11细胞免疫

null免 疫 应 答 Immune Responses免 疫 应 答 Immune Responses张永慈 免疫教研室 022-23542520教学大纲 T淋巴细胞对抗原的识别及免疫应答 教学大纲 T淋巴细胞对抗原的识别及免疫应答 一、目的和要求 （一）掌握T淋巴细胞对抗原的识别；T淋巴细胞活化的信号要求；效应性T淋巴细胞的作用 （二）了解T淋巴细胞活化的信号转导途径。 二、教学 （一）T淋巴细胞对抗原的识别 （二）T细胞的活化过程 （三）效应性T淋巴细胞的应答效应免疫应答简介免疫应答简介免疫系统在机体发挥军队和警察的作用: 对外: 抵御病源微生物和异己成分; 对内: 清除病变、衰老细胞。 以上功能通过 完成。免疫应答的分类 免疫应答的分类体液免疫应答细胞免疫应答固有性免疫应答适应性免疫应答null入侵病原微生物较少，固有免疫应答将其快速清除； 如果短时间内有大量病原微生物入侵，机体将启动 适应性免疫应答适应性免疫应答 是免疫细胞因对Ag的特异识别而活化、增殖、 分化，形成效应细胞，并通过其所分泌的Ab/CK表现出一定生物学效应的过程。 T细胞主要参与细胞APCB细胞null过程抗原识别阶段活化、增殖和分化阶段效应阶段nullnull细胞免疫应答（一）Ｔ细胞对抗原识别的特点 细胞免疫应答MHC限制性双重识别抗原特异性MHCⅠ类限制MHCⅡ类限制第一节 T细胞对抗原的识别 第一节 T细胞对抗原的识别 一、APC向T细胞提呈抗原的过程 二、APC与T细胞的相互作用 T细胞与APC非特异性的结合 粘附分子 T细胞与APC特异性的结合 TCR,CD4/CD8nullnull　（二）APC与T细胞的相互作用CD4+T细胞:APCnull　（二）APC与T细胞的相互作用CD8+T细胞:APCnull二 T细胞活化中细胞的黏附分子、协同刺激分子及其辅助作用 1.黏附分子 T细胞 APC （1） LFA-1 ICAM-1,ICAM-2 CD2 LFA-3 ICAM-3 DC-SIGN(DC) 4-1BB(CD137) 4-1BBL （2） CD40L(活化) CD40 CD28 B7(活化) 2.辅助作用 （1）维持抗原特异T细胞与APC的结合时间，有益于T细 胞活化、增殖、分化成效应T细胞。 （2）传送活化信号给T细胞，进一步刺激T细胞克隆增 殖。活化的APC表达B7分子增加。免疫突触（T细胞突触）免疫突触（T细胞突触）是指在T细胞和抗原提呈细胞识别结合的过程中，多种跨膜分子聚集在富含神经鞘磷脂和胆固醇的“脂筏”上，并相互靠拢成簇，形成细胞间相互作用的部位，在免疫突触形成的后期，其中心区为TCR-pMHC、辅助受体、协同刺激分子，周围分布着粘附分子等。第二节 T细胞活化的过程第二节 T细胞活化的过程第一信号 第二信号nullnull二、T细胞活化的信号转导途径二、T细胞活化的信号转导途径T细胞活化的信号转导：T淋巴细胞受体是由多肽链组成的跨膜蛋白复合体，他的胞外部分可识别特异性抗原太，但胞内部分较短，要借助CD3分子及CD4/CD8分子及CD28等分子的辅助，才能将胞外刺激信号传递到细胞内，使转录因子活化，转位到核内，活化相关基因。null医学免疫学null医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室核转录因子genenull医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室活化表现Gene 激活 转录genenull核转录因子gene活化表现•三、T细胞活化信号涉及的靶基因三、T细胞活化信号涉及的靶基因转录因子 效应 IL-2基因的调节是T细胞活化期间细胞因子转录调节的原型四、抗原特异性T细胞克隆性增殖和分化四、抗原特异性T细胞克隆性增殖和分化多种CK 参与增 殖，尤 其IL-2。 T细胞 T细胞 CD4+T CD8+Tnull医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室第三节 效应T细胞的作用Th1激活单核-吞噬细胞（M），介导炎症（1）IL-2、IFN-、CD40L 活化M 、Tc（2）IL-3、GM-CSF 促进M产生（3）IL-1、IL-6、TNF 活化M、介导炎症null医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室2. Tc特异杀伤靶细胞靶致敏Tc靶MHC-肽肽-MHC“APC”*识别相、效应相Ag特异性 MHC限制性null医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室机制（1）细胞裂解 穿孔素（perforin） （通道） （2）细胞凋亡 粒酶（granzyme） TNF FasLnull医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室null医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室FasL—Fas·DDFADDDD DEDCaspase8DNA内切酶 活化核小体 断裂细胞凋亡 Apoptosis* Fas 死亡分子null医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室null医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室null医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室细胞凋亡Apoptosis 形态上 PCD 功能上概念： 特征 生理意义null医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室null医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室null医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室null医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室null医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室Cuby P28 F2-3 2-4null医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室记忆T细胞的形成记忆T细胞的形成CD45RA- CD45RO+null医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室* 细胞免疫的效应细胞Th1 Tc NK细胞 Mφnull医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室null医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室null医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室null医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室null医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室nullnull （三）T细胞活化中IL-2的作用 1.作用 促进T细胞增殖，分化。 2.机制 T细胞（启动后进入G1期）→分泌IL-2，表达IL-2R →自分泌作用 →细胞增殖周期继续进行，促进T细胞分化。 3.特点 CD8+T细胞的活化较CD4+T细胞需要更强的协同刺激信号，IL-2 对此起重要作用。null静止T细胞活化T细胞T细胞增殖、分化null 第三节 T细胞介导的特异性免疫效应 介导特异性免疫效应的T细胞Th1细胞CTL细胞null 一、CTL介导的特异性免疫效应 杀伤表达同MHC I类分子结合的特异性抗原的靶细胞。 （一）特异性细胞毒效应 1.靶细胞特点 (1) 病原体在感染细胞内增殖； 1）不被所感染的细胞破坏； 2）不能接触细胞外的抗体。 (2) MHC I类分子表达下降。null 2.CTL杀伤靶细胞机制（两种） (1)穿孔素依赖性机制：破坏细胞膜。 1）CD8＋CTL→特异识别MHC I-肽复合物(靶细胞 表面)→释放活性溶解颗粒 →毒性蛋白质（穿孔 素）→形成膜孔道 →细胞死亡。 2）颗粒酶(颗粒酶B)→进入靶细胞(通过膜孔 道)→胱门蛋白酶（caspases, CPP- 32）活化 → CAD活化 →降解DNA。 注：CAD --- caspase activatable deoxy- ribonuclease null (2) 穿孔素非依赖性机制 FasL(CTL)与Fas(靶细胞)结合 →Fas的死亡功能区与效应器蛋白FADD结合→caspases（caspase 8，caspases 3）的级联反应 →核酸酶 CAD活化(去除I-CAD的抑制) →降解DNA →诱导细胞凋亡 注:I-CAD —— CAD抑制蛋白，同CAD结合，抑制其活性。nullnullnull （二）分泌细胞因子的效应 1. IFN- （1）直接抑制病毒复制； （2）诱导MHC I类分子表达； （3）活化巨噬细胞等。 2. TNF-和TNF- （1）协同IFN- 活化巨噬细胞； （2）与其受体TNFR-1结合诱导杀伤靶细胞。null 二、Th1细胞介导的特异性免疫效应 主要免疫效应功能 活化巨噬细胞 介导迟发型超敏反应 诱导活化B细胞产生调理性抗体null （一）诱导巨噬细胞活化的作用 1.活化的两个信号 2.Th1细胞募集巨噬细胞到感染部位 （1） 分泌IL-3和GM-CSF ：刺激骨髓内新单核细胞的产生； （2） 分泌TNF-和TNF- ：扩张血管和改变血管内皮细胞粘附分子(如ICAM-1)的表达,分泌MCP-1 →吸引聚集巨噬细胞。 nullIFN IFN  RCD40LCD40Th细胞活化① CD40分子和TNF受体表达增加，TNF-分泌 →协同IFN-增加巨噬细胞抗胞内微生物作用。 ② B7分子和MHC II分子的表达增加。 Mφnullnull （二）导致炎症反应 ——介导迟发型超敏反应(即IV型超敏反应) 1.迟发型超敏反应概念 效应T细胞同特异性抗原作用后，引起的以单 个核细胞浸润和组织损伤为主要特征的炎症反应。 2.特点 （1）参与的效应T细胞：CD4Th1（主要）和CTL细胞； （2）以单个核细胞浸润为主要的炎症反应； （3）发生较慢，常需24～72小时； （4）无抗体和补体参与。 null 3.发生机制 —— 两个阶段 （1）第一阶段：局部抗原提呈细胞摄取、加工处 理和提呈抗原给T细胞； （2）第二阶段：效应Th1细胞识别抗原，释放多 种细胞因子，导致炎症反应。null分泌的细胞因子及诱导炎症作用nullnull 5.临床常见迟发型超敏反应疾病 （1）传染性迟发型超敏反应性疾病：如结 核、麻风及某些原虫感染等。 结核杆菌 →侵入巨噬细胞 →巨噬细胞活化→ 细菌被杀死 细菌抵抗杀伤 →形成肉芽肿 null （2）接触性皮炎 半抗原（小分子）+ 蛋白质（体内）→朗格汉斯细胞摄取、处理、递呈→Th1细胞 →炎症反应。null （三）辅助B细胞产生调理抗体 CD4＋Th1细胞 →IFN-和IL-2→B细胞 →调理性抗体(IgG1和IgG3亚类)+ 靶细胞 →结合CR或FcR(吞噬细胞和NK细胞) →破坏、清除靶抗原。nullnull 1.细胞免疫应答的概念； 2.TD抗原处理，加工和递呈的一般途径； 3.T细胞的抗原识别方式； 4.T细胞活化的信号刺激； 5.T细胞介导的特异性免疫效应。 本章要点nullLecture 11-Activation of naïve T cells Naïve T cells are activated in lymph nodes and spleen. Dendritic cells are key antigen presenting cells for naïve T cells. Naïve T cells require MHC/peptide plus antigen-presenting cell "costimulation" in the form of B7 molecules. Only "professional" antigen presenting cells express B7 molecules. And these only express B7 when activated. Antigen stimulation without costimulation can lead to loss of T cell responsiveness and immune tolerance. Reading Chapter 6nullHow naïve, mature abT cells find antigenAntigen transport. Naïve cells are mainly in lymph nodes and spleen. Dendritic cells transport antigen to draining lymph nodes, blood borne antigens lodge in spleen. T cell entry to lymph nodes. T cells recirculate through lymph nodes using homing receptors, integrins and responding to chemokines constitutively produced by the lymph node stroma. (Parham 6.2-6.3) T cell scan of APCs. T cells scan antigen presenting cells. Interaction is initiated by adhesion molecules. (Parham 6.4) Antigen recognition. nullT cell entry into lymph nodes from capillariesnullRecognition by T cells of peptide/MHC on dendritic cell leads to stronger adhesion and a more prolonged interaction.Figure 3-14Figure 3-14 （三）T细胞的活化 双信号与细胞因子的刺激　　完全活化 （三）T细胞的活化 主要发生于外周免疫器官 无第二信号刺激　　T细胞无应答 null　 TCR－肽-MHC分子 CD3；CD4/CD8CD28－B7 CD2－LFA3 LFA1－ICAM1等第一活化信号第二活化信号T细胞活化 “双信号模型”Figure 6-10Figure 6-10Major professional antigen presenting cells.nullT细胞活化的“双信号模型”nulla. No costimulatory molecules (no signal 2)b. No antigen/TCR signal (no signal 1) c. B7-CD28 activation effectd. B7-CTLA-4 down regulation effectnullT cells encountering antigen on non-activated professional antigen presenting cells become inactivatedinactivatednullFigure 6-12Figure 6-12ActivatedActivated Dendritic cells express B7 moleculesnullIn macrophages and dendritic cells, innate immune signals stimulate B7 expression.Figure 6-15Figure 6-15Inert proteins do not stimulate B7 expression, even if they are foreign.Figure 6-10Figure 6-10Major professional antigen presenting cells.nullIt is currently believed that naïve T cells require activation by dendritic cells, macrophages or other "professional" antigen presenting cells. Dendritic cells are most efficient because they not only take up and present antigen, but also because they move efficiently to lymph nodes to encounter naïve T cells. These professional antigen presenting cells provide peptide MHC complexes along with a critical "costimulation." Costimulation is believed to be a crucial interaction between the innate and adaptive immune systems that regulates T cell responses.Special importance of dendritic cells in activating naïve T cellsnullAdjuvant: important component of vaccinesOvalbuminOvalbumin + AdjuvantNo detectable antibody responseStrong antibody responseAdjuvants work by slowing the release of antigen, promoting phagocytosis, and providing inflammatory signals that promote costimulationFigure 6-15Figure 6-15Inert proteins given with adjuvants can stimulate a response.nullManipulation of costimulation for therapyTumor immunity Tumors typically express MHC class I molecules, but fail to provoke an immune response because of CD4 or CD8 T cell tolerance. Some tumors do express unique antigens (such as mutated oncogenes) that could be used to direct killer T cells, but they fail to express costimulatory molecules.Approaches Force expression of B7 molecules in antigen tumor cells by gene therapy. Immunize patients with their own tumors in the presence of powerful adjuvants.nullfynPLCCa++ZAP-70激酶链的信号整合转录因子被活化早期基因 IL-2基因 IL-2Ra基因CD4TCRLCK PI-3kT细胞活化过程中的信号转导CD45CD28CD3CD45使Lck去磷酸化而激活； Lck造成CD3的ITAM磷酸化； ITAM与fyn，ZAP-70结合，激活PLC，Ca 2+上调； CD28激活PI-3K，激活转录因子。 （四）Ｔ细胞的增殖和分化（四）Ｔ细胞的增殖和分化多种CK 参与增 殖，尤 其IL-2。 nullnaiveeffectorsActivation, proliferation, differentiationDiverse outcomes of immune activation of mature abT cellsTh1 vs Th2 is defined by distinctive pattern of cytokine expressionHow are these cell fate decisions made?nullCross presentation for CD8 primingProblem: how can naïve CD8 cells get activated if activation requires peptide/MHC class I plus costimulation? This would require that professional antigen presenting cells get infected with virus, for example. A second problem is that viruses that manage to suppress MHC class I would evade detection. Cross presentation of exogenous proteins on MHC class I can be specifically carried out by dendritic cells.nullThere is an important exception to the notion that class I MHC molecules present peptides generated within the cytoplasm. What if the virus doesn’t infect macrophages or dendritic cells? How do viral peptides get presented by professional antigen presenting cells so that an immune response can be induced? The answer is that dendritic cells, but not other cells, have a specialized mechanism for shuttling peptides taken up by endocytosis or phagocytosis into the MHC class I pathway.Dendritic cell "cross presentation" of ingested antigens on MHC class InullCross presentation = Dendritic cell, but not other cells, can take up antigens and shuttle them into the class I pathway. This is most efficient when the antigens are particulate Provides a mechanism to get viral and bacterial antigens into profession antigen presenting cells. This induces an immune response to the offending pathogens. Trends in Immunology 22:141-148 (2001)nullIn some cases, CD8 T cells require T cell help for activationnullNote that in almost all cases, two (or more) distinct cell types must be independently activated in order for a productive immune response to occur. In all cases, both innate and antigen-specific stimulus is required. CD4 CD8 CD8 B1) Antigen specific 2) Innate signals 1) Antigen specific 2) Innate signals 1) Antigen specific 2) Antigen specific 1) Antigen specific 2) Antigen specific1) Ag+MHC Class II 2) B7 coexpressed by APC 1) Ag+MHC Class I 2) B7 coexpressed by APC 1) Ag+MHC Class I 2) CD4 effector Ag+MHC Class II 1) Ag:sIg crosslinking 2) CD4 effector Ag+MHC Class IIFailsafeT细胞分化T细胞分化胞内感染等IL-12的分泌CD4＋Th0细胞→Th1胞外感染等IL-4的分泌CD4＋Th0细胞→Th2CD8＋T细胞→ CTL记忆细胞 (五)效应性T细胞的效应 (五)效应性T细胞的效应 nullnullnullnullTh1细胞分泌细胞因子及其功能null Th2细胞分泌细胞因子及其功能nullnullnullnullnullnull 巨噬细胞：激活、诱生，募集。 Th1 淋巴细胞：Th1、CTL、B细胞 中性粒细胞：活化 吞噬和杀伤胞内微生物 辅助体液免疫应答 Th2 参与超敏反应 抗寄生虫感染 吞噬和杀伤胞外寄生菌、寄生虫等。 CTL的效应 效应：杀伤病毒感染细胞、肿瘤细胞等。 机制： *穿孔素：打孔 *颗粒酶：促发靶细胞凋亡 *FasL：启动靶细胞凋亡 *产生TNF等多种细胞因子：杀伤靶细胞 *产生多种趋化因子，吸引天然免疫细胞，杀伤靶细胞。 CTL的效应null CTL杀伤靶细胞的机制 nullFigure 6-1Figure 6-1REVIEWREVIEWAPC在CMI中的作用 T细胞对抗原的双重识别 T细胞完全活化所需的双信号及CK T细胞发挥的效应 CTL杀伤靶细胞的机制 CMI在机体中的角色——抗感染，移植排斥，抗肿瘤，超敏反应Figure 3-11Figure 3-11nullConceptsNaïve T cells encounter antigen in the draining lymph nodes and spleen, not at the site of infection. Antigen encounter involves transport of antigen, often by uptake of dendritic cells followed by their migration. Dendritic cells are key antigen presenting cells for naïve T cells. Other important professional antigen presenting cells are macrophages and B cells. Naïve T cells require peptide/MHC plus costimulation. A major source of costimulation is B7 expressed by activated professional antigen presenting cells. B7 expression by dendritic cells and macrophages is often stimulated by innate immune ligands. Encounter of antigen in the absence of costimulation leads to tolerance. And this is a major pathway of self-tolerance to peripheral antigens. Crosspresentation of exogenous antigens on MHC class I molecules is carried out by dendritic cells, but no other cells. Inducing costimulation is an important aspect of vaccine adjuvants.