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第九章 固有免疫的组成 细胞及固有免疫应答. 免疫分为 非特异性或天然免疫 ( Non-specific or innate immunity ) 特异性或获得性免疫 ( Specific or adaptive immunity ). The differences between the two types of immunity. 天然免疫. 获得性免疫. 抗原非依赖性( antigen-independent ). 抗原依赖性( antigen-dependent ). 立即( immediate )达到最大反应.
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第九章 固有免疫的组成 细胞及固有免疫应答
免疫分为 非特异性或天然免疫 ( Non-specific or innate immunity ) 特异性或获得性免疫 ( Specific or adaptive immunity ) The differences between the two types of immunity 天然免疫 获得性免疫 抗原非依赖性( antigen-independent) 抗原依赖性( antigen-dependent) 立即( immediate)达到最大反应 达到最大反应时间滞后 (lag time ) 无抗原特异性 抗原特异性 识别特有的模式分子(pattern) 识别生物分子(Macromolecules) 无免疫记忆 产生免疫记忆
◆主要参与固有免疫应答的免疫细胞: 单核吞噬细胞、树突状细胞、NK细胞、肥大细胞、嗜碱性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜中性粒细胞、NKT细胞、B1细胞、γδT细胞等。 (1)中性粒细胞(neutrophils)——野战细胞 (2)巨噬细胞(macrophages)——常住边防细胞 ◆主要参与适应性免疫应答的免疫细胞: T细胞、B细胞和抗原提呈细胞。
天然免疫细胞 肥大细胞 哨兵细胞 巨噬细胞 常驻边防细胞 中性粒细胞 野战细胞 NK细胞 机动兵细胞 树突细胞 工程兵细胞
第一节 吞噬细胞 单核吞噬细胞系统 包括: 单核细胞(monocyte) 巨噬细胞(macrophage, MΦ)
单 核 巨 噬 细 胞 单核细胞体积较大,蹄状核(左,普通光镜)。透射电镜显示其高尔基体发达、线粒体丰富、胞浆颗粒明显(中)。扫描电镜显示腹腔巨噬细胞粘附于玻璃表面(右)。
发育过程: 造血干细胞髓样前体细胞单 核母细胞前单核细胞单核细 胞(血液)巨噬细胞(组织)。
单核吞噬细胞系统细胞的分化和分布 骨髓 血液 组织 多能干细胞 巨噬细胞 结缔组织:组织细胞 肺:肺泡巨噬细胞 肝:枯否细胞 脾与淋巴结:游走与固定巨噬细胞 浆膜腔:胸、腹腔巨噬细胞 神经组织:小胶质细胞 骨:破骨细胞 关节:滑膜A型细胞 单核细胞 髓样干细胞 单核母细胞 前单核细胞 单核细胞
主要免疫学功能: 一、识别、清除病原体等抗原性异物 (一)巨噬细胞对病原体等抗原性异物的识别 1.巨噬细胞表面的模式识别受体及其作用 模式识别受体(pattern recognition receptor,PRR):直接识别结合某些病原体直接表达的和宿主衰老损伤和凋亡细胞呈现的特定的分子结构的受体。 病原相关分子模式(pathogen associated molecular pattern,PAMP):模式识别受体识别结合的某些病原体或其产物所共有的特定分子结构。
模式识别受体包括:清道夫受体(scavenger receptor,SR)、甘露糖受体(单核细胞不表达)、Toll样受体等。
甘露糖受体(mannose receptor,MR):分子量为180 kDa,其胞外区包括8个能够与糖基结合的凝集素结构域,但各结构域的糖基结合位点略有不同。 主要识别不同细菌、真菌以及衰老细胞所表达的寡糖结构 甘露糖受体 NH2 CRD F2 CL CL CL CL CL CL CL CL COOH
除杂受体 清道夫受体(scavenger receptor,SR) COOH HOOC S COOH S S 清杂受体由三条肽链相互盘绕而成。分子的中部为 三螺旋长颈,顶部C端配体结合单元由三个富含半光氨酸的结构域组成 。靠近细胞膜的下半部有多重的糖基化 。 2HN NH2 NH2 清道夫受体(scavenger receptor),主要识别微生物以及衰老细胞表面的阴离子大分子。
Toll样受体 • LBP (脂多糖连接蛋白) • sCD14(Soluble CD14):LPS受体
2.巨噬细胞表面的调理性受体及其作用 补体受体(complement receptor, CR) FcγR等 IgG C3b 调理素
吞噬细胞的识别受体 补体 抗体 CD11b/CD18 CD16 (FcR III) 吞 噬 细 胞 表 面 受 体 IL-2 运铁蛋白 CD25 CD71 B7-2 CD28 CD64 (Fc R I) CD35(CR1) CD32 (Fc R II) 抗体 补体 抗体
(二)巨噬细胞对病原体等抗原性异物的杀伤消化和清除(二)巨噬细胞对病原体等抗原性异物的杀伤消化和清除 非特异性吞噬作用和活化后产物杀伤效应: A 毒性物质 --- H2O2、O2-和NO B 抗微生物肽--- 防御素、阳离子蛋白 C 酶类--- 溶菌酶
N 吞噬 识别 消化 N N 2 1 3 调理素受体 特征(模式pattern)受体 吞噬细胞应答 病 原 菌 的 吞 噬 与 杀 伤 吞噬细胞通过调理素受体和特征(模式pattern)受体识别细菌, 与溶酶体结合为吞噬溶酶体,其中的细菌随后被消化。 细胞表面隆起的胞膜将细菌包裹,形成吞噬体,
过氧化氢的产生 “呼吸爆发” 过程中产生大量过氧化氢及其它活性离子,是吞噬细胞消化被吞噬微生物或其它异物的主要武器。参与该过程的辅酶 II (NADPH) 氧化酶体由黄素蛋白和细胞色素 b558组成。 细菌 NADPH H+ 细胞色素b558 黄素蛋白 e-+ O2 O2- H+ H2O2
活 性 氧 途 径 ① 产生超氧离子 O2 + NADPH O2- + NADP + H+ ② 产生过氧化氢 2O2 + 2H2 H2O2 + O2 ③ 产生盐酸 H2O2 + Cl + H+ HOCl + H2O ④ 产生有机氯胺 HOCl + R-NHRNCl + H2O ⑤ 产生单个氧原子 H2O2 + OCl- 1 O2 + H2O + Cl- ⑥ 产生羟基游离基 H2O2 + O2-O2 + OH- + .OH NADPH 氧化酶 过氧化物歧化酶
NO 途 径 ① 产生NO L-精氨酸 + 1/2O2 瓜氨酸 + NO ② 产生过氧化氮游离基 NO + O2 -ONOO-
Oxygen-independent mechanisms of intracellular killing 效应分子 功 能 损伤微生物细胞膜 裂解细胞壁粘肽 竞争细菌生长所需的铁 消化杀伤的微生物 Cationic 蛋白 (包括 组织蛋白酶) 溶菌酶 乳铁传递蛋白 蛋白水解酶
二、参与和促进炎症反应 吞噬杀伤;分泌各种炎症介质。
三、 对肿瘤和病毒感染等靶细胞的杀伤作用:直接杀伤、ADCC、激发抗瘤免疫;
四、加工和提呈抗原,启动适应性免疫应答: • 加工和递呈抗原,提供第二活化信号; • 参与Th1细胞介导的细胞免疫的效应阶段。
五、免疫调节作用 --- 分泌细胞因子 (IL-1、IL-6、IL-8、IL-12和TNF-α等)。 • -正调:产生IL-1/12,TNF-α • -负调:前列腺素、TGF-β
巨噬细胞的三种活化状态 静息状态(resting state) 活化状态(primed state) -- IFN- 亢奋状态(activated state) -- C3b+LPS+IFN-
中性粒细胞 主要膜分子: 补体受体:CR1、CR3 和 CR4; Fc受体:lgG Fc受体(FcγRⅠ/Ⅱ/Ⅲ), IgA Fc受体 其他膜分子:LFA-1、IL-8R等。
主要免疫学功能: 清除侵入机体的病原微生物,在急性炎症中起关键作用: A.直接吞噬清除病原微生物; B.通过抗体受体和补体受体发挥调理吞噬作用: IgG-Ag FcγR 吞噬、杀伤; 细菌荚膜 机体 IgM抗体 激活补 体 CR 吞噬。
第二节 树突状细胞 (Dentritic Cells, DC) 机体内抗原提呈功能最强的细胞,能够刺激初始(naïve) T细胞增殖,因此DC是T细胞适应性免疫应答的始动者。在免疫应答中具有独特的地位。 表面标志:未找到特异的表面标志 主要的特征性标志:CD1a、CD11c、CD83 通过形态学、组合性细胞表面标志、在MLR中能刺激初始T细胞增殖等三方面加以综合判断。
多能造血干细胞 淋巴样干细胞 骨髓样干细胞 髓系DC 中性粒细胞 淋巴系DC 单核细胞 NK/T B 髓系DC 巨噬细胞 来源:
DC的组织分布: 除脑以外的全身脏器,仅占PBMC的1%以下。 淋巴样组织中的DC(并指状DC) 非淋巴样组织中的DC(LC) 体液中的DC 隐蔽DC 血液中DC
DC的分化、发育、成熟及迁移 正常情况下,机体内DC绝大多数处于未成熟阶段。摄取抗原或在某些炎性刺激因素作用下,分化成熟。 成熟过程中,同时发生迁移,由外周组织通过血循环或淋巴管向淋巴组织迁移。
前体阶段→未成熟阶段→迁移阶段→成熟阶段 胎肝、脐血、骨髓、外周血 实体器官 输入淋巴管、外周血、及淋巴组织中,启动T细胞产生IR。 淋巴结、脾等淋巴器官中 → 抗原提呈→刺激初始T细胞
未成熟DC a.表达低水平的协调刺激分子和黏附分子 b.表达FcγRⅡ、甘露糖受体等 c.具有较强的摄取和加工处理抗原的功能 d.免疫激活能力较弱 e.缺乏B7表达; f. 表达DEC205分子。 受炎症刺激因素的影响,从非淋巴组织进入淋巴组织并逐渐成熟;摄取抗原后也可自发成熟。
成熟DC a.表达高水平协同刺激分子和MHC -I类和II类分子 b.分泌趋化因子DC-CK 吸引初 始T细胞; c.摄取加工处理抗原能力减弱 d.免疫激活能力增强。 活化T细胞后自身即出现凋亡
树突细胞与免疫激活和免疫耐受 • 免疫激活: 直接激活T细胞 诱导B细胞Ig类别转换和调节B细胞发育。 • 免疫耐受: 参与中枢免疫耐受的诱导
第三节 NK细胞(natural killer cell,自然杀伤细胞) 特点:大颗粒淋巴细胞(large granularlymphocyte, LGL)——胞浆中含嗜天青颗粒。 缺乏T细胞和B细胞的特征-- 无TCR基因和Ig基因重排和表达。 TCR-、mIg-、CD56+、CD16+的淋巴样细胞 --- NK细胞 • 有杀伤作用(象CTL), • 分泌活性物质(象Th 分泌IFN) 分布:约占外周血中淋巴细胞总数的5%~10%; 脾中占1%~2%; 淋巴结和骨髓中也有NK细胞存在。
NK细胞 N
NK细胞的来源和发育 1.来源于淋巴样前体细胞; 2.个体发育更接近T细胞--- 证据: A.未成熟NK细胞 --- CD3+,成熟NK细胞 --- CD3-。 B.在胚胎期NK细胞与T细胞有共同前体细胞存在。 a.胚胎胸腺内 --- 共同标志CD16分子: CD16+CD4-CD8-的细胞 在胸腺内继续 T细胞 CD16+CD4-CD8-的细胞 其他体内、外环境 NK b.新生儿胸腺内 --- NK细胞特有标志CD56分子: CD3-CD4-CD8-细胞,如果CD56+ NK 细胞 如果CD56- T细胞 3.出生后来源于骨髓: 前体细胞(CD34+CD7+)NK细胞(CD2+CD16+CD56+)
一、NK细胞表面与其杀伤活化和杀伤抑制有关的受体一、NK细胞表面与其杀伤活化和杀伤抑制有关的受体 (一)NK细胞表面识别HLA分子的活化或抑制性受体 1.杀伤细胞免疫球蛋白样受体(KIR) 为跨膜糖蛋白。据胞膜外Ig样结构域的数目,可分为KIR2D和KIR3D两个亚类。 胞浆区氨基酸序列较长,含免疫受体酪氨酸抑制基 序(ITIM),称KIR2DL和KIR3DL,可转导活化抑制信 号,属抑制性受体。 胞浆区氨基酸序列短小,不具信号转导功能,称 KIR2DS和KIR3DS。跨膜区含带正电荷的赖氨酸,借此 能与跨膜区带负电荷天冬氨酸、胞浆区含免疫受体酪氨酸 活化基序(ITAM)DAP-12同源二聚体分子非共价结 合,获得转导活化信号的功能,属活化性受体。
2.杀伤细胞凝集素样受体(KLR): CD94/NKG2A为抑制性受体 CD94/NKG2C为活化性受体 3.KIR和KLR的作用及其意义
NK细胞表面的杀伤抑制受体(KIR),能够传递不许杀伤的信号。这些受体识别的对象是靶细胞表面的MHC I 分子。因此,正常表达MHC I 类分子的细胞一般不会被NK细胞杀伤。 两 种 NKCR 的 不 同 功 能 (A) (B) MHC-I+ 细胞 MHC-I- 细胞 不杀伤 MHC-I 杀伤 KIR KAR NK NK