四川大学-医学免疫学课件-12免疫耐受与免疫调节

第十一讲免疫耐受与免疫调节第一节免疫耐受(immunetolerance)一免疫耐受的概述二免疫耐受形成和维持的因素三免疫耐受的机制四免疫耐受与临床医学一免疫耐受概述免疫耐受：是指免疫活性细胞接触抗原性物质时所表现的对该抗原的特异性免疫无应答状态。即抗原不能有效激活T、B淋巴细胞，完成免疫应答，产生免疫效应。负免疫应答免疫特异性、记忆性、可转移性和不可遗传性固有免疫耐受和获得性免疫耐受1945年，Owen免疫耐受的研究简史Medawar胚胎诱导耐受实验(1953年)免疫原耐受原免疫原耐受原免疫反应+++4-6周4-6周7-14天7-14天免疫正应答免疫负应答免疫正应答和免疫耐受的异同免疫正应答免疫耐受抗原刺激需要需要潜伏期有有抗原特异性++免疫记忆++免疫反应强无或弱效应排斥异己保护自身由试验来分析自身耐受会遇到两个非常重要的技术问题。其一是：不可能通过功能分析来鉴定自身反应性淋巴细胞，因为自身反应性淋巴细胞或被清除或是无反应性；其二是：在正常动物和人类非常困难或不可能知道自身抗原的性质、分布及表达水平，特别是那些和T细胞相关的MHC抗原肽。过去研究免疫耐受的方法是将抗原或外来细胞植入动物体内，观察在不同情况下，T、B细胞的反应情况。这些方法主要用于研究人工诱导的免疫耐受，但不完全适用于阐明自身免疫耐受现象。转基因技术为研究自身耐受提供了一十分有用的工具。将重排的抗原受体基因转入小鼠，在小鼠的T、B淋巴细胞中表达，由于等位基因排斥的作用，转入的抗原受体基因就会抑制内源性基因的重组，从而在转基因小鼠体内就有很大一部分T、B淋巴细胞表达导入的由转基因编码的抗原受体，因此就可对那些已知特异性的淋巴细胞进行检测和定量分析。转基因技术的另一应用是在不同组织中表达已知蛋白，这些转基因编码的抗原在动物一生中均存在，因而这些抗原对小鼠来说是有效的自身抗原。二免疫耐受形成和维持的因素一、抗原方面1.抗原的结构和性质耐受原：小分子、可溶性、单体免疫原：大分子、颗粒性、聚合体2.抗原剂量TI抗原：高剂量B细胞耐受TD抗原：高剂量T、B细胞耐受（高带耐受）低剂量T细胞耐受（低带耐受）T细胞耐受易于诱导，所需抗原量低，耐受持续时间长（数月~数年）B细胞耐受的诱导，需要较大剂量的抗原，B细胞耐受持续时间短（数周）T细胞耐受和B细胞耐受3.抗原免疫途径静脉注射/口服腹腔注射皮下/肌肉注射4.其他因素用佐剂：刺激辅助性T细胞，促进引起免疫应答无佐剂：无免疫原性或耐受原性，促进引起免疫耐受二、机体方面*免疫系统的成熟程度（年龄）胚胎期＞新生期＞成年期*动物的种属和品系（遗传）大鼠、小鼠＞兔、有蹄类、灵长类*机体生理状态用免疫抑制剂破坏成熟淋巴细胞，造成类似新生期免疫不成熟状态，有利于诱导免疫耐受。*中枢免疫耐受胚胎期免疫系统未成熟的T、B细胞在中枢性免疫器官接触抗原所形成的免疫耐受。*外周免疫耐受成熟的T、B细胞在外周淋巴器官接触抗原所形成的免疫耐受。三免疫耐受的机制一、T细胞免疫耐受（一）中枢耐受（二）外周耐受（一）T细胞中枢耐受（二）T细胞外周免疫耐受机制*自身反应性淋巴细胞克隆清除*自身反应性淋巴细胞克隆无能*自身反应性淋巴细胞克隆忽视*自身反应性淋巴细胞克隆抑制1、克隆清除Clonaldeletion:Activation-inducedcelldeath(AICD)2、克隆无能clonalanergy3、免疫忽视(Immunologicalignorance)T细胞克隆的TCR对组织特异性自身抗原的亲和力低,或这类自身抗原浓度很低,经APC提呈,不足以活化相应的初始T细胞,这种自身应答T细胞克隆与相应组织特异性抗原并存,在正常情况下,不引起自身免疫病的发生,称为免疫忽视。4、调节性T细胞的作用细胞因子在抑制细胞免疫应答中的作用二、B细胞免疫耐受（一）中枢耐受（二）外周耐受（一）中枢免疫耐受1、克隆清除机制（阴性选择）自身反应性B细胞在骨髓发育过程中，其BCR与微环境基质细胞表面表达的多价自身抗原结合，使SmIg发生交联，导致未成熟B细胞凋亡。2、B细胞克隆无能骨髓中未成熟Ｂ细胞之BCR与可溶性自身抗原的亲和力低，不足以引起克隆清除，而转变为“无能”Ｂ细胞，不表达SmIgM，虽能表达正常水平SmIgD，但由于存在信号传导障碍，也不能诱导B细胞激活。（二）外周免疫耐受1、未进入淋巴滤泡而凋亡2、缺少刺激信号而凋亡3、AICD致B细胞凋亡4、成熟B细胞处于无能状态1、未进入淋巴滤泡而凋亡Cyster等提出B细胞竞争进入淋巴滤泡的概念：只有进入淋巴滤泡的B细胞才能继续分化成抗体生成细胞和记忆性细胞。当B细胞在外周淋巴器官与自身抗原相遇时，失去进入淋巴滤泡的能力，而不能产生针对自身抗原的抗体。未进入的B细胞只能在胸腺依赖区停留1-3天，然后死亡。2、缺少刺激信号而凋亡无能B细胞在缺少细胞因子（如IL-2、4）或CD4+T细胞提供的CD40L协同刺激信号时，则发生凋亡。3、AICD致B细胞凋亡活化的CD4+T细胞能表达FasL，与B细胞上的Fas分子结合，启动了B细胞凋亡信号.4、成熟B细胞处于无能状态成熟B细胞与大量可溶性自身抗原接触后，可导致SmIgM表达的下调，成为“无能”B细胞。“无能”B细胞对抗原－抗原受体信号的传递能力显著下降。T细胞耐受与B细胞耐受的区别T细胞耐受B细胞耐受诱导耐受的胸腺；外周骨髓；外周主要部位对耐受敏感CD4+CD8+双阳性胸腺细胞未成熟B细胞（IgM+IgD-）的成熟阶段耐受诱导中枢：在胸腺对抗原的高亲和力识别中枢：在骨髓对多价抗原的高亲和力识别刺激外周：APC提呈抗原缺乏共刺激分子外周：抗原识别时缺乏T细胞辅助自身抗原反复刺激耐受的主要机制中枢耐受：克隆清除（凋亡）中枢耐受：克隆清除（凋亡），克隆无能外周耐受：克隆无能，AICD，抑制外周耐受：克隆无能，未进入淋巴滤泡*诱导口服耐受*阻断免疫应答诱导免疫耐受*移植骨髓及胸腺,建立或恢复免疫耐受四免疫耐受与临床医学(一)建立免疫耐受*诱导调节性T细胞*耐受性DC*基因改造*主动免疫激发和增强免疫应答*细胞因子的合理使用(二)打破免疫耐受第二节免疫调节（immuneregulation）免疫调节包括正负反馈两个方面，是由多因子参与的十分复杂的免疫生物学过程，任何一个环节的不正常均可引起全身或局部免疫应答的异常，最终导致过敏、自身免疫病、肿瘤等疾病。基因水平：MHC分子，非MHC分子分子水平：抗原、抗体、IC、补体、激活或抑制性受体细胞水平：APC细胞、T/B细胞、NK细胞独特型网络：独特型和抗独特型整体水平：神经-内分泌-免疫系统群体水平：TCR/BCR多样性、MHC多态性不同水平的免疫调节抗原的分解、中和及清除，引起抗原浓度的减少或消失，相应免疫应答的总体幅度逐渐下降。•抗原特性决定的免疫调节:•抗原竞争：结构相似的抗原之间相互干扰特异性抗体应答的现象。竞争APC一、抗原的调节作用一分子水平的免疫调节二、抗体的调节作用负调：抑制免疫应答，其机制：抗原的封闭-抗原的清除：抗体数量的增加，加速了机体对抗原的清除。-受体交联抗独特型抗体的产生：BCR-Ab-FcγRIIb抗体封闭抗原的作用可溶性抗体可通过结合抗原表位而封闭抗原,阻止BCR对抗原的识别和结合，抑制体液免疫应答抗体依赖性B细胞抑制独特型（idiotype,Id）为BCR、TCR或Ig分子V区所含的具有免疫原性的决定基，可诱导机体产生相应的抗独特型抗体（anti-idiotypeAb）．抗独特型抗体：机体针对抗体的独特型产生抗体称为抗独特型抗体（anti-idiotype,AId)。独特型主要覆盖抗体的抗原结合部位（CDR），另一些分布于接近这一抗原结合部位的V区骨架区。抗独特型抗体有两种：针对骨架区α型和针对CDR的β型。独特型和抗独特型抗体(抗体模型)抗原内影像(internalimage)Ab2b因其抗原结合部位与抗原表位相似，并能与抗原竞争性地和Ab１结合，故又称为抗原内影像.Ab2b*抗BCR独特型抗体→介导BCR与B细胞FcR交联→产生抑制性信号→抑制B细胞分化和抗体分泌独特型和抗独特型网络免疫应答逐渐减弱独特型与抗独特型的免疫调节正调:内影像组的独特型可模拟抗原,增强和放大免疫应答。可用于作疫苗。负调：独特型与抗独特型网络主要起负调作用，减弱或去除体内原有的Ab1对抗原的特异性应答，使免疫应答及时终止，并参与免疫耐受的形成和维持。抗独特型抗体：BCR-Ab-FcγRIIb三、抗原抗体复合物的调节作用在免疫应答早期，抗原量大，产生的主要抗体为IgM，其可通过促进免疫调理作用而增强免疫应答；在免疫应答晚期，抗原被清除而减少，产生的主要抗体为IgG,且抗体量增加，可通过抗体封闭和受体交联作用而抑制免疫应答。正调节作用ICC3dAgB细胞辅助受体负调节作用：受体交联负调节作用四、激活性受体和抑制性受体某些免疫细胞膜表面表达激活性受体和抑制性受体激活性受体的胞内段含有免疫受体酪氨酸活化基序（immunoreceptortyrosine－basedactivationmotif，ITAM）,能启动免疫细胞的活化。抑制性受体的胞内段含有免疫受体酪氨酸抑制基序（immunoreceptortyrosine－basedinhibitorymotif，ITIM）,能抑制免疫细胞的活化。免疫细胞的激活性和抑制性受体免疫细胞激活性受体抑制性受体T细胞TCRCTLA-4B细胞BCRFcγRII-BNK细胞KARKIR肥大细胞FcεRIFcγRII-B1.正调节：抗原提呈：MHC提供共刺激分子分泌细胞因子促进淋巴细胞活化增殖分化2.负调节：抑制性巨噬细胞释放某些因子抑制免疫应答不能有效表达共刺激分子的APC诱导T细胞耐受一、APC细胞的免疫调节作用二细胞水平的调节作用T细胞可发挥正、负调节：特定T细胞亚群（如CD4+/CD8+细胞，Th1/Th2细胞等）在不同情况下（病理生理状况和微环境如细胞因子、膜分子表达、靶细胞类型等），发挥正、负免疫调节作用。二、T细胞的免疫调节作用Th1/Th2细胞的免疫调节作用*Th1和Th2互为抑制细胞，从而调节机体的细胞免疫和体液免疫应答.CD4+的T调节细胞1.自然CD4+CD25+T调节细胞（Treg）:胸腺产生Treg被称为“胸腺的第三种功能和其他同样在胸腺选择的T细胞相比较，自然CD4+CD25+Treg的TCR与胸腺基质细胞上表达的自身MHC-II类分子或MHC:抗原肽复合物相互作用时需要较高的亲和力，但这种亲和力又不能高到可导致被胸腺清除的地步。自然CD4+CD25+Treg结构性表达与活化/记忆T细胞相关的表面分子，包括CD25、CD45RBlow、CD62L、CD103、CTLA-4及糖皮质激素诱导的TNF受体超家族(GITR)等，近来发现在其表面还结构性表达一种指导神经轴突分化的分子-神经突蛋白-1（neuropilin-1），此分子在常规T细胞活化后表达降低。由于CD4+CD25+Treg细胞在胸腺发育时与MHC:自身肽复合物相互作用需要较高的亲和力以及其在胸腺内发育成为功能性亚群的特征，可以认为自然CD4+CD25+Treg具有广谱的抗原特异性且具有较其他T细胞更强的识别自身抗原的能力。CD4+T细胞在胸腺分化成自然CD4+CD25+Treg需要接受中介信号，此信号为诱导表达或持续表达的FoxP3（人FoxP3）基因，此基因编码一种叉头状/翼状螺旋家族的转录因子阻抑蛋白-Scurfin。实验证明小鼠CD4+CD25+Treg特异性表达FoxP3mRNA及Scurfin蛋白。目前尚不清楚FoxP3是怎样控制分化的，但其可影响CD25及IL-10的表达。自然CD4+CD25+Treg控制免疫应答的能力是其基本特征.可能的机制：1.是通过细胞-细胞的直接接触，诱导T效应细胞的凋亡而发挥其抑制效应。认为颗粒酶B(granzymeB,GZ-B)是介导直接接触抑制的关键因子2.自然CD