自身免疫与自身免疫病2011

自身免疫与自身免疫病4/24/20241一、自身免疫的早期研究1.二十世纪初，概念的提出PaulEhrlichNobelPrize1908“Horrorautotoxicus”Ehrlich,whowasstudyingtheabilityofantibodiesandcomplementtodestroyxenogeneicredbloodcells,recognizedthatifantibodiestoselferythrocyteswereproduced,theresultswouldbedevastating.4/24/202422.二十世纪五十年代前后，一系列检测方法的出现(1)ExperimentalAutoimmuneEncephalomyelitis,EAE(2)1948，LE细胞的发现，Hargraves4/24/20243CCC淋巴细胞补体中性粒细胞巨噬细胞LE细胞裂解LE因子LE细胞的形成4/24/20244RobinCoombs1921--（3）autoimmumnehemolyticanaemia,

Coombs’Test4/24/202454/24/20246

（4）1940,RF（RheumatoidFactor）因子的发现,Waaler类风湿的概念须与风湿相区别。类风湿性关节炎这一病名是1858年由英国医生加罗德首先使用的。1940年瓦勒发现类风湿因子。1945年卡维尔蒂、1961年斯勒芬分别提出类风湿发病机理的自身变态反应理论，并得到确定4/24/20247（5）甲状腺自身免疫病Hashimoto’sdiseaseGrave’sdisease4/24/20248（6）NZ小鼠的出现NZBXNZWF1micespontaneouslydevelopautoimmunediseasesthatcloselyresemblesystemiclupuserythematosus.NZBmicespontaneouslydevelopautoimmunehemolyticanemiabetween2and4monthsofage,atwhichtimevariousauto-antibodiescanbedetected.4/24/20249二、自身免疫病动物模型4/24/202410MRL/lpr

BXSBSNF1:F1theNZBXSWRmodeloflupusnephritis

4/24/202411AutoimmunityCanBeInduced

ExperimentallyinAnimals

4/24/202412三、自身免疫与自身免疫病的概念

生理性自身免疫维持机体生理自稳，清除体内衰老、凋亡或畸变的自身细胞成分，并调节免疫应答的平衡。例如自身反应性T细胞能识别被生物或理化因子作用而改变的自身细胞以及衰老蜕变的自身细胞，并产生杀伤和清除作用。正常人血清中存在多种天然自身抗体，如抗肌动蛋白、肌凝蛋白、角蛋白、胶原蛋白、白蛋白、球蛋白、细胞因子、DNA、细胞色素c、激素等抗体。

4/24/202413生理性自身免疫现象S-DNAANAnDNASmRNPActinAChRMBPInsulinHgbKLHBSAHEL外来抗原自身抗原1206050403020100血清抗体的滴度4/24/202414自身免疫病——是免疫系统对宿主自身抗原发生正性应答、造成其组织或器官的病理性损伤、影响其生理功能、并最终导致各种临床症状的结果。4/24/202415自身免疫病的特征1.可测到高效价的自身抗体和（或）自身应答性T细胞，自身抗体或应答T细胞→作用于自身组织细胞→造成损伤或功能障碍2.可找到自身抗原3.可复制出相似的动物模型,用患者血清或致敏淋巴细胞可使疾病被动转移等4.病情转归与自身免疫应答强度密切相关5.反复发作和慢性迁延6.有遗传倾向7.部分自身免疫性疾病易发生于女性4/24/202416病理性自身抗体的特点：受抗原刺激而产生多为IgG类特异性强与自身抗原亲和力高自身攻击性T细胞的特点：可在器官特异性AID组织中被分离将其传输给健康受者，可引起相应的AID

从受者病变器官可分离出同样的自身反应性T细胞4/24/2024174/24/202418四、自身免疫耐受

免疫系统无时无刻不与许许多多的自身抗原发生直接的接触，免疫系统的淋巴细胞并不因此而被激活并对自身抗原发生免疫反应。这种现象被称作自身免疫耐受。自身免疫耐受是通过中央和外周免疫耐受来实现和维持的。

4/24/202419胚胎期及新生期接触抗原所致的免疫耐受Owen的观察:胚胎期接触同种异型抗原致免疫耐受RayOwen1915-异卵双生共用胎盘胎牛（1945年）4/24/202420抗原免疫途径

口服抗原，经胃肠道诱导派氏集合淋巴结及小肠固有层B细胞，产生分泌型IgA，形成局部黏膜免疫，但却致全身的免疫耐受，为“耐受分离”（splittolerance)。4/24/202421(一）中枢免疫耐受（Centraltolerance)：在胚胎期及T、B细胞发育过程中，遇抗原所形成的耐受。Tcell，TCR-CD3：MHC+selfpeptide;Bcell，mIgM-Ig

α/Ig

β:selfantigen.高亲合力结合，启动细胞凋亡，导致克隆消除(阴性选择)。免疫耐受机制4/24/202422T细胞及B细胞分别在胸腺及骨髓微环境中发育，进行阴性选择自身免疫耐受表达自身抗原特异性受体的T以及B细胞凋亡克隆清除胚胎期进入机体的外来抗原可以在宿主体内诱导淋巴细胞的中枢免疫耐受4/24/202423PositiveselectionandnegativeselectionofTcellsinthymus4/24/202424NegativeselectionofBcellsin

bonemarrow4/24/202425（二）外周免疫耐受（Peripheraltolerance):T、B免疫功能细胞，遇内源性或外源性抗原，不产生免疫应答。1、克隆清除及免疫忽视2、克隆无能及不活化3、免疫调节免疫调节细胞，信号转导，抑制性细胞因子，活化诱导的细胞死亡等4、免疫隔离部位的抗原在生理条件下不致免疫应答脑、眼的前房、睾丸、胎盘等免疫隔离部位。4/24/202426克隆清除和免疫忽视克隆清除是指T细胞克隆的TCR对组织特异自身抗原有高亲和力，且组织特异自身抗原浓度高时，经APC提呈，可致此类T细胞克隆清除（clonaldeletion)。若T细胞克隆的TCR对组织特异自身抗原的亲和力低，且组织特异自身抗原浓度很低时，经APC提呈，不足以活化相应的T细胞，这种自身应答T细胞克隆与相应组织抗原并存，在正常情况下，不引起自身免疫病的发生，称为免疫忽视（immunologicalignorance)。4/24/202427无应答

应答免疫忽视低剂量Ag高剂量Ag4/24/202428APC活性封闭IL-2RAPCTh信号1信号2LPS细菌TNF-aIL-1IL-2Th信号1活化、增殖Th细胞活化的“双信号模型”Two-SignalModelforThCellActivationB7CD28CD28T细胞无能(anergy)缺乏共刺激信号2.克隆无能或不活化4/24/202429ThBCD40分泌细胞因子BCR抗原ThBCD40LCD40分泌细胞因子BBBBCR抗原不能增殖分化B细胞活化的“双信号模型”4/24/202430调节性T细胞(Treg)是主动维持自身免疫耐受的关键细胞

Th1/Th2/Th17细胞之间的相互调节细胞因子的免疫调节作用(IL-2,IL-10,TGF-β)淋巴细胞(活化)状态的自身调节机制(ITIM,AICD)免疫调节4/24/202431NaturallyoccurringTregs:CD4+CD25+Foxp3+表达基因：IL-10,IL-17,MIP-1,ETA-1COS,SOCS,SLAP,Foxp3CD2,CD4,OX40,CD25,CD122,GITR,Ly6,GIR,Thy-q1,Galectin,Neuropilin-1,CTLA-4CD4CD25FOXP3+GITRCTLA-44/24/202432NormalmouseCD4+T-cellsuspensionseliminatedofCD25+cells

Tcell-deficientmouseAutoimmunediseases

thyroidstomachsalivarygland

Langerhansisletsadrenalglandsovariestestes4/24/202433NormalmouseCD4+CD25+T-cellsuspensions

出生后3-5d胸腺切除Autoimmunediseases

4/24/202434

CD4+CD25+Tregs:

AnaturallyoccurringuniquelineageofregulatoryTcellsComprise5-10%ofperipheralCD4TcellsinhumanandmiceCapableofmaintainingselftoleranceinvivoCharacterizedbyexpressionof

CD4

andCD25

onsurface,

FOXP3

inthenucleusRequireactivationandcellcontacttorepressproliferationofCD4+CD25-TcellsinvitroCD4EffectorsRegulators4/24/202435CD4+Foxp3+TregFoxp3-Foxp3-TETr1Foxp3+TregFoxp3+Treg胸腺外周TGF-βIL-10不同Treg细胞亚群之间的关系4/24/202436TcellsexpressingdullTGF-bRescapecontrolbyTregcellsTGF-b-/-CD4+CD25+TregcellsfailtosuppresscolitisinTcelltransfermodelAbsagainstTGF-babrogateTreg-mediatedsuppressioninvivoTcellsexpressdominant-negativeTGF-bRIIescapecontrolbyTreginvivoIL-10:IL-10-/-CD4+CD25+Tcellsfailtoinhibitbacteria-inducedintestinalinflammation.IL-10productionbyTregcellsisrequiredtoinhibittheaccumulationofinnateimmunecells.IL10-secreting“Bregs”RoleofTGF-bandIL-10invivo4/24/202437Th1、Th2和Th174/24/202438

Th17细胞分泌IL-17，刺激上皮细胞、内皮细胞、成纤维细胞和巨噬细胞分泌多种细胞因子。

1.分泌IL-8、MCP-1等趋化因子，趋化和招募中性粒细胞和单核细胞

2.分泌G-CSF和GM-CSF，活化中性粒细胞和单核细胞，并可刺激骨髓造血干细胞产生更多髓样细胞

3.分泌IL-1β、IL-6、TNF-α和PGE2等诱导局部炎症反应白细胞介素家17族（Interleukin17family，IL-17家族），是与白细胞介素17（Interleukin17，IL-17）具有较高同源性、在脊椎动物进化中高度保守的一组蛋白质，目前共有六个成员，IL-17A（原IL-17）、B、C、D、E和F[1]。其中，IL-17B、C、D、E、F的编码基因，是在人类基因组大规模测序过程中，通过同源性分析、EST序列拼接得到的。4/24/2024394/24/202440T,B细胞高IL-7BAFF存活低IL-7BAFF自身应答(SLE,RA)4/24/202441RegulatoryMoleculesofLymphocytesFAS,FASL与AICDCTLA-4PD-1ITIM–containingmolecules4/24/202442

已活化和扩增的T细胞克隆，在免疫应答的晚期通过活化诱导的细胞死亡（activationinducedcelldeath,AICD)和被动细胞死亡（passivecelldeath,PCD）方式凋亡，从而控制免疫应答的强度，及时终止免疫应答和维持免疫耐受。

AICD:活化的T细胞高表达FasL，通过FasL-Fas

相互作用可诱导自身和旁邻表达Fas的T、B细胞凋亡。活化诱导的细胞死亡4/24/202443MechanismofFas

Ligand-induceddeath4/24/2024444/24/202445信号转导障碍与免疫耐受免疫受体酪氨酸激活基序（ITAM）基本结构：YxxL

或YxxV免疫受体酪氨酸抑制基序（ITIM）基本结构：I/VxYxxL蛋白的磷酸化和脱磷酸化：

激活性受体带有ITAM招募蛋白酪氨酸激酶（PTK），启动激活信号的转导抑制性受体带有ITIM招募蛋白酪氨酸磷酸酶（PTP），启动抑制信号的转导4/24/202446T细胞表面激活性和抑制性受体PD-1胞内段也有ITIM，配体是PD-1L（B7-H1）4/24/202447AppropriateactivationofnaïveTcellsrequiresinadditiontoaligandfortheTcellreceptorasecondinteractionwithCD28.Thissecondsignaliscalled"costimulation."Undermanyconditions,dendriticcellsprovidethissignalduringaprimaryresponse.NormalcostimulationbysignalingthroughCD284/24/202448Tcellactivationeventuallygetsdown-modulatedbyexpressiononactivatedTcellsofCTLA4,whichcompetesforbindingtoB7andwhichcarriesaninhibitorysignal.NormalfunctionofCTLA4:limitingTcellcostimulation4/24/202449B细胞表面激活性和抑制性受体4/24/202450免疫隔离部位生理屏障抑制性CKs脑，眼的前房，胎盘，睾丸4/24/202451FasLexpressionmayplayarolein"immuneprivilege"FasLexpressioninbrain,eye,placenta,andreproductiveorgansisbelievedtocontributetoimmunologicalprivilege.AberrantFasLexpressionmayalsobeanadaptationoftumorstoevadeimmunesurveillance.4/24/202452五、自身免疫病发病机制4/24/202453自身免疫应答的主要特点1靶分子的多样性

同一器官中的多个分子成为自身免疫性体液和细胞自身免疫反应的靶分子。2反应细胞的多样性

针对同一抗原的自身反应性淋巴细胞并非单克隆或者寡克隆。3自身免疫应答同时包括初级与次级免疫反应4.针对外来抗原的免疫应答在抗原被清除后即行停止、恢复免疫稳态。而自身免疫应答一旦被启动，自身抗原成为免疫应答持续进行的驱动力4/24/202454（一）抗原方面的因素：1.免疫隔离部位抗原的释放

因输精管结扎术，精子可释放血眼外伤导致伤侧眼球晶状体释放2.自身抗原的改变

物理因素化学因素生物学因素导致：暴露新的抗原决定簇抗原发生构象改变抗原修饰或降解，成为具有免疫原性的肽段外来半抗原与自身蛋白结合变成了完全抗原4/24/202455Figure11-313.分子模拟（molecularmimicry)

有些微生物与人的细胞或细胞外成分有相同或类似的抗原表位，感染人后激发的针对微生物抗原的免疫应答，也能攻击含有相同或类似表位的人体细胞或细胞外成分。4/24/202456麻疹病毒P331EISDNLGQE61EISFKLGQE麻疹病毒P313LECIRALK髓鞘碱性蛋白18LECIRACKHIVP24160GVETTTPS人IgG

恒定区466GVETTTPS促肾上腺皮质激素肺炎杆菌定氮酶186SRQTDREDEHLA－B27KAQTDREDE70微生物和人体蛋白交叉抗原举例4/24/202457（二）免疫系统方面的因素：1.免疫耐受缺陷，AIRE2.MHC-II类分子的异常表达3.免疫忽视的打破4.免疫调节异常调节性T细胞的功能异常共刺激分子或活化诱导的细胞死亡发生障碍6.淋巴细胞的多克隆激活7.表位扩展(epitopespreading)4/24/202458DefectsinimmunetoleranceAIRE:autoimmuneregulatorAPECED(autoimmunepolyendocrinopathy-candidiasis-ectodermaldystrophy

（自身免疫性多内分泌病-念珠菌病-外胚层营养不良症）AIREdeficiency:failuretodeleteautoreactiveTcellsinthethymus.TheproteinisatranscriptionfactorthatisbelievedtoturnonmanytissuespecificgenesINTHYMICMEDULLARYEPITHELIALCELLSandplaysaroleinnegativeselection.中枢免疫耐受异常4/24/202459Figure11-32MHC-II类分子的异常表达4/24/202460调节性T细胞缺陷IPEX：Immunodysregulation,Polyendocrinopathy,Enteropathy,X-linkedsyndrome（human)

（多种内分泌病，肠道病及X-性联综合症）Scurfymutantmouse基因突变：FoxP3，编码蛋白：scurfin

表型：infantboyswithvariouscombinationsofsevereenteropathy,typeIdiabetesmellitus,eczema,hypothyroidism,andotherimmune-mediateddisorders4/24/202461Defectsintheregulationorself-limitsofimmunereactionsTheseproteinsareassociatedwithlimitingTcellresponsesProtein

Expressedby

PhenotypeofknockoutFas ActivatedTcells Lymphoproliferationand autoimmunityCTLA4 ActivatedTcells Lymphoproliferation, RegulatoryTcells autoimmunity,deathTGF-b Various,including Massiveinflammation RegulatoryTcells deathIL-10 Th2cells Inflammatorybowel RegulatoryTcells disease4/24/202462FasandFasLdeficientmiceMRL/LPR,gldBothtypesofmicehaveanidenticalphenotypeLupuserythematosusAntinuclearantibodies(histone,dsDNA)ImmunecomplexdiseaseGlomerulonephritis(kidneyinflammation)SkindiseaseProteinuria(leakageofproteinintourine)MassiveTcellaccumulation4/24/202463Fasdeficiencyleadstoautoimmunelymphoproliferativesyndrome4/24/202464CTLA4-deficientmiceMicedieat3-4weeksofsystemicTcellactivationandinfiltrationofmultipleorgansElevatedantibodies,andautoantibodies4/24/2024654/24/202466（三）遗传方面的因素：1.HLA等位基因的基因型和人类自身免疫性疾病的易感性2.与自身免疫性疾病发生相关的其他基因3.性别与某些自身免疫性疾病的发生相关4/24/202467遗传因素对自身免疫病的影响HLA与自身免疫病的相关性的定义

与同种族的健康人群相比，如果自身免疫病患者携带某种HLA复等位基因的频率明显增高或者降低，就认为该HLA基因与所研究的自身免疫病有正（或负）相关。

HLA-X阳性人数 HLA-X阴性人数 患者组 a b

健康对照组c d

axd

RR

=

cxb4/24/202468HLA基因与自身免疫病相关性举例

自身免疫病 HLA基因 相关系数 男/女比例

强直性脊椎炎

B27 87.4 4

全身性红斑狼疮

DR3 5.8 0.1

I型糖尿病

DR3/DR4 10 1

类风湿性关节炎

DR4 5 0.3

桥本氏病

DR5 3 14/24/202469HLA与自身免疫病相关原理的假说1HLA基因与导致自身免疫病的基因连锁不平衡。2不同HLA分子对胸腺内Ｔ细胞阳性及阴性选择的影响。致病TCR依赖HLA分子进行阳性选择。3某些HLA分子具有较强的递呈自身抗原的能力，呈递外源或自身的致病抗原肽。4HLA分子作为致病微生物的受体。4/24/202470非MHC基因与自身免疫病易感性

自身免疫病的发生是多个基因与环境因素相互作用的结果，IDDM、SLE、RA和MS等每种自身免疫病相关的基因至少在15个以上。基因与自身免疫性疾病相关性的一般规律如下：

4/24/202471非MHC基因与自身免疫病易感性任何一种自身免疫病的易感性都受多个基因的影响；有些基因与多种自身免疫病易感性有关；人类自身免疫病易感基因分布于不同染色体上至少18个基因群（geneclusters）内；自身免疫病易感基因与非免疫系统疾病的易感性基因之间在分布上没有相关性；不同种属哺乳动物的自身免疫病易感基因之间有诸多相似之处。4/24/202472

遗传因素对自身免疫病的影响

MSCDPSASIDDMEAEIDDMIDDMHRSLEIAHI

SZNIDDMBPHTLP12345678910Cl-1pCl-3pCl-4qCl-7pCl-7pq

Cl-7q-a

Cl-7q-b

Cl-10q人自身免疫病动物模型人类其它疾病4/24/202473MSCDPSASIDDM人自身免疫病

EAEIDDMIDDMHRSLEIAHI动物模型

SZNIDDMBPHTLP人类其它疾病111213141516171819202122XYCl-11pCl-11qCl-12pCl-12pqCl-13qCl-17p

Cl-16qCl-19qCl-Xp遗传因素对自身免疫病的影响4/24/202474

易感性个体

Sle1,Sap,C1q等

如抗核抗体(2-4%的正常人群阳性)

Sle2,Sle3,Fas,SHP-1等

自身免疫性病理损伤

Sle6,FcgRIII

等

肾炎 神经系统 关节炎 脉管炎遗传因素对自身免疫病的影响4/24/202475年轻雄激素无易感基因避免微生物感染清新的环境少有组织损伤良好的饮食习惯好运气高龄雌激素易感基因组合诱病微生物感染环境因素（紫外线，化学污染等）不良饮食习惯组织损伤运气不佳影响自身免疫病发病的主要因素4/24/202476六、常见自身免疫病损伤机制和分类4/24/202477受侵犯的器官和组织Organ-specificdiseasesDamageisconfinedtotheorganagainstwhichtheimmuneresponseismountedNon-organ-specificdiseasesImmuneresponseagainstantigenswhicharenotassociatedwiththeorganinvolved分类4/24/2024784/24/202479

自身免疫病的组织损伤机制

AID是由自身抗体和/或自身反应性T细胞攻击破坏自身细胞和组织所致。AID中自身组织损伤的机制类似于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型超敏反应1.自身抗体介导组织损伤Ⅱ型超敏2.自身抗原-抗体复合物介导组织损伤[Ⅲ型超敏反应]3.自身反应性T细胞介导组织炎性损伤[Ⅳ型超敏反应]

自身反应性T细胞在多种AID（尤其是器官特异性AID）的免疫损伤中起重要作用。4/24/202480II型超敏反应细胞损伤机制4/24/202481III型超敏反应发生的机制4/24/202482Ⅳ型超敏反应发生机制4/24/202483抗血细胞表面抗原抗体引起的自身免疫病AutoimmunehemolyticanemiaAutoimmunethrombocytopenicpurpura抗细胞表面受体抗体引起的自身免疫病Graves’diseaseMyastheniagravisMG细胞外抗原的自身抗体引起的自身免疫病Goodpasture’ssyndrome[抗基底膜Ⅳ型胶原]

II型超敏反应所介导的AID

Autoimmunediseasesmediatedbycytotoxicantibodies(TypeII)4/24/202484Someautoantibody-mediateddiseases4/24/202485

III型超敏反应所介导的AID

Autoimmunediseasesmediatedbyimmunecomplexes(TypeIII)自身抗体-免疫复合物沉积所造成，主要如SLE4/24/202486

IV型超敏反应介导的AID

AutoimmunediseasesmediatedbyT-cells(TypeIV)CD8+CTL和Th1细胞都可对自身细胞进行攻击，引起自身免疫病Th17细胞引起急性或慢性炎症MBP-----EAE多发性硬化症4/24/2024872-5%ofthepopulationsuffersfromautoimmunedisease4/24/202488六、常见自身免疫病举例4/24/202489毒性弥漫性甲状腺肿

Grave’sdisease4/24/202490Insomecases,itisclearthatantibodiesarepathogenic4/24/202491Figure11-7part2of24/24/202492恶性贫血的机制

Pernicio