醫(yī)學免疫學教學課件：-固有免疫的組成細胞及固有免疫應答

1、固有免疫的組成 細胞及固有免疫應答免疫分為非特異性或天然免疫 （ Non-specific or innate immunity）特異性或獲得性免疫 （ Specific or adaptive immunity ）天然免疫獲得性免疫抗原非依賴性（ antigen-independent）立即（ immediate）達到最大反應無抗原特異性抗原依賴性（ antigen-dependent）無免疫記憶產生免疫記憶抗原特異性達到最大反應時間滯后 （lag time ）識別特有的模式分子（pattern）識別生物分子（Macromolecules）The differences between th

2、e two types of immunity 主要參與固有免疫應答的免疫細胞： 單核吞噬細胞、樹突狀細胞、NK細胞、肥大細胞、嗜堿性粒細胞、嗜酸性粒細胞、嗜中性粒細胞、NKT細胞、B1細胞、T細胞等。（1）中性粒細胞 (neutrophils)野戰(zhàn)細胞（2）巨噬細胞 (macrophages)常住邊防細胞 主要參與適應性免疫應答的免疫細胞： T細胞、B細胞和抗原提呈細胞。天然免疫細胞肥大細胞 哨兵細胞巨噬細胞 常駐邊防細胞中性粒細胞 野戰(zhàn)細胞NK細胞 機動兵細胞樹突細胞 工程兵細胞第一節(jié) 吞噬細胞單核吞噬細胞系統(tǒng) 包括： 單核細胞（monocyte） 巨噬細胞(macrophage, M)

3、單 核 巨 噬 細 胞 單核細胞體積較大，蹄狀核（左，普通光鏡）。透射電鏡顯示其高爾基體發(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）。 發(fā)育過程： 造血干細胞髓樣前體細胞單 核母細胞前單核細胞單核細 胞（血液）巨噬細胞（組織）。 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 骨：破骨細胞 關節(jié)：滑膜A型細胞 單核吞噬細胞系統(tǒng)細胞的分化和分布 主要免疫學功能： 一、識別、清

4、除病原體等抗原性異物（一）巨噬細胞對病原體等抗原性異物的識別.巨噬細胞表面的模式識別受體及其作用模式識別受體（pattern recognition receptor,PRR)：直接識別結合某些病原體直接表達的和宿主衰老損傷和凋亡細胞呈現(xiàn)的特定的分子結構的受體。病原相關分子模式（pathogen associated molecular pattern, PAMP):模式識別受體識別結合的某些病原體或其產物所共有的特定分子結構。模式識別受體包括：清道夫受體（scavenger receptor，SR）、甘露糖受體（單核細胞不表達）、Toll樣受體等。CLCLCLCLCLCLCLCLF2 NH2

5、 CRDCOOH 甘露糖受體甘露糖受體（mannose receptor，MR）：分子量為180 kDa，其胞外區(qū)包括8個能夠與糖基結合的凝集素結構域，但各結構域的糖基結合位點略有不同。主要識別不同細菌、真菌以及衰老細胞所表達的寡糖結構清雜受體由三條肽鏈相互盤繞而成。分子的中部為 三螺旋長頸，頂部C端配體結合單元由三個富含半光氨酸的結構域組成 ?？拷毎さ南掳氩坑卸嘀氐奶腔?。SSCOOH COOHHOOCNH2NH2 2HNS 除雜受體清道夫受體（scavenger receptor，SR）清道夫受體(scavenger receptor)，主要識別微生物以及衰老細胞表面的陰離子大分子。

6、Toll樣受體LBP (脂多糖連接蛋白)sCD14（Soluble CD14）：LPS受體2.巨噬細胞表面的調理性受體及其作用補體受體（complement receptor, CR）FcR等 IgGC3b調理素抗體補體 CD16 （FcR III）CD11b/CD18 CD25CD28 CD32 （Fc R II） CD35 （CR1） CD64 （Fc R I）CD71B7-2IL-2抗體補體 抗體運鐵蛋白吞 噬 細 胞 表 面 受 體 吞噬細胞的識別受體Adherence of bacteria via receptors（二）巨噬細胞對病原體等抗原性異物的殺傷消化和清除 非特異性吞噬作

7、用和活化后產物殺傷效應： A 毒性物質 - H2O2、O2-和NO B 抗微生物肽- 防御素、陽離子蛋白 C 酶類- 溶菌酶 病 原 菌 的 吞 噬 與 殺 傷N123消化N識別N 吞噬與溶酶體結合為吞噬溶酶體，其中的細菌隨后被消化。吞噬細胞應答吞噬細胞通過調理素受體和特征（模式pattern）受體識別細菌，細胞表面隆起的胞膜將細菌包裹，形成吞噬體，調理素受體特征（模式pattern）受體細菌黃素蛋白NADPH H+e- + O2O2-H+H2O2細胞色素b558過氧化氫的產生 “呼吸爆發(fā)” 過程中產生大量過氧化氫及其它活性離子，是吞噬細胞消化被吞噬微生物或其它異物的主要武器。參與該過程的輔酶

8、 II (NADPH) 氧化酶體由黃素蛋白和細胞色素 b558組成。 產生超氧離子 O2 + NADPH O2- + NADP + H+ 產生過氧化氫 2O2 + 2H2 H2O2 + O2 產生鹽酸 H2O2 + Cl + H+ HOCl + H2O 產生有機氯胺 HOCl + R-NH RNCl + H2O 產生單個氧原子 H2O2 + OCl- 1 O2 + H2O + Cl- 產生羥基游離基 H2O2 + O2- O2 + OH- + .OH 活 性 氧 途 徑NADPH 氧化酶過氧化物歧化酶NO 途 徑 產生NO L-精氨酸 + 1/2O2 瓜氨酸 + NO 產生過氧化氮游離基 NO

9、 + O2 - ONOO-Oxygen-independent mechanisms of intracellular killingCationic 蛋白(包括 組織蛋白酶)溶菌酶乳鐵傳遞蛋白蛋白水解酶損傷微生物細胞膜裂解細胞壁粘肽競爭細菌生長所需的鐵消化殺傷的微生物效應分子功 能Macrophage Phagocytosis二、參與和促進炎癥反應 吞噬殺傷；分泌各種炎癥介質。三、 對腫瘤和病毒感染等靶細胞的殺傷作用：直接殺傷、ADCC、激發(fā)抗瘤免疫； 四、加工和提呈抗原，啟動適應性免疫應答：加工和遞呈抗原，提供第二活化信號； 參與Th1細胞介導的細胞免疫的效應階段。 五、免疫調節(jié)作用 -

10、分泌細胞因子 (IL-1、IL-6、IL-8、IL-12和TNF-等)。-正調：產生IL-1/12，TNF-負調：前列腺素、TGF- 巨噬細胞的三種活化狀態(tài)靜息狀態(tài)（resting state）活化狀態(tài)（primed state）- IFN-亢奮狀態(tài)（activated state）- C3b+LPS+IFN- 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（FcR/）， IgA Fc受體 其他膜分子： LFA-1、IL-8R等。 主要免疫學功能： 清除侵入機體的病原微生物，在急性炎癥中起關鍵作用： A.直接吞噬清除病原微生物； B.通過抗體受體和

11、補體受體發(fā)揮調理吞噬作用： IgG-Ag FcR 吞噬、殺傷； 細菌莢膜 機體 IgM抗體 激活補 體 CR 吞噬。第二節(jié) 樹突狀細胞 （Dentritic Cells, DC) 機體內抗原提呈功能最強的細胞，能夠刺激初始（nave) T細胞增殖，因此DC是T細胞適應性免疫應答的始動者。在免疫應答中具有獨特的地位。 表面標志：未找到特異的表面標志 主要的特征性標志：CD1a、CD11c、CD83 通過形態(tài)學、組合性細胞表面標志、在MLR中能刺激初始T細胞增殖等三方面加以綜合判斷。來源：多能造血干細胞淋巴樣干細胞骨髓樣干細胞NK/TB淋巴系DC髓系DC單核細胞中性粒細胞髓系DC巨噬細胞DC的組織

12、分布： 除腦以外的全身臟器，僅占PBMC的1%以下。 淋巴樣組織中的DC（并指狀DC） 非淋巴樣組織中的DC（LC） 體液中的DC 隱蔽DC 血液中DCDC的分化、發(fā)育、成熟及遷移 正常情況下，機體內DC絕大多數(shù)處于未成熟階段。攝取抗原或在某些炎性刺激因素作用下，分化成熟。 成熟過程中，同時發(fā)生遷移，由外周組織通過血循環(huán)或淋巴管向淋巴組織遷移。前體階段未成熟階段遷移階段成熟階段 胎肝、臍血、骨髓、外周血實體器官輸入淋巴管、外周血、及淋巴組織中，啟動T細胞產生IR。淋巴結、脾等淋巴器官中 抗原提呈刺激初始T細胞未成熟DC a.表達低水平的協(xié)調刺激分子和黏附分子 b.表達FcR、甘露糖受體等 c.

13、具有較強的攝取和加工處理抗原的功能 d.免疫激活能力較弱 e.缺乏B7表達； f. 表達DEC205分子。 受炎癥刺激因素的影響，從非淋巴組織進入淋巴組織并逐漸成熟；攝取抗原后也可自發(fā)成熟。成熟DC a.表達高水平協(xié)同刺激分子和MHC -I類和II類分子 b.分泌趨化因子DC-CK 吸引初 始T細胞； c.攝取加工處理抗原能力減弱 d.免疫激活能力增強?；罨疶細胞后自身即出現(xiàn)凋亡樹突細胞與免疫激活和免疫耐受免疫激活： 直接激活T細胞 誘導B細胞Ig類別轉換和調節(jié)B細胞發(fā)育。免疫耐受: 參與中樞免疫耐受的誘導第三節(jié) NK細胞(natural killer cell，自然殺傷細胞)特點：大顆粒淋巴

14、細胞(large granular lymphocyte, LGL）胞漿中含嗜天青顆粒。 缺乏T細胞和B細胞的特征- 無TCR基因和Ig基因重排和表達。 TCR-、mIg-、CD56+、CD16+的淋巴樣細胞 - NK細胞有殺傷作用（象CTL），分泌活性物質（象Th 分泌IFN）分布：約占外周血中淋巴細胞總數(shù)的510； 脾中占12； 淋巴結和骨髓中也有NK細胞存在。Human NK cellNNK細胞NK細胞的來源和發(fā)育 1.來源于淋巴樣前體細胞； 2.個體發(fā)育更接近T細胞 - 證據(jù)： A.未成熟NK細胞 - CD3+，成熟NK細胞 - CD3-。 B.在胚胎期NK細胞與T細胞有共同前體細胞存

15、在。 a.胚胎胸腺內 - 共同標志CD16分子： CD16+CD4-CD8-的細胞 在胸腺內繼續(xù) T細胞 CD16+CD4-CD8-的細胞 其他體內、外環(huán)境 NK b.新生兒胸腺內 - NK細胞特有標志CD56分子： CD3-CD4-CD8-細胞，如果CD56+ NK 細胞 如果CD56- T細胞 3.出生后來源于骨髓： 前體細胞（CD34+CD7+）NK細胞（CD2+CD16+CD56+） （一）NK細胞表面識別HLA分子的活化或抑制性受體 1.殺傷細胞免疫球蛋白樣受體（KIR） 為跨膜糖蛋白。據(jù)胞膜外Ig樣結構域的數(shù)目，可分為KIR2D和KIR3D兩個亞類。 胞漿區(qū)氨基酸序列較長，含免疫受

16、體酪氨酸抑制基序（ITIM），稱KIR2DL和KIR3DL，可轉導活化抑制信號，屬抑制性受體。胞漿區(qū)氨基酸序列短小，不具信號轉導功能，稱KIR2DS和KIR3DS。跨膜區(qū)含帶正電荷的賴氨酸，借此能與跨膜區(qū)帶負電荷天冬氨酸、胞漿區(qū)含免疫受體酪氨酸活化基序（ITAM）DAP12同源二聚體分子非共價結合，獲得轉導活化信號的功能，屬活化性受體。一、NK細胞表面與其殺傷活化和殺傷抑制有關的受體2.殺傷細胞凝集素樣受體（KLR）：CD94/NKG2A為抑制性受體CD94/NKG2C為活化性受體3.KIR和KLR的作用及其意義兩 種 NKCR 的 不 同 功 能MHC-I+細胞NKNK殺傷不殺傷MHC-I-

17、細胞KIR（A）（B）MHC-IKAR NK細胞表面的殺傷抑制受體(KIR)，能夠傳遞不許殺傷的信號。這些受體識別的對象是靶細胞表面的MHC I 分子。因此，正常表達MHC I 類分子的細胞一般不會被NK細胞殺傷。NK細胞的主要生物學作用 1.細胞殺傷作用 ： （1）直接接觸殺傷 A.穿孔素/顆粒酶途徑 B.Fas/FasL作用途徑 C.TNF-與TNFR-作用途徑 （2）抗體依賴性細胞介導的細胞毒作用（ADCC）： FcR（NK細胞）+ IgG抗體(靶細 胞) 細胞毒效應。 2.免疫調節(jié)作用 分泌細胞因子（如IFN-、TNF-、GM-CSF、IL-3、M-CSF等） A.促進T、B、APC等

18、功能； B.促進或抑制造血細胞發(fā)育。 Antibody Dependent Cell-Medicated CytotoxicityADCC抗體依賴性細胞介導的細胞毒作用ADCC效應：IgG類抗體V區(qū)與靶細胞表面相應表位特異性結合后，其Fc段與效應細胞（如NK細胞、巨噬細胞）表面FcR結合，從而介導效應細胞對IgG抗體結合的靶細胞產生非特異性殺傷作用。 NKCR 凝集素樣 NKCR Ig樣NKCR（ KIR） H2N NH2 -S-S- HOOC COOHITIMITIM COOHNH2ITIM: immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motifs免疫

19、受體酪氨酸抑制基序NK細胞非天然殺傷受體 CD2CD16FcRIIICD69ADCC (antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity)抗體依賴的細胞介導的細胞毒作用Target cellNK cells and their activation Electron micrograph of an NK cellHigh power view of an NK cell granule containing perforin, granzymes, and other mediatorsPhase contrast micrograph of NK

20、cell attacking a target cell projection.An NK cell (N) attached to a target cell T. The NK cell will kill the now helpless target cell quickly, by the injection of deadly perforin 第四節(jié)NKT細胞表面標志： 是表達NK1.1分子和TCR-CD3復合體分子的T細胞。大多數(shù)位CD4CD8雙陰性T細胞，少數(shù)為CD4單陽性T細胞，TCR密度低，大多數(shù)為TCR，少數(shù)為TCR。識別配體特點： 抗原識別譜窄；識別靶細胞表面CD1分

21、子提呈的共有脂類和糖脂類抗原；不受MHC限制。生物學功能：（1）細胞毒作用-穿孔素和FasL途徑：殺傷病毒感 染細胞胞內菌感染的靶細胞和腫瘤細胞。 （2）免疫調節(jié)作用-NK1.1+T細胞 + DC + M決 定免疫的類型； a.病毒和某些細菌DC+MIL-12活化NK1.1+T細胞IFN-+IL-12Th0Th1細胞分化增殖； b.寄生蟲激活NK1.1+T細胞IL-4Th0Th2分 化IgE和IgG1。第五節(jié) 其他固有免疫細胞 一.嗜酸性粒細胞 表達分子： 1.高親和性FcR； 2.細胞因子受體：如IL-5、CC趨化因子（chemokines, 如MCP-3）受體。嗜酸粒細胞活化產物： A.釋

22、放毒性顆粒蛋白,如主要堿性蛋白（major basic protein）； B.釋放組胺酶和芳基硫酸脂酶等； C.細胞因子，如IL-3和IL-5等。 生物學功能： 1.殺傷寄生蟲和微生物； 2.釋放組胺酶和芳基硫酸脂酶，滅活肥大細胞和嗜堿粒細胞釋放的組氨和白三烯，阻抑炎癥反應。嗜酸性粒細胞二、 肥大細胞(mast cell)和嗜堿性粒細胞(basophils) 形態(tài)學特點 含有嗜堿性顆粒分布：嗜堿粒細胞-血液，0.2%； 肥大細胞-呼吸道、泌尿生殖道和胃腸道的 上皮下及皮膚下的結締組織內,靠近血管處。 膜分子：1.FcR（IgE的Fc受體）； 2.C3aR 和 C5aR。肥大細胞和嗜堿粒細胞活

23、化方式： 1.IgE-Ag 同F(xiàn)cR交叉連接； 2.同過敏毒素C3a和C5a結合。 組織中的肥大細胞含有大量致密細胞顆粒 靜息肥大細胞激活后 5 分鐘激活后 60 分鐘 細胞活化產物： A.釋放生物活性介質： 組胺（histamine）；白三烯C4（leukotriene C4）； 前列腺素D2（prostaglandine D2）。 B.分泌細胞因子： 腫瘤壞死因子（TNF）； IL-8和血小板活化因子（PAF）等。生物學功能： A.阻止穿過上皮組織屏障的病原體的感染（第一道 防線）； B.對IgE抗體結合的抗原迅速發(fā)生應答，引起急性變態(tài)反應性炎癥反應； C.抗寄生蟲感染。固有免疫應答在機體

24、非特異性抗感染免疫過程中具有重要意義，在適應性免疫應答的啟動、調節(jié)和效應階段也起重要作用。參與固有免疫應答的物質主要包括：組織屏障，固有免疫細胞，固有免疫分子如補體、細胞因子及具有抗菌作用的多肽、蛋白和酶類物質。參與固有免疫的組織、細胞和效應分子一、 組織屏障及其作用（一）皮膚粘膜及其附屬成分的屏障作用1.物理屏障2.化學屏障3.微生物屏障（二）血腦屏障（三）血-胎屏障二、固有免疫細胞及其作用吞噬細胞NK細胞T細胞 NKT細胞B1細胞三、固有免疫效應分子及其主要作用補體系統(tǒng)細胞因子1.誘導產生抗病毒作用的細胞因子2.誘導和促進炎癥反應的細胞因子3.誘導和增強抗腫瘤作用的細胞因子防御素溶菌酶乙型

25、溶素固有免疫應答的作用時相瞬時固有免疫應答階段早期固有免疫應答階段適應性免疫應答誘導階段時間 參與成分 0-4h 屏障，吞噬細胞、 補體 96h APC時相4-96h 吞噬細胞、NK、 細胞因子、炎癥介質 一、瞬時固有免疫應答階段 （0-4h）巨噬細胞M細胞上皮細胞N中性粒細胞補體二、早期固有免疫應答階段 （4-96h）活化巨噬細胞炎癥介質細胞因子IL-8IL-6IL-1MCP-1(單核細胞趨化蛋白-1)LTB4(白三烯B4)PAF(血小板活化因子)PGE(前列腺素E)NK 細胞-IFNTNF,IL-12三、適應性免疫應答誘導階段 （96h以后）APC （抗原提呈細胞 antigen-pres

26、enting cell）ThTh抗原肽（呈遞給特異性免疫的細胞）固有免疫應答的特點及其與適應性免疫應答的關系一、固有免疫應答的特點（一）固有免疫細胞的識別特點：1.模式識別受體（pattern recognition receptor， PRR）和病原相關分子模式（pathogen associated pattern，PAMP）2.模式識別受體（Toll樣受體）介導的信號轉導途徑（二）固有免疫細胞的應答特點二、固有免疫應答與適應性免疫應答的關系（一）固有免疫應答啟動適應性免疫應答（二）固有免疫應答影響特異性免疫應答的類型（三）固有免疫應答協(xié)助適應性免疫應答發(fā)揮免疫效應固有免疫應答和適應性免疫

27、應答的主要特點 特點 固有免疫應答適應性免疫應答主要參與的細胞主要參與的分子作用時相識別受體識別特點作用特點維持時間黏膜上皮細胞、吞噬細胞、樹突狀細胞、NK細胞、NKT細胞、T細胞、B1細胞補體、細胞因子、抗菌蛋白、酶類物質即刻96小時模式識別受體，胚系基因直接編碼，較少多樣性直接識別病原體某些共有高度保守的分子結構，具有識別“非己”的能力不經克隆擴增和分化，迅速產生免疫作用，沒有免疫記憶功能維持時間較短T細胞、Th1、Th2、CTL、B2細胞、抗原提呈細胞特異性抗體96小時后啟動特異性抗原識別受體，胚系基因片段發(fā)生重排，具有高度多樣性T細胞識別APC提呈的抗原肽-MHC分子復合物；B細胞直接

28、識別抗原表位，具有高度特異性經克隆擴增好分化，成為效應細胞后發(fā)揮作用，具有免疫記憶功能維持時間較長天然免疫應答與炎癥 炎癥 （inflammation ）： 是機體組織對物理、化學、免疫或生物因素（致炎因子）所引起組織損傷的保護性反應。急性炎癥(acute inflammation)慢性炎癥(chronic inflammation)時間 特征幾天-1月 滲出，中性粒細胞數(shù)月-數(shù)年 增生，淋巴細胞，單核細胞急 性 與 慢 性 炎 癥 反 應 組織損傷，血管再形成，纖維細胞游走，膠原形成慢 性 炎 癥纖維母細胞淋巴細胞巨噬細胞巨噬細胞在損傷部位持續(xù)釋放趨化介質并吞噬異物抗原內源性/外源性刺激肥大細胞中性粒急 性 炎 癥單核細胞免疫應答與炎癥的關系炎癥細胞炎癥介質白細胞滲出過程肥大細胞中性粒細胞單核巨噬細胞淋巴細胞趨化因子血管活性物質炎癥中性粒細胞的滲出過程毛細血管內皮細胞(ICAM)粘著附壁侵入細菌游出最終從內皮細胞間隙中游出血管內皮細胞被活化之后表達P和E選擇素，通過與中性粒細胞表面的多糖側鏈結合使其附壁。隨之中性粒細胞所表達的整合素與活化內皮細胞的ICAM結合，使之與毛細管內皮細胞表面粘著，掃描電鏡照片顯示炎癥部位的白細胞附著于血管內皮細胞表面。中性粒細胞的滲出 ECEC透射電鏡照片顯示中性粒細胞正在從兩個血管內皮細胞之間穿出。血管活性與平滑肌