第十四章固有免疫系统及其介导的免疫应答Word文档下载推荐.docx

1、2.血胎屏障 由母体子宫内膜的基蜕膜和胎儿的绒毛膜滋养层细胞共同构成。此屏障不妨碍母子间营养物质交换，但可防止母体内病原体和有害物质进入胎儿体内。妊娠早期（3个月内）血胎屏障发育尚未完善，孕妇若感染风疹病毒和巨细胞病毒等，可导致胎儿畸形或流产。二、固有免疫细胞及其作用固有免疫细胞主要包括单核/巨噬细胞、中性粒细胞、树突状细胞、NK细胞、NKT细胞、T细胞、B1细胞、肥大细胞、嗜碱性粒细胞和嗜酸性粒细胞等。固有免疫细胞不表达特异性抗原识别受体，可通过模式识别受体或有限多样性抗原识别受体对病原体及其感染细胞或衰老损伤和畸变细胞表面某些共有特定表位分子的识别结合，产生非特异性抗感染抗肿瘤等免疫保护作

2、用，同时参与适应性免疫应答的启动和效应过程。（一）模式识别受体和病原体相关模式分子模式识别受体（pattern recognition receptor，PRR）是指存在于吞噬细胞和树突状细胞等多种免疫细胞膜表面、胞内器室膜上和血清中的一类能够直接识别病原体及其产物或宿主凋亡细胞和衰老损伤细胞表面某些共有特定分子结构的受体。膜型PRR主要包括：甘露糖受体（mannose receptor，MR）能识别表达于细菌、真菌（如分枝杆菌、克雷伯菌、卡氏肺孢菌、酵母菌等）细胞壁糖蛋白和糖脂分子末端的甘露糖和岩藻糖残基。清道夫受体（scavenger receptor，SR）可识别G-菌脂多糖、G+菌磷壁

3、酸、衰老损伤细胞表面乙酰化低密度脂蛋白和凋亡细胞重要指标磷脂酰丝氨酸。Toll样受体（Toll like receptor，TLR）家族包括11个成员，其中TLR1、2、4、5、6表达于细胞膜上，TLR3、7、8、9表达于胞内器室如内体/溶酶体膜上。分泌型PRR存在于血清中，主要包括甘露糖结合凝集素和C反应蛋白等急性期蛋白。病原体相关模式分子（pathogen associated molecular pattern，PAMP）是指某些病原体或其产物所共有的高度保守、可被模式识别受体识别结合的特定分子。PAMP种类有限，在病原微生物中广泛分布而不表达于正常组织细胞表面。因此固有免疫细胞可通过P

4、RR对PAMP的识别，区别“自身”与“非己”，并对病原体及其发生应答。分泌型PRR能够识别结合病原体微生物表面的甘露糖残基或磷酰胆碱，并通过激活补体产生溶菌和调理作用，发挥抗感染免疫效应。（二）吞噬细胞吞噬细胞（phagocyte）包括血液中的单核细胞、中性粒细胞和组织器官中的巨噬细胞。单核细胞（monocyte）约占血液中白细胞总数的3%8%，胞质富含溶酶体颗粒，其内含过氧化物酶、酸性磷酸酶和溶菌酶等多种酶类物质。单核细胞在血液中短暂停留（1224小时），进入表皮棘层分化为朗格汉斯细胞，进入组织器官分化为巨噬细胞。1.巨噬细胞（macrophage，M） 由定居和游走两类细胞组成：定居在不同

5、组织中的M有不同的命名，如肝脏中的库普弗细胞、中枢神经系统中的小胶质细胞、骨组织中的破骨细胞。游走巨噬细胞广泛分布于结缔组织中，寿命较长（可存活数月），胞质内富含溶酶体颗粒及其相关的酶类物质，具有很强的变形运动和吞噬杀伤、清除病原体等抗原性异物的能力。（1）巨噬细胞表面的受体：M表面具有多种模式识别受体、调理性受体和细胞因子受体。模式识别受体主要包括甘露糖受体、清道夫受体、Toll样受体等，它们可介导M对病原体的吞噬作用。调理性受体主要包括IgG Fc受体（FcR）和补体受体C3BR/C4bR，它们可通过抗体-FcR、C3b-C3bR或C4b-C4bR的结合方式，促进M对抗体结合或C3b、C4

6、b黏附的病原体的吞噬作用。M表达多种与其趋化和活化相关的细胞因子受体，如单核细胞趋化蛋白-1受体（MCP-1R）、巨噬细胞炎症蛋白-1/受体（MIP-1/R）和IFN-、M-CSF、GM-CSF等细胞因子的受体。在上述趋化/活化性细胞因子作用下，大量游走M被吸引募集到感染或炎症部位并被活化，使其吞噬杀菌和分泌功能显著增强，有效发挥抗感染免疫作用。（2）巨噬细胞的主要生物学功能1）杀伤清除病原体：M通过以下两种途径杀伤摄取的病原体：氧依赖性杀菌系统包括反应性氧中间物和反应性氮中间物的杀伤作用：前者是指在吞噬作用激发下使细胞膜上还原型辅酶/及分子氧活物，生成超氧阴离子，游离羟基、过氧化氢和单肽氧产

7、生杀菌作用的系统；后者是指M活化后产生的诱导型一氧化氮合酶，在还原型辅酶或四氢生物蝶呤存在条件下，催化L-精氨酸与氧分子反应，生成一氧化氮产生杀菌和细胞毒作用的系统。氧非依赖杀菌系统包括：胞内乳酸累积形成对病原体具抑杀作用的酸性环境；溶酶体内溶菌酶破坏细菌壁肽聚糖产生的杀菌作用；抗菌肽等阳离子蛋白和多肽对病原体的裂解破坏作用。杀伤破坏的病原体在吞噬溶酶体内蛋白酶、核酸酶、脂酶和磷酸酶等多种水解酶作用下，可进一步消化降解。2）杀伤胞内寄生菌和肿瘤等靶细胞：M接受Th细胞反馈刺激和被LPS或IFN-、GM-CSF等细胞因子激活后，可有效杀伤胞内寄生菌和某些肿瘤细胞。M还能通过ADCC效应杀伤肿瘤和

8、病毒感染的靶细胞。3）参与炎症反应：感染部位产生的MCP-1、GM-CSF和IFN-等细胞因子可募集和活化M；活化M又可通过分泌MIP-1/、MCP-1、IL-8等趋化因子和IL-1等促炎细胞因子或其他炎性介质参与和促进炎症反应。4）加工提呈抗原启动适应性免疫应答：M是专职性抗原提呈细胞（APC），可将摄入的外源性抗原加工处理为具有免疫原性的小分子肽段，并以抗原肽-MHC类分子复合物的形式表达于细胞表面，供抗原特异性CD4+T细胞识别，增强适应性免疫应答。M也可将摄入的外源性抗原通过交叉抗原途径，以抗原肽-MHC类分子复合物的形式表达于细胞表面，供抗原特异性CD8+CTL识别，增强CTL的杀伤

9、效应。5）免疫调节作用：活化M可分泌多种细胞因子发挥免疫调节作用。IFN-可上调APC表达MHC分子，增强抗原提呈能力；IL12、IL-18可促进T细胞增殖分化，增强NK细胞杀伤活性，促进Th1分化；IL-10可抑制M和NK细胞活化，下调APC表达MHC类分子和共刺激分子。2.中性粒细胞（neutrophil） 约占白细胞总数60%70%，其产生快（1107个/分钟），存活期仅23天。中性粒细胞胞质颗粒中含有髓过氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、溶菌酶和防御素等杀菌物质。中性粒细胞主要通过氧依赖和氧非依赖系统杀伤病原体，此外还有巨噬细胞所不具备的由MP

10、O与过氧化氢和氯化物组成的MPO杀菌系统。中性粒细胞表达多种趋化因子受体（IL-8R、C5aR）、模式识别受体和调理性受体，具有很强的趋化和吞噬能力，可迅速穿越血管内皮细胞进入感染部位，吞噬杀伤病原体；亦可通过调理作用或ADCC作用使其吞噬杀菌能力显著增强或使某些病原体感染的组织细胞裂解破坏。（三）树突状细胞骨髓来源的树突状细胞（DC）分为两类：1.经典DC（cDC） 以往所指的髓样DC即指cDC，其中朗格汉斯细胞等未成熟髓样DC高表达TLR、调理受体和趋化因子受体，而低表达MHC类分子和共刺激分子；它们摄取加工抗原能力强，而提呈抗原、启动适应性免疫应答能力弱。未成熟DC摄取病原体等抗原性异物

11、后开始迁移，进入外周免疫器官后发育成熟。成熟DC高表达MHC类分子和共刺激分子，可有效提呈抗原、激活初始T细胞启动适应性免疫应答。2.浆细胞样DC（plasmacytoid DC，pDC） pDC低表达上述受体和分子，但其胞质器室膜上高表达TLR7和TLR9，可识别病毒核酸产生大量型干扰素（IFN-/IFN-），在机体抗病毒固有免疫应答中发挥重要作用。（四）自然杀伤细胞自然杀伤（natural killer，NK）细胞来源于骨髓淋巴样干细胞，其分化、发育依赖于骨髓微环境，主要分布于骨髓、外周血、肝脏、脾脏、肺脏和淋巴结。目前将具有TCR-、mIg-、CD56+、CD16+表型的淋巴样细胞鉴定为

12、人NK细胞；NK1.1和Ly49是小鼠NK细胞表面特征性标志。NK细胞不表达特异性抗原识别受体，而是通过表面活化性受体和抑制性受体对“自身”与“非己”进行识别，并直接杀伤某些肿瘤和病毒感染的靶细胞。NK细胞表面具有IgG Fc受体，也可通过ADCC作用杀伤肿瘤和病毒感染等靶细胞。NK细胞表达多种与其趋化和活化相关的细胞因子受体，可被招募到肿瘤和病毒感染部位，在IFN-和IL-12等细胞因子作用下活化，使其抗肿瘤、抗病毒作用显著增强。活化NK细胞还可通过分泌IFN-和TNF-等细胞因子发挥免疫调节作用。1.NK细胞杀伤活化受体和杀伤抑制受体 NK细胞表面具有两类功能截然相反的受体：一类受体与靶细

13、胞表面相应配体结合后，可激发NK细胞产生杀伤作用，称为杀伤细胞活化受体；另一类受体与靶细胞表面相应配体结合后，可抑制NK细胞产生杀伤作用，称为杀伤抑制受体。（1）识别MHC类分子的活化或抑制性受体：NK细胞表达多种以经典/非经典MHC类分子为配体的受体，包括两种结构不同的分子家族。1）杀伤细胞免疫球蛋白样受体（killer immunoglobulin-like receptor，KIR）：KIR是免疫球蛋白超家族成员，其胞外区含有2个或3个能与HLA类分子结合的Ig样结构域，据此可将KIR分为KIR2D和KIR3D两个亚类。两个亚类中，胞质区氨基酸序列较长的称为KIR2DL和KIR3DL，其

14、胞质区含免疫受体酪氨酸抑制基序（ITIM），可转导活化抑制信号，是NK细胞表面的抑制性受体；胞质区氨基酸序列较短的称为KIR2DS和KIR3DS，它们本身不具信号转导功能，但可通过跨膜区带正电荷的氨基酸，与跨膜区带负电荷氨基酸、胞质区含免疫受体酪氨酸激活基序（ITAM）的DAP12同源二聚体分子非公价结合，而获得转导活化信号的功能，因此是NK细胞表面的活化性受体。2）杀伤细胞凝集素样受体（killer lectin-like receptor，KLR）：是由C型凝集素家族成员CD94与不同C型凝集素NKG2家族成员，通过二硫键结合组成的异二聚体。CD94和NKG2胞外区均有能与MHC类分子结合

15、的结构域：NKG2家族中的NKG2A胞质区较长，含ITIM，CD94/NKG2A异二聚体是NK细胞表面的抑制性受体。NKG2C胞质区氨基酸序列短小，CD94/NKG2C异二聚体本身不具信号转导功能；但CD94/NKG2C能与胞质区含ITAM和DAP12非共价结合而获得转导活化信号的功能，因此是NK细胞表面的活化性受体。（2）识别非MHC类分子配体的杀伤活化受体：包括NKG2D和自然细胞毒性受体（natural cytotoxicity receptor，NCR），识别的配体通常是在某些肿瘤和病毒感染细胞表面异常或高表达，而在正常组织细胞表面缺失或表达低下的膜分子。NK细胞可通过此类杀伤活化受体

16、选择性攻击杀伤某些肿瘤和病毒感染的靶细胞，而不攻击杀伤正常组织细胞。1）NKG2D：是NKG2家族成员，但与该家族中其他成员的同源性较低，也不与CD94结合。NKG2D胞质区氨基酸不具信号转导功能，但能与胞质区含ITAM的DAP10非共价结合而获得转导活化信号的功能。NKG2D可识别MHC类链相关分子（MICA和MICB）。MICA和MICB在乳腺癌、卵巢癌、结肠癌、胃癌和肺癌等上皮肿瘤细胞表面高表达，而在正常组织细胞表面缺失或表达低下。2）自然细胞毒性受体（NCR）：是NK细胞特有的表面标志，也是NK细胞表面主要的活化性受体，但其识别的配体目前还不十分清楚。NCR包括NKp46、NKp30和

17、NKp44，其中NKp46和NKp30胞质区不含ITAM，可通过跨膜区带正电荷的氨基酸与跨膜区带负电荷氨基酸、胞质区含ITAM的CD3同源二聚体非公价结合，而获得转导活化信号的功能。NKp44是活化NK细胞的特异性标志，其胞质区氨基酸不具信号转导功能，但能与胞质区含ITAM的DAP12非公价结合而获得转导活化信号的功能。近来研究发现，NKp46和NKp44可识别结合流感病毒血凝素，提示NK细胞可借此攻击杀伤流感病毒感染的靶细胞。2.NK细胞对肿瘤或病毒感染靶细胞的识别、活化和细胞毒作用 活化受体和抑制受体共表达于NK细胞表面，二者均可识别结合正常表达于自身组织细胞表面的经典/非经典MHC类分子

18、。在生理条件，自身组织细胞正常表达MHC类分子，NK细胞表面杀伤抑制受体的作用占主导地位，可抑制各种杀伤活化受体的作用，因此NK细胞不能杀伤自身正常组织细胞。在发生病毒感染或细胞癌变时，病毒感染细胞和肿瘤细胞表面MHC类分子缺失或下调表达，同时其表面某些可被NK细胞识别的非MHC类分子配体异常或上调表达。此时，NK细胞可因靶细胞表面丧失正常表达的自身MHC类分子而使其抑制受体功能丧失；与此同时NK细胞通过表面杀伤活化受体识别靶细胞表面异常或上调表达的非MHC类分子配体而被活化，并通过释放穿孔素、颗粒酶、TNF-和表达FasL等作用方式杀伤病毒感染和肿瘤等靶细胞。（五）固有样淋巴细胞NKT细胞、

19、T细胞和B1细胞是一类介于适应性免疫细胞和固有免疫细胞之间的固有样淋巴细胞（innate-like lymphocytes，ILLs）。此类细胞存在于某些特殊部位，其抗原识别受体（TCR或BCR）为有限多样性，可直接识别某些靶细胞或病原体所共有的特定表位分子，并在未经克隆扩增条件下，通过趋化募集、迅速活化发生应答，产生免疫效应。1.自然杀伤T细胞（NKT细胞） NKT细胞是指既表达NK细胞表面标志CD56（小鼠NK1.1）又表达T细胞表面标志TCR-CD3复合体的淋巴细胞。NKT细胞在胸腺或胚肝分化发育，主要分布于骨髓、肝脏和胸腺，在脾脏、淋巴结和外周血中也有少量存在。NKT细胞可直接识别靶细

20、胞表面CD1提呈的磷脂和糖脂类抗原，并迅速活化产生应答；也可被IL-12和IFN-等细胞因子激活迅速产生应答。活化NKT细胞可通过分泌穿孔素、颗粒酶或Fas/FasL途径杀伤某些肿瘤和病原体感染的靶细胞；也可通过分泌IL-4或IFN-，分别诱导初始T细胞向Th2或Th1细胞分化，参与体液免疫应答或细胞免疫应答，增强机体抗感染和抗肿瘤作用。2.T细胞 T细胞在胸腺中分化发育，主要分布于肠道、呼吸道及泌尿生殖道等黏膜和皮下组织，是皮肤黏膜局部参与早期抗感染、抗肿瘤免疫的主要效应细胞。T细胞不识别MHC分子提呈的抗原肽，可直接识别：某些肿瘤细胞表面的MICA和MICB分子；某些病毒蛋白或感染细胞表面

21、的病毒蛋白；感染细胞表面的热休克蛋白；感染细胞表面CD1分子提呈的糖脂或磷脂类抗原等。活化T细胞可通过释放穿孔素、颗粒酶和表达FasL等方式杀伤病毒感染细胞和肿瘤细胞；还可分泌IL-17、IFN-和TNF-等细胞因子介导炎症反应或参与免疫调节。3.B1细胞 B1细胞主要分布于胸膜腔、腹膜腔和肠道固有层中，是具有自我更新能力的CD5+、mIgM+B细胞。B1细胞分化发育与胚肝密切相关，也可由成人骨髓产生。B1细胞表面BCR缺乏多样性，可直接识别结合某些病原体或变性自身成分所共有的抗原表位分子，迅速活化产生应答时。B1细胞识别的抗原主要包括：某些细菌表面共有的多糖类TI抗原，如细菌脂多糖、细菌荚膜

22、多糖和葡聚糖等；某些变性的自身抗原，如变性Ig和变性单股DNA等。B1细胞介导的体液免疫应答具有以下特点：接受细菌多糖或变性自身抗原刺激后，48小时内即可产生以IgM为主的低亲和力抗体，这对机体早期抗感染免疫和清除变性自身抗原具有重要作用；增殖、分化过程中一般不发生Ig类别转换；无免疫记忆，再次接受相同抗原刺激后，其抗体效价与初次应答无明显差别。此外，肥大细胞、嗜碱性粒细胞、嗜酸性粒细胞等也参与固有免疫应答。三、固有免疫分子及其作用（一）补体系统补体系统是参与固有免疫应答的重要免疫效应分子。补体旁路途径或MBL途径激活后可产生多种补体裂解片段：C3b、C4b具有调理作用和免疫黏附作用，可促进吞

23、噬细胞对病原体和抗原-抗体复合物的清除；C5a具有趋化作用，可吸引中性粒细胞到达感染部位，并使之活化发挥抗感染免疫作用。（二）细胞因子细胞因子是参与固有和适应性免疫应答的重要效应和调节分子。IFN-/可诱导细胞产生抗病毒蛋白，抑制病毒复制或扩散；IFN-、IL-12和GM-CSF可激活巨噬细胞和NK细胞，有效杀伤肿瘤和病毒感染的靶细胞；IL-1、IL-6和TNF/等促炎细胞因子和IL-10、TGF-等抗炎细胞因子可调节炎症反应；IL-8、MCP-1、MCP-1等趋化因子可募集、活化吞噬细胞，增强机体抗感染免疫应答能力；IFN-或IL-4可诱导初始T细胞向Th1或Th2细胞分化，参与体液和细胞免

24、疫应答；IL-17刺激上皮细胞和角质形成细胞分泌防御素等抗菌物质，在固有免疫中发挥重要作用。（三）其他抗菌物质1.抗菌肽（antibacterial peptide） 是可被诱导产生的一类能够杀伤多种细菌和某些真菌、病毒、原虫或肿瘤细胞的小分子碱性多肽。-防御素（defensin）是存在于人和哺乳动物体内的一种阳离子抗菌肽，主要由中性粒细胞和小肠帕内特细胞产生；能与病原体表面脂多糖、磷壁酸或病毒囊膜脂质结合形成跨膜离子通道，使病原体裂解；也能诱导病原体产生自溶酶或干扰病毒DNA或蛋白质合成。2.溶菌酶（lysozyme） 是体液、外分泌液和吞噬细胞溶酶体中的一种不耐热碱性蛋白质，能破坏G+菌细

25、胞壁肽聚糖，导致细菌裂解死亡。G-菌对溶菌酶不敏感，在特异性抗体和补体存在条件下也可被溶菌酶裂解破坏。3.乙型溶素（-lysin） 是血浆中一种对热较稳定的碱性多肽，在血浆凝固时由血小板释放，故血清中浓度显著高于血浆水平。乙型溶素可作用于G+菌细胞膜，产生非酶性破坏效应，但对G-菌无效。第二节 固有免疫应答及其与适应性免疫应答的关系一、固有免疫的应答特点固有免疫的识别和应答特点简述如下：固有免疫细胞不表达特异性抗原识别受体，而是通过模式识别受体或有限多样性抗原识别受体直接识别病原体及其产物、病毒感染细胞或肿瘤细胞而被激活产生免疫应答；固有免疫细胞可通过趋化募集，即“集中优势兵力”的方式，迅速发

26、挥免疫效应，而不是通过克隆扩增。分化为效应细胞后产生免疫效应；固有免疫细胞参与适应性免疫应答的全过程，并能通过产生不同的细胞因子影响适应性免疫应答的类型；固有免疫细胞寿命较短，在其介导的免疫应答过程中通常不能产生免疫记忆细胞，因此固有免疫应答维持时间较短，也不会发生再次应答。二、固有免疫应答的作用时相1.即刻固有免疫（immediate innate immunity）阶段 发生于感染04小时之内，主要包括：皮肤黏膜的屏障作用；某些病原体突破屏障后可直接激活补体旁路和MBL途径而被裂解破坏；局部吞噬细胞活化后产生的趋化和促炎细胞因子，可吸引中性粒细胞进入感染部位对病原体产生吞噬杀伤作用。中性粒

27、细胞是机体抗细菌和抗真菌感染的主要效应细胞，通常绝大多数病原体感染终止于此时相。2.早期诱导的固有免疫应答（early induced innate immune response）阶段 发生于感染后496小时，主要包括：细菌脂多糖和感染部位组织细胞产生的MIP-1/、IL-8等趋化因子，可将周围组织中的巨噬细胞募集至炎症部位；白三烯和前列腺D2等炎性介质可使局部血管扩张、通透性增强，有助于吞噬细胞进入感染部位；IFN-、GM-CSF可活化巨噬细胞，使之产生大量促炎细胞因子和其他炎性介质，进一步增强和扩大机体固有免疫应答；IL-1、IL-6和TNF-可促进骨髓造血细胞分化并释放大量中性粒细胞入

28、血，还能刺激干细胞合成分泌一系列急性期蛋白，其中甘露糖结合凝集素能与某些病原体结合激活MBL途径产生抗感染免疫作用。在趋化因子作用下，NK细胞、NKT细胞和T细胞被募集到感染和肿瘤组织中，有效杀伤病原体及其感染的组织细胞或肿瘤细胞。B1细胞接受细菌多糖抗原刺激后，可在48小时内产生以IgM为主的抗菌抗体，及时杀伤清除进入血液和组织中的病原体。3.适应性免疫应答（adaptive immune response）启动阶段 在感染96小时后，接受病原体刺激的未成熟DC从局部感染组织迁移到外周免疫器官并发育成熟，可有效激活抗原特异性初始T细胞，启动适应性细胞免疫应答。三、固有免疫应答与适应性免疫应答

29、的关系固有免疫应答参与适应性免疫应答的全过程，并能影响适应性免疫应答的类型。生理条件下，固有免疫应答与适应性免疫应答相互依存，密切配合共同完成宿主免疫防御、免疫监视和免疫自稳功能，产生对机体有益的免疫保护作用。1.启动适应性免疫应答 DC是体内诱导初始T细胞活化能力最强的抗原提呈细胞，是机体适应性免疫应答的启动者。与DC不同，巨噬细胞和B细胞只能向抗原作用过的T细胞或记忆T细胞提呈抗原，使之活化启动或增强适应性免疫应答。2.调节适应性免疫应答的类型和强度 固有免疫细胞可通过对不同病原体的识别，产生不同种类的细胞因子，影响初始T细胞的分化和适应性免疫应答的类型。胞内病原体或肿瘤可诱导DC合成分泌以IL-12为主的细胞因子，使初始T细胞分化为Th1细胞或CTL，引起特异性细胞免疫应答；在蛋白质抗原或某些病原体感染时，DC与T细胞相互作用可产生以IL-4为主的细胞因子，诱导初始T细胞分化为Th2