医学免疫学教学课件：-固有免疫的组成细胞及固有免疫应答

1、固有免疫的组成 细胞及固有免疫应答免疫分为非特异性或天然免疫 （ Non-specific or innate immunity）特异性或获得性免疫 （ Specific or adaptive immunity ）天然免疫获得性免疫抗原非依赖性（ antigen-independent）立即（ immediate）达到最大反应无抗原特异性抗原依赖性（ antigen-dependent）无免疫记忆产生免疫记忆抗原特异性达到最大反应时间滞后 （lag time ）识别特有的模式分子（pattern）识别生物分子（Macromolecules）The differences between th

2、e two types of immunity 主要参与固有免疫应答的免疫细胞： 单核吞噬细胞、树突状细胞、NK细胞、肥大细胞、嗜碱性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜中性粒细胞、NKT细胞、B1细胞、T细胞等。（1）中性粒细胞 (neutrophils)野战细胞（2）巨噬细胞 (macrophages)常住边防细胞 主要参与适应性免疫应答的免疫细胞： T细胞、B细胞和抗原提呈细胞。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 工程兵细胞第一节 吞噬细胞单核吞噬细胞系统 包括： 单核细胞（monocyte） 巨噬细胞(macrophage, M)

3、单 核 巨 噬 细 胞 单核细胞体积较大，蹄状核（左，普通光镜）。透射电镜显示其高尔基体发达、线粒体丰富、胞浆颗粒明显(中）。扫描电镜显示腹腔巨噬细胞粘附于玻璃表面（右）。 发育过程： 造血干细胞髓样前体细胞单 核母细胞前单核细胞单核细 胞（血液）巨噬细胞（组织）。 骨 髓 血 液 组 织 多能干细胞 髓样干细胞 单核母细胞 前单核细胞 单核细胞 单核细胞 巨噬细胞 结缔组织：组织细胞 肺：肺泡巨噬细胞 肝：枯否细胞 脾与淋巴结：游走与固定巨噬细胞 浆膜腔：胸、腹腔巨噬细胞 神经组织：小胶质细胞 骨：破骨细胞 关节：滑膜A型细胞 单核吞噬细胞系统细胞的分化和分布 主要免疫学功能： 一、识别、清

4、除病原体等抗原性异物（一）巨噬细胞对病原体等抗原性异物的识别.巨噬细胞表面的模式识别受体及其作用模式识别受体（pattern recognition receptor,PRR)：直接识别结合某些病原体直接表达的和宿主衰老损伤和凋亡细胞呈现的特定的分子结构的受体。病原相关分子模式（pathogen associated molecular pattern, PAMP):模式识别受体识别结合的某些病原体或其产物所共有的特定分子结构。模式识别受体包括：清道夫受体（scavenger receptor，SR）、甘露糖受体（单核细胞不表达）、Toll样受体等。CLCLCLCLCLCLCLCLF2 NH2

5、 CRDCOOH 甘露糖受体甘露糖受体（mannose receptor，MR）：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。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由三条肽链相互盘绕而成。分子的中部为 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 。SSCOOH COOHHOOCNH2NH2 2HNS 除杂受体清道夫受体（scavenger receptor，SR）清道夫受体(scavenger receptor)，主要识别微生物以及衰老细胞表面的阴离子大分子。

6、Toll样受体LBP (脂多糖连接蛋白)sCD14（Soluble CD14）：LPS受体2.巨噬细胞表面的调理性受体及其作用补体受体（complement receptor, CR）FcR等 IgGC3b调理素抗体补体 CD16 （FcR III）CD11b/CD18 CD25CD28 CD32 （Fc R II） CD35 （CR1） CD64 （Fc R I）CD71B7-2IL-2抗体补体 抗体运铁蛋白吞 噬 细 胞 表 面 受 体 吞噬细胞的识别受体Adherence of bacteria via receptors（二）巨噬细胞对病原体等抗原性异物的杀伤消化和清除 非特异性吞噬作

7、用和活化后产物杀伤效应： A 毒性物质 - H2O2、O2-和NO B 抗微生物肽- 防御素、阳离子蛋白 C 酶类- 溶菌酶 病 原 菌 的 吞 噬 与 杀 伤N123消化N识别N 吞噬与溶酶体结合为吞噬溶酶体，其中的细菌随后被消化。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，调理素受体特征（模式pattern）受体细菌黄素蛋白NADPH H+e- + O2O2-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

8、 II (NADPH) 氧化酶体由黄素蛋白和细胞色素 b558组成。 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

9、 + O2 - ONOO-Oxygen-independent mechanisms of intracellular killingCationic 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Macrophage Phagocytosis二、参与和促进炎症反应 吞噬杀伤；分泌各种炎症介质。三、 对肿瘤和病毒感染等靶细胞的杀伤作用：直接杀伤、ADCC、激发抗瘤免疫； 四、加工和提呈抗原，启动适应性免疫应答：加工和递呈抗原，提供第二活化信号； 参与Th1细胞介导的细胞免疫的效应阶段。 五、免疫调节作用 -

10、分泌细胞因子 (IL-1、IL-6、IL-8、IL-12和TNF-等)。-正调：产生IL-1/12，TNF-负调：前列腺素、TGF- 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- 中性粒细胞 主要膜分子： 补体受体：CR1、CR3 和 CR4； Fc受体：lgG Fc受体（FcR/）， IgA Fc受体 其他膜分子： LFA-1、IL-8R等。 主要免疫学功能： 清除侵入机体的病原微生物，在急性炎症中起关键作用： A.直接吞噬清除病原微生物； B.通过抗体受体和

11、补体受体发挥调理吞噬作用： IgG-Ag FcR 吞噬、杀伤； 细菌荚膜 机体 IgM抗体 激活补 体 CR 吞噬。第二节 树突状细胞 （Dentritic Cells, DC) 机体内抗原提呈功能最强的细胞，能够刺激初始（nave) T细胞增殖，因此DC是T细胞适应性免疫应答的始动者。在免疫应答中具有独特的地位。 表面标志：未找到特异的表面标志 主要的特征性标志：CD1a、CD11c、CD83 通过形态学、组合性细胞表面标志、在MLR中能刺激初始T细胞增殖等三方面加以综合判断。来源：多能造血干细胞淋巴样干细胞骨髓样干细胞NK/TB淋巴系DC髓系DC单核细胞中性粒细胞髓系DC巨噬细胞DC的组织

12、分布： 除脑以外的全身脏器，仅占PBMC的1%以下。 淋巴样组织中的DC（并指状DC） 非淋巴样组织中的DC（LC） 体液中的DC 隐蔽DC 血液中DCDC的分化、发育、成熟及迁移 正常情况下，机体内DC绝大多数处于未成熟阶段。摄取抗原或在某些炎性刺激因素作用下，分化成熟。 成熟过程中，同时发生迁移，由外周组织通过血循环或淋巴管向淋巴组织迁移。前体阶段未成熟阶段迁移阶段成熟阶段 胎肝、脐血、骨髓、外周血实体器官输入淋巴管、外周血、及淋巴组织中，启动T细胞产生IR。淋巴结、脾等淋巴器官中 抗原提呈刺激初始T细胞未成熟DC a.表达低水平的协调刺激分子和黏附分子 b.表达FcR、甘露糖受体等 c.

13、具有较强的摄取和加工处理抗原的功能 d.免疫激活能力较弱 e.缺乏B7表达； f. 表达DEC205分子。 受炎症刺激因素的影响，从非淋巴组织进入淋巴组织并逐渐成熟；摄取抗原后也可自发成熟。成熟DC a.表达高水平协同刺激分子和MHC -I类和II类分子 b.分泌趋化因子DC-CK 吸引初 始T细胞； c.摄取加工处理抗原能力减弱 d.免疫激活能力增强。活化T细胞后自身即出现凋亡树突细胞与免疫激活和免疫耐受免疫激活： 直接激活T细胞 诱导B细胞Ig类别转换和调节B细胞发育。免疫耐受: 参与中枢免疫耐受的诱导第三节 NK细胞(natural killer cell，自然杀伤细胞)特点：大颗粒淋巴

14、细胞(large granular lymphocyte, LGL）胞浆中含嗜天青颗粒。 缺乏T细胞和B细胞的特征- 无TCR基因和Ig基因重排和表达。 TCR-、mIg-、CD56+、CD16+的淋巴样细胞 - NK细胞有杀伤作用（象CTL），分泌活性物质（象Th 分泌IFN）分布：约占外周血中淋巴细胞总数的510； 脾中占12； 淋巴结和骨髓中也有NK细胞存在。Human NK cellNNK细胞NK细胞的来源和发育 1.来源于淋巴样前体细胞； 2.个体发育更接近T细胞 - 证据： A.未成熟NK细胞 - CD3+，成熟NK细胞 - CD3-。 B.在胚胎期NK细胞与T细胞有共同前体细胞存

15、在。 a.胚胎胸腺内 - 共同标志CD16分子： CD16+CD4-CD8-的细胞 在胸腺内继续 T细胞 CD16+CD4-CD8-的细胞 其他体内、外环境 NK b.新生儿胸腺内 - NK细胞特有标志CD56分子： CD3-CD4-CD8-细胞，如果CD56+ NK 细胞 如果CD56- T细胞 3.出生后来源于骨髓： 前体细胞（CD34+CD7+）NK细胞（CD2+CD16+CD56+） （一）NK细胞表面识别HLA分子的活化或抑制性受体 1.杀伤细胞免疫球蛋白样受体（KIR） 为跨膜糖蛋白。据胞膜外Ig样结构域的数目，可分为KIR2D和KIR3D两个亚类。 胞浆区氨基酸序列较长，含免疫受

16、体酪氨酸抑制基序（ITIM），称KIR2DL和KIR3DL，可转导活化抑制信号，属抑制性受体。胞浆区氨基酸序列短小，不具信号转导功能，称KIR2DS和KIR3DS。跨膜区含带正电荷的赖氨酸，借此能与跨膜区带负电荷天冬氨酸、胞浆区含免疫受体酪氨酸活化基序（ITAM）DAP12同源二聚体分子非共价结合，获得转导活化信号的功能，属活化性受体。一、NK细胞表面与其杀伤活化和杀伤抑制有关的受体2.杀伤细胞凝集素样受体（KLR）：CD94/NKG2A为抑制性受体CD94/NKG2C为活化性受体3.KIR和KLR的作用及其意义两 种 NKCR 的 不 同 功 能MHC-I+细胞NKNK杀伤不杀伤MHC-I-

17、细胞KIR（A）（B）MHC-IKAR 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。NK细胞的主要生物学作用 1.细胞杀伤作用 ： （1）直接接触杀伤 A.穿孔素/颗粒酶途径 B.Fas/FasL作用途径 C.TNF-与TNFR-作用途径 （2）抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（ADCC）： FcR（NK细胞）+ IgG抗体(靶细 胞) 细胞毒效应。 2.免疫调节作用 分泌细胞因子（如IFN-、TNF-、GM-CSF、IL-3、M-CSF等） A.促进T、B、APC等

18、功能； B.促进或抑制造血细胞发育。 Antibody Dependent Cell-Medicated CytotoxicityADCC抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用ADCC效应：IgG类抗体V区与靶细胞表面相应表位特异性结合后，其Fc段与效应细胞（如NK细胞、巨噬细胞）表面FcR结合，从而介导效应细胞对IgG抗体结合的靶细胞产生非特异性杀伤作用。 NKCR 凝集素样 NKCR Ig样NKCR（ KIR） H2N NH2 -S-S- HOOC COOHITIMITIM COOHNH2ITIM: immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motifs免疫

19、受体酪氨酸抑制基序NK细胞非天然杀伤受体 CD2CD16FcRIIICD69ADCC (antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity)抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用Target cellNK cells and their activation Electron micrograph of an NK cellHigh power view of an NK cell granule containing perforin, granzymes, and other mediatorsPhase contrast micrograph of NK

20、cell attacking a target cell projection.An NK cell (N) attached to a target cell T. The NK cell will kill the now helpless target cell quickly, by the injection of deadly perforin 第四节NKT细胞表面标志： 是表达NK1.1分子和TCR-CD3复合体分子的T细胞。大多数位CD4CD8双阴性T细胞，少数为CD4单阳性T细胞，TCR密度低，大多数为TCR，少数为TCR。识别配体特点： 抗原识别谱窄；识别靶细胞表面CD1分

21、子提呈的共有脂类和糖脂类抗原；不受MHC限制。生物学功能：（1）细胞毒作用-穿孔素和FasL途径：杀伤病毒感 染细胞胞内菌感染的靶细胞和肿瘤细胞。 （2）免疫调节作用-NK1.1+T细胞 + DC + M决 定免疫的类型； a.病毒和某些细菌DC+MIL-12活化NK1.1+T细胞IFN-+IL-12Th0Th1细胞分化增殖； b.寄生虫激活NK1.1+T细胞IL-4Th0Th2分 化IgE和IgG1。第五节 其他固有免疫细胞 一.嗜酸性粒细胞 表达分子： 1.高亲和性FcR； 2.细胞因子受体：如IL-5、CC趋化因子（chemokines, 如MCP-3）受体。嗜酸粒细胞活化产物： A.释

22、放毒性颗粒蛋白,如主要碱性蛋白（major basic protein）； B.释放组胺酶和芳基硫酸脂酶等； C.细胞因子，如IL-3和IL-5等。 生物学功能： 1.杀伤寄生虫和微生物； 2.释放组胺酶和芳基硫酸脂酶，灭活肥大细胞和嗜碱粒细胞释放的组氨和白三烯，阻抑炎症反应。嗜酸性粒细胞二、 肥大细胞(mast cell)和嗜碱性粒细胞(basophils) 形态学特点 含有嗜碱性颗粒分布：嗜碱粒细胞-血液，0.2%； 肥大细胞-呼吸道、泌尿生殖道和胃肠道的 上皮下及皮肤下的结缔组织内,靠近血管处。 膜分子：1.FcR（IgE的Fc受体）； 2.C3aR 和 C5aR。肥大细胞和嗜碱粒细胞活

23、化方式： 1.IgE-Ag 同FcR交叉连接； 2.同过敏毒素C3a和C5a结合。 组织中的肥大细胞含有大量致密细胞颗粒 静息肥大细胞激活后 5 分钟激活后 60 分钟 细胞活化产物： A.释放生物活性介质： 组胺（histamine）；白三烯C4（leukotriene C4）； 前列腺素D2（prostaglandine D2）。 B.分泌细胞因子： 肿瘤坏死因子（TNF）； IL-8和血小板活化因子（PAF）等。生物学功能： A.阻止穿过上皮组织屏障的病原体的感染（第一道 防线）； B.对IgE抗体结合的抗原迅速发生应答，引起急性变态反应性炎症反应； C.抗寄生虫感染。固有免疫应答在机体

24、非特异性抗感染免疫过程中具有重要意义，在适应性免疫应答的启动、调节和效应阶段也起重要作用。参与固有免疫应答的物质主要包括：组织屏障，固有免疫细胞，固有免疫分子如补体、细胞因子及具有抗菌作用的多肽、蛋白和酶类物质。参与固有免疫的组织、细胞和效应分子一、 组织屏障及其作用（一）皮肤粘膜及其附属成分的屏障作用1.物理屏障2.化学屏障3.微生物屏障（二）血脑屏障（三）血-胎屏障二、固有免疫细胞及其作用吞噬细胞NK细胞T细胞 NKT细胞B1细胞三、固有免疫效应分子及其主要作用补体系统细胞因子1.诱导产生抗病毒作用的细胞因子2.诱导和促进炎症反应的细胞因子3.诱导和增强抗肿瘤作用的细胞因子防御素溶菌酶乙型

25、溶素固有免疫应答的作用时相瞬时固有免疫应答阶段早期固有免疫应答阶段适应性免疫应答诱导阶段时间 参与成分 0-4h 屏障，吞噬细胞、 补体 96h APC时相4-96h 吞噬细胞、NK、 细胞因子、炎症介质 一、瞬时固有免疫应答阶段 （0-4h）巨噬细胞M细胞上皮细胞N中性粒细胞补体二、早期固有免疫应答阶段 （4-96h）活化巨噬细胞炎症介质细胞因子IL-8IL-6IL-1MCP-1(单核细胞趋化蛋白-1)LTB4(白三烯B4)PAF(血小板活化因子)PGE(前列腺素E)NK 细胞-IFNTNF,IL-12三、适应性免疫应答诱导阶段 （96h以后）APC （抗原提呈细胞 antigen-pres

26、enting cell）ThTh抗原肽（呈递给特异性免疫的细胞）固有免疫应答的特点及其与适应性免疫应答的关系一、固有免疫应答的特点（一）固有免疫细胞的识别特点：1.模式识别受体（pattern recognition receptor， PRR）和病原相关分子模式（pathogen associated pattern，PAMP）2.模式识别受体（Toll样受体）介导的信号转导途径（二）固有免疫细胞的应答特点二、固有免疫应答与适应性免疫应答的关系（一）固有免疫应答启动适应性免疫应答（二）固有免疫应答影响特异性免疫应答的类型（三）固有免疫应答协助适应性免疫应答发挥免疫效应固有免疫应答和适应性免疫

27、应答的主要特点 特点 固有免疫应答适应性免疫应答主要参与的细胞主要参与的分子作用时相识别受体识别特点作用特点维持时间黏膜上皮细胞、吞噬细胞、树突状细胞、NK细胞、NKT细胞、T细胞、B1细胞补体、细胞因子、抗菌蛋白、酶类物质即刻96小时模式识别受体，胚系基因直接编码，较少多样性直接识别病原体某些共有高度保守的分子结构，具有识别“非己”的能力不经克隆扩增和分化，迅速产生免疫作用，没有免疫记忆功能维持时间较短T细胞、Th1、Th2、CTL、B2细胞、抗原提呈细胞特异性抗体96小时后启动特异性抗原识别受体，胚系基因片段发生重排，具有高度多样性T细胞识别APC提呈的抗原肽-MHC分子复合物；B细胞直接

28、识别抗原表位，具有高度特异性经克隆扩增好分化，成为效应细胞后发挥作用，具有免疫记忆功能维持时间较长天然免疫应答与炎症 炎症 （inflammation ）： 是机体组织对物理、化学、免疫或生物因素（致炎因子）所引起组织损伤的保护性反应。急性炎症(acute inflammation)慢性炎症(chronic inflammation)时间 特征几天-1月 渗出，中性粒细胞数月-数年 增生，淋巴细胞，单核细胞急 性 与 慢 性 炎 症 反 应 组织损伤，血管再形成，纤维细胞游走，胶原形成慢 性 炎 症纤维母细胞淋巴细胞巨噬细胞巨噬细胞在损伤部位持续释放趋化介质并吞噬异物抗原内源性/外源性刺激肥大细胞中性粒急 性 炎 症单核细胞免疫应答与炎症的关系炎症细胞炎症介质白细胞渗出过程肥大细胞中性粒细胞单核巨噬细胞淋巴细胞趋化因子血管活性物质炎症中性粒细胞的渗出过程毛细血管内皮细胞(ICAM)粘着附壁侵入细菌游出最终从内皮细胞间隙中游出血管内皮细胞被活化之后表达P和E选择素，通过与中性粒细胞表面的多糖侧链结合使其附壁。随之中性粒细胞所表达的整合素与活化内皮细胞的ICAM结合，使之与毛细管内皮细胞表面粘着，扫描电镜照片显示炎症部位的白细胞附着于血管内皮细胞表面。中性粒细胞的渗出 ECEC透射电镜照片显示中性粒细胞正在从两个血管内皮细胞之间穿出。血管活性与平滑肌