1、 免疫应答概述和基本过程 (Immune Response)一、 概 述免疫应答是指机体免疫系统受到抗原刺激后，免疫细胞发生一系列变化，并产生一定免疫效应的过程。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分子，发生活化、增殖、分化，成为效应细胞或产生效应分子，进而表现出一定生物学效应的全过程。抗原特异性淋巴细胞对抗原的识别能力是受遗传基因所控制，并在个体发育过程中形成的。因此，免疫应答过程实质上是抗原选择性刺激能识别它的特异性淋巴细胞，从而触发一系列变化和产生免疫效应的过程。广义的免疫应答包括机体非特异性的和特异性的识别，并排除异已成分，以维持自身相对稳定的全
2、过程。一般而言，免疫应答多指抗原诱导的特异性免疫应答，其重要的特征是识别自己和异己，特异性和记忆性。多数情况下机体免疫系统对抗原物质表现为正常免疫应答，即特异性淋巴细胞受抗原刺激后被诱导活化、增殖、分化，产生效应分子(抗体、淋巴因子等)和效应细胞(细胞毒性 T 细胞等)，表现为排异反应，发挥免疫保护作用，此过程为正免疫应答。在某些正常情况下，免疫系统也可对自身抗原表现特异性不应答(anergy)，又称为负免疫应答(不产生效应分子和效应细胞)，这种负应答也可称为自身免疫耐受。上述二者均属于生理性免疫应答(免疫保护)。而由于免疫机能失调所导致的超敏反应、免疫缺陷、免疫增生以及自身免疫等，则为病理性
3、免疫应答(免疫损伤)。若根据抗原接触机体免疫系统的次数与时间，免疫应答又可分为初次应答、再次应答和回忆应答。免疫应答是一个相当复杂的过程，由单核-巨噬细胞系统和淋巴细胞系统协同完成，根据介导效应的主要免疫细胞不同，可分为 B 细胞介导的体液免疫应答和 T 细胞介导的细胞免疫应答。本章主要阐述针对异己抗原的正免疫应答。二、 免疫应答的物质基础和场所单核-巨噬细胞系统和淋巴细胞系统是免疫应答产生的物质基础。免疫细胞在中枢免疫器官中经历阳性选择和阴性选择，获得 MHC 限制性识别能力，并清除自身反应性淋巴细胞克隆或使其处于不应答状态，成熟的淋巴细胞转运至外周免疫器官。外周免疫器官及淋巴组织是免疫应答
4、产生的场所，其中淋巴结和脾脏是免疫应答的主要场所。外源性抗原进入机体后，一般先通过淋巴循环进入引流区的淋巴结，进入血流的抗原则滞留于脾脏和全身各淋巴组织，并被淋巴结髓窦和脾脏移行区中的抗原递呈细胞捕获、加工和处理为免疫原性多肽，后者与 MHC 分子结合成复合物，共同表达于抗原递呈细胞表面。与此同时，血循环中成熟的 T 细胞和 B 细胞经由淋巴组织中的毛细血管后微静脉或输入淋巴管进入淋巴器官，其中与进入抗原相对应的特异的淋巴细胞接受抗原递呈细胞上表达的抗原刺激后开始活化，合成 DNA，增殖和分化为效应细胞。随着淋巴细胞的增殖和分化，淋巴细胞发生相应的组织学变化。T 细胞在胸腺依赖区内分化、增殖，
5、少量 T 细胞也可进入淋巴滤泡，随后 B 细胞在初级淋巴滤泡内增殖。在抗原刺激后 45 天可形成具有生发中的二级淋巴滤泡，并保持相当长的时间。T 细胞最后分化成效应性 T 细胞(T D和 Tc细胞)和记忆性 T 细胞(Tm 细胞)，并产生细胞因子；B 细胞最后分化成能分泌抗体的浆细胞和记忆性 B 细胞，并分泌抗体。效应性 T 细胞以及记忆性 T 细胞和 B 细胞也可渗出淋巴组织，重新进入血液循环。发生免疫应答的淋巴器官，由于正常淋巴细胞的滞留，特异的细胞增殖，以及因血管扩张所致体液成分增加等因素，引起淋巴器官的迅速增长，待免疫应答减退后才逐渐恢复到原来的大小。三、 免疫应答的基本过程免疫应答是
6、在抗原性异物刺激下，由多种免疫细胞和细胞因子相互作用共同完成的复杂过程。这是一个连续的不可分割的过程，为了便于理解，一般把免疫应答人为地分为以下三个阶段，如图 1171 所示。(一) 感应阶段(inductive stage) 称致敏阶段(sensitization stage)，是抗原物质进入体内，抗原递呈细胞(APC)对其识别、捕获、加工处理和递呈，以及抗原特异性淋巴细胞(T 细胞和 B 细胞)对抗原的识别阶段。(二) 增生分化阶段(proliferative and differentiative stage) 又称反应阶段(reactive stage)，是抗原特异性淋巴细胞识别抗原后
7、活化，进行增殖与分化，以及产生效应性淋巴细胞和效应分子的过程。T 细胞增殖分化为淋巴母细胞，最终成为效应 T 细胞(或称致敏 T 细胞)，并产生多种细胞因子；B 细胞增殖分化为浆细胞，合成并分泌抗体。一部分 T、B 淋巴细胞在分化过程中成为记忆细胞(Bm 和 Tm)。在此阶段，有多种细胞间的协作和多种细胞因子的参加。(三) 效应阶段(effective stage) 此阶段是由活化的效应细胞(CTL 与 TD或 TDTH)和效应分子(抗体与细胞因子)发挥细胞免疫效应和体液免疫效应的过程。这些效应细胞和效应分子共同作用清除抗原异物。四、 T 细胞介导的细胞免疫应答细胞免疫(cellular im
8、munity)又称细胞介导免疫(cell-mediated immunity，CMI)，是一个广义的概念，它既包括吞噬细胞原始的吞噬作用和 K 细胞、NK 细胞介导的细胞毒作用，也包括 T 细胞介导的特异性免疫。这里主要介绍狭义的细胞免疫，即 T 细胞介导的特异性免疫，其特征是出现以单核细胞浸润为主的炎症反应和特异性的细胞毒作用。这种细胞免疫应答通常由胸腺依赖性抗原(TD)引起，是在多种免疫细胞和细胞因子协同作用下完成的。其中免疫细胞主要包括：抗原递呈细胞如巨噬细胞、树突状细胞或病毒感染的组织靶细胞等；具有免疫调节作用的辅助性 T 细胞(Th，CD4+)；效应 T 细胞，即引起炎症反应或迟发型
9、超敏反应的 T 细胞(T D或 TDTH，CD4+)和对靶细胞产生特异性杀伤作用的细胞毒性 T 细胞(T c或 CTL，CD8+)。(一) 抗原的递呈和识别1抗原递呈细胞对抗原的摄取、加工、处理和递呈 抗原递呈细胞(antigen presenting cell，APC)也称辅佐细胞(accessory cell， AC)，是指能摄取和处理抗原并将处理后的抗原递呈给淋巴细胞而使淋巴细胞活化的一类免疫细胞。按照细胞表面的主要组织相容性复合体(MHC)类和类分子，可把抗原递呈细胞分为两类，一类是带有 MHC-类分子的细胞，包括单核-巨噬细胞(M)、树突状细胞(DC)、B 淋巴细胞、郎罕氏细胞(LC
10、)等，主要进行外源性抗原的递呈；另一类是带有 MHC-类分子的抗原递呈细胞，包括所有的有核细胞，如病毒感染细胞、肿瘤细胞、胞内菌感染的细胞等均属于这一类细胞。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。(1) 对外源性抗原的摄取、加工、处理和递呈：巨噬细胞等对外源性抗原的识别大多是随机捕获，无特异性识别能力，也可通过细胞膜上的受体如 FcR、C3bR 捕获抗原并摄入细胞内，摄取的方式有吞噬、吞饮、吸附和调理等。抗原被摄取后内化(internalized)形成吞噬体(phagosome)，与溶酶体(lysosome)融合形
11、成吞噬溶酶体(phagolysosome)，或称内体(endosome)，外源性抗原在酸性环境中被多种水解酶降解形成抗原肽段，同时在内质网中新合成的 MHC-类分子转运到内体，并与其内具有免疫活性的多肽结合，形成抗原肽-MHC-类分子复合物，再经高尔基复合体转运并呈现于抗原递呈细胞表面供 Th(CD4+)细胞所识别。B 细胞可通过非特异性和特异性两种方式摄取、加工、处理和递呈抗原。非特异性方式不涉及其表面 B 细胞抗原受体(BCR)，作用方式与其他 APC 类似，不能使 B 细胞本身激活；特异性方式即通过其表面 BCR 特异性地与抗原表位结合，然后将抗原和受体卷入细胞内进行内化，抗原载体部分在
12、 B 细胞内被加工处理后，以与 MHC-类分子复合物的形式运送到 B 细胞表面，外露的载体部分可供 Th(CD4+)细胞的 TCR 所识别，这一方式不仅能激活 Th 细胞，同时也能使 B 细胞本身激活。经 APC 加工处理后的抗原免疫原性比未加工处理过的抗原提高了约 1000 倍。在抗原加工过程中，还会导致细胞中有关基因转录出 mRNA，可与抗原偶联合成免疫核糖核酸(immunogenic RNA，iRNA)，也具有较强的免疫原性。 巨噬细胞等作为外源性抗原的抗原递呈细胞，其递呈抗原的分子基础是 MHC-类分子，它是由 链与 链二条肽链组成的糖蛋白，二条肽链之间以非共价键结合，其分子中由 1与
13、 1 组成一个称为凹槽或裂隙(cleft)的肽结合区，约可容纳 1020 个氨基酸残基的肽段，由 APC 处理后的抗原肽段(1315 个氨基酸)就是结合在这个区域与 MHC-类分子形成抗原肽-MHC-类分子复合物，最后呈递给 CD4+ Th 细胞。(2) 对内源性抗原的摄取、加工、处理和递呈：这一过程可用病毒感染的宿主细胞为例说明。病毒侵入易感染宿主细胞(靶细胞)后，以其 DNA 为模板，通过转录、翻译在胞质内生成病毒蛋白质抗原；该种内源性抗原被存在于胞质内的蛋白酶体(proteasome)即小分子聚合多肽体(low-molecular-mass polypeptide，LMP)摄取并降解成肽
14、段；抗原肽转运体(transporter of antigenic peptides，TAP)将胞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 MHC-类分子结合，形成抗原肽-MHC-类分子复合物后转入高尔基体，再通过分泌小泡运送到细胞表面，供细胞毒性 T 细胞(T c或 CTL，CD8+)所识别。所有有核细胞均可作为内源性抗原物质的抗原递呈细胞，因此凡受到病毒或胞内菌感染的机体细胞以及肿瘤细胞均可递呈抗原，其分子基础是有核细胞表达的 MHC-类分子，它是由一条重链( 链)和一条轻链( 链，为 2 微球蛋白，2m)组成，这两条链是分离的，由 链的 1 和
15、 2 片段组成一个长约 2.5nm，宽约 1nm，深约 1nm 的凹槽，即 MHC-类分子肽结合区，该区域的大小和形状适合于经处理后的抗原肽段，约可容纳 911 个氨基酸残基肽段，内源性抗原经处理后形成约 9 个氨基酸的抗原肽，结合于 MHC-类分子的肽结合区，形成抗原肽-MHC-类分子的复合物，然后递呈给 CD8+的 T 细胞。2T 细胞对抗原的识别在免疫应答的感应阶段，T 细胞活化不仅取决于表面 TCR-CD3复合受体分子对抗原递呈细胞表面抗原肽-MHC-类或类分子复合物的特异性识别，而且取决于两种细胞膜表面的其他分子(如协同刺激分子与协同刺激分子受体)之间的相互作用。(1) T 细胞抗原
16、受体(T cell receptor，TCR)：免疫应答之所以具有高度的特异性，是由于淋巴细胞表面的抗原受体能特异性地识别抗原性异物。T 细胞表面的抗原识别分子称为 T 细胞抗原受体(TCR)。TCR 与 CD3 分子以复合体的形式存在于 T 细胞的表面，二者均为T 细胞膜上的重要分化抗原，是成熟 T 细胞的标志。绝大多数成熟 T 细胞表面的 TCR 是由 链与 链组成的异二聚体，称为 TCR。此外，在 CD4-CD8-的未成熟 T 细胞及少数成熟 T 细胞表面的 TCR 是由 链和 链组成。这里仅简要介绍 TCR，该受体结构类似于 Ig，由可变区和恒定区组成。TCR 的 和 链分别由 V-J
17、-C 及 V-D-J-C 基因片段重排后所编码，可构成不同特异性的 TCR 分子，由此决定了 T 细胞识别抗原的多样性和特异性，从而可对环境中千变万化的抗原产生特异性应答。CD3 分子由 、 等五条肽链组成，其主要功能是参与 TCR-CD3 复合体的装配和稳定以及信号传导。TCR 与 CD3分子以非共价键连接，在 T 细胞上形成 TCR-CD3 复合受体分子。在该复合体中，TCR 可特异性识别抗原肽-MHC 复合物，CD3 则可将 TCR 双识别的信号传入 T 细胞内，引起 T 细胞活化、增殖。(2) T 细胞与抗原递呈细胞的相互作用：T 细胞对外源性和内源性抗原的识别分别是由两类不同亚群的
18、T 细胞执行，CD4+ T 细胞(Th)可识别 MHC-类分子与外源性抗原的复合物；CD8+ T 细胞(CTL)则可识别 MHC-类分子与内源性抗原的复合物。T 细胞识别抗原的分子基础是其抗原受体和抗原递呈细胞的 MHC 分子，它不能识别游离的，未经抗原递呈细胞处理的抗原物质，只能识别经抗原递呈细胞处理并与 MHC-类或类分子结合了的抗原肽段，这种特性称为 MHC 限制性(MHC restriction)，即 TCR 不仅识别抗原肽，同时还要识别与抗原肽结合在一起的 MHC 分子肽结合区上的部分多肽性决定簇，这一识别是通过 T 细胞和APC 之间的“TCR 抗原肽-MHC”三元体或三分子复合结
19、构而完成，此即所谓 T 细胞激活的双识别。TCR 所识别的是由氨基酸一级序列所决定的抗原肽的线性决定簇，后者可在 APC 表面 MHC 分子的肽结合凹槽中形成特定构象。体内表达 TCR 的 T 细胞是参与特异性免疫应答的主要细胞群，它们识别抗原肽-MHC 复合物时，由 TCR 链可变区进行特异性识别，即 链可变区的 CDR1 和 CDR2 结构域识别并结合 MHC 分子的非多态性区(Ig 样区)和抗原肽的两端， 链的 CDR3 结构域识别并结合位于抗原肽中央的 T 细胞表位，故决定TCR 特异性识别能力的主要是 CDR3。同时，Th 细胞表面的 CD4 分子作为共受体与 MHC-类分子非多态性
20、的 2/2 结构域结合；CTL 表面的 CD8 分子也作为共受体与 MHC-类分子的 3 结构域结合。因此，类分子参与 CD4+ Th 细胞识别抗原，而类分子参与CD8+CTL 识别抗原，这也是 MHC-类分子与类分子在递呈抗原肽中的差异。此外，T 细胞与 APC 表面的一些粘附分子(adhesion molecule)也参与了抗原递呈、识别与信号传递的过程。(3) T 细胞活化的信号要求：T 细胞特异性识别 APC 所递呈的抗原肽-MHC 分子复合物，并被激活和发生增殖，进而分化成效应细胞。在上述过程中，T 细胞均需两个来自胞外的信号刺，此即淋巴细胞活化的双信号。T 细胞活化的第一信号：T
21、细胞与 APC 的相互作用受 MHC 限制，其活化的第一信号主要来自 TCR 与抗原肽MHC 分子复合物的特异性结合，即对抗原的识别，此外，CD4 和 CD8 分子是 T 细胞表面识别自身 MHC-类和类分子的受体，可分别与 APC 表面运载抗原肽的自身 MHC-类或类分子的非多态性区(2、或 3功能区)结合，除可增强 TCR 与抗原肽-MHC 分子复合物粘附作用外，还参与 T 细胞活化的第一信号的启动和传导；T 细胞活化的第二信号：APC 表面协同刺激分子(costimulating molecule,CM)与 CD4+或 CD8+ T 细胞表面协同刺激分子受体(CMR)或称辅助分子(acc
22、essory molecule)之间的相互作用是 CD4+或 CD8+ T 细胞活化必不可少的条件。CM 与 CMR 均属于细胞表面的粘附分子，二者结合可促进细胞间的相互作用和产生协同刺激信号(costimulatory signal), 即 T 细胞活化的第二信号。APC 表面的 CM 主要包括 B7 分子(CD80)、淋巴细胞功能相关抗原-3(LFA-3，CD58)和细胞间粘附分子-1(ICAM-1)等。CD4+或 CD8+ T 细胞表面与上述 CM 相对应的 CMR 主要包括 CD28 分子、LFA-2(CD2)和 LFA-1(CD11a)等。在 T 细胞活化第一信号产生的基础上，CD4
23、+或 CD8+ T 细胞通过上述表面受体(CMR)与 APC 表面相应配体(CM)结合，相互作用后可产生协同刺激信号，使 T 细胞(Th 或 Tc)激活。当 TCR 在特异性识别并结合抗原肽的过程中缺乏协同刺激信号，则 T 细胞被诱导呈不应答状态，甚至导致 T 细胞凋亡。如目前研究得最清楚的 T 细胞表面 CD28 分子与 APC 表面相应配体 B7 分子，当 B7 与已受到 TCR 配体同时刺激的 T 细胞上的 CD28 结合后，由CD28/B7 分子对启动的第二信号可增强细胞因子基因的表达，其机制在于增强基因转录并可稳定 IL-2mRNA，促进 T 细胞产生生长因子。此外 CD28 分子启
24、动的胞内信号可促进细胞存活蛋白 bcl-xL 的表达，从而保护 T 细胞免于凋亡。(4) T 细胞对超抗原的识别：超抗原(superantigen，SAg)是一类具有强大刺激能力，只需极低浓度(110ng/ml)即可诱发最大的免疫效应的抗原物质，如一些细菌的毒素分子，和一些病毒蛋白质等。这类抗原物质在被 T 细胞识别之前不需经抗原递呈细胞的处理，它直接与抗原递呈细胞的 MHC-类分子的肽结合区以外的部位结合，并以完整蛋白分子形式被递呈给 T 细胞，而且 Sag-MHC- 类分子复合物仅与 T 细胞 TCR 的 链结合，因此可激活多个 T 细胞克隆，其激活作用也不受 MHC 的限制。(二) T
25、细胞的活化、增殖与分化 T 细胞在完成对抗原肽和 MHC 复合结构的识别后，CD3分子将 T 细胞识别抗原的信息传递到细胞内，启动细胞内的活化过程。这一过程主要包括早期的信号传导、基因的活化和转录、新分子在细胞表面的表达、细胞因子的分泌和细胞进入增殖周期开始分裂增殖等一系列相互关联的步骤，进而使 T 细胞分化为效应细胞(CTL和 TD)，从而发挥细胞免疫效应。1. T 细胞活化过程中的早期信号传导所谓信号传导是指外部的信号通过细胞膜上的受体传到细胞内部，并激发诸如离子通透性、细胞形状或其他细胞功能改变的应答过程。信号传导的最终结果是活化了某些蛋白分子，活化后的蛋白分子发生构型变化，具有了转录因
26、子的功能，它们作用于靶基因，使一些基因打开或使一些基因关闭，从而引起了细胞功能的改变。 目前认为， T 细胞活化过程中信号传导的途径包括磷脂酰肌醇代谢途径，蛋白酪氨酸激酶途径以及 T 细胞活化旁路途径，这里简要介绍前二条途径。磷脂酰肌醇代谢途径，可在 T 细胞及其他多种类型细胞中发挥作用。抗原与 TCR 结合后，通过激活磷脂酰肌醇特异的磷脂酶 C(PLC)，水解二磷酸磷脂酰肌醇(PIP 2)产生两种十分重要的第二信使分子，即肌醇三磷酸(IP 3)和二酰基甘油(DG)，激发下列两个并列进行且互相协调的信号传递链，IP 3与 T 细胞内质网膜上的钙离子载体(即 IP3受体)结合，动员胞内钙离子库释
27、放Ca2+，同时开放的胞膜钙离子通道促进细胞外 Ca2+进入细胞内，两者均使胞浆内游离的 Ca2+浓度暂时升高，游离 Ca2+与钙调素(calmodulin)结合后，活化钙依赖性蛋白激酶，产生磷酸化蛋白，激发 DNA 复制。DG 与胞浆内非活化型的磷脂依赖性蛋白激酶(PKC)结合，使其对 Ca2+ 敏感性增高并从胞浆内向胞膜移动，在该部位与磷脂酰丝氨酸结合，成为活化型PKC，从而催化许多重要的蛋白质磷酸化，Na+/K+交换体蛋白的磷酸化导致 Na+入胞和 H+出胞，以致胞内 pH 值升高，胞浆碱化进一步导致 pH 敏感性蛋白质磷酸化，有助于活化核内的基因系统，促进细胞生长；蛋白酪氨酸激酶途径，
28、主要是通过蛋白酪氨酸激酶(PTK)以及一些调控 PTK 的酶而活化 T 细胞。目前认为，在 TCR 与抗原结合后可以导致一个或多个与之相关的 PTKs 的活化，随后发生多种底物酪氨酸磷酸化以及磷脂酶 C1(PLC1)的活化，后者使 PIP2水解形成 IP3和 DG，一个 PLC1 分子能诱导产生多个 IP3和 DG 分子，使胞内信号得以放大，这些第二信使可引起细胞内钙离子浓度突然升高，最终导致 T 细胞的活化增殖。此外，酪氨酸磷酸化还可以调节 T 细胞活化过程后期的淋巴因子产生。2T 细胞基因的转录、激活和表达 TCR 识别抗原肽后，启动胞内多种信号传导途径，它们各自发挥级联(cascade)
29、反应，从而放大了开始时的初始信号，使 T 细胞的转录因子活化，活化的转录因子与相关基因的调控区结合，通过增强启动子的活性，促进多种细胞因子基因的转录，从而推动细胞进入分裂周期，出现克隆扩增，并向效应细胞分化。在活化初期(半小时内)，核转录因子(如 fos/jun、NF-AT 等)即可调节 IL-2 和原癌基因 c-myc 表达；其后数小时可见多种细胞因子及其受体合成；较晚期可见细胞分裂相关的转铁蛋白受体、极迟抗原(如粘附分子 VLA-1)等表达，见表 1171 。机体接受病原微生物或其他免疫原刺激的初期，能识别这些抗原肽的特异性 T 细胞数量非常少，但由于 T 细胞活化后的快速克隆增殖，可使特
30、异性细胞克隆的数量迅速增加。T 细胞克隆扩增主要是由辅助性 T 细胞产生的 IL-2 所介导。静止 T 细胞表达 IL-2R 的水平很低，而在 T 细胞特异性识别抗原并活化后，则大量表达 IL-2R。所以，IL-2 仅选择性作用于经抗原刺激而活化的 T 细胞，使其大量增殖。10 天之内 T 细胞克隆可扩增 1000 倍以上。T 细胞活化后，产生和分泌多种细胞因子，并表达多种膜表面分子，从而表现多样的生物学效应和调节功能。表 1171 激活的 T 细胞所表达的代表性基因HJ*9活化时间基因表达部位作早期15 分钟cfos/cjun 细胞核核转录因子，结合于 AP1BHDW30 分钟cmyc 细胞
31、核癌基因，控制 G0G1BHNFAT 细胞核活化 T 细胞中的转录因子BHNFB 细胞核核结合蛋白，调节多种基因表达BH中期数小时IL2 、3、4、5、6分泌细胞因子及其受体，影响髓样及淋巴样细胞BHIL9 、10、13分泌细胞生长和分化BHGMCSF 分泌BHIFN 、TGF 分泌控制病毒生长和介异慢性炎症BH晚期14 小时转铁蛋白受体细胞膜参与细胞分裂BH16 小时cmyb 细胞核细胞癌基因BH35 天MHC 类分子细胞膜抗原递呈BH714 天VLA1 细胞膜粘附作用3T 细胞的克隆、扩增与分化静止期的 Th 细胞(G 0期)，在抗原刺激后产生胞内信号传导，通过活化 PKC 和钙调素蛋白激
32、酶，催化蛋白质及酶的磷酸化，从而活化 IL-2 及其受体基因，细胞周期自 G0期进入 G1期(DNA 合成前期)。进入 G1期的细胞随即出现 IL-2 受体，但不立即产生 IL-2，只有在 APC 提供的辅助信号(如花生四烯酸等脂类物质)的进一步刺激下，使细胞 PKC 水平持续升高，细胞才合成 IL-2。在 G1期也存在着控制 T 细胞增殖过程的关键点，此时需要 IL-2 刺激，细胞才能进入 S 期(DNA 合成期)。IL-2 的刺激主要是通过维持并提高胞内 PKC 活性水平而实现的。IL-2 的刺激导致胞内蛋白质合成增加。更为重要的是 IL-2 的刺激导致某些细胞癌基因(如 c-myc 和
33、c-fos 等)的活化，这些基因编码的蛋白质对于 DNA 的合成有重要作用。经过 S 期的细胞 DNA 成倍增加，随之必然发生细胞的增殖。经过一个短暂的 G2期(DNA 合成后期)，进入 M 期(有丝分裂期)，然后增殖分化为效应 Th 细胞，并分泌一系列的细胞因子，如 IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IL-9 以及 IFN- 等，从而发挥 Th 细胞的辅助效应。在这些细胞因子中，IL-2 的作用相当重要，它作用于 Th 细胞和其它亚群的 T 细胞，使 T 细胞不断增殖、分化和成熟。与此同时，其中一部分 Th 细胞停留在分化的中间阶段，不再继续增殖分化，成为记忆性 T 细胞。在 IL-2
34、 作用下增殖的 T 细胞大多数最终分化成为效应性 T 细胞，如 Tc和 TD，并发挥细胞免疫效应。激活 T 细胞的有丝分裂，导致了相同抗原特异性细胞克隆的扩增，因此扩大了对某一抗原的免疫应答。(三) T 细胞介导的免疫应答 细胞免疫分别由 CD8+的 Tc细胞和 CD4+的 TD细胞所介导。在 T 细胞发挥免疫效应过程中，依赖于多种免疫细胞和免疫分子的参与，涉及复杂的胞内外机制，并受遗传因素控制。1T c细胞介导的细胞毒效应 T(或 CTL)细胞属于 CD8+ T 细胞亚群，其杀伤靶细胞的作用具有抗原特异性，且受 MHC-类分子限制。T c 细胞必须与靶细胞直接接触才有杀伤作用。当靶细胞被溶解
35、时，T c 细胞本身不受损伤，并与之分离，又可连续杀伤多个靶细胞，杀伤效率较高，这种细胞毒效应在抗病毒感染、抗肿瘤和同种异体排斥中有重要作用。(1) Tc细胞的活化：T c细胞在体内以非活化的前体细胞(pT c)形式存在，需经抗原刺激并在 CD4+ Th 细胞辅助下，才能分化为效应细胞。T c细胞的活化也需要双信号，即 TCR 特异性识别靶细胞膜上抗原肽-MHC-类分子复合物所产生的第一活化信号，以及 Tc细胞与靶细胞表面多种粘附分子(如 CD2/LFA-3、LFA-1/ICAM-1 及 CD28/B7 等)相互作用所产生的协同刺激信号。此外，活化的 Tc细胞还需要在 CD4+ T 细胞分泌的
36、 IL-2、IL-12、和 IFN- 等作用下，才能增殖分化为效应 Tc细胞。(2) Tc细胞对靶细胞的杀伤：体外实验证明，T c细胞杀伤靶细胞的过程分为两个阶段：效-靶细胞结合阶段：T c细胞表面的 TCR-CD3 分子复合体与靶细胞表面的抗原肽-MHC-类分子复合物紧密结合在一起，并在上述多种协同刺激因子参与下，通过复杂的识别、粘附、信息传递等过程，触发 Tc细胞活化，并释放溶细胞介质。在 37有 Mg2+存在条件下，此过程只需数分钟；致死性打击阶段：T c细胞和靶细胞结合后很快被启动(需 10 分钟)，此时细胞中出现剧烈变化，主要表现为细胞器调动，使细胞毒颗粒集中到效 靶细胞的接触面，颗
37、粒内含穿孔素和丝氨酸酯酶等，对靶细胞造成不可逆损伤。此过程约需 1 小时或更长时间，对温度敏感，需 Ca2+存在。Tc细胞杀伤靶细胞主要通过下列机制：穿孔素 颗粒酶系统：穿孔素(perforin)又称成孔蛋白(poreforming protein, PFP)或细胞溶素(cytolysin)，是 Tc细胞和 NK 细胞胞浆颗内的一种蛋白物质，T c细胞活化后可诱发脱颗粒反应，释放出单体形式的穿孔素，在Ca2+存在的条件下，穿孔素插入靶细胞膜内，经多聚化作用形成管状多聚穿孔素(polyperforin)，这种在靶细胞膜上形成的穿膜管状通道与补体膜攻击复合物的构型和作用类似，它们可改变靶细胞渗透压
38、，使 Na+和水分进入胞内，而使 K+和大分子物质(如蛋白质、核酸)从胞内流出，结果导致靶细胞溶解破坏，而 Tc 细胞由于本身可表达或释放 A 型硫酸软骨素蛋白聚糖、硫酸软骨素 A 和同源限制因子等保护性调节因子，故可避免穿孔素的攻击，此外，多聚穿孔素还可以直接形成膜的机械性管道，从而有利于其他胞毒介质(如颗粒酶、TNF 和 leukalexin 等)进入靶细胞，颗粒酶(granzyme)是 Tc细胞和 NK 细胞胞浆颗粒中的一类丝氨酸酯酶(serine esterase)，目前已发现 7 种颗粒酶(granzyme AG)，它们在 Tc 细胞脱颗粒时可随穿孔素一道释放，实验证明，纯化的穿孔素
39、单独作用，可使靶细胞膜溶解破坏，而对靶细胞 DNA 的裂解作用有限，而纯化的丝氨酸酯酶单独作用不能溶解杀伤靶细胞，只有当穿孔素在靶细胞膜上形成“孔道”后，它们才能进入靶细胞内，通过激活内切酶系统，使靶细胞 DNA 断裂，导致细胞凋亡，二者协同作用则不仅能使靶细胞膜溶解破坏，还能使靶细胞 DNA 断裂，此外，T c 细胞颗粒中还含有 CTLA-1、CTLA-3 等丝氨酸酯酶，它们的作用类似于颗粒酶；Fas/FasL 介导的细胞凋亡：激活的 Tc 细胞迅速表达 FasL(CD95L)，当 Tc细胞与相应靶细胞结合相互作用后，可将 FasL 释放至胞外与靶细胞表面的 Fas(CD95)结合，从而启动
40、细胞死亡信号，使胞内的 IL-1 转换酶及丝氨酸酯酶激活，导致细胞 DNA 断裂，细胞凋亡。2 TD细胞介导的炎症反应 TD (或 TDTH)细胞属 CD4+ T 细胞亚群，在体内也以非活化的前体细胞形式存在，其活化过程与其他 T 细胞相同。T D细胞的活化受 MHC-类分子的限制，抗原递呈细胞以抗原肽-MHC-类分子复合物的形式递呈抗原，才能使 TD细胞活化，并增殖分化为效应 TD细胞。效应 TD细胞再次与 APC 表面相应抗原肽-MHC-类分子复合物特异性结合，并在 CD4 分子与 APC 表面相应配体(自身 MHC-类分子 Ig 样区)结合及相互作用后，通过释放 IL-2、INF- 和
41、TNF- 等淋巴因子，使局部组织产生以单核细胞浸润为主的炎症反应或迟发型超敏反应。此炎症反应出现较慢，一般在再次接触抗原后的2448 小时才出现，且局部的组织学变化与迟发型超敏反应(delayed type hypersensitivity,DTH)相似，因此将介导此反应的 T 细胞称为 TDTH或 TD。T D与 Th 细胞一样，表型均为 CD4+ T，但一般认为 TD是不同于 Th 细胞的另一个亚群。研究表明，小鼠的L3T4+ T 细胞与人类 CD4+ T 细胞类似，根据其产生的细胞因子种类不同，可分为 Th1 和Th2 细胞。Th1 细胞主要参与细胞免疫应答，可介导炎症反应或迟发型超敏反
42、应，故称为炎症性 T 细胞，可被视为相当于 TDTH细胞，因而在抗胞内病原体感染中发挥重要作用。Th2细胞主要参与体液免疫，可以诱导 B 细胞分化，产生抗体或引起速发型超敏反应。被激活的 TD细胞释放多种可溶性因子或活性介质，统称淋巴因子，可作用于多种细胞，表达多种功能，其中以对巨噬细胞的作用最为重要，它们能使巨噬细胞大量聚集激活，并不断吸引血液中的单核细胞和其他细胞移至局部，构成炎症反应或迟发型超敏反应的典型组织学变化，巨噬细胞在此时此地发挥了强大的吞噬和杀伤作用，其他因子则起着扩大反应范围和强度的作用。现已发现有 50 多种淋巴因子，都属于蛋白质或肽类、多不耐热，它们具有不同的生物学功能。
43、上述炎症反应的诱导是特异的，必须由抗原刺激才能引起，致敏的 TD细胞必须由同一抗原激发才能释放淋巴因子，淋巴因子以及被淋巴因子动员的巨噬细胞是无特异性的，故效应作用无抗原特异性。3 细胞免疫效应的生物学意义 机体的细胞免疫效应是由 Tc 和 TD 细胞以及细胞因子体现的，其生物学意义在于抗感染作用：T 细胞效应主要针对胞内感染的病原体，包括抗细菌、抗真菌、抗病毒、抗寄生虫感染等；抗肿瘤作用：其机制是通过 Tc 细胞的特异性杀伤作用；巨噬细胞，NK 细胞的 ADCC 效应；细胞因子直接或间接的杀瘤效应等；免疫损伤作用：T 细胞效应可参与型超敏反应，移植排斥反应，某些自身免疫病的发生和发展。五、
44、B 细胞介导的体液免疫应答体液免疫(humoral immunity)是由 B 细胞介导的免疫应答，其效应是由 B 细胞通过对抗原的识别、活化、增殖，最后分化成浆细胞并分泌抗体来实现的，因此，抗体是介导体液免疫效应的免疫分子。抗体的产生不只涉及到抗原与免疫细胞间的相互作用，同时也涉及到多种免疫细胞和细胞因子间的相互作用。体液免疫可由胸腺依赖性抗原(TD)和非胸腺依赖性抗原(TI)诱发，这两类抗原分子结构组成特征不同，它们刺激机体产生体液免疫所需的免疫细胞种类也有很大差异。由 TD 抗原引起的体液免疫必须有抗原递呈细胞(如巨噬细胞)和 Th 细胞参与，而由 TI 抗原引起的体液免疫则无需 Th
45、细胞协助，通常也不需要巨噬细胞的参与。它们引起体液免疫的特点也各不相同。 (一) B 细胞对 TD 抗原的免疫应答1 抗原的递呈、识别及 Th、B 细胞的活化(1) B 细胞抗原受体(BCR)：B 细胞以其表面抗原受体识别抗原，与 TCR/CD3 复合体一样BCR 也是由 SmIg 与 Ig 和 Ig 异二聚体藉共键价结合而成的复合物。不同发育和分化阶段的 B 细胞，其 SmIg 的类别各异，未成熟 B 细胞可为 SmIgM；成熟 B 细胞为 SmIgM 及 SmIgD；记忆 B 细胞可为 SmIgG、SmIgM、SmIgA 或 SmIgE。SmIg 主要的功能是识别外源性抗原，Ig 和 Ig
46、 主要作为信号转导分子传递外界抗原刺激信号以及参与 SmIg 的表达及其转运.。BCR 对抗原识别具有与 TCR 不同的特点，即 BCR 不仅能识别蛋白质抗原，还能识别肽、核酸、多聚糖、脂类和小分子化学物质；BCR 可特异性识别完整蛋白抗原的天然空间构象，或识别蛋白质降解而暴露出来的决定簇的空间构象，故无需 APC 对抗原进行加工和处理，亦无 MHC 限制性。(2) Th 细胞的激活：一般情况下，当大量抗原进入未经免疫的机体诱发初次免疫应答时，多由巨噬细胞(M)和树突状细胞(DC)作为抗原递呈细胞负责摄取、处理抗原，以抗原肽-MHC-类分子复合物的形成将抗原递呈给 CD4+ Th 细胞。使 C
47、D4+ Th 细胞激活(参见本章细胞免疫)。与此同时，M 作为 APC 在与 CD4+ Th 细胞相互作用的过程中，产生 IL-1、IL-12 等细胞因子，其中 IL-1 可促进 T、B 细胞活化，活化的 CD4+ Th 细胞可表达 IL-2、IL-4、IL-6 和 IFN- 等多种细胞因子，这些细胞因子是诱导 T、B 细胞增殖分化的重要活性介质。当再次免疫应答发生时，抗原递呈细胞则主要由已扩增的抗原特异性 B 细胞克隆承担。B 细胞对抗原的摄取与其它抗原递呈细胞有所不同。B 细胞通过表面抗原受体(BCR)与 TD 抗原分子上相应的半抗原决定簇(即 B 细胞决定簇)特异性结合而将抗原摄入胞内，
48、然后通过与巨噬细胞对外源性抗原类似的加工处理方式，使抗原降解成具有免疫原性能被 T 细胞识别的小分子多肽。该种暴露出 T 细胞决定簇的多肽与 MHC-分子结合，形成抗原肽-MHC-类分子复合物。后者表达于 B 细胞表面，可被具有相应抗原识别受体的 CD4+ Th 细胞识别，CD4+ Th 细胞通过和其他抗原递呈细胞类似的相互作用方式(参见本章细胞免疫)与 B细胞相互作用，从而被激活。活化的 CD4+ Th 细胞可表达协同刺激分子 CD40L(CD40 ligand, CD40 配体，又称 gp39)和分泌 IL-2、IL-4、IL-5 、IL-6 及 IFN- 等细胞因子。(3) B 细胞的激活：B 细胞是抗原递呈细胞，同时也是体液免疫应答的效应细胞。当 B细胞通过表面抗原受体结合摄入抗原时，即可获得 B 细胞活化的第一信号。进而通过表面协同刺激分子受体 CD40 和 LFA-1 等分子与活化的 CD4+ Th 细胞表面相应配体即协同刺激分子 CD40L(gp39)和 ICAM-1 结合，并相互作用，产生协调刺激信号，即 B 细胞活化的第二信号而被激活。活化的 B 细胞表面可表达 IL-2、IL-4、IL-5、IL-6 等多
