第14篇固有免疫應答(1)

1、第十四章 固有免疫系統(tǒng)及其應答,概述： 固有免疫：生物在長期的種系進化的過程中逐漸形成的一 系列防御機制。 特點：可遺傳、無明顯個體差異、 無特異性和免疫記憶性。 作用：主導機體非特異性抗感染免疫 參與特異性免疫應答的啟動、效 應和調節(jié),,參與固有免

2、疫的組織、細胞和效應分子,一、屏障結構 1、皮膚粘摸屏障物理屏障--- 機械阻擋、排除作用化學屏障--- 分泌殺菌作用生物學屏障---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、呼吸道上皮纖毛運動、尿液沖洗。 化學屏障：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、補體等。 生物學屏障：皮膚黏膜寄生的正常菌群，如大腸桿菌可分泌細菌素抑制厭氧菌和革

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

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

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

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

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

8、或胞吞作用。*清道夫受體（scavenger receptors，SR） 識別乙?；兔芏戎鞍?、LPS、磷壁酸磷脂酰絲氨酸，參與對某些病原體，衰老、凋亡細胞的清除。,*Toll 樣受體（Toll like receptors，TLR） 人TLR有11種,TLR1-6表達與細胞膜上,TLR7-11表達于胞內器室,主要識別病原體的特定分子結構,主要識別病毒的RNA、病原體的非甲基化CpGDNA,介導吞噬或胞

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

10、:同一類型細胞（如巨噬細胞）表達的 PRR具有相同的特異性。 * 介導快速的生物學反應，無需細胞增殖。,II 病原相關分子模式 （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 結構或凋亡細胞表面共有的特定分子結構。 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，而宿主細胞不產生； - 為微生物的生存或致病性所必需； - 為宿主天然免疫細胞泛特異性識別的分子基礎,III調理性受體 * 補體受體 （CR） 附著于病原體等抗原 物質表面的C3b、C4b

12、 + 吞噬細胞表面的C3bR、C4bR * FcγR 發(fā)揮Fc調理作用。,,促吞噬作用,3）生物學功能 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,,,,,,,,,氧依賴性殺傷機制：氧化酶系統(tǒng)和誘導型NO合酶,非氧依賴性殺傷機制：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，啟動適應性 免疫應答。,參與促進炎癥

14、反應（IL-1、8，TNF-α，溶菌酶，膠原酶等）,,,,發(fā)揮免疫調節(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 殺傷腫瘤細胞和病毒感染細胞 PRR和調理性受體表達增加 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 有效殺傷腫瘤細胞和病毒感染細胞； 分泌TNF-α，誘導腫瘤和病毒感染細胞凋亡。,,活化后的巨噬細胞,,,,,,Invol

16、ved in initial defense and antigen presentation and have effector functions,2）中性粒細胞▲主要膜分子 *補體受體：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功能

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

18、 表面標記: TCR- mIg- CD56+ CD16+ (IgGFcR),2)殺傷方式與機制 方式 * 自然殺傷 無須抗原預先致敏，與靶細胞接觸后很快發(fā)揮殺傷效應（4小時內）* ADCC,機制*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,,▲ 識別HLA-I類分子的NK細胞受體 I 殺傷細胞免疫球蛋白樣受體（killer immunoglobulin-like eceptor, 兩個亞類: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,且含ITIM. 與DAP-12（含ITAM）

21、 非共價結合. KIR2DL/KIR3DL KIR2DS/KIR3DS （轉導抑制信號） （ 轉導活化信號）

22、,,,,,3）NK細胞活性的調節(jié) NK細胞的活性受其表面多種調節(jié)性受體的調控,,,II 殺傷細胞凝集素樣受體（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分子的結合的結構域。 CD94 CD94 NKG2A （胞漿含I

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

24、 轉導抑制信號— 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,,細胞HLA-I類分子正常表達 細胞HLA-I類分子表達下降或缺失 抑制性受體與HLA-I類　　　　　抑制性受體無

25、配體結合，　分子間親和力高，占主導．　　　失去負調控作用． 抑制信號占優(yōu)勢 活化信號占優(yōu)勢 NK細胞不殺傷正常組織 NK細胞活化，殺傷靶細胞,,,,,,,,,,,,,Figure 8-32,,▲識別非HLA-I類分子的NK細胞活化受體 I NKG2D 主要表達在NK細胞和γδTL表面。

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

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

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

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

30、ell),,組織中的肥大細胞含有大量致密細胞顆粒（左）。Crohn氏病患者腸粘膜組織的肥大細胞自發(fā)釋放顆粒的內容物，留下許多細胞顆?？昭ǎㄓ遥?分布：鄰近血管、神經、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→發(fā)揮趨化、激活補體和致炎效應,肥大細胞,B-1細胞(CD5+),分布：腹腔、胸腔、腸壁固有層 抗原識別受體多樣性較少，主要針對TI2抗原,產生IgM 主要承擔腹腔、胸腔等體腔部位的非

31、特異性免疫防御功能,（三）固有免疫效應分子1、補體系統(tǒng) 旁路途徑、MBL途徑 MAC溶菌、溶細胞 趨化作用（C3a、C5a） 調理作用（C3b、C4b）,2、細胞因子 抗病毒感染--- IFN-α/β 促進炎癥反應—IL-1、IL-8 免疫調節(jié)、抗腫瘤---IFN- γ，TNF 促炎細胞因子：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。 對細菌、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胞溶酶體中， 主要破壞G+菌的細 胞壁---菌細胞裂解。,,三、固有免疫應答,（一）固有免疫應答的作用時相 1、瞬時固有免疫應答階段 發(fā)生于感染后的0-4小時內。

33、 抗感染機制 屏障作用 吞噬作用 激活補體旁路途、MBL途徑溶菌、溶細胞,2、早期固有免疫應答階段 發(fā)生于感染后的4-96小時內。 細胞因子產生 巨噬細胞的募集和活化

34、 產生大量促炎細胞因子 和其他炎性介質 炎癥反應出現(xiàn),,,,,,,,,,,,NK細胞、 γδTL活化殺傷胞內菌和病毒,補體系統(tǒng)進一步活化調理、溶菌作用加強,3、適應性免疫應答的誘導階段 發(fā)生于感染96小時之后 活化的巨噬細胞、樹突狀細胞

35、 作為APC對抗原加工、提呈， 細胞表面協(xié)同刺激分子 以抗原肽-MHC表達于細胞 表達上調 。 表面。 血液、淋巴液 外周免疫器官

36、 誘導產生適應性免疫應答,,,,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、 ‘activated’ 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,固有免疫和適應性免疫的識別應答特點特點 固有免疫

42、 適應性免疫識別的Ag種 識別微生物及其產物 既可識別微生物分子Ag類和靶分子 或凋亡細胞的特定 也可識別非微生物Ag結構 組分 （PAMA）識別的特異性 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組分應答特點 無細胞克隆增殖 淋巴細胞克隆增殖 迅速產生應答 有免疫記憶性 無免疫記憶性,,,,,醫(yī)學免疫學,上海第二醫(yī)

44、科大學免疫教研室,,(二)固有免疫應答和適應性免疫應答的關系 1、固有免疫應答啟動適應性免疫應答 巨噬細胞、樹突狀細胞---處理、提呈抗原---表達協(xié)同刺激分子,,2、固有免疫應答影響適應性免疫應答的類型,天然免疫細胞表面PRR ?識別不同PAMP而被激活 ?表達不同細胞因子譜 ?誘導初始T細胞分化為不同亞群 ? 決定特異性免疫應答類型,Th1 和 Th2 細胞的分化,,

45、,IL-12,IFN-g,,,,,,,,,,Macrophage,NK cell,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,IL-4,Mast cell,,,,Th1,,,Th2,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Th0,,,,IFN-g,NK細胞活化 ?產生IFN-γ ?激活Mφ并分泌IL-12 ? IFN-γ和IL-12?抑制 IL-4產生 ?

46、Th0分化為Th1細胞,某些寄生蟲（如蠕蟲）感染 ?模式識別機制 ?激活多種固有免疫細胞 （肥大細胞和嗜堿粒細胞分泌 IL-4，嗜酸粒細胞分泌IL-5 Mφ分泌IL-10） ?誘導Th0細胞分化為Th2細胞,固有免疫細胞的PRR接受不同PAMP的刺激 產生不同細胞因子 調節(jié)適應性免疫細胞的分化方向

47、 決定適應性免疫應答的類型 胞內菌刺激 誘導初始TL 產生 巨噬細胞 IL-12、 T

48、h1 細胞免疫 IFN- γ等 NK細胞 IL-4等 Th2 體液免疫 寄生蟲刺激

49、 誘導初始TL 產生,,,,,,,,,,3、固有免疫應答協(xié)助適應性免疫應答發(fā)揮免疫效應 體液免疫的效應物質抗體不能直接清除抗原， 必須借助 * 固有免疫細胞：巨噬細胞---調理吞噬

50、 NK細胞--- 細胞毒作用 *固有免疫分子：補體---溶菌、溶細胞 有效殺傷、清除抗原,,,天然免疫和特異性免疫的協(xié)同作用：抗體和補體促進對細菌的吞噬和殺傷,適應性免疫應答與固有免疫應答的協(xié)同效應,本章重點內容PRR、PAMP的概念、分類和作用特點NK細胞區(qū)分正常細胞和異常細胞的