14 innate immunity(和手里的打印版有区别)

nullnull固有免疫系统及其应答 金 容 免疫系T细胞研究室 Tel:82801155-115 E-mail: jinrong@bjmu.edu.cn免疫系统免疫系统免疫组织和器官 固有性 免疫细胞 免疫应答 细胞免疫（T细胞） 免疫活性分子 适应性 体液免疫 （B细胞） 固有/天然免疫固有/天然免疫固有/天然免疫（Innate Immunity）：机体与生俱有的抵御微生物或外来异物侵袭的能力；是生物体在长期种系进化过程中形成的一系列防御机制。 作用特点： 机体的第一道防线； 数分钟内启动； 非特异性抗感染，限制微生物迅速扩增； 启动、调节适应性免疫应答，协助适应性免疫应答发 挥效应。固有免疫应答 （Innate Immune Response）固有免疫应答 （Innate Immune Response） 体内固有免疫细胞和固有免疫分子识别、结合病原体等抗原性异物后，迅速活化，产生相应生物学效应（清除、杀伤病原体等抗原性异物）的过程。 识别的相对特异性： 识别病原微生物和寄生虫的特征分子，对不同微生物的识别和反应方式相同；没有免疫记忆；又称非特异性免疫（non-specific immunity）。null固有免疫屏障：皮肤粘膜屏障和局部屏障结构 固有免疫细胞：吞噬细胞、树突状细胞、γδT 细胞、NK细胞、NKT细胞、B1细 胞、肥大细胞、嗜碱性粒细胞和 嗜酸性粒细胞等。 固有免疫分子：补体系统、急性期蛋白、细胞因子 其它：胃酸、蛋白溶解酶（泪，唾 液、血浆、组织液中），乳酸和脂 肪酸（汗液）等。 固有免疫系统null一、组织屏障及其作用二、固有免疫细胞 固有免疫系统及应答三、固有免疫分子四、固有免疫应答过程null 第一节　固有免疫应答的组织屏障作用皮肤粘膜屏障 物理屏障 皮肤、粘膜组织的机械屏障 化学屏障 皮肤、粘膜分泌的杀菌抑菌物质：脂肪酸、乳酸、胃酸、溶菌酶、抗菌肽、乳铁蛋白等 微生物屏障 皮肤、粘膜表面的正常菌群 体内屏障 血-脑屏障 血-胎屏障null一、组织屏障及其作用二、固有免疫细胞 固有免疫系统及应答三、固有免疫分子四、固有免疫应答null 吞噬细胞（Phagocytes） 单核-巨噬细胞 (Macrophage, MØ） 嗜中性粒细胞（Neutrophil, Neu) NK细胞（Natural Killer, NK） T细胞 B-1细胞 NK T 细胞 肥大细胞（Mast cell） 树突状细胞 （dendritic cell） 嗜酸性粒细胞 嗜碱性粒细胞 上皮及其附属物第二节 固有免疫细胞 （Innate Immune Cells）null病原微生物病原微生物复制上皮细胞层单核-巨噬细胞树突状细胞 NK细胞树突状细胞1、吞噬细胞（Phagocytes）1、吞噬细胞（Phagocytes） 具有较强的变形运动和吞噬、消化异物的能力，包括单核吞噬细胞（MØ） 和中性粒细胞（Neu），为固有免疫的主要效应细胞。 Neu —— 野战细胞 MØ —— 常驻边防细胞 在不同组织中，MØ有不同的称谓 ： – Monocyte (blood) – Kupffer cells (liver) – Microglia 小胶质细胞(brain) – Alveolar macrophages肺泡巨噬细胞 (lung)nullKupffer cells (liver) Attacking E.coliAlveolar Macrophage Attacking E. coliMonocyte (blood) Attacking E.coli 巨噬细胞的应答过程 巨噬细胞的应答过程包括: 识别和附着阶段 受体依赖的主动过程 吞噬阶段 消化阶段(1)巨噬细胞识别受体（Phagocyte Recognition Receptors）1.模式识别受体 2.调理性受体 3.细胞因子受体(1)巨噬细胞识别受体（Phagocyte Recognition Receptors）1)巨噬细胞的识别阶段分类：1.模式识别受体1.模式识别受体 概念：单核/巨噬细胞和树突状细胞等固有免疫细胞表面或胞内器室膜上表达的直接识别微生物或衰亡细胞所特有的多糖或其它模式分子的受体，又名模式识别受体（Pattern Recognition Receptor, PRR）。 病原相关分子模式（pathogen associated molecular pattern, PAMP）：某些病原体或其产物共有的高度保守的特定分子结构，主要包括G-菌的脂多糖、G+菌的肽聚糖等。nullnull几种PRR及其识别的PAMP几种PRR及其识别的PAMP甘露糖受体（mannose receptor, MR）：与多种病原体细胞壁糖蛋白和糖脂分子末端的甘露糖和岩藻糖残基结合。 清道夫受体(scavenger receptor, SR)：识别乙酰化低密度脂蛋白、磷脂酰丝氨酸、G-菌脂多糖和G+菌磷壁酸等阴离子聚合体。 Toll样受体（Toll-like receptor, TLR）: 识别多种病原体独有的、保守的分子结构，目前已发现11种。 TLR2：配体较多，G+菌的肽聚糖、磷壁酸 TLR4：结合G+菌的磷壁酸、HSP-60等 分泌型PRR：甘露糖结合凝集素、C反应蛋白、脂多糖结合蛋白null 甘露糖受体 清道夫受体模式识别受体的结构 （Structure of Pattern Recognition Receptors）null 跨膜蛋白 进化保守 TIR 结构域（Mammalian TLRs have homology to IL-1 receptor in cytoplasmic domain，the Toll-IL-1R，TIR domain) 已发现11种 TLRs 表达于细胞膜上：TLR 1、2、4、5、6 表达于胞内器室如内体、吞噬溶酶体膜上：TLR 3、7、8、9 产生效应分子,如炎症细胞因子、趋化性细胞因子、 MHC和共刺激分子、iNOS和抗微生物多肽Toll 样受体（Toll-like receptor, TLR）nullToll 样受体（Toll-like receptor, TLR）null Involvement of TLR in Linking Innate Immunity to Adaptive Immunity Nature Immunology 2001 2:6752.调理性受体2.调理性受体巨噬细胞表面参与调理作用的受体主要包括： 2.1. IgG Fc受体（FcγR） 2.2. 补体受体（C3bR/ C4bR ） 调理素（opsonin）：IgG 、iC3b、 MBP、LBP等可溶性分子能与微生物特异结合，使其更容易被巨噬细胞捕获、吞噬，这些分子被统称为调理素。null巨噬细胞对细菌的识别和粘附3. 细胞因子受体3. 细胞因子受体MCP-1R：单核细胞趋化蛋白-1受体 MIP-/R：巨噬细胞炎症蛋白-1受体 IFN-R null巨噬细胞表面受体 CKRs补体CD16a（FcgR III A） CD32 （FcgR II） CD64 （FcgR I）CD11b/CD18 (CR3） C5aRIL-1, 8, MCP-1, TNF抗体岩藻糖 甘露糖CD14LPS/LBPCD35 (CR1） CD11b/CD18 (CR3） CD11c/CD18 (CR4）乙酰化低密度脂蛋白 G-菌的LPS G+菌的阴离子聚合体 凋亡细胞的PSSRMRPRR识别抗原CKR募集细胞至感染局部补体调理吞噬TLRG+菌的肽聚糖 G+磷壁酸 HSP-60 G- LPS（间接）2)吞噬及消化阶段 （Ingestion phase and degestion phase）吞噬细胞识别异物 ↓ 胞膜隆起包裹异物 ↓ 内吞 ↓ 形成吞噬小体 ↓ 与溶酶体融合 ↓ 吞噬溶酶体形成 ↓ 消化异物2)吞噬及消化阶段 （Ingestion phase and degestion phase）null3)巨噬细胞的杀伤机制 （Intracellular killing mechanisms）null有氧呼吸暴发：吞噬细胞吞噬异物后出现有氧代谢活跃、 氧耗量激增的现象。 该过程产生活性氧和氮氧化物是吞噬细胞的主要武器。null免疫调节作用，分泌 IL-1 IL-6 IL-12 TNF-α IL-8 GM-CSF酶其它因子 杀伤肿瘤细胞 抗原呈递作用前列腺素白三烯补体成分纤维蛋白结合蛋白凝血因子溶菌酶酸性水解酶赖氨酸酶酯酶胶原蛋白酶弹性纤维蛋白酶参与和促进炎症反应吞噬并杀伤病原微生物细胞因子4)巨噬细胞的功能null2、树突状细胞（Dendritic cells)分布在外周免疫器官的淋巴滤泡。 未成熟DC可直接参与固有免疫，通过吞噬和胞饮作用摄取抗原；成熟状态DC主要功能是抗原提呈作用。滤泡树突细胞 （folicular DC, FDC）并指状树突细胞 （interdigitating DC）null1) NK细胞的一般特征： TCR-,BCR-,CD3-,CD4-,CD8-,CD16+,CD56+； 体积大、胞浆含有大颗粒，又称大颗粒淋巴细胞； 功能上具有CD4＋、CD8＋T细胞的双重特征： 具有MHC非限制性方式直接杀伤肿瘤细胞和病毒感染细胞。3、自然杀伤细胞 （Natural killer cell, NK cell )2)NK细胞受体（NK cell receptors, NKCR）识别HLA-I类分子的受体 杀伤细胞免疫球蛋白样受体（killer immunoglobulin-like receptor，KIR）； 杀伤细胞凝集素样受体（killer lectin-like receptor，KLR） 识别非HLA-I类分子的杀伤活化受体 NKG2D： 自然细胞毒性受体2)NK细胞受体（NK cell receptors, NKCR）null(一)杀伤细胞免疫球蛋白样受体 （killer immunoglobulin-like receptor，KIR）(一)杀伤细胞免疫球蛋白样受体 （killer immunoglobulin-like receptor，KIR）（1）配体：结合某些HLA-I类分子； （2）分类： KIR2D(KIR2DL; KIR2DS); KIR3D(KIR3DL; KIR3DS). KIR2DL和KIR3DL:胞内含ITIM,为抑制性受体; KIR2DS和KIR3DS:胞浆区短,与DAP-12(胞内含 ITAM)非共价键结合,为活化性受体.null(一)杀伤细胞免疫球蛋白样受体 （killer immunoglobulin-like receptor，KIR）null 免疫受体酪氨酸抑制基序（ Immunoreceptor Tyrosine-based Inhibition Motif，ITIM ）：免疫细胞表面的抑制性调节分子的胞浆区所共有的以酪氨酸残基为基础的氨基酸基序，其中酪氨酸是磷酸酯酶的作用位点，去磷酸化后，导致细胞活化的抑制。 免疫受体酪氨酸活化基序（Immunoreceptor Tyrosine-based Activation Motif, ITAM）：免疫细胞活化相关受体胞浆区所共有的以酪氨酸残基为基础的氨基酸基序，其中酪氨酸是蛋白激酶磷酸化位点，被磷酸化后，与下游信号分子结合，导致细胞活化。null（二）杀伤细胞凝集素样受体 （killer lectin-like receptor，KLR）（二）杀伤细胞凝集素样受体 （killer lectin-like receptor，KLR）（1）组成及配体： 由CD94与NKG家族成员组成的异二聚体；二者均为C型凝集素家族成员，均可结合某些HLA-Ⅰ类分子。 （2）分类： NKG2A: 胞内含ITIM，CD94/NKG2A为抑制性受体 NKG2C: 胞浆区短,与DAP-12(胞内含ITAM)非共价键结合,CD94/NKG2C为活化性受体. null（二）杀伤细胞凝集素样受体 （killer lectin-like receptor，KLR）（三）KIR和KLR的作用及意义（三）KIR和KLR的作用及意义 共表达，共识别； 正常情况下，KIR2DL/3DL 及 CD94/NKG2A等 抑制性受体与HLA-I类分子的亲和力更高，起 主导作用； 病毒感染细胞及肿瘤细胞表面HLA-I类分子 下降或缺失，KIR和KLR不能识别自我，其它 杀伤性受体识别非HLA-I类分子，介导杀伤。 2)NK细胞受体（NK cell receptors, NKCR）识别HLA-I类分子的受体 杀伤细胞免疫球蛋白样受体（killer immunoglobulin-like receptor，KIR）； 杀伤细胞凝集素样受体（killer lectin-like receptor，KLR） 识别非HLA-I类分子的杀伤活化受体 NKG2D： 自然细胞毒性受体2)NK细胞受体（NK cell receptors, NKCR）（一）NKG2D（一）NKG2D 为NKG2家族成员，但与NKG2A/B/C/E/F 同源性低，也不与CD94结合； 表达：NK,γδT细胞； 与含ITAM的DAP-10结合，介导杀伤； 配体：结合MHC I类链相关的A/B分子（MHC class I chain-related molecules A/B, MICA/B）； MIC A/B表达于乳腺、卵巢、结肠、胃、肺癌等上皮肿瘤细胞表面，正常细胞低表达或缺失。MICA recognitionMICA recognition“Stress inducible” 压力诱导（二）自然细胞毒性受体 （natural cytotoxicity receptors,NCR）（二）自然细胞毒性受体 （natural cytotoxicity receptors,NCR） NKp46，NKp30：表达于不同分化阶段的NK， 与含ITAM的CD3链结合，介导杀伤； NKp44：活化NK特异表达，与含ITAM的DAP-12 结合，介导杀伤； 配体：不清楚。近来发现NKp46和NKp44可识别 结合流感病毒血凝素，提示可杀伤流感 病毒感染细胞。null（二）自然细胞毒性受体 （natural cytotoxicity receptors,NCR）3) NK的杀伤机制3) NK的杀伤机制效应：具有直接杀伤靶细胞和ADCC的效应,杀伤病毒感染细胞、肿瘤细胞等。 机制： 1、穿孔素：打孔； 2、颗粒酶（丝氨酸蛋白酶）：促发靶细胞凋亡； 3、FasL：启动靶细胞凋亡； 4、产生TNF-α等多种细胞因子：杀伤靶细胞。null直接杀伤靶细胞3) NK的杀伤机制null4、T细胞4、T细胞主要分布：粘膜和上皮组织中,粘膜免疫中起重要作用 人类肠粘膜IEL中T细胞约占10～37% （intraepithelial lymphocytes，IEL） 外周血中仅占CD3+T细胞的1～5% 存在于皮肤组织、阴道/尿道粘膜组织及肠粘膜组织，具单一特异性抗原受体，只对某种共同抗原产生应答。。T细胞的生物学功能T细胞的生物学功能表达TCR  (T cell receptor，TCR) 缺乏多样性 多为CD4-、CD8-双阴性T细胞 抗感染、抗肿瘤、免疫调节、维持免疫耐受 杀伤机制与CD8+αβT细胞基本相同，通过表达KIR来维持免疫耐受（ HSP ）脂类抗原病毒蛋白分枝杆菌非肽分子heat-shock proteinTCRγδTarget cell5、B-1细胞5、B-1细胞主要分布于腹腔、胸腔和肠壁固有层中，CD5阳性 抗原识别谱狭窄，缺乏严格特异性 产生的抗体以IgM、IgA为主，参与抗细菌感染的黏膜免疫应答，可产生自身抗体 在机体抗感染免疫和维持自身稳定过程中具有重要作用YmIgMCD5+ 细菌表面共有的TI-2型多糖抗原，如肺炎球菌荚膜多糖G-菌表面共有的TI-1型多糖抗原，如脂多糖 某些变性的自身抗原，如变性Ig、ssDNA6、NK T细胞6、NK T细胞主要分布于骨髓和肝脏；小肠固有层、脾脏、淋巴结有少量的分布 表面标记： 同时表达CD56（小鼠NK1.1）和TCR/-CD3 多为CD4-CD8- ，少数为CD4+单阳 识别的配体：CD1呈递的糖脂及磷脂类抗原，非MHC限制，缺乏多样性 存在着胸腺内和胸腺外（肝脏）两种发育途径 功能：细胞毒（穿孔素、Fas/FasL)、免疫调节7、肥大细胞（Mast Cell）7、肥大细胞（Mast Cell）分布： 体表组织的血管、淋巴管、神经末梢和腺导 管周围。 － 哨兵细胞 功能： 表面受体可识别N－甲酰肽，LPS； 补体活化产物、P物质可激活肥大细胞； IgE与IgE Fc受体结合，介导I型超敏反应； 胞浆颗粒含有肝素、组胺等，介导炎症反应。nullnull一、组织屏障及其作用二、固有免疫细胞 固有免疫系统及应答三、固有免疫分子四、固有免疫应答第三节 固有免疫系统的可溶性分子 Soluble Factors of the Innate Immune System第三节 固有免疫系统的可溶性分子 Soluble Factors of the Innate Immune System 指体表分泌液、血浆及其它体液中能够识别或攻击病原体以及参与多种免疫功能的可溶性分子。 补体（complement） 细胞因子（cytokine） 防御素(defensin) 急性期反应蛋白（acute phase protein） 溶菌酶(lysozyme) 乙型溶素(β-lysin ) 1、补体的固有免疫功能1、补体的固有免疫功能细胞溶解作用： 替代途径、MBL途径活化补体形成的MAC可直接杀伤微生物甚至寄生虫，不需要特异性体液免疫分子IgG或IgM参与； 补体活化产物的作用： C3b、C4b调理吞噬； C3a、C5a激活肥大细胞，分泌炎性介质和细胞因子，介导炎症反应； C3a、C5a对吞噬细胞的趋化作用。2、细胞因子在固有免疫中的作用2、细胞因子在固有免疫中的作用IL-1、6、8, TNF, MCP-1 诱导和促进炎症反应 促炎细胞因子(pro-inflammatory cytokine): 由活化的Mo/M产生的IL-1、IL-6、TNF等是促进抗菌性炎症反应的主要细胞因子 趋化性细胞因子：IL-8、MCP-1 IFN、IL-1、IL-12 诱导和增强抗肿瘤、抗病毒作用3、防御素(defensin)3、防御素(defensin) 是一组耐受蛋白酶的富含精氨酸的小分子多肽。对细菌、真菌、和某些包膜病毒具有直接杀伤作用，主要由中性粒细胞和小肠潘尼细胞产生. 作用机制：（1）静电作用，屏障破坏； （2）诱导病原体产生自溶酶； （3）致炎和趋化作用 4、急性期反应蛋白 （Acute Phase Proteins, APP）4、急性期反应蛋白 （Acute Phase Proteins, APP） 一组血清蛋白，能与细菌表面特有的多糖结合，激活补体或者调理微生物，在抗感染（尤其是细菌感染）及组织损伤修复过程中发挥重要作用。 在LPS刺激下，肝细胞迅速合成多种APP，发挥 防御功能。 5、其它几种固有免疫分子5、其它几种固有免疫分子 溶菌酶(lysozyme) 广泛存在于体液中，消化细菌胞壁 乙型溶素(β-lysin ) 血浆凝固时由血小板释放，破坏G+菌细胞膜，G-菌无效 null一、组织屏障及其作用二、固有免疫细胞 固有免疫系统及应答三、固有免疫分子四、固有免疫应答一、固有免疫应答的作用时相一、固有免疫应答的作用时相第四节 固有免疫应答（1）瞬时固有免疫应答阶段：0-4小时之内 屏障作用 巨噬细胞 补体旁路活化 中性粒细胞null （2）早期固有免疫应答阶段：4-96小时 巨噬细胞募集活化 活化巨噬细胞的效应（血管扩张，血凝，内热源，急性期蛋白） 其他固有免疫细胞的作用：B1，NK，NKT， T细胞 nullnull（3）诱导适应性免疫阶段：96小时以后 巨噬细胞、DC加工处理提呈抗原活化T细胞、细胞因子作用 null作用时相 即刻～96小时内 识别特点 模式识别受体PRR 病原体相关分子模式PAMP 作用特点 细胞不经克隆扩增和分化即发挥作用；无免疫记 忆；维持时间短；不形成免疫耐受二、固有免疫应答的特点null固有免疫应答和适应性免疫应答的主要特点 三、固有免疫应答与适应性免疫应答的关系三、固有免疫应答与适应性免疫应答的关系 （一）、启动适应性免疫应答 抗原肽-MHC提呈； 共刺激分子提供第二信号 （二）、调控适应性免疫应答的类型 （三）、协助适应性免疫应答的发挥效应null（二）、影响适应性免疫应答类型 （1）mDC与巨噬细胞接受胞内菌或抗原刺激产生以IL-12和IFN-为主的细胞因子，诱导Th1分化 （2）肥大细胞受胞外病原体或寄生虫刺激，产生IL-4，诱导Th2分化null（二）、影响适应性免疫应答类型null 3）协助适应性免疫应答发挥免疫效应 （1）B细胞分泌的抗体通过固有免疫细胞（吞噬细胞，NK）和固有免疫分子（补体）杀伤病原体。 （2）Th1产生的细胞因子通过活化吞噬细胞和NK细胞，增强其吞噬杀伤功能。思考思考题固有免疫系统的组成及作用。 吞噬细胞如何识别、清除病原体？ NK细胞为什么能杀伤病毒感染细胞、肿瘤细胞，而不能杀伤正常组织细胞？ 固有免疫应答的作用时相、主要特点及其与适应性免疫应答的关系。 PAMP，PRR，TLR，SR，MR，调理素