常表达正常表达HLA-1类分子的组织细胞是否会类分子的组织细胞是否会被被NK细胞杀伤？细胞杀伤？42NK细胞对活化的调节细胞对活化的调节

20、NK细胞识别非细胞识别非HLA-1类分子类分子识别感染细胞重要的活化性受体识别感染细胞重要的活化性受体NKG2DNatural cytotoxicity receptors，NCR -NKp30, NKp44, NKp464344NKp46流感病毒血凝素流感病毒血凝素仙台病毒仙台病毒NKp44流感病毒血凝素流感病毒血凝素仙台病毒仙台病毒活化活化NK特异性标志特异性标志所有所有NK活化活化NK所有所有NKNKp30巨细胞病毒蛋白巨细胞病毒蛋白pp65肿瘤细胞表面肿瘤细胞表面B7-H6制制NK活性活性CD345NK细胞识别非细胞识别非HLA-1类分子类分子识别感染细胞重要的活化性受体识别感染细胞重

21、要的活化性受体NKG2DNatural cytotoxicity receptors，NCR 45MHC classchain-related molecules A/B上皮肿瘤细胞上皮肿瘤细胞 -Cancer: 胃、结肠、乳腺、卵巢、肺胃、结肠、乳腺、卵巢、肺46NK细胞的杀伤机制细胞的杀伤机制NK细胞与靶细胞密切接触细胞与靶细胞密切接触1.穿孔素穿孔素/颗粒酶途径颗粒酶途径CD56dim2.通过膜通过膜TNF家族分子家族分子CD56bright -FasL, TRIAL, mTNF3.借助借助ADCC47*NK细胞的免疫调节功能细胞的免疫调节功能自学自学48 主要分布于肝、胸腺、脾主要分布

22、于肝、胸腺、脾 胸腺内胸腺内/ 胎肝内成熟胎肝内成熟 小鼠小鼠NK1.1抗原和抗原和Ly49受体受体 识别识别CD1分子提呈的糖脂或磷脂抗原分子提呈的糖脂或磷脂抗原 CD1d限制性限制性NKT（iNK, 恒定恒定NKT细胞）与非限制性细胞）与非限制性NKT 迅速分泌迅速分泌CKs， 参与炎症、免疫调节、抗肿瘤、抗感染等参与炎症、免疫调节、抗肿瘤、抗感染等自学自学Natural killer T, NKT cell49 组成性表达组成性表达TCR -CD3复合物复合物 多样性少多样性少 小小肠、皮肤、呼吸道、泌尿生殖道等粘膜、皮下组织肠、皮肤、呼吸道、泌尿生殖道等粘膜、皮下组织 占占PBMC 0

23、.5%5% 同一黏膜组织中该细胞仅表达同一种抗原受体，不同粘膜组同一黏膜组织中该细胞仅表达同一种抗原受体，不同粘膜组织彼此间织彼此间TCR不同不同 直接识别靶抗原（感染细胞表达的分子），无直接识别靶抗原（感染细胞表达的分子），无MHC限制性限制性 杀伤靶细胞杀伤靶细胞 分泌分泌CKs：调节免疫，增强非特异性免疫防御：调节免疫，增强非特异性免疫防御病毒或胞内寄生菌感染的靶细胞病毒或胞内寄生菌感染的靶细胞表达表达HSP或异常表达或异常表达CD1分子的靶细胞分子的靶细胞自学自学TCR50 胸腔、腹腔、肠壁固有层胸腔、腹腔、肠壁固有层 发育较早发育较早, 自我更新自我更新, 长寿长寿 CD5高表达高表达B1a: polyreactive B cell CD5低表达低表达B1b 外源性抗原刺激产生外源性抗原刺激产生IgA: 粘膜免疫粘膜免疫 无类别转换、无亲和力成熟、无记忆、无需无类别转换、无亲和力成熟、无记忆、无需Th某些细菌共有的多聚糖抗原：某些细菌共有的多聚糖抗原：LPS，葡聚糖等，葡聚糖等变性自身抗原：变性变性自身抗原：变性RBC，变性，变性Ig等等自学自学B-1细胞细胞51 皮肤、呼吸道、胃肠道粘膜下结缔组织、血管壁周围组织皮肤、呼吸道、胃肠道粘膜下结