食品免疫學免疫應答

1、第六章 免疫應答（immune response，Ir）,第一節(jié) 免疫應答概述,免疫應答（immune response，IR）是指免疫系統(tǒng)識別和清除抗原的整個過程。在多數(shù)情況下對機體是保護性的生理反應，但在一定條件下也可以導致免疫病理損傷,特異性免疫應答免疫系統(tǒng)識別和清除抗原過程,一、免疫應答的類型,固有免疫應答（非特異性免疫應答）機體在種系發(fā)生和漫長進化過程中逐漸形成的一類可以遺傳的天然免疫功能，在識別和排除病原微生物的入侵過

2、程中發(fā)揮固有免疫應答的作用，最先形成1）先天固有，穩(wěn)定遺傳；2）作用無特異性；3）即刻發(fā)揮免疫效應；4）維持時間短且無免疫記憶；適應性免疫應答，又稱獲得性免疫應答,參與固有免疫的組分,組織屏障 皮膚屏障、黏膜屏障、胎盤屏障和血-腦屏障免疫細胞 吞噬細胞、樹突狀細胞、自然殺傷細胞、NKT細胞、γδT細胞和B1細胞等免疫分子 補體、急性期蛋白、防御素、細胞因子、抗菌肽和溶菌酶等,可溶性天然免疫分子,————————

3、———————————————————————————————————————————— 天然免疫分子 識 別 對 象 效 應——————————————————————————————— 溶菌酶細菌胞壁的糖肽 消化細菌胞壁 甘露糖結(jié)合蛋白（MBP） 富含甘露糖的糖 致敏微生物；蛋白及脂多糖 激活補體 C反應蛋白（CRP）

4、 細菌表面多糖及 致敏微生物；磷酯膽堿 激活補體 補體與細胞及微生物表 殺傷靶細胞；面的糖及蛋白質(zhì)共 趨化炎癥細胞等價結(jié)合 LPS結(jié)合蛋白（LBP）LPS 促進LPS與CD14結(jié)合 可溶性CD14 LPS 促進細胞與LPS結(jié)合———————————————————————————————,天然

5、免疫細胞,肥大細胞 哨兵細胞巨噬細胞 常駐邊防細胞中性粒細胞野戰(zhàn)細胞NK細胞機動兵細胞樹突細胞 工程兵細胞,適應性免疫應答,是抗原特異性免疫細胞受抗原刺激后活化、增殖、分化，并產(chǎn)生一系列免疫生物學效應的過程。其包括：T細胞介導的細胞免疫應答B(yǎng)細胞介導的體液免疫應答免疫耐受,特異性免疫應答的主要特征,高度特異性更有效地識別自我和非我抗原物質(zhì)有免疫記憶作用可形成免疫耐受,,二、適應性免疫

6、應答的基本過程,1.感應階段 是指APC攝取、加工、處理、提呈抗原；T/B細胞的抗原受體特異性識別抗原，此階段又稱抗原識別階段2.增殖和分化階段3.效應階段 是指免疫效應細胞和效應分子共同發(fā)揮作用，產(chǎn)生體液免疫和細胞免疫效應的階段。其結(jié)果是清除非己抗原物質(zhì)或誘導免疫耐受，從而維持機體正常生理狀態(tài)，病理情況下也可能引發(fā)免疫相關性疾病,第二節(jié) 抗原提呈,APC或靶細胞胞漿內(nèi)自身產(chǎn)生或攝入胞內(nèi)的抗原消化降解

7、為一定大小的抗原肽片斷，以適合與胞內(nèi)MHC分子結(jié)合，此過程稱為抗原加工（antigen processing）或抗原處理抗原肽與MHC分子結(jié)合稱抗原肽-MHC分子復合物，并表達在細胞表面，以供T細胞識別，此過程稱為抗原提呈（antigen presenting）,第二節(jié) 抗原提呈,根據(jù)被提呈抗原的來源不同，可將其分為外源性抗原和內(nèi)源性抗原；前者來源于細胞外的抗原，如被吞噬或吞飲的細胞、細菌、微生物蛋白分子或某些自身成分等。后者是細胞

8、內(nèi)合成的抗原，如病毒感染細胞所合成的病毒蛋白、腫瘤細胞合成的蛋白以及胞內(nèi)某些自身正常成分等。,第二節(jié) 抗原提呈,外源性抗原可在局部或通過淋巴液和血液轉(zhuǎn)運至淋巴組織，被該部位的抗原提呈細胞（APC）攝取、加工、處理，并以抗原肽-MHC-Ⅱ類分子復合物的形式表達于APC表面，供特異性CD4+Th細胞識別，此為溶酶體途徑或MHC-Ⅱ類途徑內(nèi)源性抗原在胞內(nèi)加工后形成的抗原肽則與MHC-Ⅰ類分子結(jié)合，以抗原肽-MHC-Ⅰ類分子復合物的形式提呈給

9、CD8+T細胞，此為胞質(zhì)溶膠途徑或MHC-Ⅰ類途徑,一、胞質(zhì)溶膠途徑（MHC-Ⅰ類途徑）,二、溶酶體途徑（MHC-Ⅱ類途徑）,第三節(jié) T細胞介導的細胞免疫應答,胸腺內(nèi)發(fā)育成熟的初始T細胞進入血循環(huán)，穿越淋巴結(jié)的高內(nèi)皮靜脈到達外周淋巴器官，轉(zhuǎn)歸為初始T細胞，初始T細胞識別APC所提呈的特異性抗原而產(chǎn)生免疫應答。T細胞介導的細胞免疫應答通常由TD抗原引起，在多種免疫細胞協(xié)同下完成。參與細胞免疫應答的細胞主要包括APC、具有免疫調(diào)節(jié)作用的細

10、胞和效應T細胞等。,一、T細胞對抗原的識別,未接受抗原刺激的T細胞被稱為初始T細胞（naive T cell）。初始T細胞表面的TCR在特異性識別APC所提呈抗原肽時，須同時識別與抗原肽形成復合物的MHC分子，此即T細胞雙識別。這種特性稱為MHC限制性（MHC restriction）APC將抗原提呈給特異性T細胞，該過程涉及兩種細胞表面多種分子間的相互作用，形成免疫突觸（immune synapse）,一、T細胞對抗原的識別,T細胞

11、TCR特異性識別抗原 初始T細胞與APC隨機接觸，通過某些黏附分子相互作用發(fā)生短暫而可逆性的結(jié)合，TCR從APC表面大量抗原肽-MHC分子復合物中篩選特異性抗原肽。識別后傳導第一活化信號T細胞共受體參與T細胞的抗原識別 T細胞表面CD4或CD8分子是TCR識別抗原的共受體。二者分別與APC表面MHCⅡ類或Ⅰ類分子結(jié)合，可提高TCR與特異性p-MHC的親和力，從而明顯增強T細胞對抗原刺激的敏感性。,二、T細胞活化

12、、增殖和分化,（一）T細胞活化 T細胞接受抗原刺激后，需要雙信號和細胞因子的作用才能夠完全活化。,第二節(jié) T細胞活化的過程,T細胞的完全活化有賴于雙信號和細胞因子的作用。T細胞活化的第一信號來自其受體TCR與抗原的特異性結(jié)合，即T細胞對抗原識別T細胞活化的第二信號來自協(xié)同刺激分子，即APC上的協(xié)同刺激分子與T細胞表面的相應受體的相互作用兩個信號的介導，涉及到一系列免疫分子,協(xié)同刺激,初始T細胞的完全活化需要兩種

13、活化信號的協(xié)同作用。第一信號由TCR識別抗原產(chǎn)生，經(jīng)CD3分子將信號傳導到細胞內(nèi)。由于接受抗原刺激的是抗原特異性T細胞克隆，第一信號的基本作用是使T細胞克隆被抗原活化后產(chǎn)生的適應性免疫應答,具有嚴格的特異性。第二信號（或稱為協(xié)同刺激信號）則由抗原提呈細胞（APC）或靶細胞表面的協(xié)同刺激分子與T細胞表面的相應協(xié)同刺激分子受體相互作用而產(chǎn)生,初始T細胞激活的第一信號和第二信號,1.T細胞活化的第一信號,APC將抗原肽-MHC分子復合物遞

14、呈給T細胞，TCR特異性識別于MHC分子凹槽中的抗原肽，引起TCR交聯(lián)并啟動抗原識別信號，即第一信號，導致CD3和共受體（CD4或CD8）分子的胞漿段尾部相聚，激活與胞漿段尾部相聯(lián)的酪氨酸激素，促使含酪氨酸的蛋白磷酸化，啟動激酶活化的級聯(lián)反應，最終通過激活轉(zhuǎn)錄因子二導致編碼細胞因子及其受體的基因轉(zhuǎn)錄和產(chǎn)物合成,2.T細胞激活的第二信號,APC和T細胞表面黏附分子對（如B7/CD28、LFA-1/ICAM-1或ICAM-2、CD2/LFA

15、-3等）結(jié)合，可向T細胞提供第二激活信號，即共刺激信號，從而是T細胞完全活化。 B7/CD28是重要的共刺激分子，其主要作用是促進IL-2合成受阻，則抗原刺激不能激活特異性T細胞，導致T細胞失能（anergy）。激活的專職APC高表達共刺激分子，而正常組織及精制的APC則不表達或僅表達共刺激分子。由于缺乏共刺激信號使自身反應性T細胞處于無能狀態(tài)，從而有利于維持自身耐受。CTLA4與CD28具有高度同源性，但該分子與B7的親和力比CD2

16、8高約20倍。CD28 / B7參與T細胞的激活，但在T細胞激活至峰值后CTLA4表達則增加，后者與B7結(jié)合可啟動抑制性信號，從而有效制約特異性T細胞克隆的過度增殖。,3.細胞因子參與T細胞活化,除上述雙信號外，T細胞的充分活化還有賴于細胞因子參與?；罨腁PC和T細胞可分泌IL-1、IL-2、IL-2、IL-12等多種細胞因子，它們在T細胞激活中發(fā)揮重要作用,（二）T細胞增殖和分化,激活的T細胞迅速進入細胞周期，通過有絲分裂而大量增殖

17、，并分化為效應T細胞，然后離開淋巴細胞隨血循環(huán)到達感染部位。多種細胞因子參與T細胞增殖和分化過程，其中最重要者為IL-2。靜止T細胞僅表達低親和力IL-2R（βγ）；激活的T細胞可高表達IL-2R （αβγ）并分泌IL-2。通過自分泌及旁分泌作用，IL-2與T細胞表面IL-2R集合，介導T細胞增殖和分化。此外，IL-4、IL-12、IL-15等細胞因子也在T細胞增殖和分化中發(fā)揮重要作用,1.CD4+T細胞的增殖分化,局部微環(huán)境中存在的

18、細胞因子種類是調(diào)控Th0細胞分化的關鍵因素，例如IL-12可促進Th0細胞分化為Th1細胞；IL-4可促進Th0細胞分化為Th2細胞， Th0細胞的分化方向是決定機體免疫應答類型的重要因素： Th1細胞主要介導細胞免疫應答， Th2細胞主要介導體液免疫應答,2.CD8+T細胞的增殖分化,初始CD8+T細胞的激活主要有兩種方式：Th細胞非依賴性：如病毒感染的DC，由于其高表達共刺激分子，可直接刺激CD8+T細胞合成IL-2，促使CD8+

19、T細胞自身增殖并分化為細胞毒T細胞，而無需Th細胞輔助Th細胞依賴性：CD8+T細胞作用的靶細胞一般僅低于表達或不表達共刺激分子，不能刺激初始CD8+T細胞，而需要APC及CD4+T細胞的輔助,2、CD8+T細胞的增殖分化,2.CD8+T細胞的增殖分化,機體對特定抗原長生初次免疫應答后，部分活化的T細胞可轉(zhuǎn)變?yōu)橛洃汿細胞（Tm），參與再次免疫應答。當抗原再次進入機體，少量抗原即可刺激Tm，并迅速產(chǎn)生強烈、持久的應答。,三、T細胞應答的

20、效應及其機制,初始T細胞接受抗原刺激后增殖、分化為效應T細胞，其細胞表面高表達FasL，可介導靶細胞凋亡；效應T細胞可分泌多種活性分子，如細胞毒素（穿孔素、顆粒酶等）、各種蛋白酶、細胞因子等發(fā)揮不同的生物學效應不同類型效應T細胞作用與不同靶細胞，其生物學效應及機制各異。主要介紹CD8+T細胞和CD4+Th1細胞介導的細胞免疫效應,（一）CTL介導的細胞毒效應,CTL主要殺傷胞內(nèi)寄生病原體（病毒、某些胞內(nèi)寄生菌等）的宿主細胞、腫瘤細胞

21、等。CTL多為CD8+T細胞，可識別MHC-Ⅰ類分子遞呈的抗原；約10%的CTL為CD4+T細胞，可識別MHC-Ⅱ類分子遞呈的抗原。CTL可高效、連續(xù)特異性地殺傷靶細胞，而不損害正常組織。,（一）致死性攻擊,穿孔素/顆粒酶途徑Fas/FasL途徑,1.效-靶細胞結(jié)合,效應CTL高表達黏附分子（如LFA-1、CD2等），可有效結(jié)合表達相應配體（ICAM、LFA-3等）的靶細胞。一旦TCR遭遇特異性抗原，TCR的激活信號可增強效-靶細胞表

22、面黏附分子對的親和力，并在細胞接觸部位形成緊密、狹小的空間，使CTL分泌的非特異性效應分子集中于此，從而選擇性殺傷所接觸的靶細胞，但不影響臨近正常細胞。,2.致死性攻擊,CTL主要通過兩條途徑殺傷靶細胞穿孔素/顆粒酶途徑：TNF與FasL途徑：,（二）Th1細胞介導的細胞免疫效應,某些胞內(nèi)寄生的病原體（如分枝桿菌屬的結(jié)核桿菌和麻風桿菌）可在巨噬細胞的吞噬小體內(nèi)生長，并逃避特異性抗體和CTL攻擊。針對此類胞內(nèi)寄生病原體，Th1細胞可通

23、過活化巨噬細胞及釋放各種活性因子而攻擊之。,1.Th1 細胞對巨噬細胞的作用,Th1細胞可產(chǎn)生多種細胞因子，通過多途徑作用與巨噬細胞（1）激活巨噬細胞（2）誘生并募集巨噬細胞,2.Th1細胞對T細胞的作用,Th1細胞產(chǎn)生IL-2等細胞因子，可促進Th1細胞、CTL等增殖，從而放大免疫效應,3.Th1細胞對中性粒細胞的作用,Th1細胞產(chǎn)生淋巴毒素和THF-α，可活化中性粒細胞，促進其殺傷病原體的作用,第四節(jié) B細胞介導的體液免疫應答,

24、成熟的B細胞離開骨髓進入外周循環(huán)，這些細胞若未遭遇相應抗原，即在數(shù)周內(nèi)死亡；若遭遇特異性抗原，則活化、增殖，并分化為漿細胞，通過產(chǎn)生和分泌抗體而發(fā)揮清除病原體的作用。在B細胞應答，由漿細胞所產(chǎn)生的抗體（存在于體液中）是主要的效應分子，故將此類應答稱為體液免疫應答（humoral immune response）,B淋巴細胞的顯微結(jié)構(gòu),（一）B細胞對TD抗原的識別,B細胞針對TD抗原的應答需抗原特異性T細胞輔助。與TCR不同，BCR分子

25、可變區(qū)能直接識別天然抗原決定基，而無需APC對抗原的處理和遞呈，也無MHC限制性。必須指出的是，雖然抗原特異性B細胞與Th細胞所識別的表位不同，但二者須識別同一抗原分子的不同表位，才能相互作用。,（二）特異性B細胞的活化,與T細胞相似，B細胞活化也需要雙信號和細胞因子參與。,第一活化信號經(jīng)由Igα/Igβ傳導入胞內(nèi),二、B細胞活化、增殖和分化,B細胞表面的BCR共受體復合物（CD21-CD19-CD81）在B細胞活化中發(fā)揮如下重要作用

26、：①可使B細胞對抗原刺激的敏感性增強；②對結(jié)合又補體片斷的免疫復合物或抗原，BCR可特異性識別其中的抗原組分，而BCR共受體的CD21可與補體片斷（如C3d）結(jié)合，通過受體/共受體交聯(lián)，使CD19胞內(nèi)段相聯(lián)的酪氨酸激酶和Igα/Igβ相關的酪氨酸激酶發(fā)生磷酸化，通過一系列級聯(lián)反應，促使相關基因表達，使B細胞激活和增殖,,,B細胞的發(fā)育過程,抗原非依賴階段：在胚肝或骨髓,,,,,,,,,,,,,,淋巴干細胞,原B細胞,前B細胞,未成熟

27、細胞,成熟B細胞,Ig 基 因 重 排,胞漿μ+,sIgM+,抗原依賴階段：外周淋巴器官,,,成熟B細胞,sIgM+,sIgD+,sIgM+,sIgD+,,,,活化B細胞,sIgM+,sIgD+,,抗原,,,記憶B細胞,sIgG+,sIgA+,,,,,,,漿細胞,胞漿Ig,,,,,B細胞的抗原呈遞功能,2.B細胞激活的同刺激信號,B細胞激活有賴于T細胞輔助，通過B細胞與Th細胞間復雜的相互作用，B細胞獲得其活化所必需的共刺激信號。初始T

28、h細胞特異性識別APC（主要是DC）所遞呈的抗原肽-MHC-Ⅱ類分子復合物而被激活，在外周淋巴組織（如淋巴結(jié)等）的T細胞區(qū)增殖，并分化為效應Th細胞。效應Th細胞識別B細胞遞呈的特異性抗原，誘導表達多種膜分子，其中最重要者為CD40L。Th細胞表面CD4OL可與B細胞表面CD40結(jié)合，向B細胞提供共刺激信號。其主要效應為：促進B細胞進入增殖周期；使B細胞表達B7分子增加，以增強,B細胞的激活需要第一信號和第二信號的協(xié)同刺激,(二)B

29、細胞的增殖、分化,抗原特異性B細胞的增殖和分化B細胞在生發(fā)中心的分化成熟與轉(zhuǎn)歸,（三）B細胞在生發(fā)中心的分化成熟,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Th,B7,MHC-II TCR,CD4,ICAM LFA-1,,APC,,,,,,,,,,,,,,,,,Th,,,,,,,,,B,CD40L CD40,,,,,,,,,,,分泌細胞因子,,,

30、,,,,,,,,,,Th 細胞活化、增殖,B 細胞擴增,漿細胞,,BCR,抗原,,TD 抗 原 誘 導 體 液 免 疫 應 答 的 過 程,,Bm,,CD28,,,二、體液免疫應答的一般規(guī)律,病原體初次侵入機體所引發(fā)的應答稱為初次免疫應答（primary immune response）。在初次應答的晚期，隨著抗原被清除，多數(shù)效應T細胞和漿細胞均發(fā)生死亡，同時抗體濃度下降。 但是，應答過程中所形成的記憶性T細胞和B細胞具

31、有長壽命而得以保存，一旦再次遭遇同樣的抗原刺激，記憶性淋巴細胞可迅速、高效、特異地產(chǎn)生應答，此即為再次免疫應答（secondary immune respone）,（一）初次免疫應答,機體初次接受抗原刺激后，抗體產(chǎn)生的過程可人為劃分為若干階段：潛伏期對數(shù)期平臺期下降期初次應答主要產(chǎn)生IgM類抗體，后期可產(chǎn)生IgG，所產(chǎn)生的抗體總量及其與抗原的親和力均較低,（二）再次免疫應答,相同抗體再次侵入機體，免疫系統(tǒng)可迅速、高效地產(chǎn)生特異

32、性應答。由于記憶性B細胞表達高親和力BCR，可競爭性結(jié)合低劑量抗原而被激活，故僅需很低抗原量即可有效啟動再次免疫應答。再次免疫應答過程中，記憶性B細胞作為APC攝取、處理抗原，并將抗原遞呈給記憶性Th細胞。激活的Th細胞所表達的多種膜分子和大量分泌型細胞因子又作用于記憶性B細胞，使之迅速增殖并分化為漿細胞，合成和分泌抗體。,由于記憶性B細胞在初次應答的生發(fā)中心已經(jīng)歷增殖、突變、選擇及抗體類別轉(zhuǎn)換、親和力成熟，故其應答過程及所產(chǎn)生的抗體

33、具有如下特征：①應答迅速而持久，其潛伏期明顯縮短，迅速到達平臺期，下降期平緩；②應答強度高，其平臺區(qū)抗體水平比初次應答高10倍以上，且持續(xù)時間長；③再次應答的抗體類別主要使IgG；再次免疫應答產(chǎn)生的抗體親和力明顯高于初次應答。,體液免疫應答的一般規(guī)律,____________________________________________ 初次應答 再次應答____________

34、________________________________ 潛伏期 長 短 高峰濃度 低 高 維持時間 短 長 Ab類型 主要為IgM 主要為IgG Ab效價 低 高 親和力 低

35、 高____________________________________________,三、 B細胞對TI抗原的免疫識別,某些抗原，如某些細菌多糖、多聚蛋白質(zhì)及脂多糖等，能刺激初始B細胞，而無需抗原特異性T細胞的輔助，稱為TI-Ag。能在無胸腺動物誘導強的抗體應答TI抗原分為TI-1和TI-2，以不同機制刺激B細胞TI-1常稱為B細胞絲裂原TI-2為細菌胞壁與莢膜多糖，只能刺激成熟B細胞,第二節(jié)

36、B細胞對TI抗原的免疫識別,B細胞對TI-2抗原的應答作用,為機體提供了一種抗一類重要病原體的快速而特殊的反應。大多數(shù)胞外菌有胞壁多糖，它能使細菌抵抗吞噬細胞的吞噬消化在沒有抗原特異性T細胞輔助下，迅速產(chǎn)生的抗莢膜多糖抗體能包被有莢膜的化膿菌，使之易被吞噬消化,TI-2抗原,主要是細菌胞壁與莢膜多糖,含有高密度重復性B細胞表位，可與抗原特異性B細胞的BCR廣泛交聯(lián),四、B細胞應答的效應,中和作用免疫調(diào)理作用激活補體抗體依賴性細

37、胞介導的細胞毒作用分泌型IgA的局部抗感染作用免疫損傷作用,,第五節(jié) 免疫耐受,免疫耐受（immunotolerance）指機體免疫系統(tǒng)接觸某種抗原后所表現(xiàn)出的特異性免疫無應答或低應答。免疫耐受可天然形成，如機體對自身組織抗原的自身耐受；也可為后天獲得，如人工注射某種抗原后誘導的獲得性耐受。免疫耐受形成的抗原稱為耐受原（tolerogen）。同一抗原物質(zhì)在不同情況下可為耐受原或免疫原（immumogen），取決于抗原的理化性質(zhì)及

38、劑量、免疫途徑和機體的遺傳背景等因素。,免疫耐受的建立與免疫應答的建立具有共同的特點，即均需抗原的誘導，均具有抗原特異性和免疫記憶。免疫耐受的特異性是指機體僅對某一特定抗原無應答或低應答，但對其他無關抗原仍保持正常的免疫應答能力。因此，免疫耐受有別于免疫抑制或免疫缺陷所導致的非特異性免疫抑制或無反應，后者無抗原特異性，對各種抗原均呈無應答或低應答。,一、免疫耐受的誘導條件和形成機制,（一）免疫耐受誘導條件1、抗原因素（1）抗原性質(zhì)

39、（2）抗原劑量（3）抗原免疫途徑（4）其他因素,2、機體因素,免疫系統(tǒng)成熟程度動物種類與品系機體生理狀態(tài),（二）免疫耐受形成的機制,中樞免疫耐受－克隆清除及克隆流產(chǎn),2、外周免疫耐受－克隆無能,,二、免疫耐受的建立、維持和終止,（一）免疫耐受的建立和維持（二）免疫耐受的終止,三、研究免疫耐受的意義,免疫學理論的核心問題是免疫系統(tǒng)對“自己”和“非己”的有效識別，是維持機體免疫穩(wěn)定和正常生理功能的基礎和關鍵。,課堂練習,T細胞活化