细胞介导的免疫应答

第八章细胞介导的免疫应答一、免疫应答的基本概念免疫应答是指机体受抗原刺激后，免疫活性细胞对抗原的识别，自身的活化、增殖、分化以及产生特异性免疫效应的过程。免疫应答最基本的生物学意义是识别“自己”与“非己”，并清除“非己”的抗原性物质，以保护机体免受抗原异物的侵袭。第一节概述二、免疫应答的发生场所淋巴结、脾和粘膜等外周免疫器官是发生免疫应答的主要场所。三、免疫应答的类型•机体对抗原是否产生效应：正免疫应答：免疫活性细胞在识别抗原后，被活化并产生免疫效应细胞和效应分子，表现出免疫生物学效应负免疫应答：某些特定条件下，免疫活性细胞对抗原识别后被诱导处于不活化状态，即免疫耐受•参与免疫应答的细胞种类及发挥效应的机制体液免疫应答：指B细胞接受抗原刺激后，增殖、分化为浆细胞，产生、分泌抗体，抗体存在于各种体液中，发挥效应作用细胞免疫应答：T细胞接受抗原刺激后，增殖分化为效应细胞，由效应细胞直接杀伤靶细胞或分泌细胞因子，诱生炎症反应，以达到清除靶细胞的目的•抗原进入机体的次数初次免疫应答：抗原第一次进入机体引起的免疫应答再次免疫应答：机体再次接受相同抗原刺激后诱生的应答•抗原来源、作用和组成成分的不同特异性免疫应答（获得性免疫、适应性免疫）非特异性免疫应答（天然免疫、固有性免疫innateimmunity）•效应结果生理性免疫应答：机体识别自己清除异己，把入侵的异己成分排除，重新恢复机体内环境的平衡和稳定病理性免疫应答：机体排除异己的作用，会涉及机体自身的正常成分或功能，造成自身组织或功能的病理性损伤•根据获得免疫的方式主动免疫：机体受到外来抗原的刺激产生免疫应答而获得的免疫力。被动免疫：机体因接受外来免疫物质而产生的免疫力。四、免疫应答的基本过程免疫应答的基本过程可分为三个阶段：1、感应阶段：抗原递呈和识别阶段。2、反应阶段：为T细胞和B细胞在识别抗原后的活化、增殖和分化阶段。在这一阶段中，小部分T细胞和B细胞停止分化，分别转变成为T记忆细胞和B记忆细胞。3、效应阶段：为产生免疫效应的阶段。T细胞B细胞细胞免疫效应效应T细胞浆细胞抗体细菌、病毒等抗原刺激免疫应答过程产生细胞因子直接杀伤体液免疫效应免疫应答的主要特点1、特异性2、记忆性3、MHC限制性4、放大性抗原递呈（antigenpresenting）——指抗原递呈细胞将抗原进行摄取、加工和处理、降解为多肽片段，并与自身MHC分子结合为抗原肽-MHC分子复合物，而转移至细胞表面，并与T细胞表面的TCR结合，从而被递呈给T淋巴细胞的全过程。第二节抗原递呈Influenzavirus•内源性抗原（endogenousantigens）–指细胞内合成的蛋白质抗原•细胞产生的自身固有蛋白质•胞内寄生病毒或其它病原体产生的蛋白质•细胞恶性转化后产生的突变蛋白，即肿瘤抗原–有核细胞内加工，由MHCⅠ分子递呈一、基本概念MMMMListeria•外源性抗原(exogenousantigens)–指由细胞外进入细胞的蛋白质抗原•细胞摄入的各种病原体和疫苗•在吞噬体中生长的病原体•摄入的自身蛋白–抗原递呈细胞内加工，由MHCⅡ分子递呈•抗原加工–抗原加工是指蛋白质抗原在细胞内被降解成能与MHC结合的肽的过程。二、抗原递呈细胞•APC：即抗原递呈细胞，表达MHC和协同刺激分子，能够摄取、加工、处理抗原，并把抗原肽递呈给T细胞的一类特化的细胞群，包括DC、巨噬细胞、活化的B细胞和其他非专职APC。三、APC对抗原的加工、处理和递呈•经典途径：MHCⅠ类分子递呈内源性Ag——CD8+TMHCⅡ类分子递呈外源性Ag——CD4+T•非经典途径-----交叉致敏MHC-Ⅰ分子MHC-Ⅱ类分子（一）外源性抗原的加工递呈•又称为MHCⅡ类途径。•分为抗原的摄取、加工、MHCⅡ类分子的合成与转运、MHCⅡ类分子荷肽、递呈几个阶段。YPinocytosisPhagocytosisMembraneIgreceptormediateduptakeYComplementreceptormediatedphagocytosisFcreceptormediatedphagocytosisUptakeofexogenousantigens1、APC以胞吞作用摄入Ag，形成吞噬体mIg介导的内吞补体受体介导的内吞Fc受体介导的内吞吞饮吞噬2、外源性抗原的加工•外源性抗原在吞噬体的酸性环境和各种组织蛋白酶的作用下被降解成适于与MHCⅡ类分子结合的肽(长度为12－20个氨基酸残基)。3、MHCⅡ类分子的合成及转运–粗面内质网中MHCⅡ类分子合成–与Ii链（恒定链）结合成(αβIi)3复合物，促使MHCⅡ类分子进入高尔基体4、MHCⅡ类分子荷肽–Ii链引导下Ⅱ类分子进入吞噬体(MⅡC)–高亲和力肽与Ⅱ类分子结合形成Ag肽-MHCⅡ类分子形成5、递呈给CD4+T细胞–Ag肽-MHCⅡ类分子经胞吐作用表达于APC表面–供CD4+T细胞识别CD4+Th细胞外源性抗原加工、处理和呈递示意图外源性抗原吞噬小体吞噬溶酶体蛋白酶作用形成12-20AA的抗原肽(内质网)新合成MHC-II类分子恒定链（Ii）抗原结合槽为Ii所占据Ii被降解并暴露MHC-II类分子抗原结合凹槽抗原肽/MHC-II类分子复合物表达于APC表面，供CD4+T细胞识别与吞噬溶酶体融合APC处理与抗原提呈（二）内源性抗原的加工递呈•又称为MHCⅠ类途径。•分为内源性抗原的加工、转运、MHCⅠ类类分子荷肽、递呈几个阶段。1、内源性抗原肽的产生–内源性抗原经蛋白酶体（LMP，又称免疫蛋白酶复合体）降解为短的抗原肽(8-11个氨基酸残基)2、内源性抗原肽转运至内质网–经抗原加工相关转运体（TAP）转运至内质网3、MHCⅠ类分子荷肽–内质网内钙联蛋白、钙网蛋白协助下MHCⅠ类分子合成–MHCⅠ类分子与抗原肽结合形成Ag肽-MHCⅠ类分子复合物形成4、递呈给CD8+T细胞–Ag肽-MHCⅠ类分子经高尔基体–通过胞吐作用表达于细胞表面–供CD8＋T细胞识别CD8+Tc细胞内源性抗原加工、处理和呈递示意图(三)MHC分子对抗原的交叉提呈现象在某些情况下•内源性抗原也能通过MHC-II类分子提呈•外源性抗原也能通过MHC-I类分子提呈•内源性抗原——MHC-I类分子——CD8+Tc细胞•外源性抗原——MHC-II类分子——CD4+Th细胞即T细胞介导的免疫应答，指T细胞接受抗原刺激后转化为效应T细胞进而发挥免疫效应第三节细胞免疫应答•T淋巴细胞对抗原的识别与应答是由成熟的初始CD4+Th1细胞和CD8+Tc细胞（或CTL）介导的。一、抗原识别和提呈阶段（感应阶段）（一）APC提呈抗原特点内源性途径外源性途径递呈分子MHC-IMHC-II应答的T细胞CD8＋T细胞CD4＋T细胞抗原来源内源合成外源摄入抗原肽产生部位蛋白酶体内体伴随蛋白钙联素、TAP钙联素、Ii链递呈细胞所有有核细胞专职APC内源性和外源性抗原提呈途径的比较（二）T细胞对抗原的识别1、T细胞与APC的非特异结合T细胞和APC表面共刺激分子的结合：B7/CD28、LFA-1/ICAM-1或ICAM-2、CD2/LFA-3等，B7/CD28间的结合最重要。可促进和增强TCR特异性识别和结合抗原肽2、T细胞与APC的特异性结合：T细胞通过TCR特异性识别APC递呈的复合物中的抗原肽，由CD3向胞内传递活化刺激信号。二、T细胞的活化、增殖和分化(反应阶段)（一）T细胞活化的信号要求：•T细胞活化的第一信号（抗原特异性信号）：是T细胞表面TCR-CD3复合物特异性识别抗原肽-MHC复合物产生的信号；CD4、CD8分别识别MHC-II和MHC-I分子。•T细胞活化的第二信号：又称协同刺激信号，由众多协同刺激分子与相应受/配体结合介导，主要是B7/CD28分子对间的作用。•T细胞在双信号的激发下，表达细胞因子及相应受体，进一步促进T细胞活化、增殖。•若TCR特异性识别并结合抗原肽的过程中缺乏协同刺激信号，则T细胞被诱导呈不应答。•活化的T细胞表达CTLA-4，其配体也是B7-1和B7-2。CTLA-4与B7结合后向T细胞发出抑制信号。总结：（1）活化信号1(抗原识别信号)*双识别：TCRAg肽－MHCII/MHCI(APC)*共受体：CD4-MHCII,CD8-MHCI*CD3传递特异性抗原识别信号（2）活化信号2(协同刺激信号)（APC上）（T细胞上）*众多协同刺激分子相应协同受体（如B7、CD40等）（CD28、CD40L等）（3）细胞因子(如IL-1等)*也是T细胞充分活化重要条件(二)多种细胞因子参与T细胞增殖与分化如：IL-2、IL-4、IL-6、IL-7、IL-12、IL-15、IL-18，尤其是IL-2是促进活化后T细胞增殖的最重要的细胞因子。（三）T细胞的增殖和分化：CD4+Th细胞分化为：Th1效应细胞(TDTH)Th2细胞CD8+Tc细胞分化为：有杀伤效应的CTL初始CD4+TTh0细胞IL-4Th2细胞主要介导体液免疫应答Th0细胞IL-12Th1细胞主要介导细胞免疫应答1、CD4+T细胞的增殖分化初始CD8+T细胞的激活主要有两种方式：(1)Th细胞依赖性靶细胞一般仅低表达或不表达共刺激分子，不能激活初始CD8+T细胞，而需要APC及CD4+T细胞的辅助。(2)Th细胞非依赖性如病毒感染的DC，由于其高表达共刺激分子，可直接刺激CD8+T细胞合成IL-2，促使CD8+T细胞自身增殖并分化为细胞毒T细胞，而无需Th细胞辅助。2、CD8+T细胞的增殖分化三、T细胞介导的特异性免疫效应(效应阶段)T细胞应答的效应特异性细胞毒效应迟发型超敏反应（一）CD4+Th1细胞介导的炎症反应•Th1细胞被激活后可产生多种细胞因子（MAF、MCF、MIF、LT、IFN-γ等）是诱导DTH(迟发性超敏反应)的分子基础。释放的主要因子有：1、IFN-γ：（1）增强巨噬细胞等MHC-Ⅱ/I类分子的表达，提高抗原提呈能力。（2）活化单核-巨噬细胞，增强其吞噬杀菌能力。（3）活化NK细胞，增强其杀瘤和抗病毒作用，提高机体免疫监视功能。2、IL-2：（1）刺激CD8+T细胞增殖分化为效应Tc细胞。（2）刺激CD4+Th细胞增殖分化，分泌IL-2、TNF-β和IFN-γ。（3）增强NK细胞、巨噬细胞杀伤活性。（4）诱导LAK细胞的抗肿瘤活性。3、TNF-β：（1）产生炎症作用和杀伤靶细胞。（2）抗病毒作用。（3）激活中性粒细胞、巨噬细胞，释放IL-1、IL-6、IL-8等细胞因子。效应Th1细胞介导的炎症反应主要通过释放细胞因子发挥作用效应Th1的效应作用①释放细胞因子引起以巨噬细胞浸润为主的炎症反应－迟发性超敏反应，在宿主抗胞内病原体感染中起重要作用。②集聚单核巨噬细胞和NK细胞到抗原所在部位。③激活单核巨噬细胞和NK细胞等成为最终的效应细胞。④扩大免疫队伍，放大免疫效应：活化巨噬细胞分泌IL12促使Th0分化为Th1。（二）CD8+Tc细胞介导的细胞毒作用Tc细胞在活化后，可以通过两条互不相关的途径杀伤靶细胞一方面①Tc细胞通过TCR特异性识别结合靶细胞表面的抗原肽-MHCⅠ类分子复合物，同时两者表面的黏附分子相互结合，此过程只需几分钟；②Tc细胞和靶细胞紧密接触，通过颗粒胞吐释放穿孔素和颗粒酶，穿孔素可在细胞膜上构筑小孔；③靶细胞膜上出现大量小孔，使水分子通过小孔进入细胞内，致靶细胞裂解死亡。此外，Tc细胞释放的颗粒酶也可通过穿孔素形成的孔道进入靶细胞，使之溶解破坏。另一方面在CTL细胞识别靶细胞后，细胞表面表达的高水平FasL(II型跨膜糖蛋白，Fas的配体)与靶细胞表面的Fas(I型跨膜糖蛋白，凋亡蛋白)相互识别，通过Fas触发靶细胞内部的凋亡程序，使靶细胞发生程序性细胞死亡。CTL细胞的这两条杀伤机制是相互独立的效应Tc溶解靶细胞效应•效应Tc细胞首先识别靶细胞表面的Ag-MHC-I类分子并与之结合，用以下机制杀死靶细胞：（1）释放穿孔素溶解靶细胞。（2）释放颗粒酶使靶细胞DNA断裂。（3）诱导靶细胞凋亡。（4）释放TN