固有免疫-医学免疫学.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,固有免疫,Natural Immunity,Non-specific Immunity,(Innate Immunity),The innate immune response has long been the Cinderella.,Cinderella goes to the ball,Nature 410,1018-1020,2001,Phyllida Brown,After decades of neglect research into,“,innate,”,immunity has moved to centre stage.,Cinderella goes to the ball,PMN-;MAC-,PMN+,；,MAC+,；,T/B-,。,During Infection,Number of Microorganisms,固有免疫是一切免疫防御能力的基础,Normal immunity,Normal immunity,Lacking adaptive immunity,Lacking innate immunity,概念：,机体在种系发生和进化过程中逐渐形成的一 种天然固有的,抵御体外病原体侵袭，清除体内抗原性异物的一系列免疫,防御能力。,特点：,可遗传,Genetic way,无特异性,Non-specific,（,Antigen-independent,）,无免疫记忆性,No immunologic memory,发生迅速,Immediate,概 述,溶菌酶（,lysozyme,）：,-,小分子水解酶类，人溶菌酶,14,.,6 KDa,。,-,存在于组织及体液中；也存在于某些植物，微生物及动物中。,-,作用于,G+,菌细胞壁（肽聚糖）,;,作用于真菌细胞壁。,-,非特异性抗菌，抗病毒作用。,-无毒，无副作用。,固有免疫效应分子及其作用,抗菌肽,(antimicrobial pepetides):,一类富含精氨酸，耐受蛋白酶的小分子多肽。,广泛存在于人，植物，动物及微生物中，,400,余种。,广谱杀菌作用，对,G-/G+,细菌,真菌和某些包膜病毒及肿瘤细胞有直接杀伤作用。,防御素,(,defensin,),：,29-35,aa,；阳离子肽；杀细菌谱广，见效迅速。,固有免疫效应分子及其作用,固有免疫细胞形态（光镜下）,固有免疫细胞,中性粒细胞（,Neutrophil,）：,小吞噬细胞，来源于骨髓，是血液中最多的白细胞（,50-70%,）。,反应快，首先到达炎症部位的效应细胞。,胞浆中大量的分布均匀的中性颗粒,溶酶体，含丰富的酶类（过氧化物酶，溶菌酶，碱性磷酸酶，酸性水解酶等）。,强吞噬能力，胞浆中的酶完成其杀伤作用。,-,同时显示,NK,细胞和,T,细胞某些特征的一类免疫细胞。,-,来源于骨髓，在胸腺中发育，分布于骨髓、肝、脾和胸腺。,-,膜分子为,NK1.1,（,NK,），,TCR,，,CD3,复合体（,TC,），,TCR,缺乏多样性（一个,链，,链也缺乏多样性）。,-,通过,TCR,识别脂类和糖脂类抗原，不受,MHC,限制。,-,具有细胞毒性（,NK,样）和免疫调节（,TC,样）作用。,NKT,细胞（,Natural killer T cell,NKT,）：,B1,细胞,（,B1 cell,）,：,发育较早，主要在胚胎中发育。,主要分布于胸腔、腹腔和肠壁的固有层。,表面标志：,CD45,（,B220,）,lo,，,IgM,hi,，,CD23-,，,CD43+,，,IgD,lo,。,BCR,缺乏多样性。,主要分泌天然抗体,IgM,，起抗早期感染和维持自稳的作用。,模式识别理论,：,Janeway,，,1989;USA,，,固有免疫细胞的识别,：,固有免疫细胞,病原体,病原相关分子模式(,Pathogen associated molecular pattern,PAMP),模式识别受体(,Pattern recognition receptor,，,PRR),Charles A.,Janeway,Jr.,1943-2003,J.Immunol.,2003;171;6314-6315,识别,固有免疫应答,概念：,指固有免疫分子和固有免疫细胞在遇到病原体或其它异物时，被即刻激活并发挥生物学效应，将病原体和异物清除的过程。,病原体,识别,应答,生物学效应,清除,固有免疫细胞,DAMP,是机体自身细胞所释放的内源性分子。,受损或坏死组织释放：氧自由基，胞外基质降解物，神经介质。,激活的免疫细胞释放活性物质：,HMGB1;HSP,，,HDGF,等。,损伤相关分子模式（内源性信号）,（,Damage associated molecular pattern,DAMP),Dr.Polly Matzinger USA,1994,Annu Rev Immunol.1994;12:991-1045,Polly Matzinger,Ghost Laboratory,Laboratory,of Cellular&Molecular,Immunology,National,Institute of Allergy&,Infectious Diseases/NIH,Building 4 Room 211,Bethesda,MD 20894,USA,模式识别受体,(,Pattern recognition receptor,PRR),非特异性，同一类固有免疫细胞所共有的受体。,识别病原体或宿主凋亡细胞表面共有的特定分子结构（,PAMP/DAMP,）。,PRR,分二种,:,膜性,PRR:,促吞噬,(MR,SR,CR),，信号转导,(TLR),分泌性,PRR:,是,PRR,的游离形式，发挥调理作用,（,MBL,；,CRP,，,LBP,等）,PRR,膜型,分泌型,Toll,样受体（,TLR,）,甘露糖受体（,M,R,）,清道夫受体（,S,R,）,甘露糖醇结合凝集素,(MBL),C-,反应蛋白,(CRP),脂多糖结合蛋白,(LBP),固有免疫细胞,肽聚糖,磷壁酸,脂蛋白,酵母多糖,甘露糖残基,LPS,双链,RNA,非甲基化,CpG,HSP,氧自由基,胞外基质降解物,神经介质,PAMP/,DAMP,病原体,Signal 0:,PAMPs,DAMPs,Signal 1:,Antigen,Signal 2:,Co stimulatory molecules,Immunological Reviews 2012,249:15,9,瞬时固有免疫应答阶段,早期固有免疫应答阶段,适应性免疫应答诱导阶段,0,4h,4,96h,96h,以后,屏障、现存的效应分子如抗菌肽，溶菌酶，补体、急性期蛋白、细胞因子，菌少则愈。,吞噬细胞活化，吞噬功能加强，分泌细胞因子激活,NK,，,B1,、,T,、,NKT,等。,M,、,DC,激活（提呈抗原、表达协同刺激分子）、迁入外周免疫器官，诱导适应性免疫。,固有免疫应答的作用时相,固有免疫应答的应答特点,1.,通过,PRR,识别,PAMP/DAMP,2.,无克隆性扩增,3.,效应迅速,4.,无免疫耐受和免疫记忆,一、启动适应性免疫应答,为,T,细胞活化提供第一信号（,MHC-I/II,）和第二信号,B7-1/B7-2),。,产生细胞因子,(ILs),。,二、影响适应性免疫应答的类型,M,诱导,Th1,分化，产生细胞免疫,(IFN-r),。,NKT,、肥大细胞诱导,Th2,，产生体液免疫,(IL-4,6,13),。,三，参与适应性免疫应答的效应,补体参与,ADCC,。,IFN-r,，,TNF-a,参与杀伤作用等。,固有免疫应答与适应性免疫应答的关系,单核巨噬细胞系统,（,Mononuclear phagocyte system,）,单核细胞,（,Monocyte,）,外周血中,巨噬细胞,（,Macrophage,）,组织中,单核巨噬细胞的发育,骨髓,外周血,多能干细胞,组织,肺泡巨噬细胞,A,lveolar macrophages,组织细胞,H,istiocytes,枯否细胞,Kupffer cells,破骨细胞,O,steoclasts,肾小球系膜细胞,M,esangial cells,小胶质细胞,M,icroglial cells,粒单核前体细胞,原单核细胞,单核细胞,枯否细胞,破骨细胞,单核细胞,巨噬细胞,扫描电镜下,光镜下,单核巨噬细胞的表面标志,单核巨噬细胞的识别模式,病原体相关分子模式,(Pathogen associated molecular pattern,PAMP),PAMPs,:,肽聚糖,磷壁酸,脂蛋白,酵母多糖,LPS,HSP,双链,RNA,非甲基化,CpG,甘露糖残基,磷脂酰丝氨酸,PRRs,:,Toll,样受体（,TLR,）,甘露糖受体（,MR,）,清道夫受体（,SR,）,甘露糖结合凝集素（,MBL,）,C-,反应蛋白（,CRP,）,脂多糖结合蛋白（,LBP,）,PAMPs-PRRs,单核巨噬细胞细胞的吞噬作用,伪足,吞噬体,溶酶体,吞噬溶酶体,Toll,样受体,Toll Like Receptors,（,TLRs,）,特点,:,是一类跨膜受体，胞外段与,果蝇蛋白,Toll,同源物。,属固有免疫中的模式识别受体,(PRR),，分布广泛，在各种免疫细胞中都有表达。,识,别病原体相关分子模式（,PAMP,）如细胞内外脂质，蛋白和核酸。,哺乳动物中发现,13,种，在人类发现,10,种,家族成员,。,First mammalian TLR,：,TLR-4,Charles Janeway and Ruslan Medzhitov,Nature,388,394397(1997).,Toll Like Receptors,（,TLRs,）,分类：,根据在细胞的定位：,一 细胞膜上，用于识别病原体的膜成分。如,TLR1,，,2,，,4,，,5,，,6,，,10,。,二 细胞内，主要识别病毒的核酸成分。如,TLR3,，,7,，,8,，,9,。,根据,PAMP,的种类：,一 识别脂类，,TLR1,，,2,，,4,，,6,。,二 识别蛋白质，,TLR5,三 识别核酸，,TLR3,，,7,，,8,，,9,。,Toll Like Receptors,（,TLRs,）,胞外区 富含亮氨酸的重复序列，,Leucine,-rich repeats,，,LRR,。,Cell membrance,out,in,TIR,Domain,（,200 amino acids,）,LRR,Domain,Repeat:,24-29 amino acid motif xxLxLxx,Signaling box,跨膜区 富含半胱氨酸的结构域。,胞内区 与,Toll,及,IL-1R,同源的结构域，,Toll/IL-1 receptor homologous region,，,TIR,结构,:,各种免疫细胞上,TLR,的表达模式和,PAMP,的特异性,信号转导,:,1.,接头蛋白,；,2.,蛋白激酶；,3.,转录因子,MyD88,依赖型,TLR1,2,4,6,TRIF,依赖型,TLR3,4,LPS-TLR-4,IRAK,，,IL-1 receptor,associated kinase,TRAF6,，,TNF receptor,associated factor 6,IKK,，,I kB kinase,MAP3K,，,mitogen-,activated protein kinase,IRF-3,Interferon,regulatory factor 3,TLR,主要功能,上调与吞噬有关的基因表达，增强吞噬细胞的功能。,激活,NF-,kB,，,AP-1,等转录因子，引起多种细胞因子和趋化因子的分泌。,促进,DC,细胞向,T,细胞提呈抗原。启动,T,细胞应答。,General Information of TLRs,Genbank accession#Chromosomal location#of amino acids Molecular weight,包括血液中的单核细胞和组织中固定或游走的巨噬细胞。,起源于骨髓干细胞，巨噬细胞主要存在于组织中，主要通过血液中的单核细胞补充。,在单核,-,巨噬细胞的膜表面有许多功能不同的受体分子。能促进巨噬细胞的活化和吞噬功能。,具有,PRR,，可识别,PAMP,/DAMP，无抗原识别受体，所以不具有特异识别功能。,单核,-,巨噬细胞具有多方面的生物功能，,-,非特异免疫防御。吞噬外来病原体，清除变异细胞。,-,递呈抗原，启动适应性免疫。,-,分泌免疫介质调节免疫反应（,IL,、干扰素、补体等）。,单核巨噬细胞系统小结,70,年代初，瑞典科学家，,Rolf,Kiessling,教授发现。,淋巴细胞的亚群，占外周淋巴细胞的,10-15%,。,NK,细胞体积较大，胞浆中含有大量的 嗜苯胺蓝颗粒，被称为大颗粒淋巴细胞。,自然杀伤细胞,(,Natural Killer Cell,NK,),一般认为直接从骨髓中,造血干细胞分化发育而来，,其发育成熟依赖于骨髓的微环境。,细胞遍及全身组织但主要在循环中。,NK,细胞的来源,造血干细胞,骨髓,NK,祖细胞,外周血及组织,NK,前体细胞,NK,细胞,外周血,肝脏,脾脏,肺脏,淋巴结,无杀伤功能,有杀伤功能,NK,细胞的表面标志,与,T,、,B,细胞相比，,NK,细胞表面标志的特异性是相对的。,目前常用检测人,NK,细胞的标记有,CD16,、,CD56,、,CD57,、,CD59,、,CD11b,、,CD94,和,LAK-1,。小鼠,NK,细胞的标志有,NK1.1,。,NK,细胞判定依据：阳性标志，阴性标志，功能。,CD56+,CD16+,CD3-,TCR-,BCR-,Cytotoxity,Cytokines,production.,LAK-1,是最近发现的一种稳定表达在,NK,和,LAK,细胞表面的,分子，,120kDa,。,NK,细胞的分类,异质性细胞群体,以细胞表面标志,CD56,的表达密度分类,CD94/NKG2A,TNF-,，,INF-,IL-10,GM-CSF,IL-2R,IL-2,/15R,，,CCR7,C-kit,CD56,bright,CD56,dim,Low cytokines production,CD16,CD16,IL-2,/12R,，,CX3CR1,CXCR1,CD94/NKG2A,KIR,CD56,bright,NK Cell,CD56,dim,NK Cell,CD56 bright,CD56 dim,High cytotoxity,Low cytotoxity,CD56,+,CD16,+,CD56bright,CD16,dim,CD56,dim,CD16,+,CD16-FITC,CD56-PE,Flow cytometry of peripheral blood NK cells,流式细胞技术分析外周血中,NK,细胞,CD56,+,CD16,+,CD56,dim,CD16,+,CD56,bright,CD16,dim,NK,细胞受体,抑制性受体：,MHC,非限制性的。,主要识别靶细胞的,MHC I,类抗原。,对,NK,杀伤活性产生抑制信号。,杀伤细胞免疫球蛋白样受体,(Killer cell Ig-like receptor,，,KIR,）,主要有：,KIR2D,，,KIR3D,。,C,型凝集素样受体,（,Kill lectin-like receptors,，,KLRs,）,主要有：,CD94/NKG2A-B,，,CD94NKG2C-E,。,No,Yes,Activated,NK cell,Target cell,Killing,丢失自我识别模式（,Missingself,）,MHC-I,类分子抑制性受体,-KIR,MHC-I,类分子,活化受体,活化配体,MICA/B,NK,细胞的识别,(,抑制性受体,),X,活化性受体,NK,细胞可通过活化性受体而被活化。,天然细胞毒受体,（,Natural cytotoxicity receptor,，,NCR,）,主要有：,NKp46,，,NKp30,，,NKp44,。,NKG2D,：重要的非,MHC,依赖性活化受体。,靶细胞的配体为,:,人,MICA/B,；鼠,Rae1,，,H60,。,Target cell,压力诱导识别模式（,Stress-inducible,）,NKG2D Stress-inducible,NK,NKG2D,NKG2D,配体,-MICA,病毒感染，恶性转变，化学刺激，炎性反应,HSF,NK,细胞的识别,(,活化性受体,),X,NK,细胞的功能,1.,自然杀伤活性,-NK,细胞杀伤含有病毒的自身细,胞以及某些变异及肿瘤细胞。,Target,cells,：某些肿瘤细胞,病毒感染细胞,某些自身组织细胞,(,如血细胞,),寄生虫等，,杀伤介质：穿孔素，颗粒酶。,NK,细胞毒因子,TNF,家族分子（,FasL,，,TRIAL,等）,ADCC,发挥杀伤效应：,NK-,Fc,RIIIA,结合,IgG3,Fc,段。,2.,免疫调节活性：影响多种免疫细胞的功能,IFN-I,，,IL-15,，,IL-12,，,IL-18,IFN-,，,TNF-,IFN-,，,TNF-,IFN-,T,细胞,活化,T,细胞,NK,活化,M,iM,活化,DC,iDC,细胞毒性,细胞毒性,细胞毒性,NK,细胞小结,NK,细胞的活化过程比,T,和,B,淋巴细胞迅速的多。,NK,细胞在急性感染的早期具有控制微生物在体内迅速扩散的作用。,NK,细胞能够利用穿孔素，,FasL,及,ADCC,等作用杀伤靶细胞，还能分泌大量的,IFN-,，,TNF-,发挥免疫调节作用。,同一,NK,细胞上表达抑制和活化性受体相互协调，在正常情况下抑制性信号占主导地位，避免正常自身细胞被,NK,细胞杀伤。,总 结,掌握固有免疫的概念,掌握固有免疫系统的组成,掌握固有免疫应答的特点和功能,掌握固有免疫应答与适应性免疫应答的关系,了解单核巨噬细胞系统的特点及功能,了解,NK,细胞的特点和功能,了解,Toll,样受体的特点和功能,References,Charles A,Janeway,Jr.,Paul Travers,Mark,Walport,Mark J.,Shlomchik,.Immunology.5,th,ed.Churchill Livingstone,2001.,Taylor&Francis group,Kenneth Murphy et al.,Janeways,Immunobiology,.7,Th,ed.,Garlnd,Science.,Shizuo,Akira,Satoshi,Uematsu,Osamu Takeuchi.Pathogen recognition and innate immunity:Update on Toll-like receptors.Nature Immunology,2010,11:371.,4.Eric,Vivier,Elena,Tomasello,Myriam,Baratin,et al.Function of natural killer cells.Nature Immunology,2008,9:503.,5.Daolin Tang Rui Kang Carolyn B.Coyne,Herbert J.Zeh,Michael T.Lotze.PAMP and DAMPs:signal 0s that spur autophagy and immunity.Immunological Reviews 2012,249:158175,