(免疫学教学课件)10固有免疫应答

1、(免疫学教学课件）10固有免疫应答2包括： 固有/天然免疫系统（Innate Immune System ） 适应性/获得性免疫系统（Adaptive/Acquired Immune System）免疫系统在机体发挥军队和警察的作用:对外: 抵御病原微生物和异己 成分;对内: 清除病变、衰老细胞。3固有免疫系统 (固有免疫的细胞和应答）Innate Immune Systemp136-1494固有/天然免疫固有/天然免疫（Innate Immunity）：机体与生俱有的抵御微生物或外来异物侵袭的能力；是生物体在长期种系进化过程中形成的一系列防御机制。作用： 机体的第一道防线； 数分钟内启动；

2、非特异性抗感染，限制微生物迅速扩增； 启动、调节适应性免疫应答，协助适应性免疫应答发 挥效应。5固有免疫应答（Innate Immune Response） 体内固有免疫细胞和固有免疫分子识别、结合病原体等抗原性异物后，迅速活化，产生相应生物学效应（清除、杀伤病原体等抗原性异物）的过程。识别的相对特异性： 识别病原微生物和寄生虫的特征分子，对不同微生物的识别和反应方式相同；没有免疫记忆；又称非特异性免疫（non-specific immunity）。6一、固有免疫系统的组成及其作用 固有免疫屏障 固有免疫细胞：细胞应答 吞噬细胞、树突状细胞、NK、NKT、T、 B1细胞、肥大细胞、嗜碱性粒细胞

3、、嗜酸性粒细胞 固有免疫分子：体液应答 补体, 细胞因子, 具抗菌作用的多肽、蛋白、酶等7（一）、固有免疫屏障皮肤粘膜屏障物理屏障皮肤、粘膜组织的机械屏障化学屏障皮肤、粘膜分泌的杀菌抑菌物质：脂肪酸、乳酸、胃酸、溶菌酶、抗菌肽、乳铁蛋白等微生物屏障皮肤、粘膜表面的正常菌群体内屏障血-脑屏障血-胎屏障8汗腺分泌的乳酸、 皮脂腺分泌的脂肪酸 呼吸道的纤毛颤动 皮肤与粘膜的阻挡 泪液、唾液、乳汗和呼吸道分泌物中的溶菌酶 9 吞噬细胞（Phagocytes） 单核-巨噬细胞 (Macrophage, M） 中性粒细胞（Neutrophil, Neu)NK细胞（Natural Killer, NK）T细

4、胞B-1细胞NK T 细胞肥大细胞（Mast cell）树突状细胞 （dendritic cell）嗜酸性粒细胞嗜碱性粒细胞上皮及其附属物（二）、固有免疫细胞 （Innate Immune Cells）10病原微生物病原微生物复制上皮细胞层吞噬细胞树突状细胞 NK细胞树突状细胞111、吞噬细胞（Phagocytes） 具有较强的变形运动和吞噬、消化异物的能力，包括M 和 Neu，为固有免疫的主要效应细胞。 Neu 野战细胞 M 常驻边防细胞 在不同组织中，M有不同的称谓 ： Monocyte (blood) Kupffer cells (liver) Microglia (brain) Alv

5、eolar macrophages (lung)12Kupffer cells (liver) Attacking E.coliAlveolar Macrophage Attacking E. coliMonocyte (blood) Attacking E.coli13 巨噬细胞的应答过程包括: 识别和附着阶段 受体依赖的主动过程 吞噬阶段 消化阶段14直接识别受体（Direct Recognition Receptors）间接识别受体（Indirect Recognition Receptors）(1)巨噬细胞识别受体（Phagocyte Recognition Receptors）1)巨

6、噬细胞的识别阶段分类：15直接识别受体（Direct Recognition Receptors） 概念：单核/巨噬细胞和树突状细胞等固有免疫细胞表面或胞内器室膜上表达的直接识别微生物或衰亡细胞所特有的多糖或其它模式分子的受体，又名模式识别受体（Pattern Recognition Receptor, PRR）。 病原相关模式分子（pathogen associated molecular pattern, PAMP）：某些病原体或其产物共有的高度保守的特定分子结构，主要包括G-菌的脂多糖、G+菌的肽聚糖等。16几种PRR及其识别的PAMP甘露糖受体（mannose receptor, MR

7、）：与多种病原体细胞壁糖蛋白和糖脂分子末端的甘露糖和岩藻糖残基结合。清道夫受体(scavenger receptor, SR)：识别乙酰化低密度脂蛋白、磷脂酰丝氨酸、G-菌脂多糖和G+菌磷壁酸等阴离子聚合体。 Toll样受体（Toll-like receptor, TLR）: 识别多种病原体独有的、保守的分子结构，目前已发现11种。TLR2：配体较多，G+菌的肽聚糖、磷壁酸TLR4：结合G+菌的磷壁酸、HSP-60等，参与CD14-LPS介导的信号转导。 分泌型PRR：甘露糖结合凝集素、C反应蛋白、脂多糖结合蛋白17CLCLCLCLCLCLCLCLF2 NH2 CRDCOOHSSCOOH CO

8、OHHOOCNH2NH2 2HNS 甘露糖受体 清道夫受体直接识别受体的结构（Structure of Direct Recognition Receptors）18 跨膜蛋白 进化保守 TIR 结构域（Mammalian TLRs have homology to IL-1 receptor in cytoplasmic domain，the Toll-IL-1R，TIR domain) 已发现11种 TLRs 表达于细胞膜上：TLR 1、2、4、5、6表达于胞内器室如内体、吞噬溶酶体膜上：TLR 3、7、8、9产生效应分子,如炎症细胞因子、趋化性细胞因子、MHC和共刺激分子、iNOS和抗微

9、生物多肽Toll 样受体（Toll-like receptor, TLR）1920Dectin-1 was the first PRR outside of the TLR family that was found to be capable of inducing its own intracellular signals. Co-stimulation of Dectin-1 and TLR can amplify the production of cytokines, including TNF, IL-23, IL-10 and IL-6 while downregulating

10、the production IL-12, influencing the resultant generation of adaptive immunity. Current Opinion in Immunology 2009, 21:3021 Involvement of TLR in Linking Innate Immunity to Adaptive Immunity Nature Immunology 2001 2:67522间接识别受体（Indirect Recognition Receptors） 巨噬细胞的调理素受体即为其间接识别受体。巨噬细胞表面参与调理作用的受体主要包括

11、IgG Fc受体（FcR）和补体受体（C3bR/ C4bR ）调理素（opsonin）：IgG 、iC3b、 MBP、LBP等可溶性分子能与微生物特异结合，使其更容易被巨噬细胞捕获、吞噬，这些分子被统称为调理素。23巨噬细胞对细菌的识别和粘附24抗体和补体的调理作用25巨噬细胞表面受体 CKRs补体CD16a（FcgR III A） CD32 （FcgR II） CD64 （FcgR I）CD11b/CD18 (CR3）C5aRIL-1, 8, MCP-1, TNF抗体岩藻糖甘露糖CD14LPS/LBPCD35 (CR1）CD11b/CD18 (CR3）CD11c/CD18 (CR4）乙酰化低

12、密度脂蛋白G-菌的LPSG+菌的阴离子聚合体凋亡细胞的PSSRMRPRR识别抗原募集细胞至感染局部补体调理吞噬TLRG+菌的肽聚糖G+磷壁酸HSP-60G- LPS（间接）26吞噬细胞识别异物 胞膜隆起包裹异物 内吞 形成吞噬小体 与溶酶体融合 吞噬溶酶体形成 消化异物2)吞噬及消化阶段（Ingestion phase and degestion phase）273)巨噬细胞的杀伤机制（Intracellular killing mechanisms）1. 氧依赖性杀菌机制1）反应性氧中间产物（ROI） NADH/NADPH氧化酶 O2 O2- + OH- + H2O2 + 1O22）反应性氮

13、中间产物（RNI） iNOS L-精氨酸 + O2 + NADPH NO + L-胍氨酸 + NADP28有氧呼吸暴发：吞噬细胞吞噬异物后出现有氧代谢活跃、氧耗量激增的现象。该过程产生活性氧和氮氧化物是吞噬细胞的主要武器。细菌黄素蛋白NADPH H+e- + O2O2-H+H2O2细胞色素b558293)巨噬细胞的杀伤机制（Intracellular killing mechanisms）2.氧非依赖性杀菌机制酸性pH、溶菌酶、防御素(defensin)病原体的消化与清除杀伤后的病原体进一步经多种水解酶作用被降解、消化，产物多通过胞吐作用排出细胞外，部分小分子肽可以呈递给T细胞，启动适应性免疫

14、应答。30吞噬细胞三阶段N123N识别N 吞噬 消化314)巨噬细胞三种状态静息状态（resting state）： 清除死亡细胞或细胞碎片，氧耗量低、MHC-II类分子水 平低、很少分泌细胞因子；活化状态（primed state）- IFN-刺激下 吞噬能力增强、MHC-类分子上调、IL-1、IL-6等分 泌增加，抗原呈递能力增强。亢奋状态（activated state）- C3b+LPS+IFN-共同刺激下 ATP含量提高、氧耗量激增；细胞器增多；TNF-、 IL-1、IL-6等分泌大量增加；杀伤力极大增强。32分泌 IL-1 IL-6 IL-12 TNF- IL-8 GM-CSF酶其

15、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细胞因子5)巨噬细胞的功能331) NK细胞的一般特征：TCR-,BCR-,CD3-,CD4-,CD8-,CD16+,CD56+；体积大、胞浆含有大颗粒，又称大颗粒淋巴细胞；功能上具有CD4、CD8T细胞的双重特征：具有MHC非限制性方式直接杀伤肿瘤细胞和病毒感染细胞。2、自然杀伤细胞（Natural killer cell, NK cell )34识别HLA-I类分子的受体 杀伤细胞免疫球蛋白样受体（killer immunoglob

16、ulin-like receptor，KIR）； 杀伤细胞凝集素样受体（killer lectin-like receptor，KLR）识别非HLA-I类分子的杀伤活化受体 NKG2D： 自然细胞毒性受体2) NK细胞受体 （NK cell receptors, NKCR）35(一)杀伤细胞免疫球蛋白样受体（killer immunoglobulin-like receptor，KIR）（1）配体：结合某些HLA-I类分子；（2）分类： KIR2D(KIR2DL; KIR2DS); KIR3D(KIR3DL; KIR3DS). KIR2DL和KIR3DL:胞内含ITIM, 为抑制性受体; KI

17、R2DS和KIR3DS:胞浆区短,与DAP-12(胞内含 ITAM)非共价键结合,为活化性受体.ITIMITAM COOHNH236 免疫受体酪氨酸抑制基序（ Immunoreceptor Tyrosine-based Inhibition Motif，ITIM ）：免疫细胞表面的抑制性调节分子的胞浆区所共有的以酪氨酸残基为基础的氨基酸基序，其中酪氨酸是磷酸酯酶的作用位点，去磷酸化后，导致细胞活化的抑制。免疫受体酪氨酸活化基序（Immunoreceptor Tyrosine-based Activation Motif, ITAM）：免疫细胞活化相关受体胞浆区所共有的以酪氨酸残基为基础的氨基酸

18、基序，其中酪氨酸是蛋白激酶磷酸化位点，被磷酸化后，与下游信号分子结合，导致细胞活化。37SL3839（二）杀伤细胞凝集素样受体（killer lectin-like receptor，KLR）（1）组成及配体：由CD94与NKG家族成员组成的异二聚体；二者均为C型凝集素家族成员，均可结合某些HLA-类分子。（2）分类：NKG2A: 胞内含ITIM，CD94/NKG2A为 抑制性受体；NKG2C: 胞浆区短,与DAP-12(胞内含 ITAM)非共价键结合, CD94/NKG2C为活化性受体. -S-S- HOOC COOHITIMITAMNH2NH2404142Figure 3-23These

19、are important NK inhibitory ligandsThese are important molecules for presentation of peptides to CD8 T cells43（三）KIR和KLR的作用及意义 共表达，共识别； 正常情况下，KIR2DL/3DL 及 CD94/NKG2A等抑制性受体与HLA-I类分子的亲和力更高，起主导作用； 病毒感染细胞及肿瘤细胞表面HLA-I类分子下降或缺失，KIR和KLR不能识别自我，其它杀伤性受体识别非HLA-I类分子，介导杀伤。4445（一）NKG2D 为NKG2家族成员，但与NKG2A/B/C/E/F同源性

20、低，也不与CD94结合； 表达：NK,T细胞； 与含ITAM的DAP-10结合，介导杀伤； 配体：结合MHC I类链相关的A/B分子（MHC class I chain-related molecules A/B, MICA/B）； MIC A/B表达于乳腺、卵巢、结肠、胃、肺癌等上皮肿瘤细胞表面，正常细胞低表达或缺失。46（二）自然细胞毒性受体（natural cytotoxicity receptors,NCR） NKp46，NKp30：表达于不同分化阶段的NK，与含ITAM的CD3链结合，介导杀伤； NKp44：活化NK特异表达，与含ITAM的DAP-12 结合，介导杀伤； 配体：不清楚

21、。近来发现NKp46和NKp44可识别 结合流感病毒血凝素，提示可杀伤流感 病毒感染细胞。4748“missingself”丢失自我49MICA recognition“Stress inducible”压力诱导503) NK细胞的杀伤机制效应：具有直接杀伤靶细胞和ADCC的效应,杀伤病毒感染细胞、肿瘤细胞等。机制： 1、穿孔素：打孔； 2、颗粒酶（丝氨酸蛋白酶）：促发靶细胞凋亡； 3、FasL：启动靶细胞凋亡； 4、产生TNF-等多种细胞因子：杀伤靶细胞。51直接杀伤靶细胞52534）NKCR与TCR的区别NKCR不进行基因重排，多样性与TCR相去甚远；NKCR来自不同基因家族，TCR来自同

22、一基因家族；NKCR仅识别MHC-I类分子，主要传递杀伤抑制信号；TCR对MHC-I类分子抗原肽进行双重识别，传递活化信号。543、T细胞主要分布：粘膜和上皮组织中,粘膜免疫中起重要作用人类肠粘膜IEL中T细胞约占1037% （intraepithelial lymphocytes，IEL）外周血中仅占CD3+T细胞的15%存在于皮肤组织、阴道/尿道粘膜组织及肠粘膜组织中的T细胞群体各具单一特异性抗原受体，只对某种共同抗原产生应答。就功能而言，T细胞属非特异免疫细胞，而不是特异性免疫细胞。55T细胞的生物学功能表达TCR (T cell receptor，TCR) 缺乏多样性多为CD4-、CD

23、8-双阴性T细胞抗感染、抗肿瘤、免疫调节、维持免疫耐受杀伤机制与CD8+T细胞基本相同，通过表达KIR来维持免疫耐受（ HSP ）脂类抗原病毒蛋白分枝杆菌非肽分子heat-shock proteinTCRTarget cell56574、B-1细胞主要分布于腹腔、胸腔和肠壁固有层中，CD5阳性抗原识别谱狭窄，缺乏严格特异性 YmIgMCD5+ 细菌表面共有的TI-2型多糖抗原，如肺炎球菌荚膜多糖G-菌表面共有的TI-1型多糖抗原，如脂多糖 某些变性的自身抗原，如变性Ig、ssDNA58 1）B-1细胞对TI抗原的免疫应答TI 抗原：不依赖Th细胞辅助即能激活初始B细胞 的抗原，包括TI1和 T

24、I2。59B-1细胞对TI1抗原的应答602）B-1B细胞抗体应答特点 表面抗原受体直接与多糖抗原配体交联而被 激活，IL-5作为活化第二信号； 多糖抗原刺激后48小时之内产生以IgM为主的低亲和性抗体； 不发生Ig类别转换，不产生免疫记忆。613）B-1B细胞的生物学功能产生的抗体以IgM、IgA为主，参与抗细菌感染的黏膜免疫应答，可产生自身抗体；在机体抗感染免疫和维持自身稳定过程中具有重要作用。625、NK T细胞主要分布于骨髓和肝脏；小肠固有层、脾脏、淋巴结有少量的分布表面标记：同时表达CD56（小鼠NK1.1）和TCR-CD3多为CD4-CD8- ，少数为CD4+单阳识别的配体：CD1

25、呈递的糖脂及磷脂类抗原，非MHC限制，缺乏多样性存在着胸腺内和胸腺外（肝脏）两种发育途径功能：细胞毒（穿孔素、Fas/FasL)、免疫调节63646、肥大细胞（Mast Cell）分布： 体表组织的血管、淋巴管、神经末梢和腺导 管周围。 哨兵细胞功能： 表面受体可识别N甲酰肽，LPS； 补体活化产物、P物质可激活肥大细胞； IgE与IgE Fc受体结合，介导I型超敏反应； 胞浆颗粒含有肝素、组胺等，介导炎症反应。65 静息肥大细胞激活后5分钟激活后60分钟667、树突状细胞（Dendritic cells)分布在外周免疫器官的淋巴滤泡。未成熟DC可直接参与固有免疫，通过吞噬和胞饮作用摄取抗原；

26、成熟状态DC主要功能是抗原提呈作用。滤泡树突细胞（folicular DC, FDC）并指状树突细胞（interdigitating DC）678、上皮细胞及其附属成分体表物理屏障： 致密上皮细胞。体表化学屏障： 皮肤粘膜分泌的杀菌，抑菌物质。 脂肪酸、乳酸、胃酸、溶菌酶、抗菌肽、 乳铁蛋白等。体表微生物屏障： 皮肤和腔道粘膜表面的正常菌群。M细胞（membranous cell/microfold cell） 扁平上皮细胞，特化的抗原转运细胞 6869 吞噬细胞（Phagocytes） 单核-巨噬细胞 (Macrophage, M） 中性粒细胞（Neutrophil, Neu)NK细胞（Na

27、tural Killer, NK）T细胞B-1细胞NK T 细胞肥大细胞（Mast cell）树突状细胞 （dendritic cell）嗜酸性粒细胞嗜碱性粒细胞上皮及其附属物固有免疫细胞70(三)、固有体液应答（ Innate humoral response） 固有免疫系统的可溶性分子 Soluble Factors of the Innate Immune System 指体表分泌液、血浆及其它体液中能够识别或攻击病原体以及参与多种免疫功能的可溶性分子。 补体（complement） 细胞因子（cytokine） 抗菌肽(antimicrobial peptides) 急性期反应蛋白（a

28、cute phase protein） 溶菌酶(lysozyme) 乙型溶素(-lysin ) 711、补体的固有免疫功能细胞溶解作用：替代途径、MBL途径活化补体形成的MAC可直接杀伤微生物甚至寄生虫，不需要特异性体液免疫分子IgG或IgM参与；补体活化产物的作用：C3b、C4b调理吞噬；C3a、C5a激活肥大细胞，分泌炎性介质和细胞因子，介导炎症反应；C3a、C5a对吞噬细胞的趋化作用。722、细胞因子和黏附分子在固有免疫中的作用IL-1、6、8, TNF, MCP-1 诱导和促进炎症反应促炎细胞因子(pro-inflammatory cytokine): 由活化的Mo/M产生的IL-1、

29、IL-6、TNF等是促进抗菌性炎症反应的主要细胞因子趋化性细胞因子：IL-8、MCP-1介导和参与淋巴细胞归巢抗肿瘤、抗病毒作用：IFN、IL-1、IL-12 启动适应性免疫应答并发挥调节作用73中性粒细胞对血管内皮细胞的黏附和渗出过程74淋巴细胞归巢的概念淋巴细胞归巢 (lymphocyte homing)是淋巴细胞的定向游动,包括成熟淋巴细胞向外周淋巴器官归巢,淋巴细胞再循环,以及淋巴细胞向炎症部位(如皮肤,肠道粘膜和关节滑膜等炎症部位)迁移.其分子基础是淋巴细胞表面称之为淋巴细胞归巢受体(lymphocyte homing recepter,LHR)与内皮细胞上相应的血管地址素(vasc

30、ular addressin)（组织特异性分布的黏附分子，如Gly-CAM和CD34）的相互作用. 75黏附分子在淋巴细胞归巢中的作用763、抗菌肽（antimicrobial peptides）具有抗菌活性短肽的总称 防御素(defensin)：是一组耐受蛋白酶的富含精氨酸的小分子多肽。对细菌、真菌、和某些包膜病毒具有直接杀伤作用，主要由中性粒细胞和小肠潘尼细胞产生. 作用机制：（1）静电作用，屏障破坏； （2）诱导病原体产生自溶酶； （3）致炎和趋化作用774、急性期反应蛋白 （Acute Phase Proteins, APP） 一组血清蛋白，能与细菌表面特有的多糖结合，激活补体或者调理

31、微生物，在抗感染（尤其是细菌感染）及组织损伤修复过程中发挥重要作用。 在LPS刺激下，肝细胞迅速合成多种APP，发挥 防御功能。78几种APP分子及作用795、其它几种固有免疫分子 溶菌酶(lysozyme) 广泛存在于体液中，消化细菌胞壁 乙型溶素(-lysin ) 血浆凝固时由血小板释放，破坏G+菌细胞膜，G-菌无效80二、 固有免疫应答时相（一）瞬时固有免疫应答 发生于感染0-4小时之内屏障作用巨噬细胞的作用补体激活中性粒细胞的的作用：中性粒细胞浸润是细菌感染性炎症反应的重要特征81炎症：是机体组织对物理、化学或生物因素所致损伤的保护反应。 82参与炎症反应的细胞与分子炎症细胞(infl

32、ammatory cells)：启动、参与炎症反应的细胞，包括：MC、 Neu、Mo/M、Lymphocytes。炎症介质(inflammatory mediators)：由组织细胞或免疫细胞释放或由血清蛋白降解产生的、能够触发或参与炎症反应的物质。主要生物学效应包括收缩平滑肌、趋化白细胞和降解细胞间质等。 如IL-1 、IL-8，PAF，C5a等部分粘附分子及配体： P、E选择素CD15s； LFA-1ICAM等83白细胞的迁移感染出现后，白细胞在小静脉部位发生迁移：（1）滚动与活化（rolling and activation）: IL-1等炎症因子上调血管内皮细胞P选择素，E选择素的表达，与糖基结合使循环WBC减速； IL-8，PAF，C5a等上调并活化中性粒细胞整合素LFA-1等表达；84（2）粘着（arrest/adhesion）： LFA-1与血管内皮细胞的ICAM结合，WBC停止