固有免疫专题知识讲座

1、固有免疫专题知识讲座固有免疫专题知识讲座第1页The innate immune response has long been the Cinderella.Cinderella goes to the ballNature 410,1018-1020,Phyllida Brown After decades of neglect research into “innate” immunity has moved to centre stage.Cinderella goes to the ball固有免疫专题知识讲座第2页PMN-; MAC- PMN+；MAC+；T/B-。 During I

2、nfection Number of Microorganisms 固有免疫是一切免疫防御能力基础Normal immunity Normal immunityLacking adaptive immunityLacking innate immunity固有免疫专题知识讲座第3页 概念： 机体在种系发生和进化过程中逐步形成一 种天然固有 抵抗体外病原体侵袭，去除体内抗原性异物一系列免疫 防御能力。特点：可遗传 Genetic way 无特异性 Non-specific（Antigen-independent） 无免疫记忆性 No immunologic memory 发生快速 Immedia

3、te 概 述固有免疫专题知识讲座第4页皮肤粘膜：物理，化学，微生物。淋巴及脾脏滤过局部屏障: 血脑屏障，血胎屏障等。固有免疫系统免疫屏障Anatomical barriers免疫分子免疫细胞补体（Complement)溶菌酶 (lysozyme)抗菌肽 (Antimicrobial peptides)组 成 固有免疫系统 innate immunity system树突状细胞（Dendritic Cell, DC）自然杀伤细胞（Natural killer cell, NK）NKT细胞;T细胞; B1 细胞。嗜酸性，嗜碱性粒细胞；肥大细胞.吞噬细胞（Phagocyte）单核/巨噬细胞(Mono

4、cyte /Macrophage)中性粒细胞（Neutrophil）固有免疫专题知识讲座第5页溶菌酶（lysozyme）：- 小分子水解酶类，人溶菌酶14.6 KDa。- 存在于组织及体液中；也存在于一些植物，微生物及动物中。- 作用于G+菌细胞壁（肽聚糖）; 作用于真菌细胞壁。- 非特异性抗菌，抗病毒作用。- 无毒，无副作用。固有免疫效应分子及其作用固有免疫专题知识讲座第6页抗菌肽(antimicrobial pepetides): 一类富含精氨酸，耐受蛋白酶小分子多肽。 广泛存在于人，植物，动物及微生物中，400余种。 广谱杀菌作用，对G-/G+细菌,真菌和一些包膜病毒及肿瘤细胞有直接杀伤

5、作用。 防御素(defensin)：29-35 aa；阳离子肽；杀细菌谱广，见效快速。固有免疫效应分子及其作用固有免疫专题知识讲座第7页固有免疫细胞形态（光镜下）固有免疫细胞固有免疫专题知识讲座第8页巨噬细胞单核细胞NK细胞肥大细胞固有免疫细胞形态（扫描电镜下）固有免疫专题知识讲座第9页中性粒细胞（Neutrophil）： 小吞噬细胞，起源于骨髓，是血液中最多白细胞（50-70%）。 反应快，首先抵达炎症部位效应细胞。 胞浆中大量分布均匀中性颗粒溶酶体，含丰富酶类（过氧化物酶，溶菌酶，碱性磷酸酶，酸性水解酶等）。 强吞噬能力，胞浆中酶完成其杀伤作用。固有免疫专题知识讲座第10页- 同时显示NK

6、细胞和T细胞一些特征一类免疫细胞。- 起源于骨髓，在胸腺中发育， 分布于骨髓、肝、脾和胸腺。- 膜分子为 NK1.1（NK），TCR，CD3复合体（TC），TCR缺乏多样性（一个链，链也缺乏多样性）。- 经过TCR识别脂类和糖脂类抗原，不受MHC限制。- 含有细胞毒性（NK样）和免疫调整（TC样）作用。NKT细胞（Natural killer T cell , NKT）：固有免疫专题知识讲座第11页T 细胞（ T cell）： T细胞中小亚群， TCR由与 链组成。 主要分布于粘膜（小肠人10-18%，小鼠50%)和皮肤组织。 直接识别靶抗原，不是MHC复合物。 杀伤作用（抗感染，抗肿瘤），免

7、疫调整（分泌细胞因子）。 固有免疫专题知识讲座第12页B1细胞（B1 cell）： 发育较早，主要在胚胎中发育。 主要分布于胸腔、腹腔和肠壁固有层。 表面标志：CD45（B220）lo，IgMhi，CD23-， CD43+，IgDlo。 BCR缺乏多样性。 主要分泌天然抗体IgM， 起抗早期感染和维持自稳作用。固有免疫专题知识讲座第13页嗜碱性粒细胞（Basophil） 最少许白细胞，主要存在于外周血中。 含嗜碱性颗粒。 释放活性介质及细胞因子，介导超敏反应（支气管哮喘）及调整Th2细胞免疫。 嗜酸性粒细胞（Eosinophil）- 主要存在于粘膜组织中。- 嗜酸性粒细胞中嗜酸性颗粒含各种酶类

8、（过氧化物酶，酸性磷酸酶，组胺酶等）。 释放炎性介质，调整速发型超敏反应。 吞噬，杀伤作用，主要参加抗寄生虫感染。肥大细胞（Mast cell） 广泛分布于皮肤及内脏粘膜下微血管周围，含有各种功效。 分泌各种细胞因子，参加免疫调整（TB细胞，APC细胞活化）。 表示MHC分子，B7分子，含有APC功效。 表示大量IgE Fc 受体，释放过敏介质。 弱吞噬功效。固有免疫专题知识讲座第14页模式识别理论： Janeway，1989; USA， 固有免疫细胞识别：固有免疫细胞病原体病原相关分子模式 (Pathogen associated molecular pattern, PAMP)模式识别受体

9、(Pattern recognition receptor，PRR),Charles A. Janeway, Jr.1943-J. Immunol. ;171;6314-6315识别固有免疫专题知识讲座第15页固有免疫应答 概念：指固有免疫分子和固有免疫细胞在碰到病原体或其它异物时，被即刻激活并发挥生物学效应，将病原体和异物去除过程。病原体识别应答生物学效应去除固有免疫细胞固有免疫专题知识讲座第16页病原相关分子模式 (Pathogen associated molecular pattern, PAMP) PAMP为病原体表面共有保守分子结构,是固有免疫细胞（PRR）识别“非己”分子基础。

10、病原体生存和致病所必需如：细菌脂多糖（LPS），肽聚糖（PGN），磷壁酸（ LTA）等。 正常宿主细胞表面不存在。肽聚糖（PGN）脂蛋白细胞膜肽聚糖（PGN）G- 菌细胞膜细胞膜G+菌细胞膜LPS磷壁酸 LTA固有免疫专题知识讲座第17页 DAMP是机体本身细胞所释放内源性分子。 受损或坏死组织释放：氧自由基，胞外基质降解物，神经介质。 激活免疫细胞释放活性物质：HMGB1; HSP，HDGF等。 损伤相关分子模式 （内源性信号）（Damage associated molecular pattern, DAMP)Dr. Polly Matzinger USA, 1994Annu Rev Im

11、munol. 1994;12:991-1045 固有免疫专题知识讲座第18页Polly MatzingerGhost Laboratory, Laboratory of Cellular & MolecularImmunology, National Institute of Allergy &Infectious Diseases/NIH,Building 4 Room 211,Bethesda, MD 20894, USA固有免疫专题知识讲座第19页模式识别受体( Pattern recognition receptor, PRR)非特异性，同一类固有免疫细

12、胞所共有受体。识别病原体或宿主凋亡细胞表面共有特定分子结构（PAMP/DAMP）。PRR分二种: 膜性PRR : 促吞噬(MR,SR,CR)，信号转导(TLR) 分泌性PRR: 是PRR游离形式，发挥调理作用 （MBL；CRP，LBP等）固有免疫专题知识讲座第20页PRR膜型分泌型Toll样受体（TLR）甘露糖受体（M R）清道夫受体（S R）甘露糖醇结合凝集素(MBL)C-反应蛋白(CRP)脂多糖结合蛋白(LBP)固有免疫细胞肽聚糖磷壁酸脂蛋白酵母多糖甘露糖残基LPS双链RNA非甲基化CpGHSP氧自由基胞外基质降解物神经介质PAMP/DAMP病原体固有免疫专题知识讲座第21页Signal

13、0: PAMPs DAMPsSignal 1: AntigenSignal 2: Co stimulatory molecules Immunological Reviews ,249: 159固有免疫专题知识讲座第22页PPR病原相关分子模式信号转导机制 MyD88，myeloid differentiation primary response proteinIRAK，IL-1 receptor associated kinaseTRAF6，TNF receptor associated factor 6IKK，I kB kinaseMAP3K，mitogen-activated prot

14、ein kinase固有免疫专题知识讲座第23页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04h4 96h96h 以后屏障、现存效应分子如抗菌肽，溶菌酶，补体、急性期蛋白、细胞因子，菌少则愈。吞噬细胞活化，吞噬功效加强，分泌细胞因子激活NK，B1、 T、NKT等。M、DC激活（提呈抗原、表示协同刺激分子）、迁入外周免疫器官，诱导适应性免疫。固有免疫应答作用时相固有免疫专题知识讲座第24页固有免疫应答应答特点1. 经过PRR识别PAMP/DAMP2. 无克隆性扩增3. 效应快速4. 无免疫耐受和免疫记忆固有免疫专题知识讲座第25页一、开启适应性免疫应答为T细胞活化提供第一信号

15、（MHC-I/II）和第二信号B7-1/B7-2)。产生细胞因子(ILs)。二、影响适应性免疫应答类型M诱导Th1分化，产生细胞免疫(IFN-r)。NKT、肥大细胞诱导Th2，产生体液免疫(IL-4,6,13)。三，参加适应性免疫应答效应补体参加ADCC。IFN-r，TNF-a 参加杀伤作用等。 固有免疫应答与适应性免疫应答关系固有免疫专题知识讲座第26页固有免疫应答和适应性免疫应答比较 1234567固有免疫专题知识讲座第27页 单核巨噬细胞系统（Mononuclear phagocyte system） 单核细胞（Monocyte）外周血中巨噬细胞（Macrophage）组织中固有免疫专题

16、知识讲座第28页单核巨噬细胞发育骨髓外周血多能干细胞组织肺泡巨噬细胞 Alveolar macrophages组织细胞 Histiocytes枯否细胞 Kupffer cells破骨细胞 Osteoclasts肾小球系膜细胞 Mesangial cells小胶质细胞 Microglial cells 粒单核前体细胞原单核细胞单核细胞固有免疫专题知识讲座第29页单核巨噬细胞形态形态特点：单核细胞：体积大10-20m， 圆，椭圆形，核偏位，核染色质细，色浅。 胞质多，弱嗜碱。含嗜天青颗粒，内有吞噬泡。巨噬细胞：体积巨大50-80m，伪足多， 多形性，胞质内有大量溶酶体及其它细胞器。固有免疫专题知识

17、讲座第30页枯否细胞破骨细胞单核细胞巨噬细胞扫描电镜下光镜下固有免疫专题知识讲座第31页单核巨噬细胞表面标志固有免疫专题知识讲座第32页单核巨噬细胞识别模式 病原体相关分子模式 (Pathogen associated molecular pattern, PAMP) PAMPs: 肽聚糖 磷壁酸 脂蛋白 酵母多糖 LPS HSP 双链RNA 非甲基化CpG 甘露糖残基 磷脂酰丝氨酸 PRRs: Toll样受体（TLR） 甘露糖受体（MR） 清道夫受体（SR） 甘露糖结合凝集素（MBL） C-反应蛋白（CRP） 脂多糖结合蛋白（LBP）PAMPs-PRRs固有免疫专题知识讲座第33页单核巨噬细

18、胞细胞吞噬作用 伪足吞噬体溶酶体吞噬溶酶体固有免疫专题知识讲座第34页Toll 样受体Toll Like Receptors （TLRs） 特点: 是一类跨膜受体，胞外段与果蝇蛋白Toll同源物。 属固有免疫中模式识别受体(PRR)，分布广泛，在各种免疫细胞中都有表示。 识别病原体相关分子模式（PAMP）如细胞内外脂质，蛋白和核酸。 哺乳动物中发觉13种，在人类发觉10种家族组员。 First mammalian TLR：TLR-4 Charles Janeway and Ruslan MedzhitovNature 388, 394397 (1997).固有免疫专题知识讲座第35页Toll

19、Like Receptors （TLRs） 分类：依据在细胞定位：一 细胞膜上，用于识别病原体膜成份。如TLR1，2，4，5，6，10。二 细胞内，主要识别病毒核酸成份。如TLR3，7，8，9。依据PAMP种类：一 识别脂类，TLR1，2，4，6。二 识别蛋白质，TLR5三 识别核酸，TLR3，7，8，9。固有免疫专题知识讲座第36页Toll Like Receptors （TLRs） 胞外区 富含亮氨酸重复序列，Leucine-rich repeats，LRR。 Cell membranceoutinTIRDomain（200 amino acids）LRRDomainRepeat: 24-

20、29 amino acid motif xxLxLxxSignaling box 跨膜区 富含半胱氨酸结构域。 胞内区 与Toll 及IL-1R 同源结构域，Toll/IL-1 receptor homologous region，TIR结构: 固有免疫专题知识讲座第37页各种免疫细胞上TLR表示模式和PAMP特异性固有免疫专题知识讲座第38页信号转导: 1.接头蛋白；2. 蛋白激酶；3. 转录因子 MyD88依赖型TLR1,2,4,6TRIF依赖型TLR3,4LPS-TLR-4IRAK，IL-1 receptor associated kinaseTRAF6，TNF receptor ass

21、ociated factor 6IKK，I kB kinaseMAP3K，mitogen-activated protein kinaseIRF-3, Interferon regulatory factor 3 固有免疫专题知识讲座第39页TLR主要功效 上调与吞噬相关基因表示，增强吞噬细胞功效。 激活NF-kB，AP-1等转录因子，引发各种细胞因子和趋化因子分泌。 促进DC细胞向T细胞提呈抗原。开启T细胞应答。固有免疫专题知识讲座第40页General Information of TLRs Genbank accession # Chromosomal location # of ami

22、no acids Molecular weight固有免疫专题知识讲座第41页 包含血液中单核细胞和组织中固定或游走巨噬细胞。 起源于骨髓干细胞，巨噬细胞主要存在于组织中，主要经过血液中单核细胞补充。 在单核-巨噬细胞膜表面有许多功效不一样受体分子。能促进巨噬细胞活化和吞噬功效。 含有PRR，可识别PAMP/DAMP，无抗原识别受体，所以不含有特异识别功效。 单核-巨噬细胞含有多方面生物功效， - 非特异免疫防御。吞噬外来病原体，去除变异细胞。 - 递呈抗原，开启适应性免疫。 - 分泌免疫介质调整免疫反应（IL、干扰素、补体等）。单核巨噬细胞系统小结固有免疫专题知识讲座第42页70年代初，瑞典

23、科学家，Rolf Kiessling教授发觉。淋巴细胞亚群，占外周淋巴细胞10-15%。NK细胞体积较大，胞浆中含有大量 嗜苯胺蓝颗粒，被称为大颗粒淋巴细胞。自然杀伤细胞 (Natural Killer Cell, NK) 固有免疫专题知识讲座第43页 普通认为直接从骨髓中造血干细胞分化发育而来， 其发育成熟依赖于骨髓微环境。 细胞遍布全身组织但主要在循环中。NK细胞起源造血干细胞骨髓NK祖细胞外周血及组织NK前体细胞NK细胞外周血肝脏脾脏肺脏淋巴结无杀伤功效有杀伤功效固有免疫专题知识讲座第44页NK细胞表面标志 与T、B细胞相比，NK细胞表面标志特异性是相正确。 当前常见检测人NK细胞标识有

24、CD16、CD56、CD57、 CD59、CD11b、CD94和LAK-1 。小鼠NK 细胞标志有 NK1.1。 NK细胞判定依据：阳性标志，阴性标志，功效。 CD56+,CD16+,CD3-,TCR-,BCR-,Cytotoxity,Cytokines production. LAK-1是最近发觉一个稳定表示在NK和LAK细胞表面 分子，120kDa。固有免疫专题知识讲座第45页NK细胞分类 异质性细胞群体 以细胞表面标志CD56表示密度分类CD94/NKG2ATNF-，INF-IL-10GM-CSFIL-2R IL-2/15R ，CCR7C-kitCD56 brightCD56 dimLo

25、w cytokines productionCD16CD16 IL-2/12R ，CX3CR1CXCR1CD94/NKG2AKIRCD56 brightNK CellCD56 dimNK CellCD56 brightCD56 dimHigh cytotoxityLow cytotoxity固有免疫专题知识讲座第46页CD56+CD16+CD56brightCD16dimCD56dimCD16+CD16-FITCCD56-PEFlow cytometry of peripheral blood NK cells流式细胞技术分析外周血中NK细胞CD56+CD16+CD56dimCD16+CD56

26、brightCD16dim固有免疫专题知识讲座第47页NK细胞受体 抑制性受体：MHC 非限制性。主要识别靶细胞 MHC I类抗原。对NK杀伤活性产生抑制信号。 杀伤细胞免疫球蛋白样受体( Killer cell Ig-like receptor， KIR） 主要有：KIR2D，KIR3D。C型凝集素样受体（Kill lectin-like receptors，KLRs） 主要有：CD94/NKG2A-B，CD94NKG2C-E。固有免疫专题知识讲座第48页NoYesActivatedNK cellTarget cellKilling丢失自我识别模式 （Missingself）MHC-I类分子抑制性受体-KIRMHC-I类分子活化受体 活化配体MICA/BNK细胞识别(抑制性受体)X固有免疫专题知识讲座第49页活化性