第二节 免疫耐受机制
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T及B细胞有致自身免疫病潜在危险。
二、外周耐受
外周耐受:在外周免疫器官,成熟的T和B淋巴细胞遇 到自身或外源性抗原形成的耐受。
产生机制:克隆清除与免疫忽视
克隆无能及不活化
免疫调节细胞的作用 细胞因子的作用 信号转导障碍与免疫耐受 免疫隔离部位的抗原
1.克隆清除与免疫忽视(自身抗原)
对外周组织特异性自身抗原应答的T细胞及B细胞克隆,在 外周免疫器官及组织中,有机会接触自身抗原。
克隆清除
克隆清除(clonal deletion)是指在具有不同特异性TCR的淋巴细胞群 体中,对某一种特定抗原起反应的淋巴细胞克隆被排除或丢失,这在自 身免疫耐受的形成中可能是最重要的机制。
胸腺微环境
基质细胞缺陷 阴性 选择障碍自身免疫 病,如重症肌无力。
阳 性 和 阴 性 选 择
诱导胸腺及骨髓中克隆消除的自身抗原
凋亡 克隆清除
无能细胞 在IL-2提供下,进行克隆扩增 自身免疫病
免疫耐受——易致细胞凋亡、克隆清除,维持时间短
自身应答B细胞 免疫忽视——病原感染时,Th细胞被旁路激活,致自 身免疫病
外周组织特异抗体浓度适宜时,虽能活化自身应答B细胞, 但Th细胞不活化,不能提供B细胞扩增及分化所需细胞 因子,B细胞呈免疫无能状态。
T、 B细胞的分化发育
T细胞的分化发育发育过程:
双阴性细胞(DN,CD4-CD8-)
双阳性细胞(DP,TCR+CD4+CD8+) 阳性选择(获得MHC限制性) 和阴性选择(获得自身耐受) 成熟的单阳性细胞(CD4T和CD8T细胞)
阳性选择:DP细胞TCR与胸腺皮质上皮细胞表面的 MHCI/II类分子以适当亲和力结合,分化为CD8/CD4 的SP细胞;不能结合或高亲和力结合的DP细胞发生 凋亡。 阴性选择: 能与DC或M提呈的自身肽/MHC复合物高 亲和力结合的SP细胞,发生凋亡;而不能识别自身 抗原的SP细胞则发育成熟。
1)克隆清除:自身应答性T细胞对组织特异自身抗原具 有高亲和力,且这种组织特异自身抗原浓度高,可经APC 提呈,但此类未经活化的APC表达的辅助刺激分子很少, 不能提供第二信号,致此类被自身抗原活化的T细胞发生 凋亡,引起克隆清除。
(抗原浓度高+无辅助信号→克隆清除)
2)免疫忽视:自身应答性T细胞对组织特异自身抗原的 亲和力低,或这类自身抗原浓度很低,虽经活化的APC提 呈,因缺乏第一信号,不足以活化相应的初始T细胞,这 种自身应答T细胞克隆与相应组织特异抗原并存,在正常 情况下,不引起自身免疫病的发生,称为免疫忽视 (immunological ignorance)。
除部分内分泌相关蛋白外,其他组织特异性抗原,并不在胸 腺及骨髓基质细胞表达,对这些组织特异性自身抗原应答的 T及B细胞克隆不被消除,它们发育成熟,输至外周。 某些自身抗原在胸腺和骨髓基质细胞表面表达水平太低或与 TCR/BCR的亲和力低,也可导致相应自身应答性T、B细胞逃 脱阴性选择。 在外周耐受机制的控制之下,这些自身应答性T、B细胞正常 情况下处于克隆无能或克隆不活化状态。但这些自身应答性
在人自身免疫病(如系统性红斑狼疮SLE、类风湿 关节炎、Sjogren‘s 综合症)中,其血清BAFF水平与 疾病严重程度相关。
5.信号转导障碍与免疫耐受
在T及B细胞的活化过程中,活化信号经信号转导 途径最终活化转录因子,启动相应基因,使细胞增值并 分化,表达功能。此功能受负信号分子反馈调控。如果 这些负调控分子表达不足或者缺陷,则会破坏免疫耐受, 致自身免疫病。
(抗原浓度低→免疫忽视)
在自然情况下,这些免疫忽视的自身应答性T细胞,会因 感染的病原体与自身抗原的分子模拟作用,诱导免疫应答, 产生效应T细胞,伤害相应自身组织细胞。随感染的控制 及消失,这种自身应答细胞又恢复到静止的免疫忽视状态。
将免疫忽视细胞以适宜量的自身抗原刺激,仍可致免疫正 应答
2.克隆无能及不活化
T细胞 当T细胞在胸腺微环境中发育,编码TCR的V区基 因片段发生随机重排,会产生识别自身抗原的TCR, 发育至表达功能性抗原识别受体(TCR-CD3)阶段, 与微环境基质细胞表面表达的自身抗原肽-MHC分子 复合物结合,启动凋亡程序被清除而发生阴性选择。
B细胞 B细胞发育到不成熟B细胞阶段,其细胞表达 mIgM-Igα/Igβ BCR复合物,当它们在骨髓及末梢中 与自身抗原呈高亲和力结合时,亦被克隆消除。
1、普遍存在的自身抗原(ubiquitous self-antigen) 体内各组织细胞普遍存在,亦表达于胸腺及骨髓基质 细胞,诱导克隆消除。 2、组织特异抗原 部分内分泌相关蛋白,如胰岛素及甲状腺球蛋白,可 表达于胸腺髓质区上皮细胞,亦可在胸腺髓质上皮细胞 的表达,从而发生针对组织特异性抗原T细胞克隆的消除。 若AIRE基因缺陷,这些蛋白不能在胸腺髓质上皮细胞 表达,相应自身反应性T细胞可能逃逸阴性选择而进入外周 血,可引起多器官特异自身免疫病,在临床上表现为多种内 分泌病-念珠菌病-外胚层营养不良症。
免疫耐受
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定义
中枢耐受 免疫耐受 外周耐受
中枢耐受(central tolerance)是指在胚胎期及出生 后T与B细胞发育的过程中,遇自身抗原所形成的耐 受。
中枢耐受机制
阴性选择 未成熟的 T 与 B 细胞在胸腺与骨髓中的发育过程中, 其 TCR 及 BCR 分别与微环境基质细胞表面表达的自身 抗原肽-MHC分子或自身抗原呈高亲合力结合,则启动 凋亡程序,引发阴性选择,即克隆清除。
(外来可溶性抗原-聚体=单体→B细胞不活化→细胞无能 及细胞消除) (外来可溶性抗原+B细胞克隆高频突变→自身应答克隆→ 免疫耐受)
3.免疫调节细胞的作用
自然产生Treg细胞+胞间接触 后天诱导→非自然4产生Treg细胞
产生TGF-β 等细胞因子, 抑制Th1细胞及CTL功能
(瘤型麻风患者体内呈优势活化的Treg细胞→抑制Th1细 胞应答→抑制迟发型变态反应→不能杀菌及抑菌→病情加 重)
4.细胞因子的作用
外周淋巴器官中初始的T及B细胞,在未遇到外来抗原 前,由于对自身抗原的低应答,T及B细胞分别在IL-7及B 细胞活化因子(B-cell-activating factor,BAFF)刺激 下,得以存活,并进行有限的增值,维持外周淋巴细胞的 库容。
例子:BAFF转基因小鼠中,由于分泌过多的BAFF,自身反应性 B细胞增值超越生理限度,易导致自身免疫病(如:抗dsDNA Ab、 类风湿因子、肾炎伴免疫复合物沉积)。
生理性屏障并非由绝对隔离作用 如妊娠时,仍有少量胎儿细胞进入母体,可使母体产生同 种异型MHC分子的抗体。然而胎盘可产生TGF-β、IL-4及 IL-10,抑制排斥性免疫应答。
对免疫隔离部位自身抗原的T细胞克隆处于免疫忽视状态。 然而,在临床交感性眼炎情况下,一只眼受外伤时可活化 自身应答性T细胞,启动免疫应答,并通过血液循环导致健 康眼的免疫损害。
克隆无能也称为克隆失活(clonal anergy)。淋巴细胞 的活化需要两种或两种以上的信号,除T、B细胞膜上的抗 原受体同抗原多肽-MHC分子复合物结合作为第一信号外, 还需要包括细胞表面粘附分子相互作用的协同刺激信号和 细胞因子信号。否则, T、B细胞仍不能被激活,而是处 于无应答状态,即克隆无能状态。 (第一信号+无第二信号→克隆无能)
以下分子的表达不足,均容易导致自身免疫病。
上游分子(可调控下游的负调控分子):Lyn、CD5。
PTEN(一种磷酸酶)
负调控分子:CTLA-4 、PD-1。
(六)免疫隔离部位的抗原在生理条件下不致免疫 应答 免疫隔离部位:体内移植同种异型抗原的组织不诱 导应答,移植物不被排斥的部位。 主要包括:脑,眼的前房部位,胎盘 产生原因 1.生理障碍 — 免疫隔离部位细胞不能进入淋巴循 环和血液循环,免疫效应细胞不能进入免疫隔离部 位 2.抑制性细胞因子—TGF-β及Th2类细胞因子抑制 Th1类细胞功能 3.PD-1的负调控作用