免疫耐受

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Immunology
病变器官 甲状腺 甲状腺 胰岛 肌肉 血小板 皮肤
已知自身抗原 甲状腺球蛋白、甲状腺过氧化酶 甲状腺细胞表面TSH受体 胰岛β细胞GAD(酪氨酸磷酸酶) 乙酰胆碱受体 血小板膜蛋白 桥粒核心糖蛋白
自身免疫与自身免疫病


自身免疫(autoimmunity): 机体免疫系统对自身成分发生免疫应答,产 生自身抗体(autoantibody)或自身反应性T 淋巴细胞(autoreactive T lymphocyte)的 现象。 自身免疫病(autoimmune disease) 自身抗体和自身反应性淋巴细胞攻击自身组 织细胞,机体出现病理改变和相应临床表现。
其他因素 无佐剂 机体因素 年龄 种属 状态 胚胎期和新生期 大、小鼠 使用免疫抑制剂
适量 肌肉,皮下
使用佐剂 成年 兔,猴,人 健康状态
Immunology
S2 免疫耐受形成的机制
(一)中枢耐受
机制(阴性选择) 自身反应性T细胞在胸腺发育过程中,其TCR与微环境 基质细胞表面表达的自身抗原肽-MHC分子呈高亲合力结 合,从而启动细胞程序性死亡,致克隆消除。
Immunology
Table of Contents


S1: 免疫耐受现象的发现 S2: 免疫耐受的诱导条件 S3: 免疫耐受的形成机制 S4: 免疫耐受与临床医学
免疫系统是如何防止“误伤自己人”呢? 或,免疫系统如何识别自我与非我?
Immunology
S1 免疫耐受现象的发现
1 天然免疫耐受
Immunology
中枢耐受机制不能解释的客观现象

在正常成年动物体内已发现存在能够 识别自身组织抗原的B细胞或T细胞。 因此,必须另有一机制来说明周围免 疫器官中已离开胸腺的成熟T细胞产 生耐受性的机制

Immunology
克隆清除 (clonal deletion)

T细胞接触自身抗原后,能通过凋亡机制 导致自身反应性细胞克隆的清除,称为 克隆清除,主要发生在未成熟的细胞, 这是引起中枢免疫耐受的主要机制。
Immunology
年龄因素

胚胎期与新生期的免疫系统接触抗原 (不论是天然或人工的)后,极易导致 终生或长期的耐受性。

新生大鼠用1.5×107异体骨髓细胞可造成 长期持久的耐受性,但对3d龄大鼠要造成 耐受性则需要数倍抗原的剂量,而至出生后 1周时,则几乎不能诱导免疫耐受。
Immunology
Immunology
1957年Burnet的克隆 排除学说(clonal deletion theory)

胚胎期免疫系统接 触特定抗原后,针 对该抗原的特异性 细胞克隆即被清除 或被“禁闭”,机 体将该抗原视为自 身成份,出生后将 不对此抗原产生应 答。
Immunology
Immunology
低带耐受 高带耐受
参与细胞
T
T、B
产生速度
持续时间 抗原种类

长 TD抗原

短 TD、TI抗原
Immunology
Tolerance in T and B cells
Immunology
T细胞耐受易于诱导,所需抗原量低, 耐受持续时间长(数月~数年)
B细胞耐受的诱导,需要较大剂量的抗原, B细胞耐受持续时间短(数周)
• Owen首先报道了在 胚胎期接触同种异型 抗原所致的免疫耐受 现象。 • 异卵双胎小牛胎盘血 管互相融合,出生后 体内均存在两种不同 血型的红细胞,即形 成红细胞嵌合体 (chimeras),并互 不排斥。
Owen
S1: 免疫耐受现象的发现
(1945)
P1: 天然免疫耐受
A B
(P125) 遗传基因不同的异卵 双生小牛,由于胎盘 血管融合,而成为血 型嵌合体 在一个个体内存在两 种血型的红细胞,但 并不发生溶血 相互之间进行皮肤移 植,也不会发生排斥 反应
耐受原(tolerogen):诱导耐受形成 的抗原
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S2、免疫耐受的诱导条件
易诱导耐受 易激发免疫应答 抗原因素 抗原性质 小,简单,可溶 大,复杂,颗粒 性 性 抗原剂量 免疫途径 高或低 口服,静脉 适量 肌肉,皮下
其他因素
机体因素 年龄 种属 状态
无佐剂
胚胎期和新生期 大、小鼠 使用免疫抑制剂
Host age and antigen dose affect tolerance
newborn
adult
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遗传因素

免疫耐受诱导和维持的难易程度 随动物种属、品系不同而异。
大鼠,小鼠不论在胚胎期或新生期均 易诱导成功,而兔、有蹄类及灵长 类仅在胚胎期较易诱导耐受。 不同品系也有较大差别
使用佐剂
成年 兔,猴,人 健康状态
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抗原的百度文库量
Felton,1949

0.5 μg的肺炎球菌荚膜多糖可激发动物的免 疫保护作用,可抵抗肺炎球菌的再次感染。
0.5 mg 的肺炎球菌荚膜多糖却似乎可以 “瘫痪”动物的免疫系统,动物会死于肺炎 球菌的再次感染。
一般说来,抗原剂量越大所诱导的耐受越完全和持 久。但小剂量也可诱导免疫耐受
B细胞中枢耐受
克隆排除:自身细胞膜抗原

B细胞无能(anergy):可溶性抗原
“受体编辑”(receptor editing):骨髓内内 源性轻链基因重排
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Negative selection of B cells in bone marrow
Immunology
Receptor editing among B cells
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Question



自身抗体和自身反应性淋巴细胞为 什么会产生? 自身抗体和自身反应性淋巴细胞怎 样产生? 在什么情况下自身反应性淋巴细胞 开始攻击自身组织?
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Immunotolerance
指机体免疫系统在接触某种抗原后产 生的特异性免疫无应答或低应答,表现为 再次接触同种抗原时,不发生可查见的反 应,但对其他抗原仍保持正常免疫应答。
Ag A + Ag B Ag A + Ag B + Ag C
与免疫抑制相区别
血 清 抗 体 滴 度 2
Ag A Ag B Ag C
4
6 周
8 10 12 数
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免疫耐受与免疫抑制的区别
免疫耐受 免 疫 抑 制 (缺陷)
直接原因 特异性免疫细胞被清除或不 免疫细胞发育缺损或增 能被活化 殖分化障碍 诱生机理 免疫系统未成熟、免疫力减 先天免疫缺损,应用X弱,抗原性状改变 射线、免疫抑制药物、 抗淋巴细胞抗体等 特异性 针对特异抗原 无
Owen
(1945)
P1: 天然免疫耐受 (P125)
提示:
A
B
基因组(遗传因素)不是 影响排斥反应的决定 性因素 胚胎期接触同种异型 抗原可致免疫耐受 免疫耐受是抗原特异 性的 自身抗原(自身基因组 编码的抗原)与外来抗 原在诱导免疫耐受方 面没有本质差别
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S1: 免疫耐受现象的发现
* 第二信号缺乏:组织细胞极低表达协同刺 激分子→克隆无能(clonal anergy)
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T细胞活化的双信号学说
Immunology
实验: 以多聚甲醛将含有MHC II类分子的APC固定在细胞培养板,再加入多肽与之 结合。构成抗原呈递系统(只有第1信号,没有第2信号)。 与CD4+T共同孵育,观察细胞增殖及IL-2的分泌情况 结果: T 细胞不增殖,也不分泌IL-2
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新问题的提出


克隆清除学说成功解释了胚胎期和新 生期注入抗原诱导免疫耐受的原因, 但是: 能否解释所有的自身耐受?
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如能,即意味着:在Negative selection中, TCR或BCR必须识别所有的自身抗原。那么只有 两种可能性(以T细胞为例):
DC及macrophage
* 现象:体内存在一些生理性屏障,可将自身
反应性T细胞与某些自身抗原组织隔离,从而形成
免疫隔离部位(脑、眼的前房部位、胎盘等)。 在该部位进行同种异体组织或器官移植一般不发 生排斥反应。 * 机制:解剖屏障;局部产生抑制性细胞因子。
Immunology
2) 原初T细胞的克隆失能
* 第一信号缺乏:组织特异自身抗原浓度太 低→不足以活化相应的T细胞; 组织细胞一 般不表达MHC-II类分子,不能呈递抗原给 Th细胞。
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RA导致的关节变形 病变关节最后变成僵硬 而畸形。手指常在掌指 关节处向外侧成半脱位, 形成特征性的尺侧偏向 畸形,此时患者的日常 生活都需人协助。关节 受累较多的患者更是终 日不离床褥,不能动弹 而极度痛苦。



类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis)是一种以关节滑膜炎为 特征的慢性全身性自身免疫性疾病。 患者关节滑膜中的淋巴细胞和浆细胞能产生大量的类风湿因子 (抗变性IgG的自身抗体) 已知的自身抗原:IgG, 中间丝相关蛋白,纤维蛋白

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系统性红斑狼疮 (SLE) 典型的蝶形红斑 累及多系统多器官(皮肤和 粘膜,关节肌肉,心,肺, 肾,神经系统,血液系统 我国约有100万SLE患者 特别青睐青壮年,尤其是青 年女性。

一种自身免疫性疾病 患者体内持续产生针对自身细胞核抗原(DNA,组蛋白,核糖核蛋 白等)的自身抗体
必须合成所有的自 身抗原
某些抗原并不能在thymus中
被发现
某些抗原只在成年期表达
所有的自身抗原必
须由它们带到 thymus
目前无证据表明DC及
macrophage可从外周移 行至thymus
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(二) 外周耐受
1)免疫忽视(immunological ignorance)

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Q: 是否小分子物质就一定能诱导免疫耐受? Q: 是否结构简单的可溶性小分子,不使用佐剂,口服超大剂量 就能诱导免疫耐受? 请参见第2章第1节-决定免疫原性的条件 P18
易诱导耐受
易激发免疫应答
抗原因素 抗原性质 小,简单,可溶性 大,复杂,颗粒性 抗原剂量 高或低 免疫途径 口服,静脉

T细胞活化的双信号学说
Immunology
24hr后,加入活的未固定的APC及抗原肽共孵育 (既有第1信号,也有第2信 号) 结果: T细胞仍不增殖,也不分泌IL-2 但T细胞是存活的,因为加入IL-2,T细胞仍然可以增殖 这种不应答状态可持续2周
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S1: 免疫耐受现象的发现
Owen
(1945)
P1: 天然免疫耐受 (P125)
A B
以下情况中,移植到小牛A 的皮肤能否存活?

同一胎的小牛B; √


同一胎的小牛C; √
第2胎小牛;
X 其它母牛所生小牛;X X 母牛;
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S1: 免疫耐受现象的发现
P1: 人工免疫耐受 (P125)


免疫耐受可以通过人工方式诱导 可在新生期诱导免疫耐受 免疫耐受具有抗原特异性 免疫耐受具有获得性
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1.天然免疫耐受 出生时即存在;自身耐受 2. 获得性免疫耐受(Acquired tolerance) 人工免疫耐受现象的发现 给予非己抗原诱导而形成
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抗原剂量
抗原剂量过低,不足 以激活T及B细胞 抗原剂量过高 低带耐受 诱导Ts细胞活化
抑制免疫应答 高带耐受
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高低带耐受 high-zone、low-zone tolerance


过低或过高剂量抗原刺激均可能诱导免疫耐受
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低带与高带耐受的主要特征
第16章 免 疫 耐 受
(Immunological tolerance)
课前提问
1. 试比较初次免疫应答与再次免疫应答 的异同点 2. 试述TD抗原活化B细胞的基本过程 3. 试比较TD抗原与TI抗原的特点
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正常情况下,免疫系统不会攻击自 身组织器官,而只会清除外来异物。 一旦免疫系统失去理智…
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左:正常胰岛 右:胰岛素依赖性糖尿病小鼠的胰岛。 大量淋巴细胞浸润
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常见自身免疫性疾病及其相应的 自身抗原
自身免疫病 器官特异性 慢性甲状腺炎 弥漫性甲状腺 肿 I型糖尿病 重症肌无力 特发性血小板 减少性紫癜 天疱疮 非器官特异性 类风湿性关节 炎 系统性红斑狼 疮 关节、肺、心脏 等 皮肤、关节、肾 脏等 IgG、中间丝相关蛋白、纤维蛋白 核抗原(DNA、组蛋白、核糖核蛋白)
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