第14篇固有免疫應(yīng)答(1)

1、第十四章 固有免疫系統(tǒng)及其應(yīng)答,概述： 固有免疫：生物在長(zhǎng)期的種系進(jìn)化的過程中逐漸形成的一 系列防御機(jī)制。 特點(diǎn)：可遺傳、無明顯個(gè)體差異、 無特異性和免疫記憶性。 作用：主導(dǎo)機(jī)體非特異性抗感染免疫 參與特異性免疫應(yīng)答的啟動(dòng)、效 應(yīng)和調(diào)節(jié),,參與固有免

2、疫的組織、細(xì)胞和效應(yīng)分子,一、屏障結(jié)構(gòu) 1、皮膚粘摸屏障物理屏障--- 機(jī)械阻擋、排除作用化學(xué)屏障--- 分泌殺菌作用生物學(xué)屏障---正常菌群發(fā)揮拮抗作用 2、血胎屏障 3、血腦屏障,,物理屏障：皮膚黏膜、腸蠕動(dòng)、呼吸道上皮纖毛運(yùn)動(dòng)、尿液沖洗。 化學(xué)屏障：汗腺分泌的乳酸、皮脂腺分泌的不飽和脂肪酸、胃酸、呼吸道和消化黏液中的溶菌酶、抗菌肽、補(bǔ)體等。 生物學(xué)屏障：皮膚黏膜寄生的正常菌群，如大腸桿菌可分泌細(xì)菌素抑制厭氧菌和革

3、蘭氏陽性菌定居和繁殖。,體 表 屏 障,內(nèi)部屏障： 血－腦脊液屏障,由軟腦膜、脈絡(luò)叢的毛細(xì)血管壁和血管壁外的星狀膠質(zhì)細(xì)胞構(gòu)成，結(jié)構(gòu)致密，阻擋病原微生物及大分子物質(zhì)進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)。嬰幼兒血腦屏障發(fā)育不完善，易發(fā)生中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染。,血胎屏障,由母體子宮內(nèi)膜的基蛻膜和胎兒的絨毛膜滋養(yǎng)層細(xì)胞共同構(gòu)成，防止母體中病原微生物進(jìn)入胎兒體內(nèi)。妊娠早期（頭3個(gè)月內(nèi)）此屏障不完善，某些病毒如風(fēng)疹病毒感染可引起流產(chǎn)

4、、胎兒畸形和死胎。,二、固有免疫細(xì)胞（一）吞噬細(xì)胞,,,,Neutrophil,Monocyte,Lymphocyte,Neutrophil,Basophil,Eosinophil,1、單核吞噬細(xì)胞系統(tǒng)： 單核細(xì)胞（monocyte） 巨噬細(xì)胞 (macrophage, Mφ),單核細(xì)胞體積較大，蹄狀核（左，普通光鏡）。透射電鏡顯示其高

5、爾基體發(fā)達(dá)、線粒體豐富、胞漿顆粒明顯(中）。掃描電鏡顯示腹腔巨噬細(xì)胞粘附于玻璃表面（右）。,,1）發(fā)育過程,骨 髓,血 液,組 織,多能干細(xì)胞,髓樣干細(xì)胞,單核母細(xì)胞,前單核細(xì)胞,單核細(xì)胞,單核細(xì)胞,巨噬細(xì)胞 結(jié)締組織：組織細(xì)胞 肺：肺泡巨噬細(xì)胞 肝：枯否細(xì)胞 脾與淋巴結(jié)：游走與固定巨噬細(xì)胞 漿膜腔：胸、腹腔巨噬細(xì)胞 神經(jīng)組織：小膠質(zhì)細(xì)胞

6、 骨：破骨細(xì)胞 關(guān)節(jié)：滑膜A型細(xì)胞,,,,,,,,,2）巨噬細(xì)胞表面受體及其識(shí)別的配體 I 模式識(shí)別受體（pattern recognition receptor ，PRR） 固有免疫細(xì)胞表面或胞內(nèi)器室膜上能夠直接識(shí)別病原 微生物或凋亡細(xì)胞表面共有的特定分子結(jié)構(gòu)的受體。 分泌型PRR：MBL、C-反應(yīng)蛋白等 膜型PRR：種類多，主要介

7、導(dǎo)巨噬細(xì)胞等吞噬、攝取微生物 等抗原物質(zhì)。,,分泌型PRR,甘露聚糖結(jié)合凝集素 （MBL） *屬于肝臟合成的急性期反應(yīng)蛋白 *識(shí)別并結(jié)合G-/G+菌、酵母菌、某些病毒等表面的甘露糖 *激活MBL補(bǔ)體途徑，發(fā)揮調(diào)理、致炎作用。,*甘露糖受體(mannose receptors, MR) 識(shí)別廣泛表達(dá)于病原體細(xì)胞壁糖蛋白、糖脂分子末端的甘露糖和巖藻糖殘基。介導(dǎo)吞噬

8、或胞吞作用。*清道夫受體（scavenger receptors，SR） 識(shí)別乙酰化低密度脂蛋白、LPS、磷壁酸磷脂酰絲氨酸，參與對(duì)某些病原體，衰老、凋亡細(xì)胞的清除。,*Toll 樣受體（Toll like receptors，TLR） 人TLR有11種,TLR1-6表達(dá)與細(xì)胞膜上,TLR7-11表達(dá)于胞內(nèi)器室,主要識(shí)別病原體的特定分子結(jié)構(gòu),主要識(shí)別病毒的RNA、病原體的非甲基化CpGDNA,介導(dǎo)吞噬或胞

9、吞作用,誘導(dǎo)促炎CK和I型IFN產(chǎn)生,,,,,Non-specialized cells can detect and respond to infection by recognizingconserved motifs of microbes using Tlrs,The toll like receptors in humans,,cytoplasm,PRR的生物學(xué)特征： * 較少多樣性,泛特異性識(shí)別* 非克隆性表達(dá)

10、:同一類型細(xì)胞（如巨噬細(xì)胞）表達(dá)的 PRR具有相同的特異性。 * 介導(dǎo)快速的生物學(xué)反應(yīng)，無需細(xì)胞增殖。,II 病原相關(guān)分子模式 （pathogen associated molecuar pattern，PAMP） 主要指病原微生物表面某些高度保守的的分子 結(jié)構(gòu)或凋亡細(xì)胞表面共有的特定分子結(jié)構(gòu)。 例如：脂多糖，

11、肽聚糖、脂磷壁酸、甘露糖 病毒的dsRNA等 PAMP的特征： - 通常為病原微生物所特有，而宿主細(xì)胞不產(chǎn)生； - 為微生物的生存或致病性所必需； - 為宿主天然免疫細(xì)胞泛特異性識(shí)別的分子基礎(chǔ),III調(diào)理性受體 * 補(bǔ)體受體 （CR） 附著于病原體等抗原 物質(zhì)表面的C3b、C4b

12、 + 吞噬細(xì)胞表面的C3bR、C4bR * FcγR 發(fā)揮Fc調(diào)理作用。,,促吞噬作用,3）生物學(xué)功能 I 清除、殺傷病原體,Respiratory Burst,Oxygen Dependent Myeloperoxidase dependent reactions,,,NADPH oxidase： NADPH+2O2?NADP+2O-2+ H+

13、 2O-2 +2H+ ? H2O2 + O-2,,,,,Nitric Oxide Dependent Killing,,Nitric Oxide,,,,,,,,,氧依賴性殺傷機(jī)制：氧化酶系統(tǒng)和誘導(dǎo)型NO合酶,非氧依賴性殺傷機(jī)制：溶酶體酶和其他酶,II 加工提呈抗原 攝取、加工處理抗原并向 TL提呈抗原，啟動(dòng)適應(yīng)性 免疫應(yīng)答。,參與促進(jìn)炎癥

14、反應(yīng)（IL-1、8，TNF-α，溶菌酶，膠原酶等）,,,,發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用（IL-1、IL-6、IL-10等）,III 分泌作用 分泌多種CK和胞外酶,IV 殺傷腫瘤細(xì)胞和病毒感染細(xì)胞 PRR和調(diào)理性受體表達(dá)增加 溶酶體數(shù)目增加

15、 ROI、RNI和各種水解酶濃度顯著增加 TNF-α分泌增加 有效殺傷腫瘤細(xì)胞和病毒感染細(xì)胞； 分泌TNF-α，誘導(dǎo)腫瘤和病毒感染細(xì)胞凋亡。,,活化后的巨噬細(xì)胞,,,,,,Invol

16、ved in initial defense and antigen presentation and have effector functions,2）中性粒細(xì)胞▲主要膜分子 *補(bǔ)體受體：CR1、CR3 和 CR4 *Fc受體：lgG Fc受體、 IgA Fc受體 *其他膜分子： LFA-1、IL-8R等?！饕庖邔W(xué)功能

17、 有強(qiáng)的趨化作用和吞噬功能，清除胞外病原體感染，在急性炎癥中起關(guān)鍵作用。,中性粒細(xì)胞的趨化,2、自然殺傷細(xì)胞（natureal killer, NK）1）概述 NK細(xì)胞來源于骨髓淋巴樣干細(xì)胞，主要分布 于外周血和脾臟。 特點(diǎn)： 不表達(dá)特異性抗原識(shí)別受體 直接殺傷靶細(xì)胞，且殺傷作用不受MHC限制

18、 表面標(biāo)記: TCR- mIg- CD56+ CD16+ (IgGFcR),2)殺傷方式與機(jī)制 方式 * 自然殺傷 無須抗原預(yù)先致敏，與靶細(xì)胞接觸后很快發(fā)揮殺傷效應(yīng)（4小時(shí)內(nèi)）* ADCC,機(jī)制*穿孔素/顆粒酶途徑 *Fas/FasL途徑

19、*TNF- α/TNFR-I途徑,穿孔素/顆粒酶,顆粒酶的作用,Figure 6-30,,▲ 識(shí)別HLA-I類分子的NK細(xì)胞受體 I 殺傷細(xì)胞免疫球蛋白樣受體（killer immunoglobulin-like eceptor, 兩個(gè)亞類:KIR2D， KIR3D KIR）

20、 胞漿區(qū)氨基酸序列 胞漿區(qū)氨基酸序列較短， 較長(zhǎng),且含ITIM. 與DAP-12（含ITAM）

21、 非共價(jià)結(jié)合. KIR2DL/KIR3DL KIR2DS/KIR3DS （轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制信號(hào)） （ 轉(zhuǎn)導(dǎo)活化信號(hào)）

22、,,,,,3）NK細(xì)胞活性的調(diào)節(jié) NK細(xì)胞的活性受其表面多種調(diào)節(jié)性受體的調(diào)控,,,II 殺傷細(xì)胞凝集素樣受體（killer lectin-like receptor,KLR） CD94 + NKG2A/NKG2C組成的異二聚體, 二者胞外區(qū)均有能與HLA-I分子的結(jié)合的結(jié)構(gòu)域。 CD94 CD94 NKG2A （胞漿含I

23、TIM） NKG2C + DAP-12 （胞漿含ITAM） 轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制信號(hào) 轉(zhuǎn)導(dǎo)活化信號(hào),,,,,KIR 和KLR均包含雙重功能：P142圖14-2,14-3 轉(zhuǎn)導(dǎo)活化信號(hào)—活化性受體

24、 轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制信號(hào)— 抑制性受體 作用及意義 抑制性的KIR/KLR HLA-I類分子 活化性的KIR/KLR 糖類配體,,細(xì)胞HLA-I類分子正常表達(dá) 細(xì)胞HLA-I類分子表達(dá)下降或缺失 抑制性受體與HLA-I類　　　　　抑制性受體無

25、配體結(jié)合，　分子間親和力高，占主導(dǎo)．　　　失去負(fù)調(diào)控作用． 抑制信號(hào)占優(yōu)勢(shì) 活化信號(hào)占優(yōu)勢(shì) NK細(xì)胞不殺傷正常組織 NK細(xì)胞活化，殺傷靶細(xì)胞,,,,,,,,,,,,,Figure 8-32,,▲識(shí)別非HLA-I類分子的NK細(xì)胞活化受體 I NKG2D 主要表達(dá)在NK細(xì)胞和γδTL表面。

26、NKG2D - DAP10(胞漿區(qū)有ITAM) HLA-I類樣分子 （主要表達(dá)在某些腫瘤細(xì) 胞和病毒感染細(xì)胞表面， 正常細(xì)胞缺失。）,,,NK細(xì)胞活化殺傷靶細(xì)胞,II自然細(xì)胞毒性受體（natural cytotoxicity receptors，NCR）NCR是NK細(xì)胞特有的標(biāo)志，也是其主要的活化受體。NCR識(shí)別的配體目前尚不清楚。4）生物學(xué)功能： 抗

27、感染 抗腫瘤 免疫調(diào)節(jié)：分泌細(xì)胞因子（如IFN-γ、TNF-α、 GM-CSF、 IL-3、M-CSF等） *促進(jìn)T、B、APC等功能 *促進(jìn)或抑制造血細(xì)胞發(fā)育,A NK cell (NK)

28、 attached to a target cell (TC),吞噬細(xì)胞和NK細(xì)胞的作用,3、B1細(xì)胞4、γδTL5、其他固有免疫細(xì)胞1） 嗜堿性粒細(xì)胞和肥大細(xì)胞 嗜堿性粒細(xì)胞—血液中 肥大細(xì)胞—粘膜和結(jié)締組織中 二種細(xì)胞表面均表達(dá)高親和力的IgE Fc受體，是速發(fā) 型超敏反應(yīng)重要的效應(yīng)細(xì)胞。,,Basophil,2）嗜酸性粒細(xì)胞 抗

29、寄生蟲感染 拮抗和調(diào)節(jié)速發(fā)型超敏反應(yīng),嗜酸性粒細(xì)胞攻擊血吸蟲幼蟲,Eosinophil,嗜酸性粒細(xì)胞,在普通光學(xué)顯微鏡下觀察Giemsa 染色的血涂片，嗜酸性粒細(xì)胞胞核為雙葉狀，胞漿中含有大量深紅色細(xì)胞顆粒。透射電鏡下其胞漿顆粒呈結(jié)晶狀。,嗜堿性粒細(xì)胞 (Basophil),在普通光學(xué)顯微鏡下觀察Giemsa染色的血涂片，嗜堿性粒細(xì)胞胞漿中布滿深藍(lán)色細(xì)胞顆粒。透射電鏡下胞漿顆粒中充滿致密物質(zhì),肥大細(xì)胞(mast c

30、ell),,組織中的肥大細(xì)胞含有大量致密細(xì)胞顆粒（左）。Crohn氏病患者腸粘膜組織的肥大細(xì)胞自發(fā)釋放顆粒的內(nèi)容物，留下許多細(xì)胞顆粒空穴（右）。,分布：鄰近血管、神經(jīng)、和腺體，易遭遇入侵的病原體 在LPS、C3a、C5a作用下→釋放生物活性介質(zhì)→發(fā)揮趨化、激活補(bǔ)體和致炎效應(yīng),肥大細(xì)胞,B-1細(xì)胞(CD5+),分布：腹腔、胸腔、腸壁固有層 抗原識(shí)別受體多樣性較少，主要針對(duì)TI2抗原,產(chǎn)生IgM 主要承擔(dān)腹腔、胸腔等體腔部位的非

31、特異性免疫防御功能,（三）固有免疫效應(yīng)分子1、補(bǔ)體系統(tǒng) 旁路途徑、MBL途徑 MAC溶菌、溶細(xì)胞 趨化作用（C3a、C5a） 調(diào)理作用（C3b、C4b）,2、細(xì)胞因子 抗病毒感染--- IFN-α/β 促進(jìn)炎癥反應(yīng)—IL-1、IL-8 免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤---IFN- γ，TNF 促炎細(xì)胞因子：IFN-g，TNF-a，IL-1, IL

32、-6, IL-8,,3、防御素 一組耐蛋白酶、富含精氨酸的小分子多肽。 對(duì)細(xì)菌、真菌和帶包膜的病毒具有廣譜的直接殺傷活性。4、溶菌酶 不耐熱的堿性蛋白，廣泛存在于體液和細(xì)胞溶酶體中， 主要破壞G+菌的細(xì) 胞壁---菌細(xì)胞裂解。,,三、固有免疫應(yīng)答,（一）固有免疫應(yīng)答的作用時(shí)相 1、瞬時(shí)固有免疫應(yīng)答階段 發(fā)生于感染后的0-4小時(shí)內(nèi)。

33、 抗感染機(jī)制 屏障作用 吞噬作用 激活補(bǔ)體旁路途、MBL途徑溶菌、溶細(xì)胞,2、早期固有免疫應(yīng)答階段 發(fā)生于感染后的4-96小時(shí)內(nèi)。 細(xì)胞因子產(chǎn)生 巨噬細(xì)胞的募集和活化

34、 產(chǎn)生大量促炎細(xì)胞因子 和其他炎性介質(zhì) 炎癥反應(yīng)出現(xiàn),,,,,,,,,,,,NK細(xì)胞、 γδTL活化殺傷胞內(nèi)菌和病毒,補(bǔ)體系統(tǒng)進(jìn)一步活化調(diào)理、溶菌作用加強(qiáng),3、適應(yīng)性免疫應(yīng)答的誘導(dǎo)階段 發(fā)生于感染96小時(shí)之后 活化的巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞

35、 作為APC對(duì)抗原加工、提呈， 細(xì)胞表面協(xié)同刺激分子 以抗原肽-MHC表達(dá)于細(xì)胞 表達(dá)上調(diào) 。 表面。 血液、淋巴液 外周免疫器官

36、 誘導(dǎo)產(chǎn)生適應(yīng)性免疫應(yīng)答,,,,Functions within seconds of contacting a pathogen A mechanical, selectively permeable barrier between the ‘outside’ and ‘inside’Produce natural antibiotics -

37、 cationic antibacterial peptides - defensins and cathelicidinsMay possess motile ciliaRapidly renewableProduce cytokines - proteins that alter the behaviour of other cellsProduce chemokines - proteins that attract ot

38、her cellsMay produce mucinsTransport antibodies from ‘inside’ to ‘outside’,First line of defence - Epithelial cells,,,,,,,,,,,,,Outside,Inside,Primary role is to block the entry of microorganisms,,,,,,,Epithelial cells

39、 ‘a(chǎn)ctivated’ upon contact with microorganism,Chemokines and cytokines are made by activated epithelial cells,,General scheme of an immune response,,Phagocytes,,,,,,,Phagocytic neutrophils respond to an epithelial chemo

40、kine interleukin-8 (IL-8)Cells migrate from the blood into the tissue underlying the infection,Inflammation,,InflammationHeat - Swelling - Redness - Pain - Loss of Function,Neutrophils - Hours,Monocytes/macrophag

41、es - Hours to days,NK cells - Hours to days,Timing of innate immunity after infection,Short-lived,Long-lived & connect withadaptive immune system,固有免疫和適應(yīng)性免疫的識(shí)別應(yīng)答特點(diǎn)特點(diǎn) 固有免疫

42、 適應(yīng)性免疫識(shí)別的Ag種 識(shí)別微生物及其產(chǎn)物 既可識(shí)別微生物分子Ag類和靶分子 或凋亡細(xì)胞的特定 也可識(shí)別非微生物Ag結(jié)構(gòu) 組分 （PAMA）識(shí)別的特異性 不高，僅能區(qū)分不同 高度特異性，可區(qū)分 種類的微生物 同種間、同一微生物

43、 不同的Ag組分應(yīng)答特點(diǎn) 無細(xì)胞克隆增殖 淋巴細(xì)胞克隆增殖 迅速產(chǎn)生應(yīng)答 有免疫記憶性 無免疫記憶性,,,,,醫(yī)學(xué)免疫學(xué),上海第二醫(yī)

44、科大學(xué)免疫教研室,,(二)固有免疫應(yīng)答和適應(yīng)性免疫應(yīng)答的關(guān)系 1、固有免疫應(yīng)答啟動(dòng)適應(yīng)性免疫應(yīng)答 巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞---處理、提呈抗原---表達(dá)協(xié)同刺激分子,,2、固有免疫應(yīng)答影響適應(yīng)性免疫應(yīng)答的類型,天然免疫細(xì)胞表面PRR ?識(shí)別不同PAMP而被激活 ?表達(dá)不同細(xì)胞因子譜 ?誘導(dǎo)初始T細(xì)胞分化為不同亞群 ? 決定特異性免疫應(yīng)答類型,Th1 和 Th2 細(xì)胞的分化,,

45、,IL-12,IFN-g,,,,,,,,,,Macrophage,NK cell,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,IL-4,Mast cell,,,,Th1,,,Th2,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Th0,,,,IFN-g,NK細(xì)胞活化 ?產(chǎn)生IFN-γ ?激活Mφ并分泌IL-12 ? IFN-γ和IL-12?抑制 IL-4產(chǎn)生 ?

46、Th0分化為Th1細(xì)胞,某些寄生蟲（如蠕蟲）感染 ?模式識(shí)別機(jī)制 ?激活多種固有免疫細(xì)胞 （肥大細(xì)胞和嗜堿粒細(xì)胞分泌 IL-4，嗜酸粒細(xì)胞分泌IL-5 Mφ分泌IL-10） ?誘導(dǎo)Th0細(xì)胞分化為Th2細(xì)胞,固有免疫細(xì)胞的PRR接受不同PAMP的刺激 產(chǎn)生不同細(xì)胞因子 調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫細(xì)胞的分化方向

47、 決定適應(yīng)性免疫應(yīng)答的類型 胞內(nèi)菌刺激 誘導(dǎo)初始TL 產(chǎn)生 巨噬細(xì)胞 IL-12、 T

48、h1 細(xì)胞免疫 IFN- γ等 NK細(xì)胞 IL-4等 Th2 體液免疫 寄生蟲刺激

49、 誘導(dǎo)初始TL 產(chǎn)生,,,,,,,,,,3、固有免疫應(yīng)答協(xié)助適應(yīng)性免疫應(yīng)答發(fā)揮免疫效應(yīng) 體液免疫的效應(yīng)物質(zhì)抗體不能直接清除抗原， 必須借助 * 固有免疫細(xì)胞：巨噬細(xì)胞---調(diào)理吞噬

50、 NK細(xì)胞--- 細(xì)胞毒作用 *固有免疫分子：補(bǔ)體---溶菌、溶細(xì)胞 有效殺傷、清除抗原,,,天然免疫和特異性免疫的協(xié)同作用：抗體和補(bǔ)體促進(jìn)對(duì)細(xì)菌的吞噬和殺傷,適應(yīng)性免疫應(yīng)答與固有免疫應(yīng)答的協(xié)同效應(yīng),本章重點(diǎn)內(nèi)容PRR、PAMP的概念、分類和作用特點(diǎn)NK細(xì)胞區(qū)分正常細(xì)胞和異常細(xì)胞的