第14章-固有免疫系统及其应答

1、第十四章 固有免疫系统及其应答,固有免疫（innate immunity)亦称非特异性免疫（nonspecific immunity），是生物体在长期种系发育和进化过程中逐渐形成的一系列防卫机制。固有免疫在个体出生时就具备，可对外来病原体迅速应答，产生非特异抗感染免疫作用，亦可参与对体内损伤衰老或畸变细胞的清除，同时固有免疫在特异性免疫应答过程中也起作用。,参与固有免疫应答的物质： 组织屏障 固有免疫细胞 固有免疫分子,（一）皮肤粘膜及其附属成分的屏障作用 皮肤和黏膜上皮细胞及其附属成分-构成体表物理屏障 皮肤和黏膜分泌物中的杀、抑菌物质-构成体表化学屏障 皮肤和某些腔道黏膜表面的正常菌群-构

2、成体表微生物屏障 （二）体内屏障 血脑屏障 软脑膜、脉络丛毛细血管星型胶质细胞 血胎盘屏障 母体子宫内膜胎儿绒毛膜滋养层细胞,第一节 组织屏障及其作用,一 吞噬细胞,吞噬细胞主要包括单核吞噬细胞和中性粒细胞两类。 (一)中性粒细胞是血液中最多的白细胞。 (二)单核吞噬细胞包括血液中单核细胞和组织器官中的巨噬细胞。巨噬细胞包括定居的巨噬细胞和游走的巨噬细胞，在非特异性免疫应答中起吞噬、杀伤和消化病原微生物作用；在特异性免疫应答中也起重要作用。,第二节 固有免疫细胞,Macrophages are important first responders to infection and tissue

3、 damage.,Tissue macrophage Alveolar macrophages (lung) Histiocytes (connective tissue) Kupffer cells (liver) Mesangial cells (kidney) Microglial cells (brain),1. 巨噬细胞(M)表面受体及其识别的配体,巨噬细胞表达多种模式识别受体（PRR）,调理性受体和细胞因子受体。 （1）巨嗜细胞表面的模式识别受体(PRR): PRR识别结合某些病原体或及其产物所共有的高度保守的特定分子结构。 1）甘露糖受体（MR）：8个C型凝集素结构域，借此与病原

4、体结合，产生吞噬或包饮作用。,2）清道夫受体（SR）：至少6种不同分子形式存在。识别乙酰化低密度脂蛋白、LPS、磷壁酸、磷脂酰丝氨酸。 3）Toll样受体（TLR）：为一受体家族，已确认的有11个成员（TLR1-11）。分为二类,即表达于细胞膜上的TLR1、2、4、5、6和胞内器室膜上的TLR3、7、8、9。 TLR2识别的配体较多，包括G+菌的肽聚糖和磷壁酸、支原体的脂蛋白和脂肽、分枝菌属的阿拉伯糖脂、酵母菌的酵母多糖。TLR4识别G+菌的磷壁酸和热休克蛋白60以及与LPS。,The toll like receptors in humans,cytoplasm,ssRNA,Innate i

5、mmune cells can detect and respond to infection by recognizing conserved motifs of microbes using TLRs,(2)病原相关分子模式（PAMP）: PRR识别结合的配体,是病原体或及其产物所共有的高度保守的特定分子结构 (3)调理性受体： 1）IgG Fc受体介导的调理作用 2）补体受体介导的调理作用 (4)细胞因子受体,2. 巨噬细胞的主要生物学功能 (1)对病原体等抗原性异物的杀伤消化和清除：病原体经巨噬细胞吞噬或吞饮入胞内后形成吞噬体，吞噬体与溶酶体融合形成吞噬溶酶体。在吞噬溶酶体内通过氧依赖

6、、非依赖系统杀伤病原体，并进一步在多种水解酶的作用下，使细菌消化降解，同时产生一些具有免疫原性的小分子抗原肽段。,1)氧依赖性杀菌系统及其作用: 包括反应性氧中间物（ROIs）和反应性氮中间物（RNIs)作用系统 ROIs系统：是指在吞噬作用激发下，通过呼吸爆发，激活细胞膜上的还原型辅酶和还原型辅酶，使分子氧活化，生成超氧阴离子、游离羟基、过氧化氢和单态氧产生杀菌作用的系统。中性粒细胞和单核细胞中，过氧化氢可与卤化物、髓过氧化物酶（MPO）组成MPO杀菌系统。而巨噬细胞不具备此系统。 RNIs系统：是指巨噬细胞活化后产生的诱导型一氧化氮合成酶，在还原型辅酶或四氢生物喋呤存在条件下，催化L-精氨

7、酸与氧分子反应，生成胍氨酸和NO，产生杀菌系统。,2)氧非依赖性杀菌系统及其作用,指不需氧分子参与的杀菌系统， 主要包括： 1）酸性PH 2）溶菌酶 3）防御素：阳离子蛋白和多肽组成,3)病原体等抗原性异物的消化和清除,病原体和抗原性异物被杀伤或破坏后，在吞噬溶酶体内多种消化酶的作用下，可进一步消化降解，其产物大部分通过胞吐作用排出胞外，其中有些具有免疫原性的小分子肽段与MHC结合，形成抗原肽-MHC复合物，供T细胞识别。,(2) 参与和促进炎症反应,巨噬细胞可与MCP-1、 IFN-和GM-CSF等细胞因子结合，被募集到感染部位并被活化，活化的巨噬细胞又可通过下列途径参与和促进炎症反应： 1

8、）分泌MIP-1/、MCP-1和IL-8等趋化性细胞因子，募集、活化更多的巨噬细胞、中性粒细胞发挥抗感染作用。 2）分泌多种促炎症因子如TNF-、IL-1、IL-6、IL-8、和低分子量炎性介质如前列腺素E、白三烯B4（LTB4）、血小板活化因子、磷脂酶和过氧化物等参与和促进炎症反应。,(3) 对肿瘤和病毒感染等靶细胞的杀伤作用,巨噬细胞可被LPS、IFN-和GM-CSF等细胞因子激活，各种杀伤性物质和各种水解酶浓度显著升高，发挥杀伤作用 1.与肿瘤和病毒感染细胞结合，使胞内杀菌物质和酶类物质释放至胞外，产生抗肿瘤、抗病毒作用； 2.释放TNF-等细胞毒性物质，诱导靶细胞凋亡； 3.在抗肿瘤和

9、病毒特异性抗体参与下，通过ADCC效应杀伤靶细胞。,(4) 加工处理提呈抗原，启适应性免疫应答,M作为专职APC，将摄取外原性和内原性抗原性加工处理为具有免疫原性小分子抗原肽，以抗原肽-MHC/类分子复合物的形式表达于细胞表面。 当相应的CD4+T细胞或CD8+T细胞通过表面的TCR-CD3复合分子识别并结合后，可产生T细胞活化的第一信号。 同时， M表面的协同刺激分子B7和ICAM-1与T细胞表面的协同刺激分子受体CD28和LFA-1等结合，产生T细胞活化的第二信号。,(5) 免疫调节作用,1）IL-1：促进T和B细胞增殖、分化；刺激骨髓多能干细胞增殖。 2）IL-6：促进B细胞增殖、分化，

10、诱导成熟B细胞分泌抗体；促进T细胞分化；协同其他细胞因子促进骨髓造血干细胞增生，诱导粒细胞和巨噬细胞成熟。 3）IL-12和IL-18：促进T和NK细胞增殖分化，激活T和NK细胞增强其杀伤活性，使其分泌IFN-等。 4）IL-10：抑制单核-巨噬细胞、NK细胞的活化，抑制MHC-II分子B7等协同刺激分子的表达，降低抗原提呈作用，下调免疫应答。,二 树突状细胞,树突状细胞（DC），因有许多分枝突起而得名。 DC广泛分布于脑以外的全身组织和器官，数量很少。 DC来源于髓系干细胞和淋巴系干细胞，据此分为二类：髓样DC和淋巴样DC(浆细胞样DC)。 DC分布在不同的组织器官有不同的名称。,1， DC

11、是专职抗原提呈细胞，其主要功能是摄取、加工处理和提呈抗原（肽），启动特异性（适应性）免疫应答。 未成熟DC-摄取、加工处理和提呈抗原（肽）； 成熟DC-启动特异性（适应性）免疫应答。 2， DC也是体内重要的免疫调节细胞，可通过分泌不同的细胞因子参与固有和适应性免疫应答： 1）分泌IL-12； 2）分泌I型干扰素 3）分泌IL-10和TGF-,三 自然杀伤细胞,NK来源于骨髓淋巴样干细胞，主要分布在外周血和脾脏。 NK最主要的特点是不表达特异性抗原识别受体，但可表达多种表面标志。目前将TCR-、mIg-、CD56+、CD16+的细胞鉴定为NK。此外，NK细胞上表达多种与其杀伤活化和杀伤抑制有关

12、的受体。,Natural killer cells,Unlike B and T cells which are small lymphocytes with a thin rime of cytoplasm surrounding the nucleus, NK cells are larger, have more cytoplasm and contain distinct granules (LGL).,NK细胞的主要生物学功能,1.抗感染和抗肿瘤作用：NK细胞属非特异性免疫细胞，无须抗原预先致敏，就可直接杀伤某些肿瘤和病毒感染的靶细胞，例如：CD16为低亲和性IgG Fc受体（FcR

13、III），当IgG与靶细胞表面相应表位特异性结合后，可通过其Fc段与NK细胞表面CD16结合，而使NK细胞产生非特异性杀伤作用，即ADCC。 2.免疫调节作用:NK活化后，通过分泌IFN-、IL-2、TNF等细胞因子发挥免疫调节作用。,(一)NK细胞杀伤靶细胞的机制 1. 穿孔素/颗粒酶作用途径 2. Fas与FasL作用途径 3. TNF-与TNFR-I作用途径,NK cell,Target cell,(二)NK细胞活性的调节,NK表面有二类功能不同的受体，其中一类受体与靶细胞表面相应配体结合后，可激发NK细胞产生杀伤作用，称为杀伤细胞活化受体；另一类 受体与靶细胞表面相应配体结合后，可抑制

14、NK细胞产生杀伤作用，称为杀伤细胞抑制受体。 按识别配体的不同,可分为识别HLA-I类和非HLA-I类分子的受体,1.NK细胞表面识别HLA-I类分子的受体 识别HLA-I类分子的受体，从结构上分为二种：一种称为杀伤细胞免疫球蛋白样受体（KIR），另一种称为杀伤细胞凝集素样受体（KLR）。 (1)杀伤细胞免疫球蛋白样受体（KIR），为免疫球蛋白超家族（IgSF)成员，胞外区含有可与某些HLA-I类分子结合的结构域。 （ ITAM：免疫受体酪氨酸激活模体） （ ITIM：免疫受体酪氨酸抑制模体）,(2)杀伤细胞凝集素样受体（KLR），由CD94分子和NKG2家族不同成员，通过二硫键共价结合组成异

15、二聚体。 CD94分子和NKG2都属于C型凝集素超家族成员，胞外区均有能与HLA-Ib类分子（ HLA-Ia类分子先导肽与HLA-E分子组成的复合物）结合的结构域。,(3) KIR和KLR的作用及其意义： 活化型KIR/KLR和抑制型KIR/KLR通常共表达于NK细胞膜上，二者均可识别结合正常表达于自身组织细胞上的HLA-I类分子。在HLA-I类分子表达正常的情况下，NK细胞表面的抑制型受体KIR2DL/3DL和CD94/NKG2A异二聚体的作用占主导地位，即抑制型受体与在HLA-I类分子之间的亲和力高于活化型受体，导致抑制信号占优势，表现为NK细胞对自身正常组织不产生杀伤作用。当靶细胞表面H

16、LA-I类分子表达异常，KIR和KLR丧失识别“自我”的能力，此时另一类杀伤活化受体，如自然细胞毒性受体（NCR）和NKG2D等可通过与非HLA-I类分子配体结合，发挥杀伤作用。,2.NK细胞表面识别非HLA-I类分子的活化性受体,此类受体具有自然细胞毒作用，主要包括自然细胞毒性受体（NCR）和NKG2D等。 (1) NKG2D：为NKG2家族成员，与家族中其他成员的同原性较低，也不与CD94结合。它识别MHC-I类相关的A/B分子（MIC A/B）。,(2)自然细胞毒性受体（NCR），包括NKp46、NKp30和NKp44，均属于免疫球蛋白超家族成员。NCR只表达于NK细胞表面，是NK细胞的

17、特有标志，通常在KIR/KLR丧失识别“自我”时，发挥杀伤作用。 1） NKp46和NKp30：表达于不同分化阶段的NK细胞上。 2）NKp44：表达于活化NK细胞表面，是活化NK细胞的特异性标志。,四、NKT细胞 能够组成性表达NK1.1分子和TCR-CD3复合体的T细胞，绝大多数为CD4-CD8-双阴性T细胞。NKT细胞为固有免疫细胞 主要生物学功能 杀伤 调节 五、T细胞 T细胞可分为T、 T两种T细胞类型，表达TCR-CD3复合物的T细胞为T细胞。 主要分布于黏膜和上皮组织，是上皮细胞间淋巴细胞的重要组成成分。 识别特点：直接识别，无MHC限制，识别共同抗原。 作用： 肤粘膜局部抗感染

18、，杀伤肿瘤细胞,六、B-1细胞,B细胞分为B-1B和B-2B细胞两个亚群，前者属非特异性免疫细胞，后者为参与特异性体液免疫应答的B细胞。 表面具有CD5单体和IgM分子的B细胞 B-1B细胞抗体应答特点：在直接受相应多糖抗原刺激后，48h内可产生mIgM为主的低亲和性抗体，对机体早期抗感染免疫和清除变性自身抗原具有重要作用; 在增殖分化过程中不发生Ig类别转换，每个细胞只产生一种类型Ig; 不产生免疫记忆，再次接受相同抗原刺激后，其抗体效价与初次应答时无明显改变。,第三节 固有体液免疫分子及其主要作用,补体系统：旁路途径和MBL途径激活补体系统 细胞因子：诱导产生抗病毒 作用的细胞因子 诱导和

19、促进炎症反应的细胞因子 诱导和增强抗肿瘤作用的细胞因子 防御素：一组耐受蛋白酶的一类富含精氨酸的小分子多 肽对细菌、真菌和病毒有直接杀伤作用。 溶菌酶：破坏多聚糖 乙型溶素：非酶性破坏效应,第四节 固有免疫应答,一、固有免疫应答作用时相 1.瞬时固有免疫应答阶段 （感染0-4h）体表屏障参与、M、中性粒、补体等参与。 2.早期固有免疫应答阶段 （感染后4-96h）活化的巨噬细胞进入感染部位发挥作用；激活B-1细胞、 NK、T，增强早期抗感染作用。 (1)巨噬细胞募集: MIP-1/、 MCP-1、IFN-和GM-CSF作用下,巨噬细胞被募集到感染部位并被活化，活化的巨噬细胞参与和促进炎症反应。,(2)巨噬细胞活化:活化的巨噬细胞可产生大量促炎细胞因子和其他炎性介质,产生如下效果: 1）低分子量炎性介质如前列腺素D2、白三烯B4（LTB4）和MIP-1/、MCP-1等趋化性细胞因子，使局部血管扩通透性增加。 2）TNF-和血小板活化因子使局部血管内皮细胞和血小板活化,引起凝血和血栓并封闭血管磷脂酶和过氧化物等参与和促进炎症反应。 3）发热： TNF-、IL-1和IL-6为内热原，可直接或间接作用于下丘脑体温调节中枢引起发热。,4）