特异性免疫应答机制和要求课件.ppt

1、特异性特异性免疫应答机制和要求免疫应答机制和要求（Immune response)Immune response) 定义：机体接受抗原刺激，定义：机体接受抗原刺激，APC细胞对抗原进行加工、细胞对抗原进行加工、处理和呈递，淋巴细胞对呈递的抗原进行识别后，发生处理和呈递，淋巴细胞对呈递的抗原进行识别后，发生活化、增殖和分化活化、增殖和分化, 进而表现出一定的生物学效应进而表现出一定的生物学效应,将入将入侵的抗原进行排除的整个生理过程，称为免疫应答。侵的抗原进行排除的整个生理过程，称为免疫应答。 特异性特异性B细胞介导的体液免疫应答细胞介导的体液免疫应答 特异性特异性T细胞介导的细胞免疫应答细胞介

2、导的细胞免疫应答AgAPCBCTCBasic process of Immue response Basic Process of Immune responseThree stagesThree stages： 免疫细胞活化、增殖与分化免疫细胞活化、增殖与分化 Activation, proliferation, differentiation Activation, proliferation, differentiation 特异性抗原识别特异性抗原识别 Recognition Recognition 抗原识别抗原识别 (Antigen Recognition) (Antigen Rec

3、ognition) T T细胞识别抗原的部位细胞识别抗原的部位外周淋巴组织外周淋巴组织(Peripheral Immune Organ) (Peripheral Immune Organ) - - 脾脏脾脏 SpleenSpleen - - 淋巴结淋巴结 lymph nodelymph node 免疫突触形成是免疫突触形成是T T细胞抗原识别的结构基础细胞抗原识别的结构基础, T, T细胞通过免细胞通过免疫突触与疫突触与APCAPC相互作用。相互作用。 T T细胞与细胞与APCAPC表面之间黏附分子的受体表面之间黏附分子的受体- -配体相互作用使两者配体相互作用使两者得以紧密接触，并且形成了一

4、个得以紧密接触，并且形成了一个瞬时性的结构瞬时性的结构。靶细胞靶细胞CD8+ T细胞细胞 TCRMHC-抗原肽抗原肽CD8B7CD28ICAM-1（CD54） LFA-1（CD11a/CD18） CD2 CD48- - 免疫突触以免疫突触以TCR-MHC-TCR-MHC-抗原肽抗原肽三元结构为簇中心，周围环形分布三元结构为簇中心，周围环形分布粘附分子相互结合的结构。粘附分子相互结合的结构。- - 这一结构的形成有助于这一结构的形成有助于TCTC分辨潜在的抗原，提高了分辨潜在的抗原，提高了TCRTCR与与MHC-MHC-抗原肽复合物之间的亲和力。抗原肽复合物之间的亲和力。双重识别双重识别lT细胞

5、细胞 (TCR)识别抗原的识别抗原的抗原特异性抗原特异性 - 外周血中的外周血中的T T细胞大多表达细胞大多表达 TCR TCR，由，由链和链和链的可链的可变区识别特异抗原。它们识别变区识别特异抗原。它们识别APCAPC的的MHCMHC分子复合物提呈的分子复合物提呈的抗原肽。抗原肽。lMHCMHC限制性限制性 （MHC restriction） -具有同一具有同一MHC表型的免疫细胞才能有效地相互作用。表型的免疫细胞才能有效地相互作用。 T细胞只能特异性识别细胞只能特异性识别同系同系APC表面特定的抗表面特定的抗原肽原肽-MHC分子复合物，分子复合物，ActivationT cellAPC抗原

6、识别过抗原识别过程程Co-receptorAdhesion moleculesCD4+ CD4+ 和和 CD8+ CD8+ 识别不同识别不同MHCMHC分子，决定分子，决定不同的效应模式不同的效应模式lCD8+ T细胞识别细胞识别MHC-I类相关抗原类相关抗原 - - 病毒，胞内感染细菌所病毒，胞内感染细菌所 感染的组织细胞感染的组织细胞- - 肿瘤细胞肿瘤细胞内源性抗原内源性抗原 (endogenous Ag)MHC-I降解为肽段降解为肽段CD8+ T cell- 细菌感染等细菌感染等细胞免疫细胞免疫外源性抗原外源性抗原(exogenous Ag)MHC-IICD4+ T cell分泌细胞因

7、子，分泌细胞因子，协同体液和细协同体液和细胞免疫胞免疫第二活化信号第二活化信号（协同剌激信号）（协同剌激信号）第一活化信号第一活化信号（抗原识别信号）（抗原识别信号）细胞因子细胞因子促进作用促进作用IL-1IL-1、2 2、IL-6IL-6、1212静止状态静止状态TCTC活化状态活化状态TCTCT T细胞活化细胞活化T cell activationT cell activationCD40CD40L4-1BB(CD8)4-1BBLICOSB7RP-1OX40 (CD4)OX40LCD95LCD95()PD-1PDL1/PDL2 ()B7-1(CD80) CD28B7-2(CD86)CTLA

8、-4(CD152)() （+）LFA-1/ICAM-1LFA-3AdhesionLFA-1/ICAM-1CD-2T cellAPC TCR-CD3 TCR-CD3复合物及辅助受体与蛋白酪氨酸激酶复合物及辅助受体与蛋白酪氨酸激酶（PTKPTK）相互作用启动）相互作用启动T T细胞的信号转导细胞的信号转导 TCR TCR 识别抗原后，导致识别抗原后，导致TCRTCR与辅助受体（与辅助受体（CD4CD4，CD8CD8）的构象发）的构象发生改变，由分散状态存在的受体呈现出多聚现象。生改变，由分散状态存在的受体呈现出多聚现象。 活化胞内与信号转导有关的酶和信号转接蛋白，启动和转导活化胞内与信号转导有关的

9、酶和信号转接蛋白，启动和转导T T细胞活化的信号。细胞活化的信号。Signal transductionT cellAPCCD4/CD8CD3nCD3CD3与与T T细胞受体组成细胞受体组成TCR / TCR / CD3CD3复合物，在复合物，在TCRTCR信号转信号转导过程中起关键作用。导过程中起关键作用。nCD3CD3分子由分子由,和和五种链组成，胞浆区有五种链组成，胞浆区有免疫受体酪氨酸活化基序免疫受体酪氨酸活化基序(Immunoreceptor (Immunoreceptor Tyrosine-based Tyrosine-based Activation Motif, ITAM)Ac

10、tivation Motif, ITAM)的结构的结构, ,是蛋白酪氨酸激酶是蛋白酪氨酸激酶的底物。的底物。nCD3CD3和和链的链的ITAMITAM与与SrcSrc家族多种家族多种PTKPTK结合。结合。nCD3CD3的的ITAMITAM与与ZAP-70 ZAP-70 结结合。合。RecognitionSignal transduction 免疫细胞的受体含有易被免疫细胞的受体含有易被PTK作用而发生磷酸化作用而发生磷酸化的特定序列称为的特定序列称为ITAM 由由4个氨基酸残基个氨基酸残基YXXL/V为基本结构的序列。不为基本结构的序列。不同的免疫细胞，其同的免疫细胞，其YXXL/V以外的序

11、列可以不同。以外的序列可以不同。 参与参与T细胞活化信号的转导。细胞活化信号的转导。 专一地催化酪氨酸残基磷酸化的一类激酶，底物为专一地催化酪氨酸残基磷酸化的一类激酶，底物为ITAM。 主要作用的区域为信号转导的起始和上游阶段，分受体型（跨主要作用的区域为信号转导的起始和上游阶段，分受体型（跨 膜型）和非受体型（胞内型）两大类。膜型）和非受体型（胞内型）两大类。 参与参与T细胞活化的细胞活化的PTK主要有主要有4个家族：个家族： Src家族：家族：Lck蛋白蛋白(p56lck)和和 Fyn(p59 Fyn)等；等； Syk家族：主要为家族：主要为ZAP-70（zate chain-associ

12、ated protein） Csk家族：主要为家族：主要为Csk； Jak家族：主要为家族：主要为Jak SH: 指指Src同源的结构域（同源的结构域（Src-homologous） SH3 SH2 SH1( (催化结构域催化结构域) ) SrcSykCskJakZAP-70 (Zeta-chain-Associated Protein Kinase 70) l为为Zeta链子伴生的蛋白激酶链子伴生的蛋白激酶70 (70是分子量是分子量 kDa)，是酚基乙氨酸激酶，是酚基乙氨酸激酶(Syk)家庭成员。家庭成员。 lZAP-70通常表达于通常表达于T淋巴细胞，是淋巴细胞，是T细胞信号的细胞信号的

13、启动的关键点。启动的关键点。 适配蛋白适配蛋白（Adapter proteinAdapter protein）l携带信号分子进入到特定细胞器。携带信号分子进入到特定细胞器。l可与其他蛋白分子的结合区域结合，如可与其他蛋白分子的结合区域结合，如 Src家族的家族的SH2和和SH3等结构域。等结构域。lLAT（linker of activation of T cells)，常与其他，常与其他激酶的激酶的SH2结构域结合，在连接结构域结合，在连接T细胞活化的上游活细胞活化的上游活化分子与下游活化分子衔接上发挥重要的作用。化分子与下游活化分子衔接上发挥重要的作用。磷脂酶磷脂酶C（PLC 1）Ras-

14、 MAPK激酶激酶钙钙-蛋白激酶蛋白激酶CLATPhosphorylates ITAMActivates ZAP70Phosphorylates LAT Pho-Lck磷脂酶磷脂酶C途径途径 (phospholipase C-1,PLC-1) 钙钙-蛋白激酶蛋白激酶C途径途径Ras-MAP激酶途径激酶途径蛋白酪氨酸激酶蛋白酪氨酸激酶Lck或或Fyn活化活化CD3链链ITAM磷酸化磷酸化基因转录，基因转录，T T细胞增殖，分化细胞增殖，分化磷脂酶磷脂酶C (PLC) 链磷酸化链磷酸化蛋白激酶蛋白激酶C（ PKC） NF-B活化活化 甘油二酯（甘油二酯（DAG） 磷脂酰肌醇二磷酸磷脂酰肌醇二磷酸（

15、PIP2）水解）水解细胞内细胞内Ca2+浓度升高浓度升高 NFAT活化活化 三磷酸肌醇（三磷酸肌醇（IP3）钙调磷酸酶钙调磷酸酶 AP-1活化活化生长因子受体结合蛋生长因子受体结合蛋白白-2（Grb-2)活化活化 鸟苷酸置换因子（鸟苷酸置换因子（GEF）Raf 蛋白活化蛋白活化Ras-GDP（失活）失活） MAP激酶活化激酶活化Ras-GTP（ 激活）激活）膜受体交联膜受体交联 ZAP-70 激活激活LAT 激活激活转录因子活化转录因子活化l转录因子通常在胞浆中以无活性的形式存在，磷酸化作用转录因子通常在胞浆中以无活性的形式存在，磷酸化作用使其活化，进入细胞核，与使其活化，进入细胞核，与DNA

16、上相应位点结合，调节上相应位点结合，调节基因表达。基因表达。Ras/MAPK途径途径调控调控T细胞产细胞产生细胞因子基生细胞因子基因的转录因的转录AP-1 (c-jun、c-fos)钙钙磷酸酶途径钙钙磷酸酶途径蛋白激酶蛋白激酶C途径途径NFATNF-kB 参与参与T T细胞活化的主要转录因子：细胞活化的主要转录因子： NF-AT（nuclear factor of activated T cells），细胞质），细胞质中以磷酸化的非活性形式存在。在钙调磷酸酶的作用下，经脱磷中以磷酸化的非活性形式存在。在钙调磷酸酶的作用下，经脱磷酸化转变为酸化转变为NF-AT， 进入细胞核。参与进入细胞核。参与

17、IL-1,IL-4，TNF等细等细胞因子的基因表达调控。胞因子的基因表达调控。 NF-B（nuclear factor-B）,其在胞质中与抑制因子其在胞质中与抑制因子I-B结合成复合物的形式存在。在结合成复合物的形式存在。在PKC的作用下发生磷酸化而激活，的作用下发生磷酸化而激活，继而转位到细胞核。参与继而转位到细胞核。参与IL-2等细胞因子的基因表达调控。等细胞因子的基因表达调控。 AP-1（activation of protein 1)，由存在于核内的两个原，由存在于核内的两个原癌基因产物癌基因产物Jun和和Fos或两个或两个Jun组成。它的激活由组成。它的激活由 MAP激酶进激酶进入核

18、内。参与入核内。参与IL-6,IL-10等多种细胞因子的基因表达调控。等多种细胞因子的基因表达调控。T T细胞增殖细胞增殖lILIL2 2及其受体基因表达是及其受体基因表达是T T细胞克隆增殖的关键细胞克隆增殖的关键lT T细胞活化增殖的结果，产生大量的效应细胞细胞活化增殖的结果，产生大量的效应细胞APCT cellT cellT cellT cellT cellT mT cellT cellT cellT cellT cellIL-2T cellT cellIL-2IL-5.IL-7APCTH0Th17IL-6，TGF- IL-17IL-22TregIL-10，TGF- TGF- IL-10

19、AgTh1IL-2，IFN-rIFN-rTNF-aIL-2细菌，病毒等细菌，病毒等Th2IL-4，IL-13IL-10IL-4IL-6寄生虫，变应原寄生虫，变应原CD4-MIL-7 效应效应T T细胞的分化与细胞因子类型相关细胞的分化与细胞因子类型相关应答效应应答效应lCD4+Th细胞介导的免疫效应细胞介导的免疫效应 a. TH1 b. TH2l CD8+TC细胞介导的免疫效应细胞介导的免疫效应 a. 杀伤胞内感染细胞杀伤胞内感染细胞 b. 杀伤突变的细胞杀伤突变的细胞 Th1 cells通过分泌细胞因子促进巨噬细胞杀伤活性通过分泌细胞因子促进巨噬细胞杀伤活性l参与细胞免疫功能活化。参与细胞免

20、疫功能活化。l分泌分泌IL-2，INF-，TNF-等。等。l通过通过CD40L促进促进M上上CD40表达增加和巨噬细胞活化。表达增加和巨噬细胞活化。l促进促进M上上B7分子和分子和MHC II分子的表达增加，增强分子的表达增加，增强APC功能，功能，促进促进CD8T细胞功能。细胞功能。IFN- IFN- RCD40LCD40TH-1 TH-1 细胞细胞活化与活化与功能功能M MIL-12，IL-1，TNFIL-2，TNF- Th2 cell 诱导由嗜酸性粒细胞和肥大细胞介导的炎症反应诱导由嗜酸性粒细胞和肥大细胞介导的炎症反应l针对寄生虫的免疫应答依赖针对寄生虫的免疫应答依赖Th2Th2细胞细胞

21、l分泌分泌IL-4IL-4，5 5，1313，诱导寄生虫，诱导寄生虫- -特异性特异性IgEIgE抗体的产生。抗体的产生。 介导体液免疫应答介导体液免疫应答* * * * *n主要分泌主要分泌IL-17IL-17，还分泌，还分泌IL-22IL-22，IL-21IL-21。nIL-17IL-17可刺激多种细胞产生炎性因子（可刺激多种细胞产生炎性因子（IL-6IL-6，IL-1IL-1，TNFTNF，GM-CSFGM-CSF，CXCL1CXCL1，CXCL8CXCL8，CXCL10CXCL10）n募集中性粒细胞至感染部位，产生炎症反应。募集中性粒细胞至感染部位，产生炎症反应。n与免疫介导的炎症性组

22、织损伤有关。与免疫介导的炎症性组织损伤有关。TCR-TCR-抗原肽抗原肽-MHC-MHC类分子类分子协同刺激分子协同刺激分子- -相应受体相应受体- - 效效- -靶细胞结合靶细胞结合- - 杀伤作用是抗原特异性的，杀伤作杀伤作用是抗原特异性的，杀伤作 用受用受 MHCMHC类分子限制。类分子限制。 - - 杀伤胞内感染细胞杀伤胞内感染细胞, ,杀伤恶变的细胞。杀伤恶变的细胞。l穿孔素(Perforin)：在Ca+参与下插入靶细胞膜内，形成管状孔道,导致细胞渗透压改变，水分子和Ca2+入胞、K+和蛋白大分子出胞，细胞死亡。l丝氨酸蛋白酶(Granzyme)：即颗粒酶类，由CTL释放并经穿孔素通

23、道进入靶细胞内，通过激活靶细胞内的 Caspase使靶细胞发生凋亡。lFas-FasL介导的凋亡：活化Tc可高表达FasL，在Tc同靶细胞结合时可释出FasL同靶细胞表面的Fas分子结合，进一步启动凋亡信号通路，导致靶细胞的凋亡。 特异性特异性B B细胞介导免疫应答细胞介导免疫应答（体液免疫体液免疫 Humoral ImmunityHumoral Immunity） lB B细胞对细胞对TDTD抗原的免疫应答抗原的免疫应答lB B细胞对细胞对TITI抗原的免疫应答抗原的免疫应答 B B细胞对细胞对TDTD抗原的免疫应答抗原的免疫应答l抗原识别阶段抗原识别阶段lB B细胞的增殖分化细胞的增殖分化

24、l抗原的清除阶段抗原的清除阶段B B细胞对细胞对TDTD抗原的识别抗原的识别特点：特点： 由由BCRBCR直接识别抗原表位直接识别抗原表位, ,不须不须APCAPC对抗原的处理和提呈。对抗原的处理和提呈。 由由BCR -Ig/IgIg/Ig复合物复合物传递特异性识别信号。传递特异性识别信号。 B B细胞活化、增殖与分化细胞活化、增殖与分化, ,需活化的需活化的THTH细胞辅助和细胞细胞辅助和细胞因子的作用。因子的作用。mIgBCRITAM天然抗原表位天然抗原表位 BC表面BCR第一活化信号THTH细胞细胞CD40LCD40LBC表面CD40第二活化信号 除双信号外，在活化的除双信号外，在活化的

25、THTH细胞所分泌的多种细胞因细胞所分泌的多种细胞因子（子（IL-2IL-2、IL-4IL-4、IL-5IL-5、IL-6IL-6等）作用下，等）作用下，BCBC活化、活化、增殖、分化为浆细胞及记忆性增殖、分化为浆细胞及记忆性B B细胞。细胞。 BCR BCR识别抗原产生识别抗原产生B B细胞活化的第一信号。细胞活化的第一信号。 TH TH细胞表面表达的共刺激分子同细胞表面表达的共刺激分子同B B细胞相应受体细胞相应受体（如（如 CD40LCD40L与与CD40CD40）相互作用，为）相互作用，为B B细胞活化提供第细胞活化提供第二信号。二信号。 B细胞表面协同剌激分子 TH细胞表面协同剌激分

26、子获得获得第二第二活化活化信号信号B7（CD28配体） CD28（B7受体） 结合结合CD40（CD40受体）CD40L（CD40配体） 结合结合ICAM-1（CD54） LFA-1（CD18）结合结合3.第一活化信号转导第一活化信号转导 SrcSrc家族家族(Lyn.Fyn)(Lyn.Fyn)激酶磷酸化激酶磷酸化Ig/Ig/的胞浆的胞浆区区ITAMITAM磷酸化磷酸化磷脂酰磷脂酰肌醇二肌醇二磷酸磷酸Ca+Ca+释放释放蛋白激酶蛋白激酶C C甘油二酯甘油二酯三磷酸肌醇三磷酸肌醇磷脂酶磷脂酶CC胞浆区的酪氨酸激酶胞浆区的酪氨酸激酶(PTK)(PTK)激活激活- Ig/Ig- Ig/Ig胞浆区胞浆

27、区ITAMITAM磷酸磷酸化化 B B细胞增殖分化细胞增殖分化 CD4+Th2细胞产生以细胞产生以IL4/5/6/10为主的细胞因子，为主的细胞因子，为为B细胞的增殖分化提供物质基础。细胞的增殖分化提供物质基础。 在细胞因子在细胞因子的辅助下，一部的辅助下，一部分细胞增殖分化分细胞增殖分化为浆细胞，另少为浆细胞，另少部分则停止分化部分则停止分化称为记忆称为记忆B细胞，细胞，后者可参与再次后者可参与再次免疫应答。免疫应答。B-M抗体总量IgGIgM抗体浓度初次抗原剌激再次抗原剌激时间（天）总抗体量总抗体量Ig GIg GIg MIg M B B细胞初次应答产生的抗体量少，亲和力低。细胞初次应答产

28、生的抗体量少，亲和力低。 记忆记忆B B细胞介导的再次免疫应答表现为快速反应，抗细胞介导的再次免疫应答表现为快速反应，抗体水平高，亲和力高以及持续时间长体水平高，亲和力高以及持续时间长潜伏期潜伏期对数生长期对数生长期平台期平台期下降期下降期Doubling time初次应答初次应答特特 性性再次应答再次应答抗原浓度抗原浓度抗体生成抗体生成 潜伏期潜伏期 高峰浓度高峰浓度 维持时间维持时间 Ig Ig类别类别 亲和力亲和力 无关抗体无关抗体 高高 低低 5-10 5-10天天 较低较低 短短 主要为主要为IgM IgM 低低 多多 2-5 2-5天天 较高较高 长长 IgG IgG、A A 高高

29、 少少 抗体的靶向作用中和毒素与病毒调理吞噬细胞吞噬激活补体参与ADCC生物学作用生物学作用浆细胞浆细胞抗体抗体B B细胞对细胞对TITI抗原的免疫应答抗原的免疫应答 TI-AgTI-Ag能直接激活能直接激活BCBC，无需，无需APCAPC和和THTH细胞的参加。细胞的参加。 无需预先激活无需预先激活THTH细胞，故在感染初期即可产生特异性抗细胞，故在感染初期即可产生特异性抗体。体。 TI-AgTI-Ag诱导的体液免疫应答不能形成记忆细胞，无再次诱导的体液免疫应答不能形成记忆细胞，无再次免疫应答的发生。免疫应答的发生。细菌脂多糖和多聚鞭毛蛋白等均为细菌脂多糖和多聚鞭毛蛋白等均为TI-1Ag.T

30、I-1Ag.BC表面的表面的BCR识别结合识别结合TI-1Ag特特异性抗原表位，产生第一活化信号；异性抗原表位，产生第一活化信号；BC表面的丝裂原受体（表面的丝裂原受体（M受体）结受体）结合合TI-1Ag相应的丝裂原，产生第相应的丝裂原，产生第二活化信号激活二活化信号激活B细胞。细胞。 细菌胞壁与荚膜多糖等为细菌胞壁与荚膜多糖等为TI-2Ag，具有高密度重复排列的，具有高密度重复排列的相同抗原决定簇，通过与相同抗原决定簇，通过与BC表面的表面的BCR广泛交联结合，即可产广泛交联结合，即可产生活化信号，激活生活化信号，激活B细胞。细胞。TI-2AgTI-1AgEffectEffectActivationActivationRecognitionRecognitionMemory TMemory TMemory BMemory BReferences 1.William E. Paul. Fundamental Immunology. 6th. Philadelphia: Lippincott-Raven, 2008.2.Abbas AK,Lichtman AH, Pillai S. Cellular and Molelecular Immunology. 6th ed. Philadephia: WB Sauders, 2007