医学免疫学：固有免疫系统及其应答.ppt

22011年生理或医学奖免疫系统在机体发挥军队和警察的作用: 对外: 抵御病原微生物和异己成分; 对内: 清除病变、衰老细胞包括： 天然/固有（ Innate Immune System ） 适应性/获得性免疫系统（Adaptive/Acquired Immune System）一、简 介 固有免疫系统（Innate Immune system ）：是生物体在长期种系进化过程中逐渐形成的天然免疫防御体系，主要由组织屏障、固有免疫细胞和固有免疫分子组成 固有免疫应答（innate immune response）：是指机体固有免疫细胞和分子在识别病原体及其产物或体内衰老损伤、畸变细胞等抗原性异物后，迅速活化，有效吞噬、杀伤、清除病原体或体内“非己”抗原性异物，产生非特异性免疫防御、监视、自稳等保护作用的过程，又称非特异性免疫应答（nonspecific immune response） 机体的第一道防线； 数分钟内启动； 限制微生物迅速扩增 识别的相对特异性： 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） 识别病原微生物和寄生虫的特征分子，启动天然 免疫应答。

天然免疫系统的组成组织屏障皮肤粘膜及其附属成分（物理、化学和微生物屏障）血脑屏障血胎屏障天然免疫细胞 吞噬细胞、NK细胞 固有免疫样细胞：T、B-1、NKT 细胞 其他细胞： 肥大细胞、嗜酸性、嗜碱性粒细胞、树突状细胞天然免疫分子 补体、细胞因子、抗菌肽皮肤黏膜屏障体表物理屏障： 致密上皮细胞体表化学屏障： 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、 乳铁蛋白等体表微生物屏障： 皮肤和腔道粘膜表面的正常菌群病原微生物病原微生物复制上皮细胞层巨噬细胞树突状细胞 NK细胞 吞噬细胞（Phagocytes） 单核-巨噬细胞 (Monocyte, Macrophage, M） 嗜中性粒细胞（Neutrophil, Neu)NK细胞（Natural Killer, NK）固有免疫样细胞 T细胞 B-1细胞 NKT 细胞其他：肥大细胞（Mast cell）、嗜酸性、嗜碱性粒细胞、DC细胞等二、天然免疫细胞（Innate Immune Cells）(一)吞噬细胞（Phagocytes） 1、简介： 具有较强的变形运动和吞噬、消化异物的能力，包括M和 Neu ，为天然免疫的主要效应细胞。

Neu野战细胞 M常驻边防细胞 巨噬细胞理论 Ilya Ilyich Mechnikov1908年 Nobel Prize中性粒细胞 (Neutrophil)白细胞总数的60-70%，机体抗感染免疫的主要细胞表面具有模式识别受体、趋化因子受体（IL-8R、C5a)、调理受体（Fc受体和C3bR），具有ADCC效应在普通光学显微镜下观察Giemsa染色血涂片，中性粒细胞呈淡藕荷色，多叶核，胞浆中含有大量的细胞颗粒透射电镜下其胞浆颗粒清晰可辨单 核 巨 噬 细 胞单核细胞体积较大，蹄状核（左，普通光镜）透射电镜显示其高尔基体发达、粒体丰富、胞浆颗粒明显（中）扫描电镜显示腹腔巨噬细胞粘附于玻璃表面（右）在不同组织中， M有不同的称谓 ： Monocyte (blood) Kupffer cells (liver) Microglia (brain) Alveolar macrophages (lung)新生单核细胞在血液中短暂停留（12-24小时）后进入组织，成为巨噬细胞Kupffer cells (liver) Attacking E.coliAlveolar Macrophage Attacking E. coliMonocyte (blood) Attacking E.coli2、吞噬细胞的识别受体Phagocyte Recognition Receptors吞噬细胞的应答包括: 相遇和识别相 受体依赖的主动过程 吞噬相 消化相(1)吞噬细胞识别受体的分类Classification of Phagocyte Recognition Receptors模式识别受体-直接识别受体 Toll样受体、NOD受体、RLR受体 C-型凝集素受体、清道夫受体等调理性受体-间接识别受体 IgG Fc受体、补体受体等模式识别受体（PRR）的概念 Pattern Recognition Receptor （PRR） 固有免疫细胞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 吞噬细胞、DC、肥大细胞、NK细胞等 19模式识别受体（pattern recognition receptors，PRR）是指存在于吞噬细胞和树突状细胞等多种免疫细胞膜表面、胞内器室膜上和血清中的一类能够直接识别病原体及其产物或宿主凋亡细胞和衰老损伤细胞表面某些共有特定分子结构的受体。

膜型PRR 甘露糖受体（mannose receptors，MR）能识别表达于细菌、真菌(如分枝杆菌、克雷伯菌、卡氏肺孢菌、酵母菌等)细胞壁糖蛋白和糖脂分子末端的甘露糖和岩藻糖残基 清道夫受体（scavenger receptors，SR）可识别G-菌脂多糖、G+菌磷壁酸、衰老损伤细胞表面乙酰化低密度脂蛋白和凋亡细胞重要标志磷脂酰丝氨酸Toll样受体（Toll like receptors，TLRs）家族包括11个成员，其中TLR 1、2、4、5、6表达于细胞膜上内体/溶酶体PRRTLR 3、7、8、9表达于胞内器室如内体/溶酶体膜上， RLRs细胞质PRR：DAI, AIM2, NOD 受体分泌型PRR存在于血清中，主要包括甘露糖结合凝集素和C反应蛋白等急性期蛋白 固有免疫系统的主要模式识别受体分布部位PRRs 类别成员细胞膜TLRsTLR1，2，4，5，6C型凝集素受体家族甘露糖受体，DC-SIGN，SIGNR1,Langerin, Dectin-1,2清道夫受体SR-A I，SR-AII，MARCO整合素Mac-1内体、溶酶体TLRsTLR3,7,8,9识别RNA受体家族RLRs(RIG-I和MDA5），PKR细胞质识别DNA受体家族DAI，AIM2识别肽聚糖受体家族NLRs(NODs 等）病原相关分子模式（PAMP） 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。

1.微生物体内的特征性蛋白 如N-甲酰甲硫醇 2.由微生物合成的脂质复合物和碳水化合物 如脂多糖（LPS）、磷壁酸（Lipoteichoic acid,LTA)、肽聚糖（Peptidoglycan,PGN)、甘露糖和葡聚糖等 3.微生物特异的核苷酸 复制病毒所产生双链RNA（dsRNA)、细菌体内的非甲基化CpG DNA序列 4.凋亡细胞表面的磷脂酰丝氨酸等 NH2CLCLCLCLCLCLCLCLF2 CRDCOOHSSCOOH COOHHOOCNH2NH2 2HNS 甘露糖受体 清道夫受体直接识别受体的结构直接识别受体的结构（Structure of Direct Recognition ReceptorsStructure of Direct Recognition Receptors）MBR的分子量为180 kDa，其胞外区包括8个能够与糖基结合的凝集素结构域，但各结构域的糖基结合位点略有不同（左）清道夫受体由三条肽链相互盘绕而成分子的中部为 a 三螺旋长颈，顶部C端配体结合单元由三个富含半胱氨酸的结构域组成 靠近细胞膜的下半部有多重的糖基化 （右）进化保守TIR 结构域（Mammalian TLRs have homology to IL-1 receptor in cytoplasmic domain (the Toll-IL-1R or TIR domain)已发现16 TLRs 在多种细胞表面表达Toll-like receptorsTLR1triacyllipopeptides TLR2glycolipid,lipoproteinlipopeptide, lipoteichoic acid, Peptidoglycan, HSP70, zymosanTLR3dsRNA (viral),poly(I：C）TLR4LPS，HSPTLR5FlagellinTLR6diacyllipopeptidesTLR7ssRNATLR8ssRNATLR9Unmethylated CpG DNATLR10，12，13?TLR11Profilin-like molecule产生的效应分子：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TLRs have “shared” & “specific” signal transduction pathwaysvShared all TLRs & IL1Rv adaptor proteins MyD88, TRIFvSpecific some, but not all TLRsTLR signaling pathways Involvement of TLR in Linking Innate Immunity to Adaptive Immunity Nature Immunology 2001 2:675 分泌型PRR：甘露糖结合凝集素（MBL）、C反应蛋白、脂多糖结合蛋白（LBP） 调理素（opsonin）:IgG、C3b、iC3b、C4b、MBL、LBP等可溶性分子能与微生物特异结合，使其更容易被吞噬细胞捕获、吞噬，这些分子被统称为调理素。

吞噬细胞的调理素受体即为其间接识别受体 吞噬细胞对细菌的识别和粘附吞噬细胞表面受体 CKRs补体CD16a（FcR III A） CD32 （FcR II） CD64 （FcR 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LPSG+菌的阴离子聚合体凋亡细胞的PSSRMRPRR识别抗原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-60G- LPS（间接）3、吞噬相（Ingestion 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N123N识别N 吞噬 消化调理吞噬作用4、吞噬细胞的杀伤机制（Intracellular killing mechanisms）无氧代谢杀伤机制酸性pH、溶菌酶、防御素(defensin)有氧呼吸爆发1）反应性氧中间产物（ROI） NADH/NADPH氧化酶 O2 O2 + OH + H2O2 + 1O2 2）反应性氮中间产物（RNI） iNOS L-精氨酸 + O2 + NADPHNO + L-胍氨酸 + NADP病原体的消化与清除杀伤后的病原体进一步经多种水解酶作用被降解、消化，产物多通过胞吐作用排出细胞外，部分小分子肽可以呈递给T细胞，启动适应性免疫应答。

5、 巨噬细胞三种状态静息状态（resting state）： 清除死亡细胞或细胞碎片，氧耗量低、MHC-II类分子水 平低、很少分泌细胞因子；活化状态（primed state）- IFN-刺激下 吞噬能力增强、 MHC-II类分子上调、 IL-1、IL-6等分 泌增加，抗原呈递能力增强亢奋状态（activated state）- C3b+LPS+IFN-共同刺激下 ATP含量提高、氧耗量激增；细胞器增多；TNF-、 IL-1、IL-6等分泌大量增加；杀伤力极大增强6、 巨噬细胞的极化l 巨噬细胞不是均一的细胞群,其表型和功能表现出高度的异质性l 新近根据M活化方式、表面分子、分泌细胞因子及生物学功能不同将其分为两大类： 经典活化的M（classical activated macropha。