yjs特异性免疫应答的特点及其机制2015.ppt

1、第十二章,适应性免疫应答的特点,Characteristics of Adaptive Immune Response,特异性免疫应答的特点,特异性免疫应答具有:特异性(specificity) 获得性(adaptiveness)排他性(discrimination) 多样性(diversity)、记忆性(memory) 转移性(transferability)耐受性(immunotolerance)等特点。 其中，特异性、记忆性和耐受性是免疫应答最重要的三个特点。,* 免疫应答的特异性* 免疫应答的记忆性* 免疫耐受性* 免疫应答的调节,主 要 内 容,应答的启动来自特异性抗原刺激应答效应的

2、把目标为特异性抗原应答的结局旨在清除特异性抗原异物,一、免疫应答的特异性,* （一）BCR、TCR 基因结构* （二）BCR、TCR基因重排* （三）BCR、TCR多样性的机制,免疫应答的特异性 -BCR、TCR多样性及其分子基础,幻灯片 4,组成TCR和BCR的每条肽链均由可变区（V区）和恒定区（C区）组成，分别由分布于不同染色体的多个不连续基因片段所编码。 * BCR胚系基因结构及其多样性 * TCR基因结构及其多样性,（一）BCR、TCR 基因结构,肽链 染色体定位 基因片段及排列 l 22号长臂 V30-(J-C)4 k 2号短臂 V40-J5-C H 14号长臂 V65-D30-J6

3、-C9 (5-m、d、g3、g1、a1、g2、g4、e、a2-3) 上述基因的随机排列组合，使Ig的数目达1011以上。,BCR基因结构及其多样性,人免疫球蛋白重链和轻链胚系基因结构示意图,100,100,2,2,人TCR胚系基因结构示意图,57,100,100,TCR基因结构及其多样性,肽链 染色体定位 基因片段及排列 a 14号长臂 V100-J100-C b 7号长臂 V67-(D-J6-C)-（D-J7-C） g 7号短臂 V14-(J3 -C)-(J2-C) d 14号长臂 V4-D3-J3-C 上述基因的随机排列组合，使TCR的数目达1015 1018,幻灯片 7,（二）人Ig基因

4、重排示意图,V(D)J重组酶,DNA修饰酶,V/D/J/C基因群中各选择一个片段，组成单个Ig或TCR的编码基因，再转录翻译成功能性Ig。 BCR基因重排：胚系B细胞 VH基因(D-J V-DJ)重排 轻链基因(V/J)重排（先是k，重组失败，l基因重排） 转录为初始RNA RNA剪接 VDJ或VJ基因与C基因连接，形成mRNA 翻译为重链和轻链 以二硫键组合成Ig,1. BCR 基因重排,H链,L链,V,D,J,C,V,J,C,Early Pro-B,Late Pro-B,Large Pre-B,胚系基因,Small Pre-B,Immature B,mIgM,D-J重排,V-DJ重排,VD

5、J-C连接,V-J重排,VJ-C连接,表达完整链,表达完整轻链,mIgM基因的重排,a（g）链是V/J基因重排，b（d）链基因V/D/J(/C b)重排；C基因编码TCR的C区、胞外区和跨膜区重排顺序：在胸腺内的前T细胞TCR b链的D-J连接DJ-V b连接 a链的V/J重排各自与C片段连接功能性TCR a、b基因转录翻译合成a、b链随机组合产生多样性TCRab,2. TCR基因重排,TCR基因重排示意图,幻灯片 7,* 组合多样性* 连接多样性* 体细胞高频突变（B细胞）* 类别转换* 基因转换,（三）BCR、TCR 多样性的机制,1. BCR多样性产生的机制：,（1）组合多样性：V/D/

6、J/ 的组合及轻重链的组合 肽链 组合多样性 连接多样性 VH VH65 x DH30 x JH6=11700 Vk Vk50 x Jk5 =250 Vl Vl30 x Jl4 = 120 L 250+120 = 370 H+L 2.5 x 108 3 x 107 总计 1014,（2）连接多样性： 发生于胚系基因 CDR3区位于V/J或V/D/J片段连接处，两个片段之间的连接点不同或丢失或插入数个核苷酸及倒转。,（3）体细胞高突变造成的多样性：,成熟B细胞在受到抗原刺激后，在生发中心发生体细胞高突变，多发生在Ig的CDR区，若干核苷酸替换突变，利于提高抗体与抗原的亲和力。,H链,L链,V,D

7、,J,C,V,J,C,编码基因,mIgM,D-J重排,V-DJ重排,VDJ-C连接,V-J重排,VJ-C连接,表达完整链,表达完整轻链,mIgM基因的高频突变与二次重排,Somatic mutation in Ig v genes,2. TCR多样性产生的机制,组合造成的多样性：TCR V与J基因片段多于BCR，如发生V/D/J无效重排后，还可再行重排，从而增加有效重排的机会；连接造成的多样性：N区插入多于BCR，a链V-J片段、b链V-D、D-J之间都有N插入;而BCR则只有重链才有N插入；没有体细胞高频突变。,多样性机制 a b g d V 70 52 10 7 D 0 2 0 2 J 6

8、1 13 2 2组合多样性 4.3x103 1.4x103 20 28 N序列插入 5.5x103 3.0x107 5.5x103 1.6x1011V区基因数 5.8x106 6x102连接多样性 2x1011 1013总 计 1018 1015,TCR多样性产生机制,幻灯片 7,二、免疫应答的记忆性,概念：机体对抗原产生初次应答后，所接受的活化信息及产生的效应信息可存留于免疫系统，当再次接受相同抗原刺激，可迅速、强烈、持久地发生应答。,免疫应答的记忆性,（一）免疫记忆的物质基础：记忆T/B细胞，亲和力增强的特异性TCR与BCR，增强的抗原提呈能力等。再次免疫应答仅由记忆淋巴细胞介导。（二）生

9、物学意义：对机体抵抗病原体多次入侵有重要意义，是预防接种的免疫学基础。,记忆T细胞的产生,抗原原罪现象,（三）记忆细胞特征,1. B记忆细胞特征,Bm再次受到抗原刺激，其数量增长10100倍；产生抗体的量及其亲和力增高；抗体类型转换，Bm表达膜IgG、IgA、IgE;抗原递呈能力增强： Bm高表达MHC-分子、B7分子，BCR亲和力FDC表面捕获的IC是维持B细胞记忆的重要分子基础。,2. T记忆细胞特征,Tm比Tn更易激活，所需抗原浓度较低；Tm对协同刺激信号的依赖性较Tn低；Tm分泌的CK更多，且对CK更敏感； Tn寿命短，Tm寿命长,表达更多的bcl-2，CK(IL-15)维持其生存；记

10、忆CD8+T细胞的维持无需CD4+T细胞辅助。,Tm的表型特点：CD44 ，IL-7R , bcl-2 CD45RO(CD4Tm),CD69,Tm的存活与应答特点： IL-7、 IL-15 IL-7 CD8Tm pMHC CD4Tm,（四）记忆性细胞的产生,中枢记忆性T细胞的产生 IL-2低水平、IL-15高水平、归巢受体、 保留CCR7效应性记忆性T细胞的产生 决定因素：抗原剂量、共刺激信号、 抑制信号、细胞因子(IL-7、IL-15),1. 记忆性T细胞的产生,2. 记忆性B细胞的产生,过程机制： 抗凋亡因子持续表达 抗原持续刺激 多克隆刺激剂的作用,（五）免疫记忆的维持,抗原在维持免疫记

11、忆中的作用 特异性抗原的持续刺激 抗原刺激的水平 抗原-抗体复合物的作用T细胞激活信号强度在维持免疫记忆 低强度信号、强信号、由强变弱、过强信号细胞因子与记忆细胞存活 IL-4、IL-15,幻灯片 4,* （一）免疫耐受的概念及特性* （二）免疫耐受的诱导条件* （三）免疫耐受形成机制* （四）研究免疫耐受的意义,三、免疫应答的耐受性,Medawar胚胎诱导耐受实验(1953年),免疫耐受(Immune tolerance):指在一定条件下，机体免疫系统接触某种抗原后所产生的对该抗原的特异性弱应答或无应答状态。 免疫抑制：无抗原特异性，对所有抗原均呈无应答或低应答。,（一）免疫耐受的概念及特性

12、,免疫原,耐受原,免疫原,免疫原,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,幻灯片 39,1. 抗原方面,（1）抗原的性质耐受原：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T I 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）,（二）免疫耐受的诱导条件,（3）抗原免疫途径 静脉注射/口服腹腔注射皮下/肌肉注射（4）

13、.其他因素 是否用佐剂等,T细胞耐受与B细胞耐受的主要区别,T细胞耐受 B细胞耐受,耐受原 TD抗原 TD、TI抗原抗原剂量 高或低 高诱导时间 较短(24h) 较长(1-2周) 持续时间 较长(数月) 较短(数周)耐受的形成 较易 较难耐受的完全性 多为完全耐受 多为部分耐受,2. 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。,幻灯片 40,* 1. 中枢性免疫耐受 胚胎期免疫系统未成熟的T、B细胞在中枢性免疫器官接

14、触抗原所形成的免疫耐受。* 2. 外周性免疫耐受 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）免疫耐受形成的机制,1. 中枢免疫耐受,克隆清除机制（阴性选择） 自身反应性T、B细胞在胸腺与骨髓发育过程中，其TCR及BCR分别与微环境基质细胞表面表达的自身抗原肽-MHC分子/自身抗原肽呈高亲合力结合，从而启动细胞程序性死亡，致克隆清除。,阴性选择,不成熟B细胞 如与抗原结合，易使膜受体交联，产生负信号，使B细胞处于受抑状态，不能继续分化为成熟B细胞。这种作用可能是使自身反应B细胞克隆发生流产，是形成B细胞自身耐受的机制之一。,凋亡,自身抗原,多克隆immature B,克隆删

15、除,2. 外周免疫耐受,自身反应性T及B细胞逃避中枢耐受的原因,胸腺及骨髓基质细胞不表达某些外周器官的组织特异性抗原或机体成熟后表达的抗原； 自身抗原表达水平太低或与TCR/BCR的亲和力低。,外周免疫耐受机制,*克隆忽视*克隆失能*耐受分离*克隆清除*机体抑制性调节机制,2. 外周耐受-T细胞外周耐受,（1） 免疫忽视（免疫不识别）自身应答性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性疾病的状态。“隐蔽抗原”（如髓磷脂碱性蛋白、甲状腺球蛋白、晶体、精子等） 不与免疫细胞接触 逃避免疫系统作用。,（1）免疫忽视（免疫不识别）（2）协同刺激信号缺乏T细胞缺乏活化信号 克隆无能

16、,2. 外周耐受-T细胞外周耐受,（1）免疫忽视（免疫不识别）（2）协同刺激信号缺乏（3）活化诱导的细胞凋亡（AICD）,2. 外周耐受-T细胞外周耐受,（1）免疫忽视（免疫不识别）（2）协同刺激信号缺乏（3）活化诱导的细胞凋亡（AICD）（4）调节性T细胞作用TGF- 、IL-10 抑制Th及CTL功能CTLA-4分子上调 抑制Th及CTL活化,2. 外周耐受-T细胞外周耐受,2. 外周耐受-T细胞外周耐受,（1）免疫忽视（免疫不识别）（2）协同刺激信号缺乏（3）活化诱导的细胞凋亡（AICD）（4）调节性T细胞作用（5）信号转导 Lyn、CTLA-4、PD-1等分子表达异常（6）免疫豁免生理

17、屏障抑制性细胞因子：TGF-、IL-4、IL-10,2. 外周耐受-T细胞外周耐受,（1）缺乏特异性辅助性T细胞辅助 （2）克隆无能（3）调节性T细胞的主动抑制作用（4）独特型网络的致耐受作用,2. 外周耐受-B细胞外周耐受,Th1与Th2细胞的相互制约,外周自身反应性B细胞克隆的清除,参与免疫耐受的细胞,Treg ：与T cell竞争、抑制DC、分泌IL-10MDSC：INF-依赖的NO合成 LI-4/IL-13依赖的精氨酸酶合成 诱生Treg NKT：诱生CD8+Treg 、IL-13DC: 无共刺激信号、促进凋亡、诱生Tr1,T cell mediated suppression,Tre

18、gTh17,免疫偏离,幻灯片 40,幻灯片 39,* 耐受原的持续存在是最重要的因素* 免疫系统的成熟程度* 免疫抑制剂的应用,免疫耐受的维持,* 耐受原的清除* 自身抗原结构发生改变* 隐蔽抗原的释放* 交叉抗原的侵入* 多克隆淋巴细胞激活* 细胞因子产生异常* 免疫调节功能紊乱,免疫耐受的终止,Peripheral B cell tolerance in a transgenic mouse model,人工诱导免疫耐受,可溶性抗原诱导耐受口服抗原诱导耐受拮抗性抗原诱导耐受TI抗原诱导耐受静息B细胞提呈抗原诱导耐受阻断共刺激信号诱导耐受免疫偏离诱导耐受,幻灯片 40,了解多种临床疾病的发生和发展机制，人工诱导免疫耐受于防治自身免疫病、超敏反应和器官移植排斥等。打破机体免疫耐受状态，已成为抗肿瘤免疫治疗的新策略构建成分相似而具不同分子结构或构象的疫苗，或改变抗原的递呈途径，从而有可能终止耐受，重建对抗原的特异性免疫应答。,免疫耐受的生物学意义,免 疫 耐 受,超敏反应自身免疫病,移植排斥反应,某些感染,肿 瘤,免疫耐受的临床意义,+,-,幻灯片 4,