先天性免疫信号通路课件

宿主先天性免疫机制及其抗病毒免疫王晓杜浙江农林大学动物科技学院宿主先天性免疫机制及其抗病毒免疫王晓杜1主要内容第一节概述第二节Toll-like受体信号通路第三节干扰素通路第四节细胞凋亡在抗病毒免疫中的作用第五节线粒体在抗病毒免疫中的作用第六节细胞自噬在免疫中的作用主要内容第一节概述2第一节概述一、先天性免疫产生于系统发育的早期和出现在宿主抗感染应答的初始阶段，以抗原非特异方式识别和清除各种病原体，执行免疫功能的机体防御机制。

抗感染清除体内有害成分自身免疫移植排斥第一节概述一、先天性免疫3二、参与固有免疫应答的效应分子和细胞1.抗菌蛋白和抗菌肽1）防御素

29-35aa组成的阳离子肽，借助2-3个二硫键形成的由α-螺旋、β-片层和肽环组成的三维立体结构。抗菌谱：很广，如：金黄色葡萄球菌、肺炎球菌、大肠杆菌等。也可抑制真菌、囊膜病毒等。作用机理：破坏细菌细胞壁；抑制胞内DNA、RNA和蛋白质合成，激发抗菌酶。二、参与固有免疫应答的效应分子和细胞4防御素的结构及其杀菌机制防御素的结构及其杀菌机制52）溶菌酶

一种专门作用于致病微生物细胞壁的水解酶。它能有效地水解细菌细胞壁的肽聚糖，其水解位点是N－乙酰胞壁酸（NAM）的1位碳原子和N－乙酰葡萄糖胺（NAG）的4位碳原子间的β－1，4糖苷键，结果使细菌细胞壁变得松弛，失去对细菌的保护作用，最后细菌溶解死亡。3）其他的抗菌蛋白和抗菌肽

杀菌肽又名天蚕素，其杀菌为破坏G+的外膜和G-的内膜。天蚕抗菌肽，可抑制G-分裂时外膜蛋白的合成。其他抗菌活性物质：cathelicidin、protegrin、granulysin、histatin等。2）溶菌酶62.补体1）介导炎症反应2）调理作用3）杀伤作用4）补体受体介导的吞噬等作用2.补体73.细胞因子和趋化因子

细胞因子促进局部炎症发生，趋化因子募集淋巴细胞到炎症部位。细胞因子局部效应全身效应IL-1激活血管内皮细胞、淋巴细胞，加速效应细胞穿越血管，引起局部组织损伤发热，产生IL-6TNF-α激活血管内皮细胞，增加血管通透性，更多的IgG、补体和细胞进入组织发热，动员代谢产物，引起休克IL-6激活淋巴细胞，增加抗体产量发热，诱导产生急性期蛋白IL-8作为趋化因子将中性粒细胞、嗜碱性粒细胞和T细胞招募至炎症部位IL-12激活NK细胞，诱导CD4T细胞分化成Th1细胞激活的巨噬细胞分泌的细胞因子及其效应3.细胞因子和趋化因子细胞因子局部效应全身效应IL-1激活84.胞内的杀菌物质1）活性氧中间体对病原体的杀菌作用2）氧依赖性杀菌途径3）一氧化氮相关杀菌途径4.胞内的杀菌物质95.参与固有免疫的细胞1）中性粒细胞2）单核/巨噬细胞3）NK细胞4）NKT细胞5）γδT细胞6）B1细胞5.参与固有免疫的细胞10三、病原体相关模式分子1.病原体抗原具有的特点

进化距离远，抗原性强抗原结构简单，激发先天性免疫的成分单一。2.病原体相关分子模式

病原体赖以生存，变化较少的抗原成分，统称为PAMP。种类：以糖类和脂类为主的细菌细胞壁成分（LPS）；病毒产物（单链或双链RNA）及细菌核成分。

三、病原体相关模式分子1.病原体抗原具有的特点113.体液中的模式识别分子

1）五聚体蛋白识别磷酸胆碱和G-的外膜蛋白调理素和激活补体

2）甘露糖结合凝集素（MBL）识别D-甘露糖、L-岩藻糖和N-乙酰氨基葡萄糖激活补体经典途径3）脂多糖识别蛋白抗菌/通透性增强蛋白（BPI）和脂多糖结合蛋白（LBP）4）识别糖类的预存抗体IgM针对TI抗原，由B1细胞和抗TI抗体执行。3.体液中的模式识别分子124.模式识别受体1）甘露糖受体2）清道夫受体

4.模式识别受体133）N-甲酰甲硫氨酰肽受体4）Toll样受体和其他相关的胞质模式识别受体3）N-甲酰甲硫氨酰肽受体14第二节Toll-like受体信号通路一、Toll-like受体的概述二、TLR的信号通路三、NOD样受体信号通路四、RIG-I样受体信号通路第二节Toll-like受体信号通路一、Toll-like151.病原体引起免疫应答的基本过程一、Toll-like受体的概述1.病原体引起免疫应答的基本过程一、Toll-like受体162.Toll-like受体的结构

1）TLRs的结构胞外的亮氨酸重复序列（LRR）胞内的TIR结构域（TIR，Toll/IL-1receptor)2）NLR的结构N端为LRR，中段为NACHT，C端为CARD或PYD3）RIG-1样受体视黄酸诱导基因（retinoicacidinduciblegene-1，RIG-1)黑色素瘤分化相关分子（MDA-5)都有CARD（胱天蛋白酶招募结构域）

NACHT即NAIP（神经元凋亡抑制蛋白）CⅡTAⅡ（类主要组织相容性复合物反式转录激活因子）、HETE和TP1（端粒酶相关蛋白-1）.2.Toll-like受体的结构NACHT即NAIP（神经173.Toll-like受体的分布

1）TLRs的分布表达于各种免疫细胞（Mφ，DC，B细胞和T细胞），也在成纤维细胞和上皮细胞中表达，并受到病原体的调控。2）NLR的分布表达于成人组织细胞，髓源性细胞，特别是巨噬细胞、中性粒细胞、树突状细胞和上皮来源的小肠帕内特细胞等。3）RIG-1的分布表达于各种病毒感染的细胞。3.Toll-like受体的分布18二、TLRs的活化和信号传导二、TLRs的活化和信号传导19先天性免疫信号通路课件20三、NLRs的活化和信号传导三、NLRs的活化和信号传导21四、RLRs的活化和信号传导四、RLRs的活化和信号传导22五、CLR受体的信号传导C型凝集素受体（CLR）是模式识别受体中一类重要的家族，具有一个或多个C型凝集素样结构域（C-typelectin-likedomains，CTLDs），也即位于C型凝集素受体上，含有序列同源的碳水化合物识别域（carbohydraterecognitiondomain,CRD）。配体为真菌的β-葡聚糖五、CLR受体的信号传导配体为真菌的β-葡聚糖23六、NF-κB信号通路NF-κB信号通路是最重要的转录调控因子，调控细胞的多种基因表达，与细胞的增殖、免疫应答、炎症反应有关。六、NF-κB信号通路NF-κB信号通路是最重要的转录调控因24第三节干扰素通路一、干扰素的概述

干扰素是1957年英国科学家Isaacs和Lindenmann在研究病毒干扰现象时发现的。所谓病毒干扰现象就是一种病毒感染某个细胞后能够干扰随后的其它病毒对该细胞的感染。最初，科学家们把灭活的流感病毒接种于鸡胚细胞内，结果发现这些细胞可以分泌一种可溶性物质来抑制和干扰流感病毒的复制，所以将这种物质命名为干扰素（IFN）。

Ⅰ型干扰素：IFN-α、βⅡ型干扰素：IFN-γ功能：抗病毒、免疫调节作用。第三节干扰素通路一、干扰素的概述25二、干扰素的产生机制二、干扰素的产生机制26三、干扰素的信号传导三、干扰素的信号传导27四、抗病毒蛋白的作用Mx、OAS、ADAR-1、PKR、ISG15四、抗病毒蛋白的作用28第四节细胞凋亡在抗病毒免疫中的作用一、细胞凋亡形态学变化：细胞体积缩小，连接消失，与周围的细胞脱离，然后是细胞质密度增加，线粒体膜电位消失，通透性改变，释放细胞色素C到胞浆，核质浓缩，核膜核仁破碎，DNA降解成为约180bp-200bp片段；胞膜有小泡状形成，膜内侧磷脂酰丝氨酸外翻到膜表面，胞膜结构仍然完整，最终可将凋亡细胞遗骸分割包裹为几个凋亡小体，无内容物外溢，因此不引起周围的炎症反应，凋亡小体可迅速被周围专职或非专职吞噬细胞吞噬。

第四节细胞凋亡在抗病毒免疫中的作用一、细胞凋亡29二、细胞凋亡的信号通路内源性外源性二、细胞凋亡的信号通路内源性30三、细胞凋亡与病毒凋亡细胞内资源枯竭限制病毒的复制凋亡促进细胞裂解有利于病毒复制三、细胞凋亡与病毒凋亡细胞内资源枯竭限制病毒的复制31p53与病毒复制p53抗病毒作用p53通过促进凋亡抑制病毒复制p53与病毒复制p53抗病毒作用32第五节线粒体抗病毒信号通路一、线粒体与先天性免疫线粒体是细胞有氧代谢产生能量的主要场所。线粒体在细胞内的Ca2+稳态、信号转导以及细胞凋亡方面发挥着重要作用。线粒体也参与氨基酸、核酸、脂类等重要生物分子的合成。第五节线粒体抗病毒信号通路一、线粒体与先天性免疫33二、病毒感染与线粒体通路二、病毒感染与线粒体通路34三、ROS与抗病毒三、ROS与抗病毒35第六节细胞自噬的抗病毒作用一、细胞自噬概述在其过程中，底物蛋白被一种双层膜的结构（粗面内质网的无核糖体附着区脱落的双层膜）包裹后形成直径约400~900纳米大小的自噬小泡（autophagosome)，接着自噬小泡的外膜与溶酶体膜或者液泡膜融合，释放包裹底物蛋白的泡状结构到溶酶体或者液泡中，并最终在一系列水解酶的作用下将其降解的过程。第六节细胞自噬的抗病毒作用一、细胞自噬概述36二、细胞自噬信号通路二、细胞自噬信号通路37三、细胞自噬与病毒复制三、细胞自噬与病毒复制38宿主先天性免疫机制及其抗病毒免疫王晓杜浙江农林大学动物科技学院宿主先天性免疫机制及其抗病毒免疫王晓杜39主要内容第一节概述第二节Toll-like受体信号通路第三节干扰素通路第四节细胞凋亡在抗病毒免疫中的作用第五节线粒体在抗病毒免疫中的作用第六节细胞自噬在免疫中的作用主要内容第一节概述40第一节概述一、先天性免疫产生于系统发育的早期和出现在宿主抗感染应答的初始阶段，以抗原非特异方式识别和清除各种病原体，执行免疫功能的机体防御机制。

抗感染清除体内有害成分自身免疫移植排斥第一节概述一、先天性免疫41二、参与固有免疫应答的效应分子和细胞1.抗菌蛋白和抗菌肽1）防御素

29-35aa组成的阳离子肽，借助2-3个二硫键形成的由α-螺旋、β-片层和肽环组成的三维立体结构。抗菌谱：很广，如：金黄色葡萄球菌、肺炎球菌、大肠杆菌等。也可抑制真菌、囊膜病毒等。作用机理：破坏细菌细胞壁；抑制胞内DNA、RNA和蛋白质合成，激发抗菌酶。二、参与固有免疫应答的效应分子和细胞42防御素的结构及其杀菌机制防御素的结构及其杀菌机制432）溶菌酶

一种专门作用于致病微生物细胞壁的水解酶。它能有效地水解细菌细胞壁的肽聚糖，其水解位点是N－乙酰胞壁酸（NAM）的1位碳原子和N－乙酰葡萄糖胺（NAG）的4位碳原子间的β－1，4糖苷键，结果使细菌细胞壁变得松弛，失去对细菌的保护作用，最后细菌溶解死亡。3）其他的抗菌蛋白和抗菌肽

杀菌肽又名天蚕素，其杀菌为破坏G+的外膜和G-的内膜。天蚕抗菌肽，可抑制G-分裂时外膜蛋白的合成。其他抗菌活性物质：cathelicidin、protegrin、granulysin、histatin等。2）溶菌酶442.补体1）介导炎症反应2）调理作用3）杀伤作用4）补体受体介导的吞噬等作用2.补体453.细胞因子和趋化因子

细胞因子促进局部炎症发生，趋化因子募集淋巴细胞到炎症部位。细胞因子局部效应全身效应IL-1激活血管内皮细胞、淋巴细胞，加速效应细胞穿越血管，引起局部组织损伤发热，产生IL-6TNF-α激活血管内皮细胞，增加血管通透性，更多的IgG、补体和细胞进入组织发热，动员代谢产物，引起休克IL-6激活淋巴细胞，增加抗体产量发热，诱导产生急性期蛋白IL-8作为趋化因子将中性粒细胞、嗜碱性粒细胞和T细胞招募至炎症部位IL-12激活NK细胞，诱导CD4T细胞分化成Th1细胞激活的巨噬细胞分泌的细胞因子及其效应3.细胞因子和趋化因子细胞因子局部效应全身效应IL-1激活464.胞内的杀菌物质1）活性氧中间体对病原体的杀菌作用2）氧依赖性杀菌途径3）一氧化氮相关杀菌途径4.胞内的杀菌物质475.参与固有免疫的细胞1）中性粒细胞2）单核/巨噬细胞3）NK细胞4）NKT细胞5）γδT细胞6）B1细胞5.参与固有免疫的细胞48三、病原体相关模式分子1.病原体抗原具有的特点

进化距离远，抗原性强抗原结构简单，激发先天性免疫的成分单一。2.病原体相关分子模式

病原体赖以生存，变化较少的抗原成分，统称为PAMP。种类：以糖类和脂类为主的细菌细胞壁成分（LPS）；病毒产物（单链或双链RNA）及细菌核成分。

三、病原体相关模式分子1.病原体抗原具有的特点493.体液中的模式识别分子

1）五聚体蛋白识别磷酸胆碱和G-的外膜蛋白调理素和激活补体

2）甘露糖结合凝集素（MBL）识别D-甘露糖、L-岩藻糖和N-乙酰氨基葡萄糖激活补体经典途径3）脂多糖识别蛋白抗菌/通透性增强蛋白（BPI）和脂多糖结合蛋白（LBP）4）识别糖类的预存抗体IgM针对TI抗原，由B1细胞和抗TI抗体执行。3.体液中的模式识别分子504.模式识别受体1）甘露糖受体2）清道夫受体

4.模式识别受体513）N-甲酰甲硫氨酰肽受体4）Toll样受体和其他相关的胞质模式识别受体3）N-甲酰甲硫氨酰肽受体52第二节Toll-like受体信号通路一、Toll-like受体的概述二、TLR的信号通路三、NOD样受体信号通路四、RIG-I样受体信号通路第二节Toll-like受体信号通路一、Toll-like531.病原体引起免疫应答的基本过程一、Toll-like受体的概述1.病原体引起免疫应答的基本过程一、Toll-like受体542.Toll-like受体的结构

1）TLRs的结构胞外的亮氨酸重复序列（LRR）胞内的TIR结构域（TIR，Toll/IL-1receptor)2）NLR的结构N端为LRR，中段为NACHT，C端为CARD或PYD3）RIG-1样受体视黄酸诱导基因（retinoicacidinduciblegene-1，RIG-1)黑色素瘤分化相关分子（MDA-5)都有CARD（胱天蛋白酶招募结构域）

NACHT即NAIP（神经元凋亡抑制蛋白）CⅡTAⅡ（类主要组织相容性复合物反式转录激活因子）、HETE和TP1（端粒酶相关蛋白-1）.2.Toll-like受体的结构NACHT即NAIP（神经553.Toll-like受体的分布

1）TLRs的分布表达于各种免疫细胞（Mφ，DC，B细胞和T细胞），也在成纤维细胞和上皮细胞中表达，并受到病原体的调控。2）NLR的分布表达于成人组织细胞，髓源性细胞，特别是巨噬细胞、中性粒细胞、树突状细胞和上皮来源的小肠帕内特细胞等。3）RIG-1的分布表达于各种病毒感染的细胞。3.Toll-like受体的分布56二、TLRs的活化和信号传导二、TLRs的活化和信号传导57先天性免疫信号通路课件58三、NLRs的活化和信号传导三、NLRs的活化和信号传导59四、RLRs的活化和信号传导四、RLRs的活化和信号传导60五、CLR受体的信号传导C型凝集素受体（CLR）是模式识别受体中一类重要的家族，具有一个或多个C型凝集素样结构域（C-typelectin-likedomains，CTLDs），也即位于C型凝集素受体上，含有序列同源的碳水化合物识别域（carbohydraterecognitiondomain,CRD）。配体为真菌的β-葡聚糖五、CLR受体的信号传导配体为真菌的β-葡聚糖61六、NF-κB信号通路NF-κB信号通路是最重要的转录调控因子，调控细胞的多种基因表达，与细胞的增殖、免疫应答、炎症反应有关。六、NF-κB信号通路NF-κB信号通路是最重要的转录调控因62第三节干扰素通路一、干扰素的概述

干扰素是1957年英国科学家Isaacs和Lindenmann在研究病毒干扰现象时发现的。所谓病毒干扰现象就是一种病毒感染某个细胞后能够干扰随后的其它病毒对该细胞的感染。最初，科学家们把灭活的流感病毒接种于鸡胚细胞内，结果发现这些细胞可以分泌一种可溶性物质来抑制和干扰流感病毒的复制，所以将这种物质命名为干扰素（IFN）。

Ⅰ型干扰素：IFN-α、βⅡ型干扰素：IFN-γ功能：抗病毒、免疫调节作用。第三节干扰素通路一、干扰素的概述63二、干扰素的产生机制二、干扰素的产生机制64三、干扰素的信号传导三、干扰素的信号传导65四、抗病毒蛋白的作用Mx、OAS、ADAR-1、PKR、ISG15四、抗病毒蛋白的作用66第四节细胞凋亡在抗病毒免疫中的作用一、细胞凋亡