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水生生物免疫学. 第 六 章. 免疫应答. 授课教师 程顺峰 Email:chengshunfeng@163.com. 主 要 内 容. 概述 抗体产生的细胞学基础 T 细胞介导的细胞免疫应答 B 细胞介导的体液免疫应答. 第一节 概 述. 免 疫 应 答 (immune response). 指机体受抗原刺激后 , 体内免疫细胞发生一系列反应以排除抗原性异物的生理过程。主要包括抗原递呈细胞对抗原的加工、处理和递呈,以及抗原特异性淋巴细胞识别抗原后自身活化、增生、分化进而产生免疫效应的过程。. 免疫应答的生物学意义:.
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水生生物免疫学 第 六 章 免疫应答 授课教师 程顺峰 Email:chengshunfeng@163.com
主 要 内 容 • 概述 • 抗体产生的细胞学基础 • T细胞介导的细胞免疫应答 • B细胞介导的体液免疫应答
免 疫 应 答 (immune response) • 指机体受抗原刺激后, 体内免疫细胞发生一系列反应以排除抗原性异物的生理过程。主要包括抗原递呈细胞对抗原的加工、处理和递呈,以及抗原特异性淋巴细胞识别抗原后自身活化、增生、分化进而产生免疫效应的过程。
免疫应答的生物学意义: • 及时清除体内抗原性异物以保持内环境的相对稳定。 • 免疫应答也可对机体造成损伤,引起超敏反应或其它免疫性疾病。
免疫反应 (immune reaction): 免疫应答产生的抗体和致敏淋巴细胞与相应抗原特异性结合所发生的反应,是免疫应答的效应阶段。
一、免疫应答的类型 • 1、根据免疫应答的特性可分为: 特异性免疫应答 非特异性免疫应答
(1)特异性免疫应答 • 获得性免疫应答(特异性免疫应答) 指后天抗原刺激相应的T细胞或B细胞的应答。 • 分类: • - B细胞介导的体液免疫应答 • - T细胞介导的细胞免疫应答
特点:产生的效应需经历一段诱导期,且一旦形成效应后即表现出其独特的特异性、排他性、多样性、记忆性、过继性、耐受性以及敏感性。特点:产生的效应需经历一段诱导期,且一旦形成效应后即表现出其独特的特异性、排他性、多样性、记忆性、过继性、耐受性以及敏感性。
(2)非特异性免疫应答 • 先天具有的,主要由大、小吞噬细胞通过其表面的FcR、CR识别和吞噬抗原异物,表现为局部炎症反应和全身性反应等。
主要特点: ①可无选择性的清除各种抗原性异物(包括病原微生物); ②其应答速度较为迅速,在炎症反应早期即可达到高峰; ③能启动和协调特异性免疫应答,可以对特异性免疫应答进行补充。
一、免疫应答的类型 • 2、根据免疫应答的最终结果可分为: • 正免疫应答: • 无能应答: • 凋亡
(1)正免疫应答 • 通常所指的由T细胞或B细胞在接受抗原刺激后活化、增殖、分化成为效应细胞或记忆细胞,最终完成对抗原性异物清除的过程。
生理性免疫应答(免疫保护) 对外源性抗原 正应答(排斥异己) 对自身抗原负应答(保护自身) • 病理性免疫应答(免疫损伤) 正应答过强超敏反应 正应答过弱免疫功能低下或缺陷 负应答终止自身免疫病
(2)无能应答 • 指受到抗原刺激的免疫活性细胞只停止在活化阶段,但不发生增殖、分化和不产生效应细胞或免疫分子的过程,称为免疫耐受或负应答。
(3)凋亡 • 指免疫活性细胞经历活化、增殖或不增殖而发生死亡的过程。
二 免疫应答的物质基础和场所 • 特异性免疫应答产生的物质基础:中枢免疫器官产生的免疫细胞(尤指抗原递呈细胞和淋巴细胞)相互作用; • 产生免疫应答的主要场所:外周免疫器官(主要是淋巴结和脾脏)。
免疫细胞是免疫应答的基本单位,免疫分子是免疫应答的物质基础,外周淋巴器官是免疫应答的场所。免疫细胞是免疫应答的基本单位,免疫分子是免疫应答的物质基础,外周淋巴器官是免疫应答的场所。
免疫应答发生的场所主要是外周免疫器官(淋巴结和脾脏)免疫应答发生的场所主要是外周免疫器官(淋巴结和脾脏) • 病原体进入局部(进入血流或淋巴液的被转运至外周淋巴器官→被APC捕获、处理) • →被APC捕获、处理 →转运至外周淋巴器官(脾脏或淋巴结) →携带至外周淋巴器官的T细胞区 (淋巴结副皮质区或脾小动脉周围淋巴鞘等) →将抗原提呈给T细胞 →抗原特异性T细胞增殖、分化诱导免疫应答
三.免疫应答的过程 • 感应和识别阶段 • 增殖和分化阶段 • 效应阶段
(1)感应和识别阶段 在此阶段,抗原被APC细胞所摄取、加工、递呈;T细胞/B细胞通过TCR/BCR特异性识别抗原肽。
(2)增殖和分化阶段 • 在此阶段,T、B细胞特异性识别抗原,产生其激活的第一信号;T/B细胞与APC表面的多种粘附分子间相互作用,提供细胞激活的第二信号。另外,激活的APC和T细胞产生多种淋巴因子,它们通过自分泌和旁分泌作用,参与淋巴细胞的增殖和分化,最终形成T效应细胞或浆细胞,并分泌免疫效应分子(各种细胞因子和抗体),以及形成记忆淋巴细胞。
(3)效应阶段 • 在此阶段,免疫效应细胞和效应分子共同发挥作用,清除非己抗原物质或诱导机体产生免疫耐受,从而维持机体正常生理状态,或引发免疫相关性疾病。这包括浆细胞分泌产生抗体,形成体液免疫效应。CD4+效应T细胞(CD4+TH1)释放细胞因子或CD8+效应T细胞(致敏Tc细胞)发挥特异性细胞杀伤作用,产生细胞免疫效应的过程。
三种APC细胞 特征比较
抗原递呈细胞主要包括广泛分布于组织中的巨噬细胞、脾脏和淋巴结中的树突状细胞、并指状细胞,以及皮肤中的朗罕细胞和B细胞等。在这些细胞中除B细胞具有识别捕获抗原的表面抗原识别受体,即膜表面免疫球蛋白(SmIg)外,其余均无抗原识别受体。但它们可通过吞噬、吞饮、被动吸附或通过其膜表面IgG Fc受体和C3b受体结合免疫复合物等作用方式有效捕获抗原。
抗 原 处 理(antigen processing) APC细胞将胞浆内自身产生或摄入胞内的抗原消化降解成一定大小的抗原肽片段,以适合与胞内MHC分子结合。
递呈抗原的来源 * 外源性抗原(exogenous antigen): 通过吞噬或吞饮等作用被抗原递呈细胞从细胞基质外摄入的蛋白质抗原,如细菌和某些可溶性蛋白 * 内源性抗原(endogenous antigen): 细胞内合成的抗原,如受病毒感染的细胞合成的病毒抗原等,称为内源性抗原 。
Y The site of pathogen replication or mechanism of antigen uptake determines the antigen processing pathway used 外源性抗原提呈途径 内源性抗原提呈途径 递呈抗原的来源与抗原处理和递呈途径及诱导的免疫应答 类型密切相关
(1)内源性抗原的加工、处理和递呈 • 内源性抗原产生(如病毒抗原、肿瘤抗原) • 内源性抗原被存在于胞质内的蛋白酶体 降解成肽段;
(1)内源性抗原的加工、处理和递呈 • 抗原(多)肽转运体(transporter of antigenic peptides, TAP)将胞质内生成的肽段转运到内质网中,经加工修饰成具有免疫原性的抗原肽; • 抗原肽与内质网中合成的MHCⅠ类分子结合,形成抗原肽-MHCⅠ类分子复合物转入高尔基体,再通过分泌小泡运送到细胞表面,供CD8+Tc细胞识别。
Proteasome, the Cytosolic Meat Grinder That Chops Up Proteins
Crystal Structure Of The 20s Proteasome From Yeast View End on
蛋白酶的降解过程(P117) 内源性蛋白通过蛋白酶体的孔道,被降解为6-30aa
Newly synthesised MHC class I molecules 降解的蛋白需要运送到内质网上才能结合到MHC分子上 Peptide antigens produced in the cytoplasm are physically separated from newly formed MHC class I ENDOPLASMIC RETICULUM CYTOSOL
Hydrophobic transmembrane domain Lumen of ER 粗面内质网 ER membrane ER membrane Cytosol 胞质 ATP-binding cassette (ABC) domain Peptide antigens from proteasome 肽段由胞质向粗面内质网的转运 (TAP1 & 2)
表达到细胞表面 溶酶体降解 Fate of MHC class I
内源性抗原递呈途径 内源性抗原(如病毒抗原、肿瘤抗原) 胞质↓被蛋白酶体酶解 抗原肽(含8-13个AA) ↓ 经TAP转运至内质网 形成抗原肽/MHC-I类分子复合物 ↓ 转运至APC表面 递呈给CD8+T细胞识别
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(2)外源性抗原的加工、处理和递呈 • 经吞噬或吞饮作用将抗原摄入胞质,形成吞噬体(phagosome);吞噬体与溶酶体融合,形成吞噬溶酶体(phagolysosome); • 外源性抗原在吞噬溶酶体内酸性环境中被蛋白水解酶降解成具有免疫原性的,能与MHCⅡ类分子结合的小分子多肽片段,简称抗原肽;
(2)外源性抗原的加工、处理和递呈 • 内质网中合成的MHCⅡ类分子进入高尔基体,通过分泌小泡将MHCⅡ类分子转运至吞噬溶酶体内,与抗原肽结合,形成抗原肽-MHCⅡ类分子复合物; • MHCⅡ类分子携带抗原肽表达于抗原递呈细胞表面,供 CD4+ TH细胞识别。
巨噬细胞:吞噬、胞饮和受体介导的胞吞作用 B细胞:以BCR特异性摄取抗原为主;非特异性胞饮为辅。 树突状细胞:以胞饮和受体介导的胞吞作用为主, Y Y 外源性抗原的吞噬 膜Ig介导的吞噬 吞噬作用 补体受体介导的吞噬作用 胞饮作用 Fc 受体介导的吞噬作用
Cell surface 摄取 内涵体 Increase in acidity 送到溶酶体 外源性抗原途径
Pathway for Peptide+MHC-II Formation, from Endocytosis Proteins into Vesicles to Formation of Peptides on MHC-II
MHC class II maturation and invariant chain In the endoplasmic reticulum