第十三章 T细胞介导的免疫应答

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第13章 T细胞介导的免疫应答
T cell-mediated Immune Response
免疫应答概述
一、概念
• 免疫应答:抗原物质进入机体,激发免疫 系统发生一系列反应以排除抗原的过程。 即免疫细胞识别,摄取、处理抗原,继而 活化、增殖、分化,产生免疫效应的过程。
二、免疫应答类型
1.根据效应机理分为
• 2. Th1细胞对T细胞的作用: 产生IL-2等细胞因子,促进Th1、Th 2、
CTL、NK细胞等细胞的活化与增殖。 • 3. Th1细胞对中性粒细胞的作用:
Th1细胞产生淋巴毒素和TNF-α活化中性 粒细胞,杀伤病原体。
CD4 Th1 通过释放CK、引起以单个核细胞(单核巨噬细胞、淋巴细 胞)浸润为主的慢性炎症(迟发型超敏反应)
(二) T细胞与APC相互作用
T细胞与APC的非特异性结合
TCR搜索特异性Ag肽-MHC复合物
失败
成功
分离
特异性稳定结合 形成免疫突触
• 扫描:T细胞与APC的非特异性结合
– 可逆过程,筛选特异性抗原肽:MHC的过程
• 锚定:特异性结合,免疫突触形成
– 结合后,细胞间粘附分子变构,亲和力增加 – T细胞分化为效应细胞前,保持与APC的黏附
免疫突触 (immunological synapse):即在T细胞活 化过程中, T细胞与APC 之间形成的一个高度有序 的超分子粘附复合物。
中心:TCR和抗原肽-MHC复合物 周围:细胞黏附分子对
免疫突触的作用 ①增强MHCTCR的亲和力和 活化信号转导
②提高细胞间作 用的精确性
(三)TCR特异识别抗原肽-MHC分子复合物
② 诱导靶细胞凋亡:活化T细胞表达FasL,与 靶细胞表达的Fas 结合,启动凋亡程序;
3、反复循环杀伤(不伤及自身)

• (2)死亡受体途径
– FasL (CTL)与Fas (靶细胞)结合 caspases活化 降解DNA 凋亡 。
Tc杀伤靶细胞特点:
1、特异性和MHC限制性 (双识别)
识别靶细胞上的抗原肽:MHC-Ⅰ复合物,结合 紧密,接触处攻击,准确有效;
2、直接杀伤 (毒素+凋亡)
① 二种以上细胞毒素:穿孔素和颗粒酶,导致 靶细胞裂解,直接杀伤胞内病原体;
• 过程:
– 1、效-靶细胞的结合:抗原识别 – 2、形成免疫突触和CTL的极化:精确打击 – 3、致死性攻击
致敏Tc细胞效应阶段仅需第一信号
杀伤靶细胞机制
• (1)脱颗粒途径
– 穿孔素(perforin):破坏细胞膜。CD8+ CTL释放穿孔素形成膜孔道 细胞死亡。
– 颗粒酶(granzyme) 进入靶细胞(通过膜孔 道) caspases活化 降解DNA 凋亡 。
APC ICAM-1,ICAM-2 LFA-3 DC-SIGN(DC) 4-1BBL CD40(活化)
2.辅助作用
– (1)维持抗原特异T细胞与APC的结合时间,有益于T细胞活化、增 殖、分化成效应T细胞。
– (2)传送活化信号给T细胞,进一步刺激T细胞克隆增殖。活化的 APC表达B7分子增加。
(3)T细胞活化中IL-2的作用
• 直接激活机制: APC(如病毒感染的DC) 通过MHC-I类途径提呈抗原,并表达B7, 直接激活CD8+T细胞,无须Th细胞辅助。
CD8+T细胞的活化
• 间接激活机制:低表达共刺激分子的靶细胞,激活 CD8+T细胞需要CD4+Th细胞的辅助。 – 活化CD4+T细胞分泌IL-2作用于CD8+T细胞 – 诱导APC表达或上调协同刺激分子
超抗原对T细胞的活化作用
T细胞活化后启动的下游信号通路及基因转录
信号跨膜传递——胞内信号转导——转录因子活化、转位— —基因转录激活——新分子合成表达——CK分泌——进入 细胞周期——细胞亚群分化
(二)T细胞增殖
• 合成分泌各种细胞因子并表达细胞因子受体 • IL-2与IL-2R结合,T细胞发生克隆性增殖
• 活化
– CD4+T细胞——双信号 – CD8+T细胞——双信号+CD4+T辅助
• 增殖
– IL-2/IL-2R——克隆性增殖
• 分化
– CD4+T细胞——Th1和Th2 – CD8+T细胞——CTL
(一)T细胞活化的信号刺激
(1) T细胞活化的双信号刺激
信号 第一信号 第二信号
T细胞 TCR,CD4或CD8
交叉呈递
• 如病毒抗原、肿瘤抗原、同种异体MHC抗原从宿 主细胞表面脱落,以可溶性抗原形式被APC摄取, 并在胞内分别与MHC-I类或MHC-II类分子复合 物,表达于APC表面。CD4+T和CD8+T细胞识别 同一APC所提呈的特异性抗原,此时,CD4+T被 激活后可产生并分泌IL-2,辅助CD8+T活化、增 殖和分化,或者,活化的CD4+T细胞表达CD40L, 可促进APC细胞表达B7等共刺激分子,促进 CD8+T完全活化,使之产生IL-2,引起自身增殖 分化。
CD28(正调控) CTLA-4 (负调控)
APC MHC-肽复合物 B7(B7.1、B7.2)
只有第一信号不会引起未致敏T细胞活化 致敏T细胞效应阶段仅需第一信号
(2) T细胞活化中细胞的黏附分子及其辅助作用
1.黏附分子
T细胞 (1) LFA-1
CD2 ICAM-3 4-1BB(CD137) (2) CD40L(活化)
1.作用:促进T细胞增殖,分化。
2.机制:T细胞(启动后进入G1期) 分泌IL-2, 表达IL-2R 自分泌作用 细胞增殖周期继续 进行,促进T细胞分化。
3.特点:CD8+T细胞的活化较CD4+T细胞需要更强 的协同刺激信号,IL-2 对此起重要作用。
第三信号:增强信号
CD4+T细胞的活化(清晰)
– 长寿 – 活化迅速,产生快、强、有效的再次免疫 – 较低抗原浓度即可激活 – 对协同刺激分子依赖性低
• 发生凋亡,适时终止免疫应答
第三节 T细胞介导的特异性免疫效应
• CD4+Th1:活化MΦ,抗胞内菌感染,诱 生炎症
• CD4+Th2:辅助B细胞产生抗体
• CD8+CTL:杀伤病毒感染细胞和肿瘤细胞
(一)Th1细胞的生物学活性
1. Th1细胞对巨噬细胞的作用 • 激活巨噬细胞:吞噬消灭病原体,作为APC
放大Th1应答
– Th1细胞产生IFN-γ等活化巨噬细胞; – Th1细胞表达CD40L与MΦ表面CD40结合,激活
MΦ。
• 诱生并募集MΦ:诱发迟发型超敏反应
– 产生IL-3、GM-CSF促进骨髓造血干细胞分化为 MΦ;
FasL
与靶细胞Fas结合 诱导靶细胞凋亡
IL-3和GM-GSF
单核细胞的新生, 巨噬细胞数量增加
(二)Th2细胞的生物学活性
• 辅助体液免疫应答:分泌IL-4、等细胞因子促 进B细胞增殖分化和抗体产生
(三)CTL细胞的效应
• CD8+CTL特异识别靶细胞表面的MHC-I分子和结 合在MHC-I分子抗原沟槽上的特异性抗原肽。如 果靶细胞上的MHC-I分子丢失或变异,CD8+CTL 细胞则不识别和杀伤靶细胞。
• 效应阶段
– 效应细胞(效应T)和效应分子(抗体)共同发 挥效应,产生细胞免疫和体液免疫
特异性免疫应答
发生部位—外周免疫器官
皮肤 淋巴循环 淋巴结
Baidu Nhomakorabea
抗原
静脉 脾
口服或吸入粘膜局部粘膜 下淋巴细胞
T细胞免疫应答
• 抗原识别阶段 • 活化增殖分化阶段 • 效应阶段
第一节 T细胞对抗原的识别
• 共受体:加强亲和力,可传递信号 – CD4识别结合MHCⅡ类分子 – CD8识别结合MHCⅠ类分子
不严格
共受体参与T细胞识别
TcR
TcR
CD8
3

MHC Class I
CD4
2
MHC Class II
粘附分子参与T细胞识别
第二节 T细胞活化、增殖和分化
包括接受信号刺激、信号转导、 基因转录表达及细胞扩增等在 内的连续的复杂过程。
自分泌激活和旁分泌激活
静止T细胞
活化T细胞
T细胞增殖、分化
(三)T细胞分化
CD4阳性T细胞主要分化为Th0
IL-12 Th1
Th0 IL-4 Th2
辅助细胞免疫 辅助体液免疫
CD8阳性T细胞主要分化为CTL
Ag类型、浓度,APC类型,CK, CAM,激素均可影响Th分化
活化T细胞的转归
• 转变为记忆性T细胞(Tm)
(一) APC提呈抗原
1. 对抗原的摄取: 吞噬、吞饮及受体介导的内吞作用
2. 对抗原的加工、处理和提呈,以及APC细 胞向淋巴结迁移:
• 外源性抗原:APC/ MHC-IICD4+T细胞 • 内源性抗原:APC或靶细胞/MHC-
ICD8+T细胞
TD-Ag(外源性、内源性)进入外周免疫器官组织
CD4Th活化
CD8+T细胞的活化(相对不清晰)
• 第一信号
– TCR——Ag肽-MHCⅠ分子复合物 – CD8——MHC-Ⅰ类分子 – 通过CD3向胞内传递第一信号
• 第二信号
– CD28——B7 – CD2——LFA-3 – LFA-1——ICAM-1
• CD4+T细胞的辅助
CD8+T细胞的活化
TCR识别抗原的特点: • 双识别特性
– ①TCR:抗原肽 – ②TCR:MHC
• MHC限制性:TCR在识别抗原的同时,还须识别与抗原 肽结合的MHC分子的特性。(严格来说应为MHC依赖性) – 起源:胸腺阳性选择 – CD4+T细胞识别APC递呈的MHC II-肽复合物。 – CD8+T细胞识别APC递呈的MHC I -肽复合物。
• 第一信号:抗原特异性信号
– TCR——Ag肽-MHCⅡ分子复合物 – CD4——MHC-Ⅱ类分子 – 通过CD3向胞内传递第一信号
• 第二信号:协同刺激信号
– CD28—— B7(CD80、CD86) – CD2(LFA-2)——CD58(LFA-3) – LFA-1 ——ICAM-1
• 缺乏第二信号,T细胞无能(anergy)
– 产生TNF-α,TNF-β和MCP-1等募集MΦ在感染灶 部位,诱发迟发型超敏反应(DTH)。
Th细胞
IFN R IFN

CD40L CD40
活化
① CD40分子和TNF受体表达增加,TNF-分泌 →协同IFN-增加巨噬细胞抗胞内微生物作用。
② B7分子和MHC II分子的表达增加。
– 体液免疫:B细胞活化产生特异性抗体发挥免 疫效应。
– 细胞免疫:特异性T细胞活化发挥免疫效应。
2.根据效应结果分为
– 生理性免疫应答:清除有害物。 – 病理性免疫应答:引起组织损伤或功能障碍。
3.根据来源分为
– 天然性免疫 – 适应性免疫
特异性免疫应答
基本特征
特异性:针对某种抗原产生的抗体或效应细胞, 发生的免疫应答。
记忆性:初次接触某种抗原后,免疫系统可长期 保留对该抗原的“记忆性”,发生再次免疫应答。
识别“自己”和“非己”:个体发育过程中产生。
特异性免疫应答
应答阶段
• 抗原识别阶段
– 指APC对抗原的摄取、加工、提呈; – T、B细胞对特异性识别抗原
• 活化、增殖分化阶段
– T、B淋巴细胞接受抗原刺激后活化增殖分化为效 应T细胞或浆细胞,并分泌免疫效应分子
Th1分泌的细胞因子及其诱导炎症作用
作用机制
发挥效应
TNF和TNF
MCP-1 IFN-和TNF
毛细血管扩张,血管 内皮细胞粘附分子的 表达和血管的通透性 增加
巨噬细胞活化
吞噬细胞(以巨噬 细胞为主)募集和 增加血浆渗出
单核细胞到达抗原 部位 释放细胞因子 加重 炎症反应,扩大免 疫应答效应;
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