免疫耐受分类及发生机理

免疫耐受分类及发生机理 (Immunologic Tolerance) 免疫耐受是指机体对抗原刺激现为“免疫不应答”的现象；即抗原不能激活T细胞和B细胞完成特异正常免疫应答的过程，不能产生正免疫应答的相应特异免疫效应细胞，不能执行正常免疫应答效应。免疫耐受具有免疫特异性，只对特定的Ag不应答，对不引起免疫耐受的其他Ag仍能进行良好的免疫应答，因而在一般情况下，不影响适应性免疫应答的整体功能，这不同于免疫缺陷或药物引起的对免疫系统的普遍抑制作用。免疫耐受的作用与正免疫应答相反，但两者均是免疫系统的重要功能的组成，对自身Ag的耐受，才能避免发生自身免疫病，免疫系统才能得以集中力量执行抗感染及抗肿瘤等的防卫功能。引起免疫耐受的抗原称为耐受原(tolerogen)。 一、 免疫耐受现象的发现 1945年Owen首先发现一对异卵双胎的小牛胎盘血管相互融合，血液自由交流，所以在血循环中都同时存在两种异型红细胞，他称这种个体为血型嵌合体(blood group chimera)。认为共胎盘的双生牛在胎儿时期通过胎盘发生血液交换，因而在成长时，每一个体血液中仍然带有另一个双生牛红细胞而共存，这是由于在没有出生前，胎牛A与胎牛B的细胞已有接触，这样A和B就相互将另一个作为自身对待，而不产生相应的抗体，这头小牛长成以后，可接受另一头小牛的皮肤移植而不发生排斥反应。后来，用人工使两个个体在胚胎时期进行抗原交流，同样亦可获得如上述小牛那样的免疫耐受性。但是胎盘分离的双生小牛却互相发生排斥反应。 一般说，机体在免疫上愈不成熟，它对另一特定抗原产生耐受性也愈容易，如在胚胎期或新生期淋巴细胞尚未发育成熟的阶段，接触了抗原，那么，出生后都可特异性抑制对这种抗原的反应。这种免疫耐受性建立的可能性已被大量实验证实，1953年Medawar等试验，将CBA系黑鼠的淋巴细胞接种至胚胎期的A系白鼠，或接种新生的A系白鼠，A系白鼠成熟后产生免疫耐受，能接受CBA系黑鼠的植皮，长期活存而不被排斥。1962年Dresser发现，不但新生期和胚胎期的动物可以人工诱导免疫耐受发生，成年动物用去凝集的可溶性蛋白，也可诱导出耐受。 1967年有人做了一个重要的实验，证明动物免疫系统不能对自身组织发生反应的自然免疫耐受性也是后天获得的，不是天生固有的。试验根据这样的事实，即大部分组织带有某些独特的组织特异性抗原，发育中的免疫系统必须经过“训练”来识别它们是属于自身的，如将树蛙的幼体去除脑下垂体，于是在幼蛙免疫系统成熟的过程中，体内就不存在脑下垂体的特异性抗原，取下的脑下垂体使保持存活，移植到免疫系统未成熟的另一幼蛙的皮肤下，待两只幼蛙成熟，将被移植进去的脑下垂体植回原来的幼蛙自身体内，结果它被识别为外来物而遭到排斥。如第一只幼蛙去除的只是半个脑下垂体，当这半个脑下垂体移到另一只幼蛙再植回时，却不受排斥。显然免疫系统是能够对自身物质起反应的，但一般因为受“训练”而不起反应。 二、 免疫耐受的分类及发生机理 (一) 免疫耐受的分类 免疫耐受按其形成时期不同，分为中枢免疫耐受和外周免疫耐受。中枢免疫耐受是指动物在胚胎期及T细胞与B细胞在发育过程中，遇自身Ag所形成的耐受；外周免疫耐受是指T细胞及B细胞，遇内源性或外源性Ag时，不产生免疫应答。产生两类耐受的诱因及形成机制是不同的。 (二) 免疫耐受发生的机理 关于免疫耐受的发生机理，曾有各种学说和理论加以解释，但目前尚无一种学说和理论可以完善地解释各种耐受现象，随着基础免疫学的发展，还在不断提出新的观点予以阐述。事实上形成免疫耐受的因素不止一种或不是单一因素造成，而是由多种因素参与。现将有代表性的几种观点介绍如下： 1.克隆丢失学说(clonal deletion theory) 1959 Burnet提出获得性免疫的克隆选择学说(clonal selection theory)，他认为在胚胎期由于细胞高度突变分化，而产生具有不同特异性的细胞(克隆)。各株细胞都各有其特异的与各种相应抗原决定簇起反应的受体。当这些细胞株在胚胎时期接触了自身抗原，就会被消灭或失活，则称这些细胞为“禁忌细胞株(forbidden clone)，不再能与相应的抗原起反应，形成了自身耐受。这就是Burnet首先提出的“禁株”形成的克隆丢失学说的核心内容。 后来的证据表明，正常人和动物体内自身反应的淋巴细胞克隆并未消失，例如用自身甲状腺球蛋白与弗氏完全佐剂一起免疫该动物，就可以诱导出抗自身甲状腺球蛋白的抗体，形成自身免疫性甲状腺炎。Fernadez等证明，正常牛的脾细胞在体外经LPS刺激后，可以产生抗自身红细胞的抗体。这些现象都说明，正常机体内存在着针对自身成分的淋巴细胞，只不过通常是处于某种抑制状态而已。针对上述事实，又有下述克隆流产学说的产生。 2.克隆流产学说(clonal abortion theory) 也称克隆灭活学说或克隆无能学说(clonal anergy theory)，这是Nossal(1974)对上述克隆丢失学说的一种修正。认为在B细胞发育早期或不成熟阶段，其表面常未出现识别抗原的受体SmIg，如在此时接触自身抗原，就会影响其进一步成熟而被灭活。后来有人进行了补充，认为B细胞发育的早期可称为第一阶段，这时B细胞还未成熟，表面只有SmIgM，如果在这一阶段抗原与细胞表面的SmIgM结合，则细胞发育受阻，而产生耐受性。但这种耐受的B细胞并未死亡，只是抗原受体表达受阻而已。 3. T抑制细胞的作用Ts细胞在免疫耐受形成和维持中的重要作用，当前已受到重视，20世纪80年代初期即有报道Ts细胞参与新生期及成年期动物免疫耐受的建立。Ts细胞的抑制作用是特异的，它可能是通过阻止抗原递呈，阻断Th细胞的功能，抑制B细胞分化为抗体形成细胞等机制，诱导T、B细胞发生免疫耐受。 4. 独特型网络的作用独特型网络在免疫调节中的作用已被公认，其可能的机制为：①细胞膜上具有独特型决定簇的细胞可被抗独特型(抗id)抗体特异的破坏，大量抗id抗体能造成独特型阳性B细胞耗尽；②抗独特型抗体可作用于T、B细胞上的独特型抗原决定簇，使T、B细胞发生耐受；③大量抗id抗体的存在，可诱导Ts细胞抑制体液免疫应答；④在免疫应答过程中产生的自身抗id抗体还可与B细胞上的抗原受体结合，而抑制抗体产生。 三、 影响免疫耐受形成的因素 机体受抗原刺激后的反应是很复杂的，是否形成耐受，耐受持续时间的长短等取决于动物种类、品系、遗传性、机体的免疫状态与抗原的性质、剂量、注射途径等诸多因素的影响。 (一) 动物的种属、品系和遗传性 不同种属动物，在耐受性的发生上有所不同。家兔、大鼠、豚鼠、鸡、山羊、灵长类和人都可致耐，但其难易程度不同，一般来讲，小鼠较其他动物易于建立，小鼠中的CBL／G较BALB／c易于建立。另外，耐受性建立后，持续时间长短亦可因动物的种属而异。用血清蛋白抗原注入各种新生动物，比较其致耐情况，发现家兔能产生完全耐受，持续长久。小鼠和豚鼠亦能产生完全耐受，但持续时间较家兔短，这种情况亦可因抗原不同而改变。另外，免疫耐受的形成和遗传因素也有关，如对某种抗原的低反应性动物，则易被该抗原诱发免疫耐受。关于遗传因素与耐受形成的关系中，可能MHC参与作用。有人用半抗原修饰的脾细胞诱发小鼠的耐受性时，被诱导的细胞除了要识别特异性抗原(脾细胞上修饰的半抗原)外，还须有MHC-Ⅱ类抗原分子的一致性(脾细胞上的与被诱导细胞上的相一致)，显示耐受性的发生亦受MHC的约束。 (二) 机体免疫系统的发育状态 一般认为机体在免疫功能上发育越不成熟，越容易建立耐受性，有人将无表面受体的未成熟细胞培养在适宜的条件下，24小时后有30%细胞成熟为有受体的B细胞，然后与适宜的抗原反应，B细胞可以分裂增殖为形成抗体的克隆。如果将无表面受体的细胞与A抗原一起培养在上述相同的条件下，24小时后再与A抗原起反应，则不能增殖形成PFC的克隆。因此，体外实验同样证实了免疫细胞如在未成熟时接触了抗原，待其成熟后就有能对相应的抗原发生免疫应答。成年动物一般不易形成耐受性，除非是机体的免疫功能暂时受到抑制的情况下。如先用适当剂量的免疫抑制剂、射线、抗淋巴细胞抗体处理或胸导管引流除去循环中的淋巴细胞等情况下，然后注射抗原，才能诱导免疫耐受。成年动物中诱导的耐受性往往呈现为部分耐受，即对抗原的反应并不完全丧失而是反应性降低，或表现为“分裂耐受性(split tolerance)”，即对抗原的某些决定基产生耐受性；或表现为免疫偏离(immune deviation)，即机体选择性地产生体液免疫或细胞免疫耐受性。成年动物耐受性建立后，并不是终身保持的，保持时间的长短，取决于抗原在体内持续的时间。 (三) 抗原因素 1.抗原的理化性质可溶性抗原比颗粒性抗原易于诱发耐受性，如血清白蛋白、丙种球蛋白都是很好的耐受原。耐受原与免疫细胞接触越全面，则无反应性越彻底。血清蛋白质分子不易被吞噬细胞清除，很易透出血管均匀地分布在血管内外，易和免疫细胞接触，所以是一种很好的耐受原，但如经聚合以后，则耐受原性可能变为免疫原性，某些多肽在加入佐剂时，可表现为免疫原，而在无佐剂时则成为耐受原。但是一般的外来蛋白抗原容易被分解。因此，首次剂量必须大，才能维持一定的耐受时间。而对一些不易被分解的多糖抗原，耐受性则能持久存在。 2.抗原的剂量一般说来，抗原的剂量大小与耐受性诱导的程度和持续时间的长短有密切的关系。大多数抗原在高剂量时能诱导免疫耐受，而低剂量时则引起免疫反应。抗原剂量越大，所引起的免疫耐受性越巩固持久。由于机体出生后免疫系统逐渐成熟，诱发耐受性所需要的抗原剂量也随年龄的增长而急剧增加，一旦造成耐受后，继续注入小剂量抗原时，可延长耐受性。有些抗原，如牛血清白蛋白，又表现为高剂量或低剂量时均可引起耐受(前者称为高带耐受，后者称为低带耐受)，而中等剂量时，则可引起免疫反应。 3.抗原注入的途径抗原注入的途径不同，对诱发耐受性的难易程度也不一样，一般是静脉注射最易引起免疫耐受性，其次为腹腔注射，皮下注射最不容易引起耐受性。IgG或白蛋白注入门静脉可致耐；而由周围静脉注入则引起免疫应答。 (四) 载体的性质 同一抗原决定基与不同的蛋白载体偶联后诱导的新生期耐受的机制不同。Diener等用TNP-HGG和TNP-BSA在CBA／J小鼠出生后24小时注入小鼠体内，以后每周注射2次，到8～9周龄时，用TNP-HGG和TNP-BSA攻击，结果发现二者均发生了对TNP的耐受无抗TNP的抗体产生。但是当用TNP-LPS、TNP-Ficoll攻击时，二者就出现了差异，只有用TNP-HGG诱导的耐性无抗体产生，而用TNP-BSA诱导的小鼠则表现出能产生抗TNP的IgM抗体，用有限稀释法对TNP特异的前体细胞的频率也证明，TNP-HGG诱导的耐受小鼠，其TNP前体细胞数明显较正常小鼠低，说明是存在着部分“排除”机制，但是用TNP-BSA诱导的耐受小鼠，TNP前体细胞数量与正常小鼠相同，说明不存在克隆排除现象，用细胞转移试验证明，由TNP-BSA诱导的免疫耐受是由Ts细胞引起的。 四、 免疫耐受的终止 免疫耐受性建立以后，可以持续一段时间，但如无耐受原的再度刺激，则耐受性可以自然终止，也可以诱导其终止。 (一) 自然终止 新生期A鼠注射活的CBA小鼠淋巴细胞可以使成熟后的A鼠对CBA小鼠的皮片耐受，且持续一段较长的时间，因为CBA小鼠淋巴细胞在A鼠内继续进行分裂和持续存在。这类细胞一旦消失，耐受性即终止。应用BSA作为耐受原注射于新生期小鼠，亦可诱发小鼠产生对BSA的耐受，将这种无生命的物质作为耐受原时，必须在机体内长期存在，如抗原被代谢破坏而失去抗原性时，则耐受性随后亦将终止。BSA在体内会迅速被代谢破坏，因此耐受性自然消失较快，而DNP-D-GL(DNP与D谷氨酸和D赖氨酸共聚的结合物)由于不易被哺乳动物的酶所降解，在体内被代谢破坏很慢，因而诱发的耐受性可以维持很长时间。 (二) 注入相关抗原 如果将致耐抗原结构改变后，再给动物注射，或使用与致耐原有交叉反应的抗原，可使已建立的耐受性破坏。如使家兔事先对BSA形成免疫耐受性，然后给耐受动物注射与BSA有微弱交叉反应的人血清白蛋白(HSA)，动物能重新对耐受原BSA起抗体反应，说明动物对BSA的耐受性被有效地终止。 (三) 注入与载体有交叉决定簇的抗原 将半抗原DNP连接在蛋白质载体BSA上，成为BSA-DNP，以此注入家兔，可使家兔形成对BSA-DNP致耐的T细胞(tTh)。因此再以BSADNP攻击，由于缺乏T细胞信号，因此不出现抗体反应；但以HAS-DNP攻击后，即可出现DNP抗体反应。这是因为HSA有部分不同，因而可刺激另外一些正常未致耐的Th细胞。新的Th识别HSA而被活化，向B细胞发出辅助信号，使B细胞分化、增强、产生DNP抗体，此即载体效应的应用。 (四) 注入同基因动物的正常淋巴细胞 有生命的耐受原如淋巴细胞、病毒等可在体内反复增殖，往往可持续存在较长时间，其耐受性不易消失，如注入相同基因动物的正常淋巴细胞，可以加速耐受性的消失，由于所注入的细胞并未对该抗原产生耐受性，故可对其发生免疫反应，并将其排斥，从而使耐受性中断。如注入的淋巴细胞是原先被该抗原致敏的淋巴细胞，则排斥反应出现更快，如新生鼠A注入鼠淋巴细胞形成A、B的淋巴细胞嵌合体，则具有对A和B的淋巴细胞的耐受性。再注入从成年A鼠来的B鼠淋巴细胞致敏的A鼠细胞，则嵌合体中所有来自B鼠的淋巴细胞均被排斥，因而脱离嵌合状态，对B鼠抗原就不再具有耐受性。 五、 免疫耐受性的临床应用 免疫耐受与临床疾病的发生、发展及转归密切相关。生理性的免疫耐受对自身组织抗原不应答，不发生自身免疫病；病理性的免疫耐受，对感染的病原体或肿瘤细胞抗原不产生特异性免疫应答，则疾病发展及迁延。据此情况，在临床的一些治疗中，希望建立免疫耐受，达到治疗目的，如对器官组织移植，若能使受者的T细胞及B细胞对供者的器官组织特异抗原不发生应答，则移植物可长期活存。但免疫耐受的打破，会致不同的临床后果，生理性的对自身组织抗原耐受的打破，则自身应答性T细胞及B细胞克隆被活化，发生自身免疫病；反之，打破对病原微生物及肿瘤的免疫耐受，使适宜的特异性免疫应答得以进行，则会消灭病原体及肿瘤，疾病得以控制或治愈。 (一) 感染性疾病 机体在外界环境中生活，不可避免地要接触其他微生物，有的可与机体共生，不仅无害而且有益，有人认为，大肠杆菌等之所以能在某些哺乳动物体内正常生存，与宿主呈共生状态，就是因为机体的免疫系统对其形成免疫耐受性，不作为异物识别和排斥。只有在某些条件下，如菌群失调时，才能引起发病。 (二) 超敏反应疾病 这类疾病主要由于某种外源性抗原进入体内，机体发生超敏反应所致，这表明机体对这些抗原缺乏耐受性。超敏反应疾病的治疗有多种对症措施，在特殊情况下，也可试用免疫抑制剂。 (三) 自身免疫病 在动物的生命过程中，免疫系统对自身组织成分通常表现为耐受性。但由于外界环境的影响，病原体的侵入，各种理化因素、药物、机体内环境的紊乱、体细胞突变等因素，均可使机体的自身耐受性终止，而表现出自身免疫反应性，进而发生自身免疫病。可见自身耐受性的终止，就是自身免疫病发生的原因之一。 (四) 器官移植排斥反应 近年来，器官移植的研究已广泛开展，植皮等已广泛用于临床，其中最大的问题就是排斥反应。如果抑制免疫反应，诱发受体对供体抗原的耐受性，就有可能保证移植的器官能长期活存，并因此代替昂贵而有危害的免疫抑制剂。 综上所述，免疫耐受是机体免疫系统接触抗原后的特异性无反应状态，此现象首先由Owen发现；其后,Medawar等在动物实验中成功的诱导了免疫耐受；Dresser等又证实动物在胚胎期、新生期和成年期均可诱导免疫耐受现象，但成年期诱导远较胚胎期和新生期困难。免疫耐受状态的维持与终止，和耐受原是否在体内持续存在、耐受原的性质及结构的改变等因素有关。免疫耐受的研究在理论上可解释免疫系统为何能识别“自己”和“非己”；在医学实践上通过免疫耐受的诱导和终止，可防治某些疾病；免疫耐受也参与免疫调节过程。 相关帮助 需要相关抗体试剂的可以访问Fantibody全球抗体搜索引擎 fantibody全球抗体搜索引擎是一个供公共检索的抗体数据库，其抗体信息数据来源于全球范围的研究机构与商业公司。该引擎由商品化抗体数据库与抗体应用数据库两部分组成，以帮助研究者更高效的寻找并评估该抗体的性能。全球抗体搜索引擎是继基因与蛋白数据库之后更为复杂的应用型检索平台，网址：http://www.fantibody.com 需要相关的实验室仪器设备、生物试剂、医疗器械、制药设备、医药原料、体外诊断试剂及耗材与技术服务信息的，可以访问探生网进行咨询，期待您的加入：http://www.biomean.com