生命科学基础综合自身免疫病课件.ppt

1、How to treat autoimmune disease (AID)Li Wang （王莉王莉）, Ph.D.Institute of Immunology PLA, TMMUTel: 752229E-mail: 核心核心课课程程“生命科学生命科学综综合合” ” 疾病防治基疾病防治基础础.重症肌无力重症肌无力Myasthenia gravis甲亢甲亢hyperthyroidism类风湿性关节炎类风湿性关节炎Rheumatoid arthritis系统性红斑狼疮系统性红斑狼疮Systemic lupus erythematosus型糖尿病型糖尿病（Type 1 diabetes）银屑病银屑

2、病psoriasis白癜风白癜风vitiligo.非我物质非我物质正免疫应答正免疫应答自我物质自我物质负免疫应答负免疫应答免疫耐受pathogens tumor .自我物质自我物质非我物质非我物质正免疫应答正免疫应答自身免疫病自身免疫病Autoimmune Disease, AID负免疫应答（自身耐受）负免疫应答（自身耐受）免疫耐受机制障碍autoantibodyautoreactive T cellsautoantigen /self antigens自身抗原自身抗原.Autoimmune Disease (AID)p定义：定义：自身耐受机制遭破坏，产生自身抗体和自身反自身耐受机制遭破坏，产

3、生自身抗体和自身反应性淋巴细胞攻击并破坏自身的正常组织细胞，机体应性淋巴细胞攻击并破坏自身的正常组织细胞，机体出现病理改变和相应临床表现出现病理改变和相应临床表现p条件：条件：p高水平的高水平的自身抗体自身抗体和（或）和（或）自身反应性自身反应性T细胞细胞p有明确的有明确的自身抗原自身抗原 （抗原局限或广泛分布）（抗原局限或广泛分布）p用患者血清或淋巴细胞可使疾病被动转移用患者血清或淋巴细胞可使疾病被动转移p可复制出相似的动物模型可复制出相似的动物模型p特点：特点：p易感性随着年龄增加而增加，女性高于男性易感性随着年龄增加而增加，女性高于男性p遗传倾向性遗传倾向性 .甲甲亢亢抗促甲状腺激素刺激

4、激素受体抗促甲状腺激素刺激激素受体（TSH receptor）抗体）抗体Autoantibody-mediated dysfunction重重症症肌肌无无力力抗乙酰胆碱受体抗乙酰胆碱受体(AChR)抗体抗体. Autoreacitive T cell and autoantibody mediated damageRheumatoid Arthritis类风湿性关节炎类风湿性关节炎 .Autoantigens in RA 变变性性IgG (anti-IgG: rheumatoid factors) Type I, II collagen Human Cartilage glycoprotein

5、 39( HC gp-39) Citrullinated fibrinogen HSPs 抗瓜氨酸化蛋白抗体抗瓜氨酸化蛋白抗体Anticitrullinated protein antibodies (ACPA)：重要的重要的RA诊断与预后指标诊断与预后指标.N Engl J Med,1985. 313:353360Type 1 diabetes Autoreacitive T cell-mediated damage-cell antigens specific CD8+/CD4+T cell.Autoantigens in type 1 diabetes Insulin (Science,

6、 1983) Glutamic Acid Decarboxylase 65 (GAD65) （Nature, 1990) The 60 kDa heat-shock protein (hsp60) (PNAS, 1990) Tyrosine phosphatase (IA-2) (J. Clin. Invest, 1995) The 38 kD islet mitochondrial antigen (Imogen 38) (J. Clin. Invest, 1996) Islet-specific glucose-6-phosphatase catalytic subunit-related

7、 protein (IGRP) (PNAS, 2003) Preproinsulin (PNAS. 2003) ZnT8 (PNAS, 2007 ) Chromogranin A (Nat Immunol. 2010).The differentiation of autoreactive effector T cells in AIDIFN- ko mouseAID IL-22IL-21IL-2.Th17 cells play a critical role in the pathogenesis of AID.Sequential recruitment of autoreactive e

8、ffector T cells in the target organ during inflammation.胸腺树突状细胞高亲和力识别高亲和力识别deathSelf tolerance自身抗原肽-MHC复合物中中 低亲和力低亲和力无亲和力无亲和力Potential self-reactiveForeign antigensmature T cellmature T cell外周immature T cell How peripheral autoreactive T cells are generated?activated?隐蔽自身抗原.How autoreactive T cells

9、are controlled?clonal anergy.How autoreactive T cells are activated?A: molecular mimicryB: bystander activation C: epitope spreading Nature Reviews Immunology 2009, 9, 246-258.被动死亡活化诱导的细胞死亡（AICD）peripheral clonal deletionRepeated antigen signal Absent costimulatory signal How autoreactive T cells ar

10、e controlled?.胸腺树突状细胞高亲和力识别高亲和力识别deathSelf toleranceSelf- reactiveRegulatory T cell自身抗原肽-MHC复合物中中 低亲和力低亲和力无亲和力无亲和力Potential self-reactiveForeign antigensmature T cellmature T cell外周immature T cellactivatedactive inhibitionHow autoreactive T cells are controlled?Foxp3+. What is regulatory T cells （ （

11、Treg） ）?Regulatory T cellsEffector T cellsnaturalinducedl CD4+CD25+Foxp3+ Treg ，占外周，占外周CD4+T 细胞细胞5%10% （1995）l Tissue-resident Tregsl 功能：免疫调节，抑制正应答，功能：免疫调节，抑制正应答， 维持自身耐受维持自身耐受.How do Treg cells work?Immunology, 2008, 124, 1322.Impaired regulation by CD4+CD25+FOXP3+ regulatory T cells in autoimmune d

12、iseasesNature Reviews Immunology 2010,10: 849-859.Overview of Treg cells in autoimmunityNature Reviews Immunology 2010,10: 849-859.抵抗易感 年轻年轻 雄激素雄激素 无易感基因无易感基因避免微生物感染避免微生物感染 清新的环境清新的环境 良好的良好的 饮食习惯饮食习惯 少有组织损伤少有组织损伤 好运气好运气 高龄高龄 雌激素雌激素 易感基因组合易感基因组合 诱病微生物感染诱病微生物感染 环境因素（紫外线环境因素（紫外线 化学污染等）化学污染等） 不良饮食习惯不良饮食

13、习惯 组织损伤组织损伤 运气不佳运气不佳 The factors effecting autoimmune disease.Effect of gender on the prevalence of autoimmune diseases.INSPTPN22IL2RASH2B3ERBB3PTPN2CLEC16ACTLA4IL18RAPPTPN2CCR5IFIH1CTSHCD226IL2RAPRKCQIL2BACH2UBASH3ARGS1IL7RACIQTNF6TNFAIP3TNFAIP3TAGAP0.000.250.500.751.001.251.501.752.002.252.50Insul

14、in productionand metabolismUnknownfunctionImmunity cell apoptosisprotectionLocusOdds ratioINSPTPN22IL2RASH2B3ERBB3PTPN2CLEC16ACTLA4IL18RAPPTPN2CCR5IFIH1CTSHCD226IL2RAPRKCQIL2BACH2UBASH3ARGS1IL7RACIQTNF6TNFAIP3TNFAIP3TAGAP0.000.250.500.751.001.251.501.752.002.252.50Insulin productionand metabolismUnk

15、nownfunctionImmunity cell apoptosisprotectionLocusOdds ratioINSPTPN22IL2RASH2B3ERBB3PTPN2CLEC16ACTLA4IL18RAPPTPN2CCR5IFIH1CTSHCD226IL2RAPRKCQIL2BACH2UBASH3ARGS1IL7RACIQTNF6TNFAIP3TNFAIP3TAGAP0.000.250.500.751.001.251.501.752.002.252.50Insulin productionand metabolismUnknownfunctionImmunity cell apop

16、tosisprotectionLocusOdds ratio6.50-HLA Odds RatioOdds RatioGenome-Wide Associations Study in Type 1 DiabetesModified from Concannon, Rich, Nepom NEJM 360:1646 2009Genetic Susceptibility for T1D.MHC（ （HLA） ） genes FCapacity to present antigens and induce autoreactive T cells activation.Figure 11-23As

17、sociation of HLA allotype with autoimmune diseases.Nature reviews Immunol, 2007, 7:645-650p介导介导 外周组织抗原在胸腺上皮细胞（外周组织抗原在胸腺上皮细胞（TEC）中的异位表达）中的异位表达pAire突变导致突变导致T细胞阴性选择异常细胞阴性选择异常Autoimmune regulator (Aire).自身免疫增多内分泌病变自身免疫增多内分泌病变念珠菌病念珠菌病外胚层营养不良外胚层营养不良 （APECED） 自身免疫性多种内分泌病变自身免疫性多种内分泌病变,包包括甲状腺及甲状旁腺功能减退，肾括甲状腺及

18、甲状旁腺功能减退，肾上腺皮质衰竭，上腺皮质衰竭，T1D，性腺衰竭，性腺衰竭，恶性贫血及自身免疫肝炎恶性贫血及自身免疫肝炎 慢性粘膜与皮肤白色念珠菌病慢性粘膜与皮肤白色念珠菌病 外胚层发育不良，而且一大部外胚层发育不良，而且一大部分病人会发生口腔粘膜鳞状细胞癌分病人会发生口腔粘膜鳞状细胞癌罕见人类单基因遗传性自身免疫疾病罕见人类单基因遗传性自身免疫疾病.Scurfy小鼠小鼠Foxp3基因基因敲除小鼠敲除小鼠p功能：控制功能：控制CD4+CD25+ Treg的发育及功能的发育及功能 FOXP3突变突变 Treg缺失缺失 自身免疫病自身免疫病叉状头/翅膀状螺旋转录因子（Foxp3）Wild type

19、ScurfyFoxp3 mutation.性联免疫失调综合征（性联免疫失调综合征（IPEX）nature genetics 2001, 27:20-21p特点特点早发性顽固性腹泻、自身免疫性早发性顽固性腹泻、自身免疫性甲状腺炎、胰岛素依赖性糖尿病甲状腺炎、胰岛素依赖性糖尿病、高、高IgE、嗜酸性粒细胞升高、嗜酸性粒细胞升高、肾病、皮疹等，常导致患者在婴肾病、皮疹等，常导致患者在婴幼儿早期死亡。幼儿早期死亡。p机制：机制：Foxp3 基因突变基因突变.Wild-typeFas-knockoutpFas-FasL介导的介导的AICD是机体重要的外周免疫耐受机制，是机体重要的外周免疫耐受机制，Fas

20、基因突变基因突变，大量活化的淋巴细胞可持续存活，产生淋巴，大量活化的淋巴细胞可持续存活，产生淋巴细胞增生（脾大、淋巴结肿大）和自身免疫现象细胞增生（脾大、淋巴结肿大）和自身免疫现象Repeated antigen signal 活化诱导的细胞死亡（活化诱导的细胞死亡（AICD）Fas-FasL.自身免疫性淋巴细胞增生综合征自身免疫性淋巴细胞增生综合征Autoimmune lymphoproliferative syndrome (ALPS)p特点特点淋巴细胞增生性表现：脾脏肿大；淋巴细胞增生性表现：脾脏肿大；自身免疫性疾病：自身免疫性溶血性贫血自身免疫性疾病：自身免疫性溶血性贫血 (75%)，

21、免疫性血小板减少症免疫性血小板减少症 (54%)，自身免疫性中性粒细胞，自身免疫性中性粒细胞减少症；其他有肾小球肾炎、多发性神经根炎和皮肤减少症；其他有肾小球肾炎、多发性神经根炎和皮肤损害损害(包括荨麻疹和非特异性皮肤血管炎包括荨麻疹和非特异性皮肤血管炎)p机制：机制： Fas基因突变基因突变.Environment factor for T1D 饮食因素：饮食因素：Bovine milk ？Antibodies to cows milk proteins have been detected in the serum of individuals with T1D 感染因素：感染因素：? C

22、oxsackie B, Rubella, and mumps分子模分子模拟拟.Infectionmolecular mimicry疾病疾病受累器官受累器官靶抗原靶抗原病原体病原体T细胞细胞/抗体抗体I型糖尿病型糖尿病胰岛胰岛胰岛抗原胰岛抗原 (GAD 65,前胰岛素等前胰岛素等)柯萨奇柯萨奇B病毒、风病毒、风疹、轮状病毒疹、轮状病毒疱疹病毒、鼻病疱疹病毒、鼻病毒，毒，汉坦病毒汉坦病毒T细胞细胞多发性硬化多发性硬化髓鞘髓鞘髓鞘碱性蛋白髓鞘碱性蛋白 EBV, measles and HHV-6T细胞细胞系统性红斑狼疮系统性红斑狼疮系统性系统性60 Kda RoEpsteinBarr virus抗体

23、抗体自身免疫性血小自身免疫性血小板减少性紫癜板减少性紫癜血小板血小板血小板相关免血小板相关免疫球蛋白疫球蛋白PAIgG幽门螺旋杆菌幽门螺旋杆菌抗体抗体分子模拟分子模拟.饮食、应激、损伤饮食、应激、损伤自身抗原性质改变自身抗原性质改变 自身抗原修饰类型：磷酸化瓜氨酸化氧化乙酰化.Current Therapies- 非特异性免疫抑制剂以及抗炎疗法 危害：感染、肿瘤的发生率增加、长期使用激素的副作用Experimental Therapeutic Approaches - try to target T cells or B cellsHow to treat AID？.I. Current Th

24、erapies 免疫抑制剂免疫抑制剂 （Immunosuppressive drugs）-皮质类固醇皮质类固醇corticosteroids，硫唑嘌呤，硫唑嘌呤 azathioprine- slows the proliferation of lymphocytes 环孢菌素环孢菌素A （Cyclosporin A）- blocks signal transduction mediated by the TCR (inhibits only antigen-activated T cells while sparing non-activated ones) 胸腺切除（胸腺切除（ Thymec

25、tomy）- removal of thymus from patients with myasthenia gravis 血浆置换血浆置换 （Plasmapheresis）- removes antigen-antibody complexes for a short- term reduction in symptoms.1. 靶向靶向T/B细胞的非特异性治疗策略细胞的非特异性治疗策略 antithymocyte globulin (ATG) anti-CD3 antibody OKT3， humanized FNB mAb OKT3g1ala-ala (teplizumab) retai

26、ned a combination of rapamycin and anti-IL-2 B-cell-depleting drug rituximab （anti-CD20）II. Experimental Therapeutic Approachesp 体内剔除体内剔除T/B细胞细胞.p 阻断阻断T细胞共刺激、迁移及细胞因子细胞共刺激、迁移及细胞因子 a CTLA4Ig fusion protein: blocking CD28/B7 interactions an LFA-3-Ig fusion protein: blocking the interaction of LFA-3 on

27、APCs with costimulatory molecule CD2 on T cells aka CD40L: blocking interactions of CD154 on T cells and CD40 on APCs fingolimod (FTY720), a small compound: affecting T-cell trafficking TNF- antagonists Anti-IL-17 mAb Secukinumab： Phase 3 studies in Psoriasis and AS completed.2. 细胞过继性治疗策略细胞过继性治疗策略 M

28、esenchymal stem cells (MSCs) Tolerogenic DCs such as plasmacytoid DCs (pDCs) Tregs（ （the first U.S. clinical trial of Treg cellular therapy in patients with T1D， ，ClinicalTrials. gov Identifier NCT01210664） ）.临床基于临床基于Treg的过继性治疗策略的过继性治疗策略体外活化和体外活化和扩增扩增从病人体内分离从病人体内分离出部分出部分TregTreg回输入病人回输入病人体内体内.Treg过继

29、疗法的优势以及存在的问题过继疗法的优势以及存在的问题优势：优势：与大多药物治疗相比，与大多药物治疗相比，Treg过继转移可以最大程度的降低过继转移可以最大程度的降低治疗毒性带来的副作用治疗毒性带来的副作用向病人回输向病人回输Treg之前可以对细胞的表型和功能进行鉴定，之前可以对细胞的表型和功能进行鉴定，并且准确的控制治疗用细胞的数量，增强了治疗的安全性并且准确的控制治疗用细胞的数量，增强了治疗的安全性和可操作性和可操作性问题：问题：这些这些Treg是否具有靶器官抗原特异性，是否能够归巢到局是否具有靶器官抗原特异性，是否能够归巢到局部效应靶器官？抗凋亡能力如何？如何获得抗原特异性部效应靶器官？抗

30、凋亡能力如何？如何获得抗原特异性Treg？体外扩增的体外扩增的Treg细胞是否有恢复为普通细胞是否有恢复为普通T细胞的可能细胞的可能 ？体内输入大量具有免疫抑制功能的体内输入大量具有免疫抑制功能的Treg 细胞，是否会增加细胞，是否会增加感染和肿瘤发生的机会感染和肿瘤发生的机会 ？.3. Antigen-Specific Therapeutic Approachesu Soluble autoantigens or peptides (oral; i.v.; i.p)u Altered peptide ligands or peptide analogues (i.v; i.p.)u Anti

31、gen-coupled-cell or nanoparticlesu Autoantigen cDNA vaccineAntigen-specific tolerance.One first-line treatment for multiple sclerosis (MS)Amino acid copolymer glatiramer acetate (GA, Copaxone) analogous to autoantigen MBP.对对AID疫苗策略的几点思考疫苗策略的几点思考 自身抗原谱随着疾病的进程会逐渐扩大，基于单自身抗原谱随着疾病的进程会逐渐扩大，基于单一自身抗原的疫苗策略很难

32、制约针对其他自身抗一自身抗原的疫苗策略很难制约针对其他自身抗原的自身免疫反应；原的自身免疫反应； 疫苗的设计应同时联合多种关键的自身抗原成分；疫苗的设计应同时联合多种关键的自身抗原成分； AID进程的不同阶段起主要作用的自身抗原是否在进程的不同阶段起主要作用的自身抗原是否在变化？治疗性疫苗的研制可否应考虑疾病阶段性？变化？治疗性疫苗的研制可否应考虑疾病阶段性？ 肽疫苗研制可否联合靶向肽疫苗研制可否联合靶向CD4和和CD8 T细胞进行细胞进行特异性干预？特异性干预？ AID的预防重于治疗，从源头抓起的预防重于治疗，从源头抓起.How to identify autoantigens in autoimmune diseases?Proteomic technique Proteins/peptides pools or cDNA libraries of certain tissues or cellsSerum auto-antibody response detectionAutoreactive T cell clone response detection Mass spectrometry Bioinformatics.Thank you！.