复旦医学免疫学课件14免疫耐受

11免疫耐受张伟娟DepartmentofImmunologySchoolofBasicMedicalSciences,FudanUniversity2免疫耐受33一、免疫耐受的形成二、免疫耐受的打破三、免疫耐受与临床医学四、免疫调节主要内容44•掌握免疫耐受的概念•掌握中枢耐受形成的机制•熟悉免疫耐受打破的机制•了解外周免疫耐受形成的机制及其影响因素•了解免疫耐受的形成和打破的生物学意义55正常情况下，免疫系统具有区别“自己”和“非己”的能力，可以发现和清除体内出现的“非己”成分，但对自身组织细胞则不产生免疫应答，从而避免自身免疫病。机体免疫系统对特定抗原的这种“免疫无应答”状态称为免疫耐受（immunologicaltolerance）。6自身-非己分辩的失衡和疾病的发生77免疫耐受与移植新生动物皮肤移植实验：通过脾细胞注射，在新生期获得对黑色品系小鼠免疫耐受的白色品系小鼠，成年后可接受该黑色小鼠的皮肤移植物。8对肿瘤抗原的病理性免疫耐受可阻碍正常免疫防御和免疫监视功能的有效发挥，导致肿瘤的发生。免疫耐受与肿瘤99免疫耐受与自身免疫性疾病系统性红斑狼疮（systemiclupuserythematosus，SLE）免疫耐受的打破就会发生对机体正常组织细胞的攻击，导致组织损伤，造成自身免疫性疾病。10类风湿性关节炎（rheumatoidarthritis，RA）1111免疫耐受（immunologicaltolerance）是指机体免疫系统接触抗原后导致的特异性免疫无应答性和低应答性。诱导免疫耐受的抗原称为耐受原（tolerogen）不同于免疫缺陷和药物对免疫系统的普遍抑制。免疫耐受的基本概念12免疫耐受免疫抑制直接原因特异性免疫细胞被排除或不能被活化免疫细胞发育缺损或增殖分化障碍诱生机制免疫系统未成熟，免疫力减弱，抗原性状改变先天免疫缺损，应用X射线、免疫抑制药物，抗淋巴细胞抗体等特异性针对特异抗原无12免疫耐受与免疫抑制的区别1313（一）未成熟淋巴细胞遇到自身抗原所致免疫耐受----中枢免疫耐受（天然免疫耐受）不成熟T、B接触自身和外来Ag发生耐受，终生（二）持续高浓度自身抗原刺激所致免疫耐受自身抗原蛋白在多种组织器官中高表达，为淋巴细胞提供强大信号，导致未成熟甚至是成熟淋巴细胞免疫耐受。（三）缺乏活化分子或信号刺激所致免疫耐受----外周免疫耐受（获得性免疫耐受）初始淋巴细胞接触抗原，但缺乏活化分子或信号刺激所导致的免疫耐受。T、B因多种因素对原本应答的Ag发生耐受，非终生。一、免疫耐受的形成1414不成熟T、B接触自身和外来Ag发生耐受，终生。1、Owen的观察1945年，异卵双生牛：血型嵌合体(chimeras)，皮片移植互不排斥，无关牛皮片排斥。（一）未成熟淋巴细胞遇到自身抗原所致免疫耐受----中枢免疫耐受（天然免疫耐受）151516162、Medawar等的实验证实---实验性免疫耐受1953年，Medawar：获得性免疫耐受解释：胚胎期接触同种异型Ag诱导免疫耐受的形成特异性胚胎期、新生期易诱导耐受成年期困难得多Medawar与Burnet于1960年共同获得诺贝尔奖17171818对自身抗原形成的耐受1）T细胞克隆在胸腺中的缺失（阴性选择）微环境和基质细胞缺陷(重症肌无力)、Fas及FasL基因突变(SLE)2）1957年Burnet：细胞克隆选择学说（clonalselectiontheory）自身反应性淋巴细胞克隆在胚胎期接触自身抗原后致程序性死亡而被清除。3、中枢免疫耐受的机制1919Pro-TThy-1进入外周双阴细胞CD4-8-/gdTCRgdTCRCD3三阴细胞TCRb链基因重排TCRa链基因重排Pre-TCR双阴细胞CD4-8-双阳细胞CD4+8+abTCR双阳细胞CD4+8+CD8+单阳细胞阳性和阴性选择失败的细胞凋亡不发生b链基因重排的细胞凋亡IL-7诱导Pre-T增殖，并表达CD4和CD8T细胞在胸腺中的发育CD4+单阳细胞进入外周进入外周成熟T细胞未成熟T细胞阳性选择SP阴性选择192020阳性选择（Positiveselection）在胸腺皮质中，与胸腺上皮细胞表面的抗原肽－MHC分子以适当亲和力发生结合的DP细胞可继续分化为单阳性（SP）细胞，并获得MHC限制性，不能有效结合或者结合亲和力过高的DP细胞在胸腺皮质中发生凋亡——排除所有非己MHC限制的T细胞克隆。在此过程过DP分化为SP：其中与MHCI类分子结合的DP细胞CD8表达水平升高，CD4表达水平下降直至丢失；而与II类分子结合的DP细胞CD4表达水平升高，CD8表达水平下降直至丢失.意义：1）获得MHC限制性；2）DP细胞分化为SP。202121阴性选择（negativeselection）经过阳性选择的SP细胞在胸腺皮髓质交界处及髓质区，凡TCR能够以较高亲和力与胸腺树突状细胞、巨噬细胞表面的自身抗原肽－MHC结合的SP细胞将被诱导凋亡，少部分分化为调节性T细胞。意义：此过程是T细胞获得中枢免疫耐受的主要机制。212222•自身抗原有两类：1.各组织细胞普遍存在的自身抗原2.只在特定组织表达的组织特异性抗原？2323•组织特异性自身抗原？•自身免疫调节因子（autoimmuneregulator，AIRE）：作为一种转录调控因子，AIRE驱使很多原本仅在外周组织表达的自身抗原（如胰岛素、甲状腺球蛋白、腮腺蛋白等）在胸腺髓质上皮细胞（mTEC）异位表达。•这些异位表达的自身抗原：1）可以直接由mTEC提呈给胸腺T细胞，2）或者在mTEC凋亡后由胸腺DC摄取并交叉提呈给胸腺T细胞，进而诱导自身反应性T细胞的凋亡或者克隆清除。24242525B细胞在骨髓中的阴性选择262626B淋巴细胞的发育272727B细胞中枢免疫耐受的形成：在骨髓中发育的未成熟的B细胞通过克隆清除、受体编辑和失能等机制形成了对自身抗原的中枢免疫耐受。28292930（二）持续高浓度自身抗原刺激所致免疫耐受自身抗原蛋白在多种组织器官中高表达，为淋巴细胞提供强大信号，导致未成熟甚至是成熟淋巴细胞死亡或无能，诱导免疫耐受。相反，感染早期，病原体在体内复制时使免疫系统突然接触快速增长的大量病原体抗原或者外来抗原，初始淋巴细胞可以被这类突然快速增加的抗原受体刺激信号活化。31（三）缺乏活化分子或信号刺激所致免疫耐受----外周免疫耐受（获得性免疫耐受）初始淋巴细胞接触抗原，但缺乏活化分子或信号刺激所导致的免疫耐受。T、B因多种因素对原本应答的Ag发生耐受，非终生。T细胞活化的双信号32B细胞活化的双信号34341）克隆清除T细胞无能反应a.APC提供的第二信号强度不够：CD28-B7信号弱，诱导T细胞凋亡；b.T细胞提供的辅助信号缺失：自身抗原被B细胞识别提供第一信号，但T细胞提供的辅助信号缺失，B细胞凋亡。1、外周免疫耐受的机制35352）免疫忽视(immunologicalignorance)抗原浓度低或者亲和力低，不能激活免疫细胞。自身应答T细胞克隆与相应组织特异性抗原并存，正常情况下，不导致自身免疫病。3636T细胞活化T细胞失能MHC-IIMHC-IITCRTCR共刺激信号APCAPCT细胞T细胞3）克隆失能不成熟DC不表达协同刺激分子37374）免疫调节细胞的作用3838免疫调节细胞的作用Treg通过细胞与细胞直接接触的方式，或者通过产生TGF-b、IL-10抑制Th及CTL功能。调节性B细胞、调节性DC细胞、髓源性抑制细胞（MDSC）等也在外周免疫耐受维持中发挥一定的作用。3939免疫耐受小鼠淋巴细胞正常小鼠另一小鼠取皮肤移植存活如耐受血液中去除淋巴细胞，则没有免疫耐受发生40405）免疫隔离部位的抗原在生理条件下不致免疫应答脑、眼前房、胎盘(1)生理屏障(2)抑制性细胞因子：TGF-b,IL-4/IL-10抑制Th1绒毛膜滋养层细胞和子宫内膜上皮细胞产生上述细胞因子(3)PD-1的负调控作用(4)FasL/Fas的作用：通过表达Fas配体诱导表达Fas的淋巴细胞发生凋亡免疫耐受的特点：耐受是特异性的，是由于抗原特异性淋巴细胞被排斥、失活或抑制。未成熟淋巴细胞比成熟淋巴细胞容易诱导耐受。耐受的维持需要耐受原的持续存在，并与未成熟的淋巴细胞相互作用。在有利于诱导耐受的条件下，成熟淋巴细胞对外来抗原也可诱导耐受。414142421）抗原因素：抗原剂量、抗原类型及剂型，抗原免疫的途径，抗原持续存在，抗原表位特点，抗原变异。2）机体因素：年龄及发育阶段，生理状态，遗传背景。2、后天接触抗原导致的免疫耐受的影响因素43431）抗原方面的因素耐受原—诱导产生免疫耐受的抗原1.抗原的剂量：（1）低带耐受和高带耐受高、低剂量TD抗原：高带(highzone)耐受性（T、B耐受）低带(low-zone)耐受性（T耐受）4444不同剂量BSA初次免疫小鼠之抗体水平4545（2）B细胞耐受和T细胞耐受ug4646T、B细胞免疫耐受的特点T细胞耐受易于诱导，所需抗原量低，发生快，耐受持续时间长；B细胞耐受所需抗原量大，发生慢，持续时间较短。47472.抗原类型及剂型：分子结构简单的小分子抗原，可溶性，易耐受理化性状：BSA单体(聚合体M易吞噬,有助于提呈)48483.抗原免疫的途径：口服、静脉注射易耐受〉腹腔〉肌内、皮下（抗原经皮内、皮下免疫，易活化APC，诱导免疫应答）耐受分离（splittolerance）：口服诱导局部粘膜免疫，但致全身耐受。49494.抗原持续存在：如没有APC提供共刺激信号，单纯被自身抗原反复刺激的T细胞，易发生活化后凋亡，导致对自身抗原的特异耐受。5.抗原表位特点：鸡卵溶菌酶蛋白(HEL)致耐受，N端有能诱导Treg细胞活化的抗原表位，但C端表位则诱导Th活化，去除N端的3个aa可诱导免疫反应。6.抗原变异：HIV、HCV等病原体发生抗原变异。5050耐受原—诱导产生免疫耐受的抗原1.年龄及发育阶段：与免疫系统的成熟度有关，胚胎期、新生期易耐受；2.生理状态：单独应用抗原不宜诱导成年个体耐受，与免疫抑制措施联合则可诱导耐受；3.遗传背景：某种遗传背景的个体对特定抗原呈先天耐受，可能与其MHC遗传背景有关。2）机体方面的因素51二、免疫耐受的打破1、中枢耐受不全2、免疫调节紊乱3、淋巴细胞多克隆激活4、淋巴细胞凋亡障碍5、免疫忽视打破6、免疫豁免部位的抗原成为被攻击的靶抗原7、表位扩展促进慢性自身免疫性疾病的形成521、中枢耐受不全如果如果胸腺或骨髓微环境异常，导致自身反应性T、B细胞阴性选择发生障碍，则会引起自身免疫性疾病。5353自身免疫调节因子（autoimmuneregulator，AIRE）AIRE基因突变，可导致一种罕见的常染色体隐性遗传病，即自身免疫性多内分泌病-白色念珠菌病-外胚层营养不良症。2、免疫调节紊乱•调节性T细胞（Treg）可通过细胞间直接接触或分泌IL-4和IL-10等细胞因子抑制免疫反应，在维持外周免疫耐受中发挥重要作用。•Treg异常与许多自身免疫性疾病的发生相关。545555CD4CD25regulatoryTcellsinhibitcolitisbymigratingtothecolonandmesentericlymphnodes,wheretheyinteractwithdendriticandeffectorTcells.Treg与IBD（炎症性肠病/结肠炎）固有层中的自身反应性T细胞Treg迁移到结肠和肠系膜淋巴结3、淋巴细胞多克隆激活•非特异性免疫激活剂如某些病原微生物成分、超抗原或药物等可多克隆激活自身反应性T、B细胞，导致自身免疫性疾病的发生。564、淋巴细胞凋亡障碍•凋亡诱导基因缺陷或凋亡抑制基因表达水平增加等均可使细胞凋亡障碍，导致自身反应性淋巴细胞克隆清除障碍，引起自身免疫反应或出现自身免疫性疾病。575、免疫忽视打破•大多数循环淋巴细胞对低亲和力抗原或低水平抗原不发生免疫应答的现象称为免疫忽视。•在胚胎发育过程中，相应的淋巴细胞克隆由于免疫忽视，