免疫细胞的发育

免疫细胞发育免疫细胞发育系统生物学教研室免疫系统的组成一、免疫器官一、免疫器官中枢免疫器官：骨髓、胸腺外周免疫器官：淋巴结、脾脏、粘膜相关淋巴组织二、免疫细胞二、免疫细胞造血干细胞、淋巴细胞淋巴细胞、抗原提呈细胞、粒细胞、肥大细胞等三、免疫分子三、免疫分子免疫球蛋白、补体、细胞因子等免疫反应的方式机体免疫反应的方式分为两种，即非特异性免疫和特异性免疫。（一）非特异性免疫非特异性免疫是机体在长期的进化过程中逐渐建立的，具有相对稳定性，能遗传给下一代的防御能力（也称为先天免疫也称为先天免疫）。（二）特异性免疫特异性免疫是在抗原刺激下产生的，指专门对某一种病菌有识别和杀伤作用的免疫。其特点是：1、有特异性；2、是后天获得的，故又称获得性免疫，医学上预防注射疫苗就是此原理。特异性免疫按其作用机理不同，可分为体液免疫和细胞免疫两种。体液免疫体液免疫所谓体液免疫（humoral inmunity），即以B cells产生抗体来达到保护目的的免疫机制。体液免疫的抗原多为相对分子质量在10,000以上的蛋白质和多糖大分子，病毒颗粒和细菌表面都带有不同的抗原，所以都能引起体液免疫。抗原和BCR的种类都非常多，在体液免疫中B淋巴细胞的BCR直接与抗原结合。一种一种B淋巴细胞表面只有一种淋巴细胞表面只有一种BCR。一种抗原侵入体内，只有带有与这种抗原互补的BCR的B淋巴细胞才能与之结合，只有得到选择刺激的B淋巴细胞克隆才能得到扩增。细胞免疫细胞免疫细胞免疫：T细胞细胞受到抗原刺激后，分化、增殖、转化为致敏T细胞，当相同抗原再次进入机体，致敏T细胞对抗原的直接杀伤作用及致敏T细胞所释放的淋巴因子的协同杀伤作用，统称为细胞免疫。同体液免疫一样，细胞免疫的产生也分为感应、感应、反应和效应反应和效应三个阶段。B淋巴细胞能够表达各种免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig），是机体抵御各种病原的重要力量，每一个B细胞仅表达一种针对特定抗原特异性免疫球蛋白。这是在B细胞分化早期免疫球蛋白重链和轻链基因重链和轻链基因片段重排的结果。人和小鼠的B细胞分化要经历一系列连续的阶段，其中有两个特征性事件：一是免疫球蛋白基因的连续表达和基因重排（gene rearrangement）；二是B细胞表面和内部分子表达情况的变化。一、一、1、原、原B细胞细胞最初的B细胞系称为原B细胞（pro-B cell），来源于多潜能造血干细胞。在原B细胞阶段发生重链免疫球蛋白基因片段的重排。首先进行DH和JH拼接，此阶段的B细胞称为早期原B细胞（early pro-B cell）；随后进行VH和D-JH拼接，此时B细胞称为晚期原晚期原B细胞细胞（late pro-B cells）。2、前、前B细胞细胞以VDJH拼接完成产生完整链基因为标志，B细胞进入了第二个主要发育阶段即前前B细胞（细胞（pre-B cells）。最初的前B细胞称为巨前B细胞（large pre-B cells），在巨前B细胞中链首先要在细胞表面少量表达，并与替代轻链联合构成前前B细胞受体细胞受体（pre-B cell receptor）的一部分，然后巨前B细胞方能进一步分裂，形成小前B细胞（small pre-B cells）。在小前B细胞中进行轻链基因的重排。一旦轻链基因转配完成并有一个完整的IgM分子表达于每个B细胞表面，即进入第三个阶段非成熟非成熟B细胞细胞（immature B cells）。至此的所有过程都在骨髓中进行，并且不依赖抗原的参与。3、非成熟、非成熟B细胞细胞4、成熟、成熟B细胞细胞存活于外周的B细胞进一步分化为最后一个阶段即成熟成熟B细胞（细胞（mature B cells）并表达）并表达IgD和和IgM，这些细胞在次级淋巴组织循环遇到外来抗原并被激活之前也被称为幼稚幼稚B细胞细胞（naive B cells）。免疫球蛋白重链和轻链的表达免疫球蛋白重链和轻链的表达不仅是区分分化的不同阶段的标志，也是调节各阶段交替的重要因素调节各阶段交替的重要因素，在B细胞分化过程中起着重要的作用。5、骨髓中、骨髓中B细胞分化发育的微环境细胞分化发育的微环境膜结合干细胞因子（膜结合干细胞因子（membrane bound stem cell factor,SCF）6、调控、调控Ig基因重排及转录的胞内蛋白基因重排及转录的胞内蛋白免疫球蛋白基因和T细胞受体基因重排都依赖于这两种酶的表达。在B细胞系和细胞系和T细胞系分化之前细胞系分化之前的极早期淋巴发育阶段这些酶就具有活性。在这两系细胞中，首次成功的基因重排发生后RAG基因表达被短暂抑制短暂抑制，接下来进行数次细胞分裂。在细胞分裂过程中RAG蛋白无活性。在细胞停止分裂后它们继续表达并继续进行第二次重排，在B细胞中即轻链基因重排。（1）重组激活基因（重组激活基因（Rag-1和和Rag-2）表达的）表达的RAG-1和和RAG-2酶酶（2）末端脱氧核苷转移酶（末端脱氧核苷转移酶（TdT）与RAG一样，TdT也表达与早期淋巴样前体细胞中，不同的是，TdT对于重排过程是非必需的。在成人中，TdT在原B细胞中表达，但在重链基因重排完成和轻链基因重排开始的时候，TdT在前B细胞中终止表达。（3）B细胞分化需要细胞分化需要pax5（4）B细胞表面表达免疫球蛋白链所需的蛋白细胞表面表达免疫球蛋白链所需的蛋白Ig(CD79)Ig(CD79)和和Ig(CD79)Ig(CD79)，他们是前B细胞受体和B细胞抗原受体复合物的组成部分。IgIg(CD79)和Ig(CD79)通过位于细胞浆内的尾部与酪氨酸激酶相互通过位于细胞浆内的尾部与酪氨酸激酶相互作用转导来自受体的信号作用转导来自受体的信号。前B细胞受体复合物的形成也需要5 5和和VpreBVpreB，他们一同构成替代轻链替代轻链，与重排的重链基因的表达产物相联结。前前B B细胞受体细胞受体复合物只在细胞表面短暂出现，而且一旦出现，5和VpreB的表达就立即终止，前B细胞受体在细胞表面的表达是B细胞发育的一个重要的检控点。胸腺依赖性抗原(thymus dependent antigen,TD-Ag)免疫受体酪氨酸激活基序表位(epitope)又叫抗原决定基(antigenic determinant)，指被抗原受体TCR和BCR特异性识别的抗原部分（人类疱疹病毒）B细胞的异质性T 淋巴细胞淋巴细胞（T lymphocyte）T淋巴细胞的分化发育淋巴细胞的分化发育 T淋巴细胞的表面分子及其作用淋巴细胞的表面分子及其作用 T淋巴细胞亚群淋巴细胞亚群T淋巴细胞的功能淋巴细胞的功能T细胞与B细胞不同，不是在骨髓中分化成熟，而是在发育的极早期就迁移到中枢淋中枢淋巴器官胸腺（巴器官胸腺（Thymus）。胸腺为T细胞受体基因重排及T细胞成熟提供了特定的微环境。第一节第一节 T淋巴细胞的分化发育淋巴细胞的分化发育幼稚双阴性胸腺细胞幼稚双阴性胸腺细胞皮质上皮细胞皮质上皮细胞树突状细胞树突状细胞微静脉微静脉髓质上皮细胞髓质上皮细胞巨噬细胞巨噬细胞被膜下区被膜下区皮质皮质皮质髓质交界处皮质髓质交界处髓质髓质1、二、二、T细胞在外周免疫器官的分化发育细胞在外周免疫器官的分化发育抗原提呈过程抗原提呈细胞抗原提呈细胞(antigen presenting cell,APC)是指具有摄取、处理抗原并将抗原信息提呈给T淋巴细胞的一类细胞，又称为辅佐细胞。1.专职抗原提呈细胞:树突状细胞dendritic cells;单核/巨噬细胞monocytes/macrophages;B淋巴细胞 B lymphocytes;2.非专职抗原提呈细胞:内皮细胞endothelial cells;成纤维细胞;上皮及间质细胞;嗜酸性粒细胞。抗原提呈过程以巨噬细胞为例，可将抗原提呈过程分为以巨噬细胞为例，可将抗原提呈过程分为3个阶段。个阶段。1 抗原摄取抗原摄取:巨噬细胞通过吞噬，吸附，吞饮等途径摄取巨噬细胞通过吞噬，吸附，吞饮等途径摄取外源性抗原。外源性抗原。2 抗原加工处理抗原加工处理:抗原在巨噬细胞内被降解，暴露免疫原抗原在巨噬细胞内被降解，暴露免疫原性多肽，后者与性多肽，后者与APC中产生的中产生的HLA-II（人类淋巴细胞抗（人类淋巴细胞抗原）分子结合成复合物，该复合物被转运至原）分子结合成复合物，该复合物被转运至APC表面。表面。3 抗原提呈抗原提呈:TH细胞的细胞的TCR特异性识别特异性识别HLA-II分子分子-抗原抗原多肽复合物。多肽复合物。第二节 T细胞表面分子及其作用免疫球蛋白超家族免疫球蛋白超家族人类免疫缺陷病毒人类免疫缺陷病毒细胞因子细胞因子小结T细胞的分化发育过程细胞的分化发育过程T细胞的分类细胞的分类T细胞的功能细胞的功能肿瘤免疫治疗获得18年诺贝尔医学奖，是目前发展最快的肿瘤治疗之一。但目前只有大约20-30%患者获益，因此寻找新的免疫治疗靶点有重要意义。抗肿瘤特异免疫反应大致可以分7个步骤：1）肿瘤抗原释放；2）抗原提呈；3）T细胞在引流淋巴结的准备和激活；4）T细胞迁移至肿瘤；5）T细胞穿过血管进入肿瘤；6）T细胞识别肿瘤细胞；7）T细胞杀伤肿瘤细胞。PD-1/PD-L1PD-1/PD-L1免疫抑制抗肿瘤原理免疫抑制抗肿瘤原理目前肿瘤免疫治疗的靶点都是针对不同的步骤，例如PD-1/PD-L1抗体针对7）；CTLA-4抗体针对3）；CAR-T针对6）；肿瘤疫苗针对2）等（图1）。但是，抗肿瘤特异免疫反应中唯一没有效药物覆盖的就是步骤4）促进T细胞迁移（图1）。然而，肿瘤组织极少有抗肿瘤T细胞存在又是一个非常普遍的临床现象。大量研究报道，实体肿瘤免疫抑制的重要原因是无或无或极少极少T T细胞浸润细胞浸润（例如“免疫沙漠”）。即便有T细胞浸润也是以促肿瘤的Th2或者Tregs为主。对于其潜在机制，既然研究主要认为幼稚T细胞更多地被诱导分化为免疫抑制的T细胞（Treg,Th2），细胞毒性T淋巴细胞CTL（cytotoxic T lymphocytes）和Th 1更易被诱导凋亡等。中山大学孙逸仙纪念医院宋尔卫宋尔卫/苏士成苏士成课题组在Nature Immunology上在线发表的研究论文发现抗肿瘤的CTL和Th1细胞的迁移至肿瘤的能力明显弱于免疫抑制的Th2和Tregs细胞。机制是CTL和Th1细胞中IFN-STAT1通路转录上调了RGS1RGS1（regulator of G protein signalingregulator of G protein signaling），），RGS1抑制CTL和Th1迁移到肿瘤局部的能力。靶向RGS1可增加抗肿瘤T细胞的浸润，并增强免疫治疗的效果。进一步本研究通过构建小鼠乳腺癌、肺癌模型，并回输沉默RGS1的肿瘤特异CTL，本研究发现回输沉默RGS1的CTL可有效增加CTL在肿瘤局部的浸润，从而增强其杀伤功能，肿瘤明显缩小。另一方面，为了最大程度的模拟病人的肿瘤微环境以及避免同种异体反应，该研究选用了人源肿瘤异种移植（Patient-derived xenograft,PDX）模型，单独或联合运用免疫检查点抑制剂PD-L1单抗及过继性细胞治疗，模拟病人免疫治疗的过程。本研究发现单用PD-L1抑制剂效果欠佳，而回输沉默RGS1的T细胞治疗可使肿瘤浸润的T细胞明显增多，使“冷肿瘤”变为“热肿瘤”，再联合PD-L1抑制剂可获得更好的治疗效果。