第一节医学免疫学简介 医学免疫学(medical immunology)是研究人体免疫系统的结构和功能的科学，该学科重点阐明免疫系统识别抗原和危险信号后发生免疫应答及其清除抗原的规律，探讨免疫功能异常所致疾病及其发生机制，为这些疾病的诊断、预防和治疗提供理论基础和技术方法。 医学免疫学是免疫学的重要分支学科。免疫学在生命科学和医学中具有重要的作用和地位。由于免疫学的快速发展以及与细胞生物学、分子生物学和遗传学等学科的交叉和渗透，免疫学已成为当今生命科学的前沿学科和现代医学的支撑学科之一。 一、免疫系统的组成和基本功能 2000多年前，人类就发现曾在瘟疫流行中患过某种传染病而康复的人，对这种疾病的再次感染具有抵抗力，称为免疫(immunity)。immunity这个词来自罗马时代的拉丁文”immunitas"，原意为豁免摇役或兵役，后引申为对疾病尤其是传染性疾病的免疫力。 免疫力（即免疫功能）是由机体的免疫系统来执行的，免疫系统包括免疫器官、免疫细胞和免疫分子（表1-1)。本书的第二章至第十一章（除第三章抗原外）以及第十四章分别介绍了免疫组织和器官重要的免疫分子和免疫细胞。 表1-1免疫系统的组成 中枢免疫器官外周免疫细胞膜型分子免疫分子分泌型分子胸腺脾脏T淋巴细胞TCR免疫球蛋白骨髓淋巴结B淋巴细胞BCR补体黏膜相关淋巴组织吞噬细胞（单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞）CD分子细胞因子皮肤相关淋巴组织树突状细胞黏附分子其他（嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞等） 免疫功能是机体识别和清除外来入侵抗原及体内突变或衰老细胞并维持机体内环境稳定的功能的总称。可以概括为：CD免疫防御(immune defense)：防止外界病原体的入侵及清除已入侵病原体（如细菌、病毒、真菌、支原体、衣原体、寄生虫等）及其他有害物质。免疫防御功能过低或缺如，可发生免疫缺陷病；但若应答过强或待续时间过长，则在清除病原体的同时，也可导致机体的组织损伤或功能异常，如发生超敏反应等。＠免疫监视(immune surveillance)：随时发现和清除体内出现的“非己”成分，如由基因突变而产生的肿瘤细胞以及衰老、死亡细胞等。免疫监视功能低下，可能导致肿瘤的发生。＠免疫自稳(immune homeostasis)：通过自身免疫耐受和免疫调节两种主要的机制来达到机体内环境的稳定。一般情况下，免疫系统对自身组织细胞不产生免疫应答，称为免疫耐受，赋予了免疫系统有区别＇自己”和“非己＂的能力。一旦免疫耐受被打破，免疫调节功能紊乱，会导致自身免疫病和过敏性疾病的发生。此外，免疫系统与神经系统和内分泌系统一起组成了神经－内分泌－免疫网络，在调节整个机体内环境的稳定中发挥重要作用。 二、免疫应答的种类及其特点 免疫系统将入侵的病原微生物以及机体内突变的细胞和衰老、死亡细胞认为是“非己＂的物质。免疫应答(immune response)是指免疫系统识别和清除“非己“物质的整个过程，可分为固有免疫(innate immunity)和适应性免疫(adaptive i mmuni ty)两大类（表1-2)。固有免疫又称先天性免疫(natural immunity or native i mmun i ty)或非特异性免疫(non-spec i fic i mmunity)，适应性免疫又称获得性免疫(acquired immun i ty)或特异性免疫(specific immu nity)。 固有免疫是生物在长期进化中逐渐形成的，是机体抵御病原体入侵的第一道防线。参与固有免疫的细胞如单核／巨噬细胞、树突状细胞(dendritic cell, DC)、粒细胞、NK细胞(natural killer cell)和NKT细胞等，其识别抗原虽然不像T细胞和B细胞那样具有高度的特异性，但可通过一类模式识别受体(pattern recognition receptor, PRR)去识别病原生物表达的称为病原体相关模式分子(pathogen associated molecular pattern, PAMP)的结构。例如，许多革兰氏阴性菌细胞壁成分脂多糖(LPS)可被单核／巨噬细胞和树突状细胞等细胞表面的Toll样受体4(TLR-4)识别，从而产生固有免疫应答。 适应性免疫应答是指体内T、B淋巴细胞接受“非己＂的物质（主要指抗原，见第三章）刺激后，自身活化、增殖、分化为效应细胞，产生一系列生物学效应（包括清除抗原等）的全过程。与固有免疫相比，适应性免疫有三个主要特点，即特异性、耐受性、记忆性。适应性免疫包括体液免疫(humoral immunity)和细胞介导的免疫(cell-mediated immunity)两类。体液免疫由B细胞产生的抗体介导，主要针对胞外病原体和毒素；细胞介导的免疫又称为细胞免疫(cell ular imm u nity)，由T细胞介导，主要针对胞内病原体（如胞内寄生菌和病毒等）。 固有免疫和适应性免疫关系密切。固有免疫是适应性免疫的先决条件和启动因素，比如，固有免疫能够提供适应性免疫应答所需的活化信号；适应性免疫的效应分子也可大幅度促进固有免疫应答。固有免疫和适应性免疫是有序发生的。外源病原体入侵时，先是非特异性的固有免疫发挥作用，当固有免疫无法清除时，随后更具有针对性的、功能更加强大的适应性免疫发挥作用，以彻底清除入侵的病原体，并产生免疫记忆。 免疫应答是医学免疫学的核心内容，本书的第十二章至第十四章将对固有免疫和适应性免疫进行重点介绍。第十六章和第十七章分别对免疫应答中的免疫耐受和免疫调节的机制和应用做了进一步的阐述。 三、免疫性疾病 免疫系统的组成和功能发生异常导致的疾病称为免疫性疾病。如免疫系统分化发育异常导致的免疫缺陷病；免疫应答及免疫调节异常导致的肿瘤、感染性疾病、超敏反应、自身免疫病等。本书的第十八章至第二十三章介绍的是免疫性疾病或者免疫相关疾病的内容。第十八章“超敏反应＂阐述疾病发生的免疫机制和分型，并列举各型超敏反应在临床上常见的疾病及其防治原则。第十九章“自身免疫病＂阐述临床上较为常见的自身免疫病的发病机制。第二十章“免疫缺陷病＂阐述临床上常见的各种免疫缺陷病及其免疫学机制，包括严重威胁人类健康的获得性免疫缺陷综合征，即艾滋病。第二十一章至第二十三章阐述感染免疫、肿瘤免疫和移植免疫的内容，分别介绍感染与免疫的相互作用关系、肿瘤发生发展过程中的免疫学机制及其免疫治疗的方法与原理、器官移植排斥的免疫学机制及其免疫防治措施。 四、免疫学的应用 医学免疫学的显著特征是理论探索性强、实际应用价值大。免疫学理论和技术与医学实践相结合，为疾病的诊断与防治提供理论指导和技术方法。本书的最后两章专门阐述了免疫学诊断、预防和治疗。 免疫诊断(immunodiagnosis)是应用免疫学的理论、技术和方法诊断各种疾病和测定机体的免疫状态。它是确定疾病的病因和病变部位，或是确定机体免疫状态是否正常的重要方法。免疫诊断已成为临床各学科中诊断疾病的最重要手段之一。免疫学诊断的方法向着微量、自动、快速方向发展，新的诊断方法也层出不穷。 通过疫苗接种预防乃至消灭传染病是免疫学的一项重要任务。通过接种牛疮疫苗，最终消灭了天花这一烈性传染病，这是免疫学对人类具有里程碑意义的贡献。通过接种减毒活疫苗，全球消灭脊髓灰质炎已指日可待。重组疫苗的应用使乙型肝炎的发病得到有效控制。通过计划免疫，我国在控制多种传染病尤其是儿童多发传染病方面已取得显著的成绩。 免疫治疗已成为临床治疗疾病的重要手段之一。单克隆抗体在治疗肿瘤、移植排斥反应以及某些自身免疫病方面已取得突破性进展。多种细胞因子对治疗贫血、白细胞和血小板减少症、病毒性肝炎等取得了良好的疗效。造血于细胞移植已成为治疗白血病等造血系统疾病不可替代的治疗手段。免疫抑制剂的成功应用极大地提高了器官移植的临床成功率。肿瘤免疫治疗已成为肿瘤最有前景的治疗方法，已取得许多重要的成果。 免疫学技术除了广泛应用千生命科学基础研究和临床应用外，还应用于法医学的痕迹鉴定、食品科学研究和食品安全质量管理、生物化学的血清成分鉴定、物种进化关系的研究、重金属污染检测等。 第二节免疫学发展简史 免疫学的发展经历了长期的过程，从早期对免疫学的朦胧认识到目前对免疫学比较系统的认识，该发展过程是连续和渐进的。我们人为地将此过程划分为三个时期，即经验免疫学时期、实验免疫学时期和科学免疫学时期。 一、经验免疫学时期 人类对免疫的认识首先是从与传染病作斗争中开始的。人类观察到传染病患者在痊愈之后可以抵抗该种传染病再次侵袭，我国古代医学家将此现象称为“以毒攻毒”，由此开始尝试通过人工轻度感染某种传染病以获得对该种传染病的抵抗力。例如，葛洪所著的《肘后备急方》（约公元303年）和孙思邈所著的《备急于金要方》（约公元648年）对于防治狂犬病就有＂取狂犬脑敷之，后不复发”的文字记载，可以说，是我国古代医学家在国际上第一次进行了“预防接种＂的实践。天花曾是一种烈性传染病，因其通过呼吸道传播，人是唯一的易感宿主，死亡率极高，严重威胁人类的生存。例如，18世纪发生在欧洲的天花大流行，就造成6000万人死亡。据考证，公元16世纪我国明朝隆庆年间已有关于种瘛的医书记载，将天花患者康复后的皮肤痐皮磨碎成粉，吹入未患病的儿童的鼻腔可预防天花。 这种种瘦的方法不仅在当时国内广泛应用，还传到俄国、朝鲜、日本、土耳其和英国等国家。早在1772研｀t}年英国王室就开始允许在英国小孩中采用此法。据记载，天花流行时，种过痐的人群死亡率只有不接种人群的1/10到1/5。种人痉预防天花具有一定的危险性，但为日后牛疮苗的发现提供了宝贵的经验（图1-1)。 A.中国古代种人症苗；B. EdwardJenner种牛瘦苗 公元18世纪后叶，英国医生Edward Jenner观察到挤牛奶女工接触患有牛癒的牛后，可被传染却不会再得天花。他意识到人工接种“牛痉”可能会预防天花，于是，用两年时间在24名志愿者身上进行了接种“牛疮＂预防天花的试验，取得了成功。1798年J e nn er出版了相关专著，提出了“vaccination"的概念(vacca在拉丁语中是牛的意思，意为接种牛瘦），开创了人工主动免疫的先河。人类经过将近180年的努力，于1980年世界卫生组织(WHO)庄严宣布，全球已经消灭了天花，这是一个具有划时代意义的人类医学历史的伟大事件，彰显了免疫学对于人类健康的巨大贡献。 二、实验免疫学时期 （一）实验免疫学的兴起 免疫学发展的初期主要是抗感染免疫。病原菌的发现和疫苗的研制推动了免疫学的发展。19世纪70年代许多致病菌陆续被分离成功，德国细菌学家Robert Koch提出了病原菌致病的概念，颠覆了先前入类对瘟疫＂的认识。在此基础上，进一步认识到将减毒的病原体给动物接种，可预防有毒的病原体感染所引起的疾病。法国微生物学家和化学家Louis Pasteur发现炭疽杆菌经40~43'C较高温度下培养后，可明显降低毒力，将其制成人工减毒的活菌苗接种牲畜可预防炭疽病的发生，其后Pasteur又将狂犬病病原体经过兔脑连续传代获得减毒株，制备成减毒狂犬疫苗。在随后的20多年时间里，随着越来越多的致病菌被确定，多种多样的疫苗(vaccine)也相继间世。 （二）细胞免疫和体液免疫学派的形成 19世纪后叶，俄国学者Elie Metchnikoff发现吞噬细胞可吞噬异物，千1883年提出了细胞免疫的假说，即吞噬细胞理论。他高瞻远瞩地推测，吞噬细胞是天然免疫中的重要部分，其对获得性免疫也至关重要，并提出，炎症并不是单纯的一种损伤作用，也是机体的一种保护机制。这一理论对生物学和医学的发展产生了深远而广泛的影响。Metchnikoff的伟大发现开创了固有免疫，并为细胞免疫奠定了基础。经过近百年的努力，人们对参与固有免疫的细胞和分子，固有免疫细胞识别外来病原生物的机制，固有免疫应答的特点，以及固有免疫与适应性免疫的关系都有了深入的了解。1890年，Emil von Behring和他的同事Kitasato Shibasaburo将白喉外毒素给动物免疫，发现在免疫，了，动物血清中产生了一种能中和外毒素的物质，称为抗毒素。次年，他们用白喉抗毒素血清成功地救治了一名患白喉的儿童。白喉抗毒素的问世，挽救了成于上万患儿，开创免疫血清疗法即人工被动免疫的先河，也兴起了体液免疫的研究。1901年von B e hring成为第一届诺贝尔生理学或医学奖得主。抗毒素发现后不久，又相继在动物免疫血清中发现有溶菌素、凝集素、沉淀素等特异性组分，并能与相应的细胞、微生物及其产物发生特异性结合。其后将血清中多种不同的特异性反应物质称为抗体(anti body)，而将能诱导抗体产生的物质统称为抗原(antigen)，建立了抗原抗体的概念，并陆续建立了体外检测抗原或抗体的多种血清学技术。1899年比利时医生Jul es Bordet发现在可以溶解细菌的新鲜免疫血清中，还存在一种热不稳定的物质，在抗体存在的条件下，具有溶菌或溶细胞的作用，这种非特异性的物质称为补体(complemen t)。 免疫化学的研究使人们在分子水平上对抗原决定簇和抗原抗体结合的特异性开始有了认识。20世纪初，Karl Landsteiner把称为半抗原的芳香族有机分子偶联到蛋白质分子（载体）上，以此为抗原免疫动物，发现抗原特异性是由抗原分子表面特定的化学基团所决定，开启了抗体与半抗原关系的研究领域。此后，Landsteiner进一步发现人红细胞表面糖蛋白所连接糖链末端寡糖结构的差异决定了ABO血型，并将此成果应用于临床，避免了不同血型输血引起的输血反应，极大地推动了临床医学的发展。Landsteiner是血型血清学的奠基者，先后发现了ABO、MNP和Rh等血型系统。 1937年Ame Tiselius和Elvin Kabat利用蛋白电泳的方法，发现免疫血清中丫球蛋白水平显著升高，并具有明显的抗体活性。据此，他们认为抗体就是丫球蛋白。事实上，丫球蛋白组分中富含抗体，但a和B球蛋白中也有部分抗体。 1959年，英国生物化学家Rodney Porter和美国生物化学家Gerald Edelman各自对免疫球蛋白化学结构进行了研究，阐明了免疫球蛋白的单体是由一对轻链和一对重链借二硫键连接在一起，免疫球蛋白分子的氨基端组成了能与抗原特异性结合的Fab片段，不能结合抗原但易发生结晶的狻基端称为Fe段。通过对免疫球蛋白分子重链和轻链氨基酸组成特点的研究，发现了可变区和恒定区，为以后抗体多样性形成机制的研究奠定了理论基础。 （三）免疫学重大学说和理论 鉴千抗体的广泛作用，科学家们对于抗体产生的机制进行了深入研究，提出了不同学说，如1897年Pa ul Erhlich提出的抗体产生的侧链学说(side ch扣n theory), Linus Pauling等提出的模板学说等，这些学说从不同的侧面解读了抗体产生的机制，为后续研究提供了借鉴。 1957年澳大利亚免疫学家Macfarlan e Burnet提出的克隆选择学说(clonal selection theory)是免疫学发展史中最为重要的理论。该理论的提出，主要源千对天然免疫耐受和人工免疫耐受实验结果的分析和思考。1945年Ray Owen发现因为牛胎盘独特的组织结构，异卵双生、胎盘融合的小牛个体内，两种血型的红细胞共存而不引起免疫反应，在体内形成了血型嵌合体。英国免疫学家Pe ter Medawar等人在1953年应用小鼠皮片移植的实验模型，成功地进行了人工免疫耐受的实验，即新生鼠或胚胎期如接受了另一品系的组织抗原刺激（注射脾细胞），成年后该品系小鼠移植的皮片能长期存活，而对其他无关品系移植的皮肤仍然发生强烈的排斥反应。Medawar认为，动物胚胎期或新生期接触抗原，可使其发生免疫耐受，使动物到成年期对该抗原发生特异性的不应答。Burnet的克隆选择学说认为，全身的免疫细胞是由众多识别不同抗原的细胞克隆所组成，同一种克隆细胞表达相同的特异性受体，淋巴细胞识别抗原的多样性是机体接触抗原以前就预先形成的，是生物在长期进化中获得的。抗原侵入后，机体只是从免疫细胞库中选择出能识别这种抗原的相应的淋巴细胞克隆，并使其活化、增殖，扩增出许多具有相同特异性的子代细胞，产生大量特异性抗体，清除入侵的抗原。机体自身的组织抗原成分在胚胎期就被相应的细胞克隆所识别，这些细胞克隆产生特异性免疫耐受，赋予机体免疫系统区分“自己”和“非己＂的能力。实际上，在胚胎期任何进入机体的抗原都将被视为自身成分而产生免疫耐受（图1-2)。 Burnet克隆选择学说中提出的一个细胞克隆产生一种特异性抗体的预见，在1975年被Georgest}Kohler和Cesar Milstein所创立的B淋巴细胞杂交瘤技术和产生的单克隆抗体所证实。他们设计了一淋巴细胞的克隆选择过程大致包括四个阶段：（1）淋巴干细胞分化为多种多样的淋巴细胞克隆；（2）未成熟淋巴细胞结合自身抗原后被克隆清除，诱导自身免疫耐受；（3）成熟淋巴细胞识别外来抗原发生活化和增殖；（4）受抗原刺激的淋巴细胞分化为效应细胞并清除抗原种选择性培养基，只能使一种酶缺陷的骨髓瘤细胞与抗原活化B淋巴细胞融合后形成的杂交瘤细胞得以生长，通过克隆化方法，使一个杂交瘤细胞扩增成一个克隆（一个无性繁殖的细胞群）。正如预期的那样，同一个克隆的杂交瘤细胞产生抗体的特异性都是相同的。由千单克隆抗体高度的均一性，并能获得针对人们所需要的一种分子甚至一个抗原决定簇的抗体，加之杂交瘤具有在体内、体外无限生长的能力，使单克隆抗体技术在生命科学和医学领域中引发了一场革命。 Niels Jern e在1974年提出了抗体分子上的独特型和抗独特型相互识别而形成免疫网络。免疫网络学说认为，抗原刺激机体产生抗体，抗体分子上的独特型决定簇在体内又能引起抗独特型抗体的产生，抗独特型抗体又可引起针对此抗独特型抗体的抗体，如此下去，在抗体和淋巴细胞中产生一个复杂的级联网络，在免疫应答调节中起着重要作用。免疫网络学说丰富了免疫学理论体系。（四）免疫学的细胞学基础的奠定20世纪下半叶开始，细胞免疫学开始兴起，从而对免疫系统有了全面的认识。1957年，Bmce Gl i ck发现切除鸡的富含淋巴细胞的腔上痰，导致抗体产生缺陷，遂将此类淋巴细胞称为腔上褒依赖的淋巴细胞，简称为B淋巴细胞或B细胞(B为腔上襄Bursa的首字母）。1961年，Jacques Mi ll er采用新生期小鼠切除胸腺的模型，Robert Good在临床上观察一新生儿先天性胸腺缺陷，都发现了外周血和淋巴器官中淋巴细胞数量减少，免疫功能明显缺陷，并将依赖于胸腺发育的淋巴细胞称为T淋巴细胞或T细胞（T为胸腺th ymus的首字母）。其后不久，其他的科学家进一步证实：T细胞负责细胞免疫（如移植排斥），B细胞负责体液免疫；T细胞和B细胞之间有协同作用，T细胞可辅助B细胞针对某些抗原产生IgG，胸腺依赖抗原（即T细胞依赖抗原）的概念也随之产生；T细胞是一个不均一的细胞群，有辅助T细胞(Th)和细胞毒T淋巴细胞(CTL)，并发现具有抑制作用T细胞亚群（如调节性T细胞）的存在。 20世纪70年代，在肿瘤免疫研究中发现了一群预先不需抗原刺激、在无抗体存在条件下即可杀伤肿瘤细胞的淋巴细胞，称为自然杀伤细胞(NK细胞）。1973年美国学者Ralph Steinman发现了树突状细胞，随后的研究证实树突状细胞是功能最强的抗原提呈细胞，能够有效刺激初始T细胞。单核细胞穿过内皮细胞进入组织脏器成为巨噬细胞，是同一个细胞谱系发育的不同阶段，提出了单核吞噬细胞系统(mono-phagocytic system, MPS)，改变了以往的网状内皮细胞系统的概念。进一步研究发现，T细胞中的"{8T细胞和NKT细胞以及B细胞中的B-1亚群主要参与固有免疫应答。 第一察免疫学概论 三、科学免疫学时期 1953年James Dewey Watson和Fra n cis Cri ck揭示了遗传信息携带者DNA的双螺旋结构，开创了生命科学的新纪元。分子生物学的迅速兴起，极大地推动了免疫学的发展，不仅大量的免疫分子的基因被克隆，新的免疫分子被表达，而且使得人们对免疫应答的研究深入到基因水平和分子水平，分子免疫学也应运而生，而且成为免疫学诸多分支中的核心。 (—)抗体多样性和特异性的遗传学基础 1978年日本分子生物学家Susumu Tonegawa应用基因重排技术，揭示出免疫球蛋白C区和V区基因在胚系的DNA中是分隔的，而V区包括了被分隔的数目众多的V基因、D基因和J基因片段。V、D、J基因片段的重排是产生抗体多样性的最重要的机制。而C基因片段则决定了免疫球蛋白的类、亚类和型，相同的VDJ按一定顺序分别与不同的C基因片段的重组是免疫球蛋白类别转换的遗传学基础。膜型免疫球蛋白分子是B细胞抗原识别受体。Tonegawa对有关免疫球蛋白基因结构和重排的理论，对日后T细胞受体基因结构和重排的发现产生了重要影响。 （二）T细胞抗原受体的基因克隆 在Ig基因结构和重排发现后不久，1984年Mark Davis和C h ien Sai t o等成功克隆了T细胞受体(TCR)的基因。TCR(3链基因与免疫球蛋白重链基因，TCR a链基因与免疫球蛋白轻链基因的结构和重排有着惊入的相似，而且TCR的多样性数目可能比BCR还要多。TCR的发现为后续T细胞杂交瘤和T细胞克隆技术的产生奠定了基础。 （三）MHC限制性的发现 George Snell在20世纪30年代起建立了一套同类系小鼠品系，以此为模型，发现了在同种移植排斥反应中起重要作用的基因区域，称为H-2，继而证实了H-2是由许多密切连锁基因组成的复合体，每个基因座上有多个等位基因存在，这些基因称为主要组织相容性复合体(MHC)。MHC是哺乳动物基因中基因组数量最多、结构最复杂的基因群。MHC的基因型和表型在群体中具有高度的多态性，正是这种多态性造成了不同个体之间识别抗原肤能力的差别，由此也决定了在群体中不同个体对同一种抗原（如病原微生物）免疫应答能力的差别。 到了50年代法国科学家Jean Dausse t在入体上发现了与H-2复合体相似的人类白细胞抗原(HLA)系统。以后陆续鉴定出多种人类HLA抗原。Baruj Benacer叫应用不同品系的动物研究发现，对某一特定抗原的免疫应答能力受到免疫应答基因(Ir基因）所控制，并证明了Ir基因位于小鼠H-2中1区。1974年，Peter Doherty和Rolf Zinkernagel揭示了细胞毒性T细胞在识别病毒感染细胞的病毒抗原时存在MHC限制性。这些工作为临床肾脏移植和骨髓移植的成功奠定了重要的理论基础。 MHC从发现到其基因结构、编码蛋白分子的结构和功能的阐明经历了半个多世纪，分子生物学技术的应用，尤其是人类基因组计划的完成，使MHC的遗传密码得以全面被破译。 （四）细胞因子及其受体 20世纪80年代先后克隆出许多有重要生物学功能的细胞因子，它们在造血、细胞活化、生长和分化、免疫调节、炎症等许多重要生理和病理过程中发挥重要作用。到了90年代，由于人类基因组计划的突飞猛进以及生物信息学的应用，入们对新的细胞因子及其受体结构和功能的研究，达到了前所未有的高度，而且迅速被应用到临床医学中，成为免疫生物治疗的一项重要内容。 （五）固有免疫识别理论 1989年Charl es Janeway提出了固有免疫的模式识别理论，1994年Polly Ma t zinger以模式识别理论为基础进一步提出了“危险模式”理论。认为固有免疫细胞通过其表达的模式识别受体(patte rnrecognition receptor, PRR)，选择性地识别病原体及其产物所共有的高度保守的分子结构（非已成分），即病原体相关模式分子(pathogen associated molecular pattern, PAMP)后，吞噬病原体、加工与提呈抗原，并在危险信号的参与下启动适应性免疫应答。该理论从新的角度解释了免疫系统为什么针对病原体入侵和组织损伤产生应答，而不对正常自身组织产生应答（即保持免疫耐受）。（六）免疫细胞受体信号转导的研究免疫细胞通过其膜表面的免疫受体（如TCR、BCR、NK受体、固有免疫模式识别受体、细胞因子受体、黏附分子以及死亡受体等），感应来自细胞外或细胞内的各种刺激。这些刺激参与或调节免疫应答必须与上述相应受体结合后，通过受体介导的信号途径，调节特定基因的表达。免疫细胞的信号转导途径十分复杂，不同免疫膜分子介导的信号途径各不相同，反映免疫应答和免疫调节的复杂性。而且不同信号途径之间存在着交互作用(cross-talking)，在信号转导水平上形成了网络。免疫细胞信号转导途径的下游是通过活化特定的转录因子，使其进入胞核，调控基因的表达。值得注意的是，不同的信号途径可以激活相同的转录因子，可谓是＂殊途同归＂。进入21世纪之后，固有免疫受体介导的免疫细胞活化及其信号转导机制的研究是生物医学领域的一个前沿热点，2011年度诺贝尔生理学或医学奖颁发给了这个领域的免疫学家。 第三节免疫学发展的趋势 目前，免疫学正以前所未有的蓬勃态势向前发展，体现在：心基础免疫学研究更加深入和广泛，免疫学理论体系更加完善，诞生了很多新的研究方向和热点；＠临床免疫学在临床的价值更为明显，免疫学几乎已经渗透到临床的每一个角落，其技术和方法巳广泛应用于疾病的预防、诊断和治疗；＠基础免疫学与临床免疫学结合更加紧密，基础研究与应用研究并重且紧密结合，相辅相成；＠免疫学与其他很多生命学科和医学交叉融合，极大地促进了免疫学和其他学科的共同发展。免疫学在推动生物高科技产业化中的技术支撑作用以及效益日益突出。 （一）基础免疫学 免疫应答的机制将得到更深刻的阐明。对免疫系统认识的深入必将推动对免疫应答本质的了解，并将理论研究的成果应用于医学实践。随着分子生物学和生物信息学在免疫学研究中的应用，越来越多的免疫新分子被克隆和发现，例如新的CD分子、黏附分子、细胞因子及其受体、模式识别受体及其胞内信号分子的结构和功能得到阐明。小鼠转基因和基因敲除技术的应用，促进了入们对免疫分子功能的认识。应用计算机技术模拟分子、X晶体衍射技术等结构生物学技术，使得人们在分子水平上认识免疫分子的相互作用。造血／胚胎干细胞的培养和定向分化技术揭示了免疫细胞群和亚群谱系发育过程中转录因子、生长因子对其的调控。细胞分析和分选技术的发展使精确认识免疫细胞亚群的表面标志和功能成为可能。实时动态成像技术在免疫学研究中应用越来越广泛，为深入认识免疫系统和免疫应答过程中参与的细胞与分子提供了新的手段。系统生物学的研究理念和方法纳入免疫学研究中，加速和拓展了免疫学的深入研究。 （二）临床免疫学 免疫学与临床医学学科相互交叉和渗透已形成诸多的分支学科，例如免疫病理学、免疫药理学、感染免疫学、肿瘤免疫学、移植免疫学、血液免疫学、神经免疫学、生殖免疫学等。应用免疫学理论和方法诊断、预防和治疗免疫相关疾病，成为现代医学的重要手段。 1免疫诊断免疫学诊断方法是临床疾病诊断的重要辅助手段。免疫学诊断技术向着微量、快速、自动化方向发展，新的免疫学诊断方法不断涌现。 2免疫预防疫苗仍是预防和控制传染病的最重要手段并取得了重大进展，但是还面临着诸多挑战，许多危害人类健康和生存的传染病如艾滋病、丙型肝炎等仍无有效的疫苗来进行预防。随着新发传染病的出现，有必要研制有效的相关疫苗。入们正在通过现代技术，研制新型的疫苗如DNA疫苗、重组疫苗、亚单位疫苗等，并不断研制新型高效疫苗佐剂。近年来，非传染性疫苗的研究得到重视和发展，尤其是防治肿瘤的疫苗，如2006年预防宫颈癌的人乳头瘤病毒疫苗在美国获批临床应用，2016年我国也批准了此疫苗的临床应用。 第一章免疫学概论 3.免疫治疗免疫治疗的发展十分迅速，主要包括：心单克隆抗体制剂治疗肿瘤、移植排斥反应和自身免疫病等已取得突破性进展；＠基因工程细胞因子在临床某些疾病治疗中显示出独特的疗效，已广泛应用千感染性疾病、肿瘤和血液系统疾病的治疗；＠造血干细胞移植有效地挽救白血病等血液系统患者的生命；＠肿瘤免疫治疗发展迅速，如阻断肿瘤负向免疫调控机制的抗CTLA-4抗体和抗PD-I或PD-Ll抗体、嵌合抗原受体T细胞(CAR-T细胞）、肿瘤树突状细胞治疗疫苗等为肿瘤的治疗带来了新的希望。 免疫学是当今生命科学的前沿学科和现代医学的支撑学科之一。人体有一个完善的免疫系统来执行免疫功能。免疫系统包括免疫器官、免疫细胞和免疫分子。机体的免疫功能主要有免疫防御、免疫监视和免疫自稳。免疫应答可分为固有免疫和适应性免疫。适应性免疫应答具有特异性、耐受性和记忆性三个特点，可进一步分为细胞介导的免疫和体液免疫。免疫应答是把双刃剑，异常免疫应答可导致多种免疫相关疾病。免疫诊断已成为临床各学科中诊断疾病的最重要手段之一；通过接种疫苗，预防乃至消灭传染病是免疫学一项重要任务；免疫治疗已成为临床治疗多种疾病的希望所在。免疫学的发展经历了经验免疫学时期、实验免疫学时期以及科学免疫学时期三个阶段。免疫学在医学领域具有独特的地位，免疫学研究出现了很多具有重大学术影响的科研成果，多次荻得诺贝尔生理学或医学奖。免疫学在21世纪的生命科学和医学发展中，必将扮演更加重要的角色，也将为人类疾病的诊断、预防和治疗做出更大的贡献。 1.简述免疫应答的种类及其特点。 2.试述Jenner发明牛疫苗预防天花的重大意义。3.试述实验免疫学时期免疫学所取得的主要成就。4展望免疫学在21世纪生命科学和医学中的作用和地位。 （曹雪涛） 免疫系统(immune system)是由免疫器官和组织、免疫细胞（如淋巴细胞、树突状细胞、NK细胞、单核巨噬细胞、粒细胞、肥大细胞等）及免疫分子（如免疫球蛋白、补体、各种膜分子及细胞因子等）组成，其主要作用是执行免疫功能。本章重点介绍免疫器官和组织的结构与功能，免疫细胞和免疫分子将在后续相关章节分别介绍。 免疫组织(imnmne tissue)又称为淋巴组织(I ymphoid tissu e)，在人体广泛分布，其中胃肠道、呼吸道、泌尿生殖道等黏膜下含有大量弥散淋巴组织和淋巴小结(lymphoid nodule)，在黏膜抗感染免疫中发挥主巨要作用。骨髓、胸腺、脾脏、淋巴结等属于免疫器官(immune organ)，又称为淋巴器官(lymphoid organ)。免疫器官按其功能不同，可分为中枢免疫器官和外周免疫器官（图2-1)，二者通过血液循环及淋巴循环互相联系并构成免疫系统的完整网络。（动画2-1”人体的免疫器官和组织”)扁桃体下颌下淋巴结颈淋巴结右淋巴管肠淋巴结小肠派尔集合淋巴结大肠骼淋巴结阑尾腹股沟淋巴结图？－1人体的免疫器官和组织骨髓和胸腺为人体中枢免疫器官，是免疫细胞发生、分化、发育和成熟的场所。淋巴结、脾及消化道、呼吸道、泌尿生殖道黏膜相关淋巴组织等组成外周免疫器官，是成熟T细胞和B细胞定居的场所及产生免疫应答的部位中枢免疫器官(central immune organ)或称初级淋巴器官(primar"Y lymphoid organ)，是免疫细胞发生、分化、发育和成熟的场所。入和其他哺乳类动物的中枢免疫器官包括骨髓和胸腺。 —、骨髓 骨髓(bone marrow)是各类血细胞（包括免疫细胞）的发源地，也是人类和其他哺乳动物B细胞发育成熟的场所。 (—)骨髓的结构和细胞组成 骨髓位于骨髓腔内，分为红骨髓和黄骨髓。红骨髓具有活跃的造血功能，由造血组织和血窦构成。造血组织主要由造血细胞和基质细胞组成。基质细胞包括网状细胞、成纤维细胞、血窦内皮细胞、巨噬细胞等。由基质细胞及其所分泌的多种造血生长因子（如IL-3、IL-4、IL-6、IL-7、SCF、GM-CSF等）与细胞外基质共同构成了造血细胞赖以生存、生长发育和成熟的环境，称为造血诱导微环境(hematopoietic inductive microenvironment, HIM)。 骨髓中的造血干细胞(hematopoietic stem cell, HSC)是具有高度自我更新能力和多能分化潜能的造血前体细胞，体内血细胞均由其分化而来。血细胞在骨髓中生长、分裂及分化的过程称为造血(hematopo比S I S)。人体内的造血功能首现于2~3周胚龄的卵黄裂，在胚胎早期（第2~3个月）HSC从卵黄襄迁移至胎肝，继而入脾，肝和脾成为胚胎第3~7个月的主要造血器官。随后，HSC又迁至骨髓，使骨髓成为胚胎末期直到出生后的造血器官。HSC在造血组织中所占比例极低，形态学上难以与其他单个核细胞相区别，人HSC的主要表面标志为CD34和CD117，不表达各种成熟血细胞谱系相关的表面标志。 （二）骨髓的功能 1.各类血细胞和免疫细胞发生的场所在骨髓造血诱导微环境中，HSC最初分化为定向干细胞，包括髓样干细胞(myel oid stem cell)和淋巴样千细胞(l ymphoid stem cell)。髓样干细胞最终分化为粒细胞、单核细胞、红细胞和血小板等。淋巴样干细胞分化为祖B细胞(pro-B cell)和祖T细胞(pro-T cell)。祖B细胞在骨髓中继续分化为成熟B细胞；祖T细胞则经血液循环迁移至胸腺，在胸腺微环境诱导下进一步分化为成熟T细胞。成熟的B细胞、T细胞离开骨髓或胸腺，经血循环迁移并定居于外周免疫器官。尚未接触过抗原的成熟T、B细胞被称为初始淋巴细胞(naive lymphocyt e)。树突状细胞来自髓样干细胞和淋巴样干细胞（图2-2)。 2. B细胞和NK细胞分化成熟的场所在骨髓造血微环境中，祖B细胞(pro-B)经历前B细胞(pre-B cell)、未成熟B细胞，最终发育为成熟B细胞。NK细胞也在骨髓中发育成熟。有关T、B细胞分化与发育详见第九章和第十章。 3体液免疫应答发生的场所骨髓是发生再次体液免疫应答后产生抗体的主要部位。记忆B细胞在外周免疫器官受抗原再次剌激而被活化，随后经淋巴液和血液迁移至骨髓，在此分化为成熟浆细胞，持久地产生大量抗体（主要是IgG，其次为IgA等）并释放至血液循环，成为血清抗体的主要来源。而在外周免疫器官发生的再次免疫应答，其抗体产生速度快，但持续时间相对较短。 骨髓功能缺陷时，不仅会严重损害机体的造血功能，而且导致严重的细胞免疫和体液免疫功能缺陷。如大剂量放射线照射可使机体的造血功能和免疫功能同时受到抑制或丧失，这时只有植入正常骨髓才能重建造血和免疫功能。将免疫功能正常个体的造血干细胞或淋巴干细胞移植给免疫缺陷个体，使后者的造血功能和免疫功能全部或部分得到恢复，可治疗免疫缺陷病和白血病等。 芒一心 －［红母细胞红细胞／成红祖细胞臼少—一蒜 血小板巨核细胞 ＂谥鸣八 髓样干细胞||~中性粒细胞 嗜酸性粒细胞 粒－单核祖细胞嗜碱性粒细胞 :,,肥大细胞 多能干细胞单核细胞巨噬细胞 树突状细胞 胸腺 T细胞 B细胞 淋巴样干细胞 NK前体细胞NK细胞 树突状细胞 图2-2造血干细胞的分化骨髓多能造血干细胞具有自我更新和分化的能力，在骨髓造血微环境影响下，经过定向祖细胞、前体细胞等分化阶段，最终分化、成熟为各种血细胞胸腺(thym u s)是T细胞分化、发育、成熟的场所。老年期胸腺明显缩小，皮质和髓质被脂肪组织取代，胸腺微环境改变，T细胞发育成熟减少，导致老年人的免疫功能减退。(—)胸腺的结构和细胞组成胸腺由胸腺细胞和胸腺基质细胞(thym u s stromal cell, TSC)组成。胸腺细胞是处于不同分化阶段的T细胞。TSC包括胸腺上皮细胞(thymus epithelial cell, TEC)、巨噬细胞(macrophage, M中）、树突状细胞(dendritic cell, DC)和成纤维细胞等。胸腺上皮细胞呈星形，其突起相互连接成网状，间隙中充满胸腺细胞和少量M等（图2-3)。 t1.皮质胸腺皮质分为浅皮质区(outer cortex)和深皮质区(i n ter cortex)。皮质内85%-90％的... ，于夕 ．令丘 皮质 悯皮 交质髓处界 树突状细胞巨噬细胞 圈2-3胸腺的结构 A胸腺切面示小叶结构：结缔组织构成小梁，包绕胸腺细胞，形成小叶；B胸腺扫描电镜图：上皮细胞构成网络，包绕胸腺细胞心胸腺的组织结构示意图：胸腺皮质内含有大量未成熟胸腺细胞，少蜇胸腺上皮细胞、Mqi和DC；髓质内含有大篮胸腺上皮细胞和一些疏散分布的较成熟的胸腺细胞和M小；髓质内可见哈索尔小体细胞为胸腺细胞（主要是未成熟T细胞），并含有TEC、Mcp和DC等。胸腺浅皮质区内的胸腺上皮细胞可包绕胸腺细胞，称为胸腺抚育细胞(thymic nursing ce ll)，可产生某些促进胸腺细胞分化发育的激素和细胞因子。深皮质区内主要为体积较小的皮质胸腺细胞。 2髓质髓质内含有大量胸腺髓质上皮细胞和疏散分布的较成熟的胸腺细胞、M小和DC。髓质内常见胸腺小体(thymic corp u scle)，又称哈索尔小体(H assa ll corpuscle)，由聚集的上皮细胞呈同心圆状包绕排列而成，是胸腺结构的重要特征。胸腺小体在胸腺发生炎症或肿瘤时消失。 （二）胸腺微环境胸腺微环境(thymic microenvironment)主要由胸腺基质细胞、细胞外基质及局部活性因子组成，是、决定T细胞分化、增殖和选择性发育的重要条件。胸腺上皮细胞是胸腺微环境最重要的组分，其以两种方式影响胸腺细胞的分化、发育。 1．分泌细胞因子和胸腺肤类分子胸腺上皮细胞可产生S CF、IL-I、IL-2、IL-6、IL-7、TNF-cx、GM CSF和趋化因子等多种细胞囚子，这些细胞因子通过与胸腺细胞表面相应的一些因子受体结合，调节胸腺细胞的发育和细胞间相互作用。胸腺上皮细胞分泌的胸腺肤类分子包括胸腺素(thymosin)、胸腺肤(thymulin)、胸腺生成素(thymopo i e tin)等，具有促进胸腺细胞增殖、分化和发育等功能。 2.细胞细胞间相互接触胸腺上皮细胞与胸腺细胞间可通过细胞表面分子的相互作用，诱导和促进胸腺细胞的分化、发育和成熟。细胞外基质(extracellular matrix)也是胸腺微环境的重要组成部分，包括多种胶原、网状纤维蛋白、葡萄糖胺聚糖等。它们可促进上皮细胞与胸腺细胞接触，并帮助胸腺细胞由皮质向髓质移行及成熟。（三）胸腺的功能1T细胞分化、成熟的场所胸腺是T细胞发育的主要场所。从骨髓迁入到胸腺的T细胞前体（胸腺细胞）循被膜下一皮质一髓质移行，在胸腺微环境中，经过阳性选择和阴性选择过程，约90%以上的胸腺细胞发生凋亡，少部分胸腺细胞获得MHC限制性和自身免疫耐受，发育成熟为初始T细胞(naive T cell)，离开胸腺经血循环至外周免疫器官。若胸腺发育不全或缺失，则导致T细胞缺乏和细胞免疫功能缺陷。如迪格奥尔格综合征(Di George's syndrome)患儿因先天性胸腺发育不全，缺乏T细胞，极易反复发生病毒性和真菌性感染，甚至死亡。 2.免疫调节作用胸腺基质细胞所产生的多种细胞因子和胸腺肤类分子，不仅能调控胸腺细胞的分化、发育，而且对外周免疫器官和免疫细胞也有调节作用。 3自身免疫耐受的建立与维持T细胞在胸腺发育过程中，自身反应性T细胞通过其抗原受体(TCR)与胸腺基质细胞表面表达的自身抗原肤－MHC复合物发生高亲和力结合，引发阴性选择，启动细胞程序性死亡，导致自身反应性T细胞克隆消除或被抑制，形成对自身抗原的中枢免疫耐受。若胸腺基质细胞缺陷，阴性选择机制发生障碍，不能消除或抑制自身反应性T细胞克隆，出生后易患自身免疫病（见第二十章）。 第二节外周免疫器官和组织 外周免疫器官(peripheral immune organ)或称次级淋巴器官(second狙y lymphoid organ)，是成熟淋巴细胞(T细胞、B细胞）定居的场所，也是淋巴细胞对外来抗原产生免疫应答的主要部位。外周免疫器官包括淋巴结、脾和位千胃肠道、呼吸道及泌尿生殖道的黏膜相关淋巴组织等。 一、淋巴结 淋巴结(lymph nod e)是结构最完备的外周免疫器官，广泛分布于全身非黏膜部位的淋巴通道汇集处。身体浅表部位的淋巴结常位于凹陷隐蔽处（如颈部、腋窝、腹股沟等）；内脏的淋巴结多成群分布于器官门附近，沿血管干排列，如肺门淋巴结。组织或器官的淋巴液均引流至局部淋巴结，局部淋巴结肿大或疼痛通常提示引流区域内的器官或组织发生炎症或其他病变。 （一）淋巴结的结构 淋巴结(lymph nod e)实质分为皮质区和髓质区两个部分（图2-4)。 1.皮质皮质分为浅皮质区和深皮质区。靠近被膜下为浅皮质区，是B细胞定居的场所，称为非胸腺依赖区(thymus-independent area)。在该区内，大量B细胞聚集成初级淋巴滤泡(prima1y次级淋巴滤泡（生发中心） 区淋脉脉索 质廿动静韶 髓输 A.淋巴结切面：淋巴结可分为三个区域，C： 浅皮质区(B细胞区）；P：副皮质区(T 细胞区）；M：髓质区，由髓索和髓窦组成；B淋巴结结构模式图：淋巴结表面覆盖有结缔组织被膜，浅皮质区可见主要由B细胞组成的初级淋巴滤泡，受抗原刺激后可形成生发中心（次级淋巴滤泡）；副皮质区可见高内皮微静脉，淋巴细胞由此从血循环进入淋巴结，也是T细胞主要定居的部位。 lymphoid follicl e)，或称淋巴小结(lymphoid nodul e)。初级淋巴滤泡主要含未受抗原刺激的初始B细胞，无生发中心。受抗原刺激后，淋巴滤泡内出现生发中心(germinal center, GC)，称为次级淋巴滤泡(secondar"y lymphoid follicle)，内含大量增殖分化的B淋巴母细胞，后者可向内转移至淋巴结中心部髓质的髓索，分化为浆细胞并产生抗体。B细胞缺陷时，皮质缺乏初级淋巴滤泡和生发中心。 浅皮质区与髓质之间的深皮质区又称副皮质区(paracortex)，是T细胞定居的场所，称为胸腺依赖区(thymus-dependent area)。副皮质区含有自组织迁移而来的DC，高表达MHC II类分子，是专职的抗原提呈细胞。副皮质区有由内皮细胞组成的、呈非连续状的毛细血管后微静脉(post-capillar"y venule,PCV)，也称高内皮微静脉(high endothelial venule, HEV)，是沟通血液循环和淋巴循环的重要通道，血液中的淋巴细胞由此部位可进入淋巴结实质。 2髓质髓质由髓索和髓窦组成。髓索由致密聚集的淋巴细胞组成，主要为B细胞和浆细胞，也含部分T细胞及Mcp。髓窦内富含M小，有较强的捕捉、清除病原体的作用。（二）淋巴结的功能1. T细胞和B细胞定居的场所淋巴结是成熟T细胞和B细胞的主要定居部位。其中，T细胞约占淋巴结内淋巴细胞总数的75%,B细胞约占25%。 2.免疫应答场所淋巴结是淋巴细胞接受抗原刺激、发生适应性免疫应答的主要部位之一。存在千组织中的游离抗原经淋巴液进入局部引流淋巴结，可被副皮质区内APC摄取，或抗原在组织中被APC摄取，随后APC迁移至副皮质区，将加工后的抗原肤提呈给T细胞，使其活化、增殖，分化为效应性Th细胞；通过T-B细胞的相互作用，B细胞在浅皮质区大量增殖形成生发中心，并分化为浆细胞。浆细胞一部分迁移至髓质区并分泌抗体，其寿命较短，而大部分浆细胞则经输出淋巴管一胸导管一血循环，迁移至骨髓，长期、持续性产生高亲和力抗体，成为抗体的主要来源。效应T细胞除在淋巴结内发挥免疫效应外，也是经输出淋巴管一胸导管，进入血循环并分布千全身，发挥免疫效应。 3.过滤作用淋巴结是淋巴液的有效过滤器。侵入机体的病原微生物、毒素或其他有害异物，通常随淋巴液进入局部引流淋巴结。淋巴液在淋巴窦中缓慢移动，有利千窦内Mcp吞噬、杀伤病原微生物，清除抗原性异物，从而起到净化淋巴液、防止病原体扩散的作用。 4.参与淋巴细胞再循环淋巴结副皮质区的HEV在淋巴细胞再循环中起重要作用。随血流而来的T细胞和B细胞穿过HEV，分别进入副皮质区和浅皮质区，再迁移至髓窦，经输出淋巴管汇入胸导管，最终经左锁骨下静脉返回血液循环。 二、脾 脾(spleen)是胚胎时期的造血器官，自骨髓开始造血后，脾演变成人体最大的外周免疫器官。脾在结构上不与淋巴管道相连，也无淋巴窦，但含有大量血窦。 (—)脾的结构 脾外层为结缔组织被膜，被膜向脾内伸展形成若干小梁，后者在脾内反复分支，形成纤维网状结构，对脾内的淋巴组织（白髓）和充满血液的红髓起支持作用。脾实质可分为白髓和红髓（图2-5)。 1白髓白髓(wh i te pulp)为密集的淋巴组织，由围绕中央动脉而分布的动脉周围淋巴鞘(peri arteriolar lymphoid sheaths, PALS)、脾小结(splenic nodule)和边缘区(marginal zone)组成，相当千淋巴结的皮质。脾动脉入脾后，分支成为小梁动脉，小梁动脉继续分支进入脾实质，称为中央动脉。包裹中央动脉的PALS是厚层弥散淋巴组织，由密集的T细胞、少量DC及M巾构成，为T细胞区。PALS的旁侧有脾小结，内含大量B细胞及少量Mcp和FDC，为B细胞区。未受抗原刺激时脾小结为初级淋巴滤泡，受抗原刺激后中央部出现生发中心，为次级淋巴滤泡。 白髓与红髓交界的狭窄区域为边缘区，内含T细胞、B细胞和较多M中。中央动脉的侧支末端在此处膨大形成边缘窦(marginal sin u s)。边缘窦内皮细胞之间存在间隙，是淋巴细胞由血液进入淋巴组织的重要通道。T细胞经边缘窦迁入PALS，而B细胞则迁入脾小结和脾索。白髓内的淋巴细胞也边缘区腺依赖发中心腺依赖中央动边缘窦红髓图2-5脾内淋巴组织结构示意图白髓由动脉周围淋巴鞘(PALS)、淋巴小结和边缘区构成。PALS沿中央动脉排列，由T细胞组成；PALS的一侧有淋巴小结，内含大量B细胞、少盘M中和滤泡树突状细胞(FDC)，受抗原刺激后中央部出现生发中心，称为次级淋巴小结。边缘区内含T细胞、B细胞和较多M中，是血液内淋巴细胞进入白髓的通道可进入边缘窦，参与淋巴细胞再循环。 2.红髓白髓和边缘区外侧的广大区域为红髓，由脾索和脾血窦(splenic sinus)组成。脾索为索条状组织，主要含B细胞、浆细胞、M小和DC。脾索之间为脾血窦，其内充满血液。脾血窦汇入小梁静脉，再千脾门汇合为脾静脉出脾。脾索和脾血窦中的M能吞噬和清除衰老的血细胞、抗原抗体复合物或其他异物，并具有抗原提呈作用。 （二）脾的功能 1. T细胞和B细胞定居的场所脾是成熟淋巴细胞定居的场所。其中，B细胞约占脾淋巴细胞总数的60%,T细胞约占40%。 三、黏膜相关淋巴组织 黏膜相关淋巴组织(mucosal-associated lymphoid tissue, MALT)亦称黏膜免疫系统(mucosal immune system, MIS)，主要指胃肠道、呼吸道及泌尿生殖道黏膜固有层和上皮细胞下散在的淋巴组织，以及带有生发中心的淋巴组织，如扁桃体、小肠派尔集合淋巴结(Peyer patches, PP)及阑尾等，是发生黏膜免疫应答的主要部位。 9黏膜是病原体等抗原性异物入侵机体的主要部位，人体黏膜表面积约400m2，机体近50％的淋巴组织分布于黏膜系统，故MALT构成了人体重要的防御屏障。(—)MALT的组成MALT主要包括肠相关淋巴组织、鼻相关淋巴组织和支气管相关淋巴组织等。 1.肠相关淋巴组织肠相关淋巴组织(gut-associated lymphoid tissue, GALT)是位于肠黏膜下的淋巴组织，由PP、阑尾、孤立淋巴滤泡、上皮内淋巴细胞及固有层中弥散分布的淋巴细胞组成，主要作用是抵御肠道病原微生物感染。 GALT中的PP和上皮内淋巴细胞在摄取肠道抗原及黏膜免疫应答中发挥重要作用。 M细胞 上皮细胞 图2-6肠黏膜M细胞的功能示意图肠黏膜M细胞可通过吸附、胞饮或内吞摄入抗原，以囊泡形式转运并传递给M巾或DC，再由这些APC将抗原提呈给淋巴细胞(2)上皮内淋巴细胞(intraepithelial lymphocyte, IEL):IEL位于肠黏膜上皮细胞之间，主要为T细胞。其中，约40％的IEL为C\'pT细胞，可能是PP中的T细胞受抗原刺激后增殖，然后通过淋巴循环和血液循环迁移至肠上皮。因此，其数最多少与抗原的刺激有关。另外，约60％的IEL为-yoT细胞，这类T细胞为胸腺非依赖性，以造血前体的形式不经胸腺而直接由骨髓迁移至肠上皮，并在肠上皮提供的微环境中分化成熟。-yoT细胞属固有免疫细胞，具有较强的细胞毒作用，并能分泌多种细胞因子。IEL在免疫监视和细胞介导的黏膜免疫中具有重要作用。 2鼻相关淋巴组织鼻相关淋巴组织(nasal-associated lymphoid tissue, NALT)包括咽扁桃体、腮扁桃体、舌扁桃体及鼻后部淋巴组织，其主要作用是抵御经空气传播的病原微生物的感染。NALT由淋巴小结及弥散的淋巴组织组成。NALT表面覆盖有上皮细胞，但无结缔组织被膜，也无输入淋巴管。抗原和异物陷入淋巴上皮隐窝中，然后被送至淋巴小结。淋巴小结主要由B细胞组成，受抗原刺激后第三节淋巴细胞归巢与再循环淋巴细胞归巢(lymphocyte homing)指血液中淋巴细胞选择性趋向迁移并定居于外周免疫器官的特定区域或特定组织的过程。淋巴细胞表面不同的黏附分子（又称归巢受体，h oming receptor)与特定组织HEV表面的黏附分子（又称地址素，addressin)的相互作用决定该细胞的去向（黏膜、皮肤或炎症,J“`??部位等）。例如，产生SlgA的B细胞可定向分布于MALT。淋巴细胞再循环(l ymphocyte rec i rcu l ation)指定居在外周免疫器官的淋巴细胞，由输出淋巴管经淋巴干、胸导管或右淋巴导管进入血液循环，经血液循环到达外周免疫器官后，穿越HEV，重新分布于全身淋巴器官和组织的反复循环过程（图2-7)（动画2-2"淋巴细胞再循环”)。参与再循环的淋巴。 图2-7淋巴细胞再循环模式图淋巴细胞再循环主要包括以下几条途径：心淋巴细胞经HEV离开血液循环进入淋巴结相应区域内定居，并通过输出淋巴管、胸导管返回血循环；＠经脾动脉进入脾脏的淋巴细胞，穿过血管壁进入白髓区，然后移向脾索、脾血窦，最后经脾静脉返回血循环；＠组织中的淋巴细胞经引流淋巴管进入相应的淋巴结，然后通过胸导管返回血循环；当通过组织局部的HEV时回到局部组织中细胞主要是T细胞，约占80％以上，其次为B细胞。 淋巴细胞再循环的生物学意义在千：O使体内淋巴细胞在外周免疫器官和组织的分布更趋合理，有助于增强整个机体的免疫功能；＠增加淋巴细胞与抗原及抗原提呈细胞(APC)接触的机会，有利于适应性免疫应答的产生；＠使机体所有免疫器官和组织联系成为一个有机的整体，并将免疫信息传递给全身各处的淋巴细胞和其他免疫细胞，有利于动员各种免疫细胞和效应细胞迁移至病原体、肿瘤或其他抗原性异物所在部位，从而发挥免疫效应。因此，淋巴细胞再循环是维持机体正常免疫应答并发挥免疫功能的必要条件。 免疫系统是机体执行免疫功能的物质基础，由免疫器官和组织、免疫细胞及免疫分子组成。免疫器官可分为中枢免疫器官和外周免疫器官。中枢免疫器官由骨髓和胸腺组成，是免疫细胞发生、分化、发育和成熟的场所。骨髓既是各种血细胞和免疫细胞的未源，也是B细胞发育、分化、成熟的场所。胸腺是T细胞分化、发育、成熟的场所。胸腺微环境对T细胞的分化、增殖和选择性发育起着决定性作用。外周免疫器官包括淋巴结、脾和黏膜免疫系统等，是成熟T细胞、B细胞等免疫细胞定居的场所，也是发生免疫应答的部位。成熟淋巴细胞可通过淋巴细胞再循环运行于全身，以增强机体的免疫应答和免疫效应。 思考题 I.简述中枢免疫器官和外周免疫器官的组成及功能。 2.试述淋巴结、脾和肠黏膜相关淋巴组织的结构特点以及与其功能的关系。 3.什么是淋巴细胞再循环？有何生物学意义？ （司传平） 第三章原 “免疫”是机体通过区别“自己”和“非己＂，对非已物质进行识别、应答和予以清除的生物学效应的总和。这些非已物质就是抗原。抗原(antigen, Ag)是指所有能激活和诱导免疫应答的物质，通常指能被T、B淋巴细胞表面特异性抗原受体(TCR或BCR)识别及结合，激活T、B细胞增殖、分化、产生免疫应答效应产物（特异性淋巴细胞或抗体），并与效应产物结合，进而发挥适应性免疫应答效应的物质。理论上抗原可为自然界所有的外源和自身物质，但机体免疫细胞通常识别的抗原是蛋白质，也包括多糖、脂类和核酸等。 第一节抗原的性质与分子结构基础 并非所有的外源或自身物质都是抗原，具备免疫原性和免疫反应性两个重要特性的物质才是抗原。抗原诱导机体产生的适应性免疫应答仅对该抗原专一，而与其他抗原无关，这一性质称为免疫应答的抗原特异性。适应性免疫应答之所以具有抗原特异性，是由千免疫应答是由TCR/BCR识别抗原所包含的最小的基本结构单位－抗原表位所诱导的。 一、抗原的基本特性：免疫原性与免疫反应性 抗原具备两个重要特性：免疫原性(immunogenicity)和免疫反应性(immunoreactivity)。免疫原性指抗原被T、B细胞表面特异性抗原受体(TCR或BCR)识别及结合，诱导机体产生适应性免疫应答的能力；免疫反应性是指抗原与其所诱导产生的免疫应答效应物质（活化的T/B细胞或抗体）特异性结合的能力。同时具有免疫原性和免疫反应性的物质称为完全抗原(co mple te antigen)。然而，某些小分子物质单独不能诱导免疫应答，即不具备免疫原性，但当其与大分子蛋白质或非抗原性的多聚赖氨酸等载体交联或结合后可获得免疫原性，能诱导免疫应答，此类小分子物质称为半抗原(hapten)，又称不完全抗原(incomplete anti ge n)。半抗原可与免疫应答效应物质结合，具备免疫反应性。 结构复杂的蛋白质大分子通常为完全抗原，许多小分子化合物及药物属半抗原，如青霉素降解产物青霉烯酸，本身并无免疫原性，一旦与血清蛋白结合可成为完全抗原，诱导机体产生IgE抗体并介导I型超敏反应（青霉素过敏）。 二、适应性免疫应答的抗原特异性 抗原诱导的免疫应答具有抗原特异性(antige ni c spec ificity)，即抗原刺激机体产生适应性免疫应答及其与应答效应产物发生结合均显示专一性，某一特定抗原只能刺激机体产生针对该抗原的活化T/B细胞或抗体，且仅能与该淋巴细胞或抗体发生特异性结合。特定抗原与特异性T细胞或特异性抗体专一结合的特性，是目前免疫学检测、诊断及治疗技术的分子基础。如乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg)，能诱导机体产生HBsAg特异性抗体，该抗体仅与HBsAg特异性结合，不会与乙型肝炎病毒的其他抗原（如核心抗原）或其他病毒抗原发生结合。利用这一特性研制的人血清HBsAg检测试剂盒，可判断是否感染了乙型肝炎病毒。 三、决定抗原特异性的分子结构基础：抗原表位 1抗原表位的概念T、B细胞通过其表面的特异性抗原受体(TCR/BCR)对抗原的识别呈现高度特异性；被抗原活化的T细胞和活化B细胞效应产物抗体与抗原的结合也呈高度特异性。上述两种特异性的分子基础取决于抗原分子所含的抗原表位(epitope)，又称抗原决定基(antigenic determinant)。表位是抗原分子中决定免疫应答特异性的特殊化学基团，是抗原与T/B细胞抗原受体(TCR/BCR)或抗体特异性结合的最小结构与功能单位。表位通常由5~15个氨基酸残基组成，也可由多糖残基或核昔酸组成。1个抗原分子中能与抗体结合的抗原表位总数称为抗原结合价(antigenic valence)。天然蛋白大分子通常为多价抗原，含多种多个抗原表位，可诱导机体产生含有多种特异性抗体的多克隆抗体。一个半抗原相当于一个抗原表位，仅能与TCR/BCR或抗体分子的一个结合部位结合。 2.抗原表位的类别根据抗原表位中氨基酸的空间结构特点，可将其分为顺序表位(sequential epitope)和构象表位(conformational epitope)（图3l)。顺序表位由连续线性排列的氨基酸构成，又称线性表位(linear epitope)；而构象表位由不连续排图3-1抗原分子中的线性表位与构象表位表位是抗原分子中决定免疫应答特异性的特殊列、但在空间上彼此接近形成特定构象的若干氨基化学基团，是抗原与抗原受体(TCR/BCR)或抗酸组成。体特异性结合的最小结构与功能单位。蛋白抗根据T、B细胞所识别的抗原表位的不同，表位可原常含有多种不同表位。由连续线性排列的氨分为T细胞表位和B细胞表位。T细胞仅识别由APC基酸残基短肤所构成的表位为顺序（线性）表位加工后与MHC分子结合为复合物并提呈于APC表面（如El和E3)；有些氨基酸在序列上不连续排的线性表位，此类表位称T细胞表位。T细胞表位又列，但在空间上彼此接近形成特定构象，称构象可分两种：心CD8+T细胞识别的表位，含8~10个氨基表位（如E2)酸，其中第2、9位氨基酸为铀定氨基酸(anchor residue);(2)CD4+T细胞识别的表位，较长，含13-17个氨基酸。BCR或抗体识别的B细胞表位，无需APC加工和提呈，含5~15个氨基酸，多为构象表位，少数为线性表位，位于抗原分子表面（动画3-1“天然蛋白分子中的T/B细胞表位”)。表3-1是T细胞表位和B细胞表位特性的比较。 T细胞表位B细胞表位识别表位受体TCR BCR MHC分子参与必需无需 表位性质蛋白多肤蛋白多肤、多糖、脂多糖、核酸等表位大小8~10个氨基酸(CD8+T细胞表位）5~15个氨基酸13-17个氨基酸(CD4+T细胞表位） 表位类型线性表位构象表位或线性表位 表位位置抗原分子任意部位通常位于抗原分子表面天然蛋白抗原同时存在T和B细胞表位，可分别激活T细胞和B细胞，其中B细胞激活有赖于T\`细胞辅助。某些人工合成的简单有机化学分子属半抗原，免疫原性很低，须与蛋白质载体偶联才可诱导抗半抗原的抗体产生。其机制为：B细胞特异性识别半抗原；蛋白载体含CD4+T细胞表位，被B细胞或其他APC提呈并活化CD4+T细胞。由此，T-B细胞通过载体而相联系，Th细胞借此相互作用辅助激活B细胞。（动画3-2“半抗原－载体交联物诱导的抗体应答”)五、共同抗原表位与交叉反应某些抗原分子中含多个抗原表位，而不同抗原间可能含相同或相似的抗原表位，称为共同抗原表位(co mmon epitope)。因此，某些抗原诱生的特异性抗体或活化淋巴细胞，不仅可与自身抗原表位特异性结合，还可与其他抗原中相同或相似的表位反应，此为交叉反应(cross-react i on)。含共同抗原表位的不同抗原称为交叉抗原(cross ant i gen)（动画3-3“共同抗原与交叉反应”)。机体感染链球菌导致风湿性心脏病的主要原因是链球菌中含有与心肌抗原的交叉抗原，其诱导的抗体与T细胞可交叉攻击心肌。 第二节影响抗原免疫原性的因素 抗原诱导机体产生的特异性免疫应答的类型及强度受多种因素影响，但主要取决千抗原物质本身的异物性、理化特性、结构与构象性质以及进入机体的方式与频率，也受机体遗传因素的影响。 —、抗原分子的理化与结构性质 4分子结构分子量大小并非决定免疫原性的绝对因索，分子结构的复杂性同样重要。明胶分子量为lOOkD，但因其由直链氨基酸组成，缺乏含苯环的氨基酸，稳定性差，免疫原性很弱。明胶分子偶联2％的酪氨酸后免疫原性显著增强。胰岛素分子量仅5.7kD，但其结构中含复杂的芳香族氨基酸，则免疫原性仍较强。 5分子构象(conformation)抗原表位的空间构象很大程度上影响了抗原的免疫原性。某些抗原分子在天然状态下可诱生特异性抗体，但一经变性，由于所含构象表位的改变，可失去诱生抗体的能力。抗原大分子中所含抗原表位的性质、数目、位置和空间构象均可影响抗原的免疫原性或免疫反应性。例如，氨苯磺酸氨苯碑酸和氨苯甲酸在结构上相似，仅一个有机酸基团有差异，均可诱生特异性抗体；但抗氨苯磺酸抗体仅与氨苯磺酸高度结合，对相似的氨苯珅酸和氨苯甲酸只起中等和弱。 第三章抗原 反应（表3-2)，表明化学基团性质可影响抗原表位的免疫反应性（动画3-4“化学基团的性质对抗原免疫反应性的影响＂）。即使均为氨苯磺酸，但抗间位氨苯磺酸抗体只对间位氨苯磺酸产生强反应，对邻位氨苯磺酸和对位氨苯磺酸仅呈弱或无反应，提示化学基团的位置也影响抗原表位的免疫原性与免疫反应性（表3-3)。抗右旋、抗左旋和抗消旋酒石酸的抗体仅对相应旋光性的酒石酸起反应，即空间构象也显著影响抗原表位的免疫原性与免疫反应性。 半抗原与针对氨苯磺酸的血清抗体的反应强度 氨苯磺酸 氨苯珅酸 氨苯甲酸 对位氨苯磺酸+/ 邻位氨苯磺酸 指抗原表位在空间上被BCR所接近的程度。基酸残基所处侧链位置的不同可影响抗原与BCR的空间结合，从而影响抗原的免疫原性与免疫反应如图3-2所示，氨基酸残基在侧链的位置不同(A与B相比），其免疫原性也不同；而氨基酸残基因侧链间距不同(B与C相比），使BCR可接近性不同，故免疫原性也不同。一般聚合状态的蛋白质较单体有更强的免疫原性；颗粒性抗原的免疫原性较强，性。 7.物理性状 可溶性抗原免疫原性较弱。将免疫原性弱的物质吸附在颗粒物质表面或组装为颗粒性物质，可显著增强其免疫原性。二、宿主的特性1遗传因素机体对抗原的应答能力受多种遗传基因特别是主要组织相容性复合体(MHC)基抗原表位的易接近性影响抗原的免疫原性抗原氨基酸残基的位置和间距决定了该抗原的免疫原性。 门口}}} 酸为骨架、以多聚丙氨酸加酪氨酸和谷氨酸为侧链，组成抗原分子。 酪氨酸和谷氨酸残基位于侧链的最外侧时，最容易被BCR所接近，因此该抗原结构具有很强的免疫原性(A)；而当酪氨酸和谷氨酸位千侧链内侧时，其免疫原性丧失或很弱(B)；而当侧链的间距增大，位于内侧的酪氨酸和谷氨酸残基的可接近性增大，其免疫原性又变强(C)多因的控制。MHC分子通过结合抗原表位提呈给TCR，辅助T细胞对抗原表位的识别而发挥重要免疫调控功能。不同遗传背景的小鼠以及人群中的不同个体，由千MHC基因呈现高度多态性，导致对抗原分子中抗原表位的结合各异，进而导致T/B细胞免疫应答的差异，显示对同一抗原的应答能力不同。对某一抗原呈高反应的小鼠品系或人对其他抗原可能呈低反应性。MHC基因多态性及其他免疫凋控基因差异，从遗传上决定个体对同一抗原的免疫应答与否及应答程度不同。 2.年龄、性别与健康状态青壮年个体通常比幼年和老年个体对抗原的免疫应答强；新生动物或婴儿对多糖类抗原不应答，故易引起细菌感染。雌性比雄性动物诱导抗体的能力强，但怀孕个体的应答能力受到显著抑制，同时发生由自身抗体介导的自身免疫病的概率也增高。感染或免疫抑制剂都能干扰和抑制机体对抗原的应答。 三、抗原进入机体的方式 抗原进入机体的量、途径、次数、频率及免疫佐剂的应用和佐剂类型等均可显著影响机体对抗原的免疫应答强度和类型。适中的抗原剂量可诱导免疫应答，而过低和过高抗原量可诱导免疫耐受。皮内注射和皮下免疫途径容易诱导免疫应答，肌内注射次之，而静脉注射效果较差，口服免疫则易诱导耐受。适当间隔（如1~2周）免疫可诱导较好免疫应答，频繁注射抗原则可能诱导耐受。不同类型的免疫佐剂可显著改变免疫应答的强度和类型，弗氏佐剂主要诱导IgG类抗体产生，明矶佐剂则易诱导IgE类抗体产生。 第三节抗原的种类 抗原的种类繁多，根据不同分类原则可将抗原分为不同种类。 —、根据诱生抗体时是否需要Th细胞参与分类 1•1胸腺依赖性抗原(thymus dependent antigen, TD-Ag)绝大多数蛋白质抗原如病原微生物、大分子化合物、血清蛋白等刺激B细胞产生抗体时，必须依赖T细胞的辅助，称TD-Ag，又称T细胞依赖性抗原。先天性胸腺缺陷和后天性T细胞功能缺陷的个体，TD-Ag诱导机体产生抗体的能力明显低下。 2.非胸腺依赖性抗原(thymus independent antigen, Tl-Ag)某些抗原刺激机体产生抗体时无需T细胞的辅助，为TI-Ag，又称非T细胞依赖性抗原。TI-Ag可分为TI-1Ag和TI-2Ag。TI-1Ag如细菌脂多糖(LPS)等，既含抗原表位，又具丝裂原性质，可特异性或非特异性激活多克隆B细胞；TI2Ag含多个重复B细胞表位，如肺炎球菌荚膜多糖、聚合鞭毛素等，通过交联BCR刺激成熟B细胞应答。婴儿和新生动物B细胞发育不成熟，故对TI-2Ag不应答或低应答。 TD-Ag与TI-Ag的区别如表3-4。 结构特点复杂，含多种表位含单一表位表位组成B细胞和T细胞表位重复B细胞表位T细胞辅助必需无需MHC限制性有无激活的B细胞B2Bl免疫应答类型体液免疫和细胞免疫体液免疫抗体类型IgM、IgG、IgA等lgM免疫记忆有无二、根据抗原与机体的亲缘关系分类1.异嗜性抗原(heterophilic antigen)指存在于人、动物及微生物等不同种属之间的共同抗原。最初由Forssman发现，又名Forssman抗原。例如，溶血性链球菌的表面成分与人肾小球基底膜及心肌组织存在共同抗原，故链球菌感染机体产生的抗体可与具有共同抗原的心、肾组织发生交叉反应，导致肾小球肾炎或心肌炎；014血清型大肠杆菌的某一热稳定抗原与人结肠黏膜有共同抗原，导致异常增高的IgG抗体，并参与溃疡性结肠炎的发生。 2异种抗原(xenogenic antigen)指来自千另一物种的抗原，如病原微生物及其产物、植物蛋白、治疗用动物抗血清（抗体）及异种器官移植物等，对人而言均为异种抗原。临床治疗用的马血清抗毒素，既含有特异性抗体可中和毒素，又同时为异种抗原，可刺激人体产生抗马血清抗体，反复使用可导致超敏反应。 3同种异型抗原(allogenic antigen)指同一种属不同个体间所存在的不同抗原，亦称同种抗原或同种异体抗原。常见的人类同种异型抗原有血型抗原和人主要组织相容性抗原即人白细胞抗原(HLA)。已发现有40余种血型抗原系统，如ABO系统和R h系统。HLA是入群中多态性最高的同种异型抗原，成为个体区别于他人的独特遗传标志，是介导人体间移植排斥反应的主要移植抗原。 4自身抗原(autoantigen)正常情况下，机体对自身组织细胞成分不会产生免疫应答，即自身耐受。但是在感染、理化因素、某些药物等影响下，自身组织细胞成分发生改变和修饰，或者外伤导致免疫隔离的自身物质释放，均可使自身来源物质成为自身抗原，诱导特异性自身免疫应答。 5.独特型抗原(idiotypic antigen)某种抗原刺激机体B细胞产生的抗体，也可能刺激机体内其他B细胞产生抗体，即具备免疫原性，这是由于抗体(lg)或TCR/BCR(mlgM)的可变区内含有具备独特空间构型的氨基酸顺序，称为互补决定区(CDR)，每种特异性抗体、TCR、BCR的CDR各不相同，因此也可作为抗原诱生特异性抗体。抗体(Ab l)中此类独特的氨基酸序列所组成的抗原表位称为独特型（心o type,Id)抗原，Id抗原所诱生的抗体（即抗抗体，或称Ab2)称抗独特型抗体(Ald)。 三、根据抗原提呈细胞内抗原的来源分类 1.内源性抗原(endogenous antigen)指在抗原提呈细胞(APC)内新合成的抗原（如病毒感染细胞合成的病毒蛋白、肿瘤细胞内合成的肿瘤抗原等）。在胞质内被加工处理为抗原肤，与MHC I类分子结合成复合物，提呈于APC表面，被CD8+T细胞的TCR所识别。 2.外源性抗原(exogenous antigen)指细菌蛋白等外来抗原，其通过胞吞、胞饮和受体介导内吞等作用进入APC，在内体溶酶体中被降解为抗原肤并与MHC II类分子结合为复合物，提呈千APC表面，被CD4+T细胞的TCR所识别。 四、其他分类 此外，根据抗原产生方式的不同，可将抗原分为天然抗原和人工抗原；根据物理性状不同，可分为颗粒性抗原和可溶性抗原；根据抗原化学性质，可分为蛋白质抗原、多糖抗原及核酸抗原等；根据抗原来源及其与疾病的相关性，可分为移植抗原、肿瘤抗原、自身抗原等，能诱导变态反应（过敏反应）的抗原又称为变应原(allergen)或过敏原；可诱导机体产生免疫耐受的抗原又称为耐受原(tolerogen)。 第四节非特异性免疫刺激剂 除了通过TCR/BCR特异性激活T/B细胞应答的抗原，某些物质可非特异性激活T/B细胞应答，称为免疫刺激剂。免疫刺激剂可分为超抗原、佐剂和丝裂原等。 一、超抗原 普通蛋白质抗原含有若干抗原表位，一般能特异性激活机体总T细胞库中百万分之一至万分之一的T细胞克隆。然而，某些抗原物质，只需极低浓度(l~l O n g/ml)即可非特异性激活人体总T细胞库中2%～20％的T细胞克隆，产生极强的免疫应答，称为超抗原(s uperantigen, SAg)，其实质为多克隆激活剂。其主要特性如表3-5所示。 超抗原为什么能够非特异性激活如此多量的T细胞克隆？这与其激活TCR的独特方式相关。普通蛋白质抗原首先必须被APC降解为抗原肤，抗原肤被结合于APC的MHC分子沟槽内，供T细胞的特异性TCR识别。而SAg则不同，其一端直接与TCR的VB链结合，另一端则与APC表面的MHC II类分子a螺旋外侧结合，以完整蛋白的形式激活T细胞，该激活不涉及抗原表位与MHC及TCR的识别，无MHC限制性（图3-3)。金黄色葡萄球菌蛋白A(s taphylococcus protein A, SP A)不仅激活T细胞，还非特异性激活B细胞。外源性SAg如金黄色葡萄球菌肠毒素A~E(s taphylococcus enterotoxin A~E, SEA~SEE)；小鼠乳腺肿瘤病毒蛋白为内源性SAg，可作为次要淋巴细胞刺激抗原(minor lymphocyte stimulating antigen, MLS)，刺激T细胞增殖。 抗原提呈细胞SAg诱导的免疫效应并非针对超抗原本身，而是通过非特异性激活免疫细胞，分泌大蜇炎症性细胞因子，导致中毒性休克、器官衰竭等严重的病理变化。如金黄色葡萄球菌在特应性皮炎、湿疹患者的皮损局部定植显著增加，其分泌的SPA、SEA、SEB等通过激活患者T细胞和巨噬细胞分泌大量炎症细胞因子显著加剧过敏性炎症。而使用内置卫生棉条的生理期妇女，易发生噬菌体I群29/52型金葡菌诱导的中毒性休克，患者突发高热、畏寒、肌痛、疲乏、吐泻、出现弥漫性皮疹伴多器官衰竭。其机制为金葡菌产生中毒性休克综合征毒素－1(toxic shock syndrome toxin-I, TSST-1)和图3-3超抗原激活T细胞机制示意固SEA，这两种SAg激活大量T细胞产生IL-2、TNF、IFN普通抗原多肤被结合于抗原提呈细胞表面MHC1等细胞因子，使细菌内毒素的致死效应增强10环音。 Il类分子抗原结合槽内，Th细胞膜表面的TCR的抗原结合槽的两端(CDRl和CDR2)结合二、佐剂MHC分子的多态区域和抗原肤的两端；TCR的抗原结合槽中心(CDR3)结合抗原肤中的T细胞佐剂(adjuvant)指预先或与抗原同时注入体内，可表位，从而激活特异性T细胞克隆；TCR对抗原增强机体对抗原的免疫应答或改变免疫应答类型的非表位肤的识别具有高度特异性和MHC限制性。特异性免疫增强性物质。佐剂可分为：也生物性佐剂，而超抗原(SAg)与TCR和MHC的结合与之显著如卡介苗(BCG)、短小棒状杆菌(CP)、脂多糖(LPS)和不同：SlgA的一端直接与TCR的V链CDR3外侧区域结合，另一端交联MHC II类分子抗原结细胞因子（如GM-CSF)等；＠无机化合物，如氢氧化铝合槽外侧，多克隆活化T细胞[Al(OH)3]；＠人工合成物，如模拟双链RNA的双链多聚肌昔酸－胞昔酸(poly I:C)和模拟细菌来源的低甲基化CpG寡核背酸等；＠有机物，如矿物油等；＠脂质体，如免疫刺激复合物(ISCOMs)等。不同佐剂的作用效果和机制各异，例如：弗氏完全佐剂(Freund complete adjuvant, FCA)和弗氏不完全佐剂(Freund incomplete adjuvant, FIA)是目前动物试验中最常用的佐剂；FCA含有灭活结核分枝杆菌和矿物油，可刺激机体产生体液免疫应答和细胞免疫应答；FIA仅含矿物油，仅可协助抗原刺激机体产生抗体应答。CpG寡核昔酸模拟细菌来源的低甲基化CpG，可刺激模式识别受体TLR9而增强巨噬细胞等分泌炎症细胞因子，是有效的Thl型佐剂；ISCOM等脂质体可与抗原形成油－水复合物，促使抗原缓释而增强免疫应答。佐剂的作用机制为：心改变抗原物理性状，延缓抗原降解，延长抗原在体内猎留时间；＠剌激抗原提呈细胞，增强其对抗原的加工和提呈；＠刺激淋巴细胞的增殖分化，增强和扩大免疫应答。佐剂作为非特异性免疫增强剂，已被广泛应用于预防接种疫苗的成分配制；还可用于抗肿瘤与抗感染的辅助免疫治疗添加剂。目前已被批准应用于人类疫苗的佐剂包括6种：铝盐(Alum)、MF59TM（水包油型乳剂）、MPL@（糖脂）、病毒样颗粒(viral like particle, VLP)、免疫增强的再造流感病毒小体(immunopotentiating reconstituted influenza virosome, IRIV)和霍乱肠毒素(cholera toxin, CT)。在研的新型疫苗佐剂包括皂昔及其衍生物QS-21、固有免疫激动剂（如TLR天然及合成配体）和细菌／真菌来源的B－葡聚糖等、新型细胞因子佐剂、新型Thl/Th2佐剂和黏膜佐剂等。 三、丝裂原 丝裂原(mitoge n)亦称有丝分裂原，属于非特异性淋巴细胞多克隆激活剂。丝裂原通过与淋巴细胞表面丝裂原受体结合，刺激静止淋巴细胞转化为淋巴母细胞并进行有丝分裂，从而激活某一类淋巴细胞的全部克隆。 T、B淋巴细胞表面表达多种丝裂原受体（表3-6)，可对相应丝裂原剌激产生强烈增殖反应，被广泛应用于体外机体免疫细胞活性的确证。 人小鼠 T细胞B细胞T细胞B细胞ConA（刀豆蛋白A)++++++PHA（植物血凝素）PWM（商陆丝裂原）+LPS（脂多糖）+抗原(Ag)是指能与T、B淋巴细胞表面特异性抗原受体(TCR或BCR)结合，激活T/B细胞增殖、分化、产生效应淋巴细胞或抗体，并与之特异性结合，从而发挥免疫效应的物质。抗原的两个基本特性是免疫原性和免疫反应性，抗原因此可分为完全抗原和半抗原，半抗原无免疫原性而只有免疫反应性。抗原的最小结构与功能单位是抗原表位(ep itope)，有顺序表位和构象表位及T细胞表位和B细胞表位之分。抗原还可分为胸腺依赖性抗原(TD-Ag)和非胸腺依赖性抗原(TI-Ag)。非特异性免疫刺激剂（如超抗原、丝裂原和佐剂）则以非特异性、MHC非限制性的方式激活大量淋巴细胞克隆。 1.试述抗原的基本特性。2.试述抗原表位的分类与特性。 3.试比较TD-Ag和TI-Ag的特点。4.简述影响抗原免疫原性的主要因素。5.简述超抗原与佐剂的作用机制及应用。 （熊思东） 抗体(antibody, Ab)是介导体液免疫的重要效应分子，是免疫系统在抗原刺激下，由B细胞或记忆B细胞增殖分化成的浆细胞所产生的、可与相应抗原发生特异性结合的免疫球蛋白(immunoglobulin, lg)，主要分布在血清中，也分布于组织液、外分泌液及某些细胞膜表面。 免疫球蛋白是血清中一类主要的蛋白，由al、a2、B和1球蛋白等组成。1968年和1972年世界卫生组织和国际免疫学会联合会的专业委员会先后决定，将具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统一命名为免疫球蛋白。 第一节抗体的结构 —、抗体的基本结构 尽管抗体与抗原的特异性结合导致聚集、沉淀或中和反应等现象为人们熟知，但是直到20世纪50年代末才由Gerald M Edelman与Rodney R Porter共同阐明抗体的结构特征。抗体的基本结构是由两条完全相同的重链和两条完全相同的轻链通过二硫键连接的呈Y形的单体。每条肤链分别由2~5个约含110个氨基酸，序列相似但功能不同的结构域（又称功能区）组成。结构域的二级结构是由几股多肤链折叠形成的两个反向平行的B片层经一个链内二硫键连接稳定的飞桶状”结构（图4-1)。 轻链C区轻链V区 图4-1抗体分子的二级结构Ab二级结构是由几股多肤链折叠而成的两个反向平行的B片层，图中轻链的cl两个B片层分别为4股和3股，VL为5股和4股。两个B片层通过链内二硫键垂直连接形成“三明治”状的飞桶状”结构1.重链重链(heavy chain, H)分子量约为50-75kD，由450-550个氨基酸残基组成。根据H链恒定区抗原性的差异可将其分为5类(class):µ链、汁连、a链、8链和e链，不同的重链与轻链组成完整的抗体分子，分别被称为IgM、IgG、IgA、IgD和IgE。不同类的抗体分子具有不同的特征，如链内二硫键的数目和位置、连接寡糖的数量、结构域的数目以及饺链区的长度等均不完全相同。即使是同一类抗体，较链区氨基酸组成和重链二硫键的数目、位置也不同，据此可将其分为不同的亚类(s ubclass)。如人IgG可分为lgG1-lgG4;lgA可分为lgAl和lgA2。lgM、lgD和lgE尚未发现有亚类。 2.轻链轻链(li ght chain, L)分子量约为25kD，由约214个氨基酸残基构成。轻链分为k链和入链，据此可将Ab分为两型(type)，即k型和入型。一个天然Ab分子上两条轻链的型别总是相同的，但同一个体内可存在分别带有K或入链的抗体分子。五类Ah中每类Ab的轻链都可以有k链或入链，两型轻链的功能无差异。不同种属生物体内两型轻链的比例不同，正常人血清免疫球蛋白k众约为2:1，而在小鼠则为20:1。K入比例的异常可能反映免疫系统的异常，例如人类免疫球蛋白入链过多，提示可能有产生入链的B细胞肿瘤。根据入链恒定区个别氨基酸的差异，又可分为入l、入2、入3和入4四个亚型(subtype)。 （二）可变区和恒定区通过分析不同抗体分子重链和轻链的氨基酸序列，发现重链和轻链靠近N端的约110个氨基酸的序列变化很大，其他部分氨基酸序列则相对恒定。抗体分子中轻链和重链靠近N端的氨基酸序列抗体分子重链和轻链折叠形成的环形结构域，CDR为互补照Kabat编码模式，V,，的3个高变区分别位于决定区，FR为骨架区29~31、49~58和95~102位氨基酸，VL的3个高变区分别位于28~35、49~56和9l~98位氨基酸。VH和VL共6个CDR共同组成Ab的抗原结合部位(antigen-binding site)，决定着抗体的特异性，负责识别及结合抗原，从而发挥免疫效应（动画4l“抗体CDR区识别抗原模式”)。CDR区氨基酸的多样性是抗体与数量庞大的不同抗原特异性结合的分子基础。V区中CDR之外区域的氨基酸组成和排列顺序相对变化不大，称为骨架区(framework region,FR)。VH或VL各有4个骨架区，分别用FR1、FR2、FR3和FR4表示（图4-2)。FR区的主要作用是稳定CDR区的空间构型，以利于抗体CDR与抗原决定簇间的精细、特异性结合。 2.恒定区重链和轻链的C区分别称为乌和CL。不同型(K或入）Ab其CL的长度基本一致，但不同类Ab乌的长度不一，IgG、IgA和IgD重链C区有C Hl,CH2和C点三个结构域，IgM和IgE重链C区有CH l、C H2、C点和Cll4四个结构域。同一种属的个体，所产生针对不同抗原的同一类别Ab，尽管其V区各异，但其C区氨基酸组成和排列顺序比较恒定，其免疫原性相同。例如：针对不同抗原的人IgG抗体，它们的V区不同，所以只能与相应的抗原发生特异性结合，但C区是相同的，均含丫链，因此抗人I gG抗体均能与之结合。 （三）较链区饺链区(hinge region)位于CH1与CH2之间，含有丰富的脯氨酸，因此易伸展弯曲，能改变Y形两个臂之间的距离，有利于两臂同时结合两个相同的抗原表位。饺链区易被木瓜蛋白酶屑蛋白酶等水解，产生不同的水解片段（见水解片段部分）。不同类或亚类的Ab较链区不尽相同，例如IgGI、IgG2、IgG4和IgA的较链区较短，而IgG3和IgD的较链区较长。IgM和IgE无较链区。 二、抗体的辅助成分 除上述基本结构外，某些类别的Ab还含有其他辅助成分，如J链和分泌片。 J链(joining chain)是由124个氨基酸组成，富含半胱氨酸的酸性糖蛋白（图4-3)，分子量约15kD，由浆细胞合成，主要功能是将单体Ab分子连接为二聚体或多聚体。2个IgA单体由J链连接形成二聚体，5个IgM单体由二硫键相互连接，并通过二硫键与J链连接形成五聚体。IgG、IgD和IgE常为单体，无J链。 lgM分泌型IgA 图4-3抗体分子的J链和分泌片分泌型l gA(SlgA)二聚体和lgM五聚体均由J链将其单体Ab分子连接为二聚体或五聚体。分泌片(SP，图中橙色球组成的肤链）为一含糖肤链，是多聚免疫球蛋白受体(plgR)的胞外段，其作用是辅助SlgA由黏膜固有层，经黏膜上皮细胞转运，分泌到黏膜表面并保护SlgA饺链区免遭蛋白水解酶降解分泌片(secret01-y piece, SP)又称分泌成分(secretory component, SC)（图4-3)，是分泌型lgA分子上的辅助成分，分子量约为75kD，为含糖的肤链，由黏膜上皮细胞合成和分泌，并结合千IgA二聚体上，使其成为分泌型IgA(SigA)。分泌片具有保护SigA的饺链区免受蛋白水解酶降解的作用，并介导SigA二聚体从黏膜下通过黏膜上皮细胞转运到黏膜表面。 三、抗体分子的水解片段 在一定条件下，抗体分子肤链的某些部分易被蛋白酶水解为各种片段（图4-4)。木瓜蛋白酶(papain)和胃蛋白酶(pepsin)是最常用的两种蛋白水解酶，借此可研究Ab的结构和功能，分离和纯化特定的Ab多肤片段。 (—)木瓜蛋白酶水解片段 木瓜蛋白酶从较链区的近N端，将Ab水解为2个完全相同的抗原结合片段(fragment of antigen binding, Fab)和1个可结晶片段(fragment crys tallizabl e, Fc)（图4-4)。Fab由VL心和v11、乌l结构域组成，只与单个抗原表位结合（单价）。Fc由一对CH2和C总结构域组成，无抗原结合活性，是Ab与效应分子或细胞表面Fc受体相互作用的部位。 （二）胃蛋白酶水解片段 胃蛋白酶在较链区的近C端将Ab水解为1个F(ab')2片段和一些小片段pFc'（图4-4)。“1]图4-4抗体分子的水解片段示意图木瓜蛋白酶作用于饺链区二硫键所连接的两条重链近N端，将Ab裂解为2个完全相同的Fab段和1个Fe段。胃蛋白酶作用于较链区二硫键所连接的两条重链近C端，将Ab水解为1个大片段F(ab＼和多个小片段pFc'F(ab'八由2个Fab及较链区组成，因此为双价，可同时结合两个抗原表位。由于F(ab'八片段保留了结合相应抗原的生物学活性，又避免了Fe段抗原性可能引起的副作用和超敏反应，因而被广泛用作生物制品，如白喉抗毒素、破伤风抗毒素经胃蛋白酶水解后精制提纯的制品。pFc'最终被降解，不发挥生物学作用。 四、免疫球蛋白超家族 在抗体分子中，除了CDR区的氨基酸高度变化外，其余结构域的氨基酸序列相对保守，这些序列折叠成特定的球形结构，被称为免疫球蛋白折叠(immunoglobulin fold)。免疫球蛋白折叠提示具有这种折叠模式的分子可能是由共同的祖先基因进化而来，被称之为免疫球蛋白超家族(immunoglobulin supe1farnily, IgSF)。 免疫球蛋白超家族分子至少包含一个70~ll0个氨基酸组成的lg结构域，折叠成反平行的B片层结构，片层间呈现疏水性，通过二硫键相连，形成免疫球蛋白折叠。lgSF分子分布广泛，大部分与免疫系统相关，如T细胞的抗原受体、T细胞的辅助受体CD4和CD8、B细胞的辅助受体CD19、大部分免疫球蛋白Fe受体、协同刺激分子以及部分细胞因子及其受体等。 第二节抗体的多样性和免疫原性 尽管所有的抗体均由V区和C区组成，但不同抗原刺激B细胞所产生的抗体在特异性以及类型等方面均不尽相同，呈现出明显的多样性。自然界中抗原种类繁多，每种抗原分子结构复杂，常含有多种不同的抗原表位。这些抗原刺激机体产生的抗体总数是巨大的，包括针对各抗原表位的特异性的抗体，以及针对同一抗原表位的不同类型的抗体。抗体的多样性是由免疫球蛋白基因重排决定并经抗原选择表现出来的，反映了机体对抗原精细结构的识别和应答。 抗体既可与相应的抗原发生特异性结合，其本身又因具有免疫原性可激发机体产生特异性免疫应答。其结构和功能的基础在千抗体分子中包含抗原表位。这些抗原表位呈现三种不同的血清型：同种型、同种异型和独特型（图4-5)。 第四章抗体 同种型同种异型独特型 图4-5抗体分子的抗原性示意图抗体分子存在3种不同的血清型：同种型，指同一种属所有个体Ab分子共有的抗原特异性标志，其表位存在于A b的C区；同种异型，指同一种属不同个体间Ab分子所具有的不同抗原特异性标志，其表位广泛存在于Ab的C区；独特型，指每个Ab分子所特有的、存在于V区的抗原特异性标志。图中红色区域代表抗体分子中三种血清型抗原表位所在部位不同种属来源的抗体分子对异种动物来说具有免疫原性，可刺激异种动物（或人）产生针对该抗体的免疫应答。这种存在千同种抗体分子中的抗原表位即为同种型，是同一种属所有个体Ab分子共有的抗原特异性标志，为种属型标志，存在于Ab的C区。 （二）同种异型(allotype) 同一种属不同个体来源的抗体分子也具有免疫原性，也可刺激不同个体产生特异性免疫应答。这种存在于同种属不同个体Ab中的抗原表位，称为同种异型，是同一种属不同个体间Ab分子所具有的不同抗原特异性标志，为个体型标志，存在千Ab的C区。 （三）独特型（咄otype, Id) 即使是同一种属、同一个体来源的抗体分子，其免疫原性亦不尽相同，称为独特型。独特型是每个抗体分子所特有的抗原特异性标志，其表位被称为独特位（曲o tope)。抗体分子每一Fab段约有5~6个独特位，它们存在于V区（图4-6)。独特型在异种、同种异体甚至同一个体内均可刺激产生相应抗体，即抗独特型抗体(anti一idiotype antibod y, Ald或Ab2)。 .独i勹，/气b2a. 独特位:、、、、 图4-6抗体分子的独特型示意图抗体I(Abl)的V区存在5~6个个体特异性的氨基酸结构，称为独特位（心otope)，它们也可以作为抗原表位诱导抗体2(Ab2)的产生。如图所示：独特位心是A bl上与抗原表位结合的部位，它诱导产生的Ab2又称A b2f3，为抗原“内影像”，可模拟抗原并竞争性抑制Ab!与抗原的结合；独特位＠存在于A b!的骨架区，它诱导产生的A b2又称A b2cx第三节抗体的功能抗体的功能与其结构密切相关。抗体分子的V区和C区的氨基酸组成及顺序的不同，决定了它\”{t}们功能上的差异；许多不同的抗体分子在V区和C区结构变化的规律性，又使得抗体的V区和C区在功能上有各自的共性。V区和C区的作用，构成了抗体的生物学功能（图4-7)。 阻止病原体入侵溶解细胞或细菌联合调理作用 中和作用活化补体 通过胎盘 被动免疫 结合Fe受体 ADCC调理作用介导I型超敏反应 图4-7抗体的主要生物学功能抗体可变区(V区）和恒定区(C区）的功能各异：V区主要功能是特异性结合抗原，从而阻断病原入侵，发挥中和作用；C区则在V区与特异性抗原结合后，通过激活补体及与靶细胞表面Fe受体结合后，发挥洞理作用、产生ADCC效应、介导超敏反应和穿越胎盘等识别并特异性结合抗原是抗体分子的主要功能，执行该功能的结构是抗体V区，其中CDR在识别和结合特异性抗原中起决定性作用。抗体分子有单体、二聚体和五聚体，因此结合抗原表位的数目也不相同。Ab结合抗原表位的个数称为抗原结合价。单体Ab可结合2个抗原表位，为双价；分泌型lgA为4价；五聚体lgM理论上为10价，但由于立体构型的空间位阻，一般只能结合5个抗原表位，故为5价。 抗体的V区在体内可结合病原微生物及其产物，具有中和毒素、阻断病原入侵等免疫防御功能，但抗体本身并不能清除病原微生物。B细胞膜表面的IgM和IgD等lg构成B细胞的抗原识别受体(B cell receptor, BCR)，能特异性识别抗原分子。在体外可发生各种抗原抗体结合反应，有利于抗原或抗体的检测和功能的判断。（动画4-2“免疫球蛋白的功能—~特异性结合抗原”)抗体与相应抗原结合后，可因构型改变而使其C112和C总结构域内的补体结合位点暴露，从而通过经典途径激活补体系统，产生多种补体的效应功能。其中IgM、IgGl和IgG3激活补体的能力较强，IgG2较弱。IgA、lgE和IgG4本身难以激活补体，但形成聚合物后可通过旁路途径激活补体系统。 （二）结合Fe受体IgG、IgA和IgE抗体可通过其Fc段与表面具有相应Fc受体(FcR)的细胞结合，产生不同的生物学作用。IgG、lgA和lgE的Fc受体分别称为Fc祁R, Fca.R和FcsR。 1.调理作用(opsonization)细菌特异性的lgG（特别是lgGl和IgG3)以其Fab段与相应细菌的抗原表位结合，以其Fc段与巨噬细胞或中性粒细胞表面的Fc-yR结合，通过IgG的＂桥联”作用，促进吞噬细胞对细菌的吞噬（图4-7)。 2.抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用(antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity, ADCC)抗体的Fab段结合病毒感染的细胞或肿瘤细胞表面的抗原表位，其Fe段与杀伤细胞(NK细胞、巨噬细胞等）表面的FcR结合，介导杀伤细胞直接杀伤靶细胞（图4-7)。NK细胞是介导ADCC的主要细胞（见第十四章）。抗体与靶细胞上的抗原结合是特异性的，而表达FcR细胞的杀伤作用是非特异性的。 3.介导I型超敏反应lgE为亲细胞抗体，可通过其Fe段与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的高亲和力lgE Fe受体(FceR I)结合，并使其致敏。若相同变应原再次进入机体与致敏靶细胞表面特异性lgE结合，即可促使这些细胞合成和释放生物活性物质，引起I型超敏反应（见第十八章）。 （三）穿过胎盘和黏膜在人类，lgG是唯一能通过胎盘的免疫球蛋白。胎盘母体一侧的滋养层细胞表达一种IgG输送蛋白，称为新生Fe段受体(neonatal FcR, FcRn)。lgG可选择性与FcRn结合，从而转移到滋养层细胞内，并主动进入胎儿血液循环中。lgG穿过胎盘的作用是一种重要的自然被动免疫机制，对千新生儿抗感染具有重要意义。另外，分泌型lgA可被转运到呼吸道和消化道黏膜表面（图4-8)，在黏膜局部免疫中发挥重要作用。 lgA二聚体 ~lgA结合千plgR 黏膜上皮细胞 黏膜腔 图4-8分泌型lgA(SlgA)经肠道上皮细胞分泌至黏膜表面抗原激活黏膜相关淋巴细胞，产生抗原特异性B细胞，分化为产生lgA二聚体的浆细胞。在经由黏膜上皮细胞分泌的过程中，IgA二聚体先结合上皮表达的多聚免疫球蛋白受体(polylg receptor, plgR), lgA-plgR复合物被内吞进入肠上皮细胞，再通过酶和胞吐作用将SlgA转运到肠腔。plgR胞外段的4个结构域即为分泌型IgA中的分泌片(SP)此外，抗体分子还对免疫应答有调节作用（见第十七章）。 第四节各类抗体的特性与功能一、lgG lgG于出生后3个月开始合成，3～5岁接近成人水平，是血清和胞外液中含量最高的lg，约占血清总lg的75%-80%（表4-1)。人lgG有4个亚类，分别为lgGl、lgG2、lgG3、lgG4。lgG半寿期约20~23天，是再次免疫应答产生的主要抗体，其亲和力高，在体内分布广泛，是机体抗感染的“主力军”。lgGl、lgG3、IgG4可穿过胎盘屏障，在新生儿抗感染免疫中起重要作用。IgGl、IgG2和IgG3的C十12能通过经典途径活化补体，并可与巨噬细胞、NK细胞表面Fe受体结合，发挥调理作用、ADCC作用等。人IgGl、IgG2和lgG4可通过其Fe段与葡萄球菌蛋白A(SPA)结合，借此可纯化抗体，并用千免疫诊断。某些自身抗体如抗甲状腺球蛋白抗体、抗核抗体，以及引起II、皿型超敏反应的抗体也属千IgG。 性质lgM lgD lgG lgA lgE分子量(kD)950184150160190重链µ8丫OL e亚类数无无42无C区结构域数43334辅助成分J无无J,SP无糖基化修饰率10%9%3%7%13%主要存在形式五聚体单体单体单体／二聚体单体开始合成时间胚胎后期随时生后3生后4~6较晚个月个月合成率[mg/(kg·d)]70.433650.016占总血清lg的比例5%~10%0.3%75%-85%10%-15%0.02%血清含量(mg/ml)0.7~I.70.039.5-12.5I.5-2.60.0003半寿期（天）1032362.5抗原结合价5222,42溶细菌作用+?++?胎盘转运+结合吞噬细胞++结合肥大细胞、嗜碱性粒细胞+结合SPA+介导ADCC+土经典途径补体激活+十旁路途径补体激活?lgG4+IgAl+其他作用初次应答B细胞标志再次应答黏膜免疫I型超敏反应IgM占血清免疫球蛋白总量的5%～l0%，血清浓度约lmg/ml。单体IgM以膜结合型(mlgM)表达千B细胞表面，构成B细胞抗原受体(BCR)，只表达mlgM是未成熟B细胞的标志。分泌型IgM为五聚体，是分子量最大的Ig，沉降系数为19S，称为巨球蛋白(macroglobulin)，一般不能通过血管壁，主要存在于血液中。五聚体lgM含10个Fab段，具有很强的抗原结合能力；含5个Fe段，比IgG更易激活补体。lgM是个体发育过程中最早合成和分泌的抗体，在胚胎发育晚期的胎儿即能产生IgM，故肪带血某些病毒特异性IgM水平升高提示胎儿有宫内感染（如风疹病毒或巨细胞病毒等感染）。IgM也是初次体液免疫应答中最早出现的抗体，是机体特异性抗感染的“先头部队”；血清中检出病原体特异性IgM，提示新近发生感染，可用于感染的早期诊断。 ”{.1,J IgA有血清型和分泌型两型。血清型为单体，主要存在于血清中，占血清免疫球蛋白总量的10%-15%。分泌型IgA(secretory IgA, SlgA)为二聚体，由J链连接，含SP，经黏膜上皮细胞分泌至外分泌液中。SlgA合成和分泌的部位在肠道、呼吸道、乳腺、唾液腺和泪腺，因此主要存在于胃肠道和支气管分泌液、初乳、唾液和泪液中。SlgA是外分泌液中的主要抗体类别，参与黏膜局部免疫，通过与相应病原微生物（细菌、病毒等）结合，阻止病原体黏附到细胞表面，从而在局部抗感染中发挥重要作用，是机体抗感染的＂边防军”。SlgA在黏膜表面也有中和毒素的作用。新生儿易患呼吸道、胃肠道感染可能与lgA合成不足有关。婴儿可从母亲初乳中获得SlgA，是重要的自然被动免疫。 正常人血清lgD浓度很低（约30µg/ml)，仅占血清免疫球蛋白总量的0.3%。lgD可在个体发育的任何时间产生。五类Jg中，lgD的饺链区较长，易被蛋白酶水解，故其半寿期很短（仅3天）。lgD分为两型：血清型lgD的生物学功能尚不清楚；膜结合型IgD(mlgD)是B细胞分化发育成熟的标志，未成熟B细胞仅表达mlgM，成熟B细胞可同时表达mlgM和mlgD，称为初始B细胞(nai:ve B cell); B细胞活化后其表面的mlgD逐渐消失。 lgE分子量为160kD，是正常人血清中含量最少的lg，血清浓度极低，约为3x10-4mg/ml。主要由黏膜下淋巴组织中的浆细胞分泌。lgE的重要特征在于它是一类亲细胞抗体，其CH2和CH3结构域可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上的高亲和力FceR I结合，当结合再次进入机体的抗原后可引起I型超敏反应。此外，IgE可能与机体抗寄生虫免疫有关。 第五节人工制备抗体 抗体在疾病的诊断、免疫防治及其基础研究中被广泛应用，人们对抗体的需求也随之增大。人工制备抗体是大量获得抗体的有效途径。以特异性抗原免疫动物，制备相应的抗血清，是早年人工制备多克隆抗体的主要方法。1975年，Kohler G和Milstein C建立的单克隆抗体（单抗）技术，使得规模化制备高特异性、均一性抗体成为可能。但鼠源性单抗在人体反复使用后出现的人抗鼠抗体反应，很大程度上限制了单抗的临床应用。随着分子生物学的发展，人们已可通过抗体工程技术制备基因工程抗体，包括人－鼠嵌合抗体、入源化抗体或人抗体等。 —、多克隆抗体 天然抗原分子中常含多种特异性的抗原表位。以该抗原物质刺激机体免疫系统，体内多个B细胞克隆被激活，产生的抗体中实际上是针对多种不同抗原表位的抗体的总和，称为多克隆抗体(polyclonal antibody, pAb)。获得多克隆抗体的途径主要有动物免疫血清、恢复期患者血清或免疫接种人群。多克隆抗体的优点是：作用全面，具有中和抗原、免疫调理、介导补体依赖的细胞毒作用(CDC)、ADCC等重要作用，来源广泛、制备容易；其缺点是：特异性不高、易发生交叉反应，不易大量制备，从而应用受限。 二、单克隆抗体 1975年，K汕ler和Mil s t e in将可产生特异性抗体的B细胞与无抗原特异性但永生化的骨髓瘤细胞融合，建立了可产生单克隆抗体的B淋巴细胞杂交瘤细胞和单克隆抗体技术（图4-9)。通过该技术融合形成的杂交细胞系即杂交瘤(hybridoma)，既有骨髓瘤细胞大量扩增和永生的特性，又具有免疫B细胞合成和分泌特异性抗体的能力。每个杂交瘤细胞由一个B细胞与一个骨髓瘤细胞融合而骨简瘤细胞被HAT杀死B细胞逐渐死亡，融合细胞存活图4-9单克隆抗体制备示意图通过抗原免疫小鼠，刺激机体产生抗原特异性B细胞。取该免疫小鼠脾细胞（含有B细胞）与HGPRT（次黄嗦呤－鸟嗦呤磷酸核糖转移酶）缺陷型小鼠骨箭瘤细胞在聚乙二醇(polyethylene glycol, PEG)作用下进行细胞融合。由于哺乳动物细胞的DNA合成分为从头(de novo)合成和补救(salvage)合成两条途径，加入HAT选择培养基后，未融合的骨简瘤细胞死亡，未融合的B细胞因不能在体外长期培养也发生死亡，只有融合后形成的杂交瘤细胞可在HAT（次黄嗦呤、氨基蝶呤、胸腺I密唗脱氧核甘）选择培养基中存活和增殖，其既有骨髓瘤细胞大址扩增和永生的特性，又具有免疫B细胞合成和分泌特异性抗体的能力。由千每个杂交瘤细胞由一个B细胞与一个骨简瘤细胞融合而成，而每个B细胞克隆仅识别一种抗原表位，故经筛选和克隆后的杂交瘤细胞仅能合成及分泌一种均一的抗体，即单克隆抗体39第四章抗体握隆抗体的制备过程”)通过基因工程技术制备的抗体或抗体片段称为基因工程抗体(geneticantibody)，既保engineering持mAb均一性、特异性强的优点，又能克服其为鼠源性的弊端，是拓展mAb在人体内使用的重要思路。如人－鼠嵌合抗体(chimericantibody)、人源化抗体(humanizedantibody)、双特异性抗体(bispecific抗体是由B细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生的、具有多种生物学功能的、介导体液免疫的重要效应分子。抗体由两条重链和两条轻链经链间二硫键连接而成，分为可变区、恒定区和较链区。抗体的功能与其结构密切相关。识别并特异性结合抗原是V区的主要功能，而C区则通过激活补体、结合Fe受体（调理作用、ADCC和参与I型超敏反应等）和穿过胎盘发挥作用。多克隆抗体、单克隆抗体和基因工程抗体等人工制备的抗体已得到广泛的应用。 成，而每个B细胞克隆仅识别一种抗原表位，故经筛选和克隆化的杂交瘤细胞仅能合成及分泌抗单一抗原表位的特异性抗体。这种由单一杂交瘤细胞产生，针对单一抗原表位的特异性抗体，称为单克隆抗体(monoclonal antibody, mAb)。其优点是结构均一、纯度高、特异性强、易于制备。（动画4-3“单克antibody)、小分子抗体及人抗体等。 思考题 1.试述抗体的结构及其功能。2.试述抗体分子的多样性、免疫原性及其决定因素。3.试比较各类抗体分子结构和功能的异同点。 4.简述人工制备抗体的方法。（沈倍奋） 补体(complement, C)系统包括30余种组分，广泛存在于血清、组织液和细胞膜表面，是一个具有精密调控机制的蛋白质反应系统。一般情况下，血浆中多数补体成分仅在被激活后才具有生物学功能。多种微生物成分、抗原－抗体复合物以及其他外源性或内源性物质可循三条既独立又交叉的途径，通过启动一系列丝氨酸蛋白酶的级联酶解反应而激活补体，所形成的活化产物具有调理吞噬、溶解细胞、介导炎症、调节免疫应答和清除免疫复合物等生物学功能。补体不仅是机体固有免疫防御体系的重要组分，也是抗体发挥免疫效应的重要机制之一，并在不同环节参与适应性免疫应答及其调节。补体缺陷、功能障碍或过度活化与多种疾病的发生和发展过程密切相关。（动画5-1"补体系统的发现“)第一节补体的组成与生物学特性构成补体系统的30余种组分按其生物学功能可以分为三类。 1.补体固有成分是指存在千血浆及体液中、参与补体激活的蛋白质，包括：心经典途径的C lq、Cl r、C l s、C2、C4;＠旁路途径的B因子、D因子和备解素(properdin,P因子）；＠凝集素途径(MBL途径）的MBL、MBL相关丝氨酸蛋白酶(MASP)；＠补体活化的共同组分C3、C5、C6、C7、C8、C9。 2.补体调节蛋白(complement regulatory protein)是指存在于血浆中和细胞膜表面、通过调节补体激活途径中关键酶而控制补体活化强度和范围的蛋白分子。 3.补体受体(complement receptor, CR)是指存在于不同细胞膜表面、能与补体激活后所形成的活性片段相结合、介导多种生物效应的受体分子。 补体系统的命名原则为：参与补体激活经典途径的固有成分按其被发现的先后分别命名为Cl(q、r、s)、C2、…···C9；补体系统的其他成分以英文大写字母表示，如B因子、D因子、P因子、H因子；补体调节蛋白多以其功能命名，如C l抑制物、C4结合蛋白、衰变加速因子等；补体活化后的裂解片段以该成分的符号后面附加小写英文字母表示，如C3a、C3b等；灭活的补体片段在其符号前加英文字母i表示，如iC3b。 （二）补体的理化性质 补体系统各成分均为糖蛋白，但有不同的肤链结构。各成分分子量变动范围很大。血清补体蛋白约占血清总蛋白的5%～6%，含量相对稳定，但在某些疾病情况下可有波动。补体固有成分对热不稳定：经56°C温育30分钟即灭活；在室温下很快失活；在0~lO°C中活性仅能保持3~4天，故补体应保存在－20°C以下。紫外线照射、机械振荡等可使补体失活。 （三）补体的代谢 第五章补体系统 不同细胞各自调节其补体的生物合成，例如家族性C3缺乏症患者肝细胞产生的C3明显减少，不足正常的1%，但巨噬细胞产生的C3可超过正常水平；＠补体生物合成可受多种因素调节，其中既包括局部组织特异的因子，也包括多种全身激素。例如：某些补体组分属于“急性期反应物”(acute phase re-ac tant)，机体应激反应中所产生的细胞因子（如IL-1、IL-6、TNF-a,IFN－丫等）可调节其生物合成。 3.补体的分解代谢补体代谢率极快，血浆补体每天约有一半被更新。在疾病状态下，补体代谢会发生更为复杂的变化。 第二节补体激活途径 补体固有成分以非活化形式存在千体液中，通过级联酶促反应被激活，产生具有生物学活性的产物。已发现三条补体激活途径，它们有共同的终末反应过程（图5-1)。 经典途径MBL途径旁路途径 三1病原体表面i甘露糖残基门石朊石玉而多糖 前端反应 末端通路｛ 图5-1补体三条活化途径示意图前端反应指活化反应开始至生成C5转化酶的过程，三条激活途径各异；末端通路指C5激活至攻膜复合物(MCA)形成的过程，为三条途径所共有经典途径(classical pathway)指激活物与Clq结合，顺序活化Clr、Cls、C4、C2、C3，形成C3转化酶(C4b2a)与C5转化酶(C4b2a3b)的级联酶促反应过程（图5-2)。Cl通常以Clq(Clr)2(Cls)2复合大分子形式存在于血浆中。C2血浆浓度很低，是补体活化级联酶促反应的限速成分。C3是血浆中浓度最高的补体成分，是三条补体激活途径的共同组分。 1.激活物经典途径的激活物主要是与抗原结合的lgG、IgM分子。此外，血清中C反应蛋白(CRP汃淀粉样蛋白p成分(SAP)和五聚素3（PI'X3)等蛋白能识别并结合微生物表面成分，如磷脂胆碱磷脂酰乙醇胺等，进而激活Clq；某些细菌细胞壁上的蛋白成分以及G十菌的胞壁酸(LTA)还能直接激活Clq。入类不同类型抗体活化Clq的能力各异(IgM>lgG3>lgG1>lgG2), IgG4无激活经典途径的能力。 2.活化过程Clq与2个以上抗体Fe段结合可发生构型改变，使与Clq结合的Clr活化，活化的Clr激活Cls的丝氨酸蛋白酶活性。活化的Cls的第一个底物是C4。在M忙存在下，Cls使C4裂解为C4a和C4b，其中部分C4b结合至紧邻抗原抗体结合处的细胞或颗粒表面。 Cls的第二个底物是C2分子。在Mg2+存在下，C2与C4b形成复合物，被Cls裂解而形成C2a和C2b;C2a可与C4b结合成C4b2a复合物即C3转化酶(C3convertase)，后者使C3裂解为C3a和C3b,此乃补体活化级联反应中的枢纽性步骤。新生的C3b可与C4b2a中C4b结合，形成C4b2a3b即C5转v，才戊｝图5-2补体激活经典途径的前端反应Clq与IC结合后被活化，依次激活Clr和Cls;Cls依次裂解C4和C2，形成C3转化酶(C4b2a);C4b2a裂解C3，形成C5转化酶(C4b2a3b)化酶(CS convertase)，进入补体激活的末端通路（图5-2)。C3a游离于液相，是重要的炎症介质。另外，C3b还可进一步被裂解为C3c、C3dg、C3d等小片段，其中C3d可参与适应性免疫应答（见第十三章）。（动画5-2“补体激活经典途径的前端效应”)C5转化酶(C4b2a3b)将C5裂解为C5a、C5b;C5a游离于液相，是重要的炎症介质，C5b可与C6稳定结合为C5b6; C5b6自发与C7结合成C5b67，暴露膜结合位点，与附近的细胞膜非特异性结合；结合千膜上的C5b67可与C8结合，所形成的C5b678可促进与多个C9分子聚合，形成C5b6789n复合物，此即攻膜复合物(membrane attack complex, MAC)（图5-3)。插入细胞膜的MAC通过破坏局部磷脂双层而形成＂渗漏斑＂，或形成穿膜的亲水性孔道，可容许水、离子及可溶性小分子等经此孔道自由流动。由千胞内胶体渗透压较胞外高，故大量水分内流，导致胞内渗透压降低、细胞逐渐肿胀并最终破裂（＂溶破”)。（动画5-3“补体激活的共同末端通路”)旁路途径(alternative pathway)又称替代激活途径，其不依赖千抗体，而由微生物或外源异物直接激活C3,在B因子、D因子和备解素P因子参与下，形成C3转化酶和C5转化酶，启动级联酶促反应过程。在生物进化的种系发生上，旁路途径是最早出现的补体活化途径，是抵御微生物感染的非特异性防线。 1.激活物某些细菌、内毒素、酵母多糖、葡聚糖均可成为旁路途径“激活物”，它们实际上是为补体激活提供保护性环境和接触的表面。 2.活化过程此途径从C3开始。生理条件下，血 细胞内清C3受蛋白酶等作用可发生缓慢而持久的水解，产生图5-3补体激活的共同末端通路及攻膜复合低水平C3b。自发产生的C3b绝大多数在液相中快速物结构示意图失活，少数可与附近的膜表面结构共价结合，膜表面结C5转化酶裂解C5，所产生的C5b依次与C6、构不同，产生不同的结果：心结合千自身组织细胞表面C7、C8、C9结合为大分子复合体（即MAC)，形的C3b，可被多种调节蛋白降解、灭活；＠结合于“激活成以C9为内壁、直径约10nm的穿膜通道物”表面的C3b，可与B因子结合，在M忙存在下，结合的B因子被D因子裂解为Ba和Bb,Bb仍与C3b结合，形成C3bBb，即旁路途径C3转化酶。 旁路途径中，备解素(P)可结合细菌表面，稳定C3b与B b结合形成C3转化酶，防止其被降解。结合于激活物表面的C3bBb可裂解更多C3分子，新生的C3b又可与Bb结合为新的C3bBb，形成旁路激活的正反馈放大效应（图5-4)。（动画5-4“补体激活的旁路途径及C3b的放大效应”)图5-4旁路途径及C3b的放大效应颗粒表面的C3b与B因子结合形成C3bB，在D因子作用下生成C3bBb,P因子与之结合成C3bBbP，裂解C3后生成C3bBb3b，然后裂解C5进入末端通路。C3bBb裂解C3，新生的C3b结合至“激活物”表面，B因子与之结合并被D因子裂解，产生新的C3bBb，从而形成正反馈放大环路C3b可与C3bBb复合物结合为C3bBb3b，此即旁路途径C5转化酶。其后的末端通路与经典途径完全相同。 （三）凝集素途径 凝集素途径(l ec tin pathway)又称MBL途径(MBL pathway)，指血浆中甘露糖结合凝集素(man nose-b\nding lectin, MBL)、纤维胶原素(ficolin, FCN)等直接识别病原体表面糖结构，依次活化MBL相关丝氨酸蛋白酶(MEL-associated serine protease, MASP)、C4、C2、C3，形成与经典途径中相同的C3转化酶与C5转化酶的级联酶促反应过程。 活化的MASP2发挥其丝氨酸蛋白酶活性，裂解C4，所产生的C4b片段共价结合于病原体表面，随后与C2结合，后者也被MASP2裂解，生成与经典途径相同的C3转化酶C4b2a，继之裂解C3产生C5转化酶C4b2a3b，最后进入补体激活的末端通路（图5-5)。 另外，活化的MASPl可直接裂解C3产生C3b，在D因子和P因子参与下，激活补体旁路途径（图5-5)。因此，凝集素途径对经典途径和旁路途径的活化具有交叉促进作用。（动画5-5“补体激活的凝集素途径”)（四）三条补体激活途径的特点在生物种系进化中，三条补体激活途径出现的先后顺序是旁路途径--+MBL途径一经典途径。三条途径起点各异，但存在相互交叉，并具有共同的末端通路（图5-6)。 1．经典途径主要特点为：O激活物主要是由IgG或IgM结合膜型抗原或游离抗原所形成的免疫复合物(IC),Clq识别抗原－抗体复合物是该途径的起始步骤；＠C3转化酶和C5转化酶分别是C4b2a和C4b2a3b;＠其启动有赖于特异性抗体产生，故在感染后期（或恢复期）才能发挥作用，并参与抵御相同病原体再次感染机体。现在发现有些微生物可直接或通过C反应蛋白等结合后间接激活图5-5补体激活的凝集素途径MBL-MASP或FCN-MASP结合千病原体表面糖结构，MBL或FCN构象改变，分别激活MASPl和MASP2；活化MASP2依次裂解C4和C2，产生C3转化酶C4b2a，继之裂解C3形成C5转化酶C4b2a3b；活化的MASP I直接裂解C3产生C3b，在D、P因子参与下，产生C3转化酶C3bBb或C3bBbP，继之裂解C3形成C5转化酶C3bBb3b；最后进入末端通路（攻膜复合物） 病原体甘＋露糖残厂C3厂C3\-+c,言 B因子D因子 C l q，启动经典激活途径。 2.旁路途径主要特点为：心激活物是细菌、真菌或病毒感染细胞等，为自发产生的C3b提供反应表面；＠C3转化酶和C5转化酶分别是C3bBb和C3bBb3b;＠存在正反馈放大环路；＠无需抗体存在即可激活补体，故在抗体产生之前的感染早期或初次感染即可发挥作用。 3.凝集素途径主要特点为：心激活物质非常广泛，主要是多种病原微生物表面的N氨基半乳糖或甘露糖，由MBL和FCN等识别；＠除识别机制有别千经典途径外，后续过程基本相同；＠对经典途径和旁路途径具有交叉促进作用；＠无需抗体参与即可激活补体，可在感染早期或初次感染中发挥作用。 第三节补体激活的调节 机体对补体系统活化存在着精细的调控机制，主要包括：心控制补体活化的启动；＠补体活性片段发生自发性衰变；＠血浆和细胞膜表面存在多种补体调节蛋白，通过控制级联酶促反应过程中酶活性和MAC组装等关键步骤而发挥调节作用（图5-7)。各类补体调节蛋白针对补体激活途径关键环节的调节机制如表5-1。（动画5-6“补体调节蛋白作用的关键环节”)（一）针对经典途径前端反应的调节机制·1C4b2a是经典途径和凝集素途径的C3转化酶。针对C4b2a的调节因子均发挥负调控作用，主要是阻断C4b2a形成，或分解巳形成的C4b2a，使之灭活。另外，C5转化酶C4b2a3b也受此机制调控。在该环节起作用的补体调节蛋白有Cl抑制物(Cl inhibitor, ClINH)、CRl、C4结合蛋白(C4binding protein, C4hp)、膜辅蛋白(membrane co-factor protein, MCP)、1因子、衰变加速因子(decay-accelerating factor, OAF)等。 二＼三忙 图5-7补体调节蛋白作用的关键环节补体调节蛋白主要通过控制补体激活途径中某些关键环节(C3转化酶C4b2a、C3bBb以及MAC形成和活性）而发挥作用可溶性调节蛋白Cl抑制物(CllNH)抑制Clr、Cls、MASP活性，阻断C4b2a形成C4结合蛋白(C4bp)抑制C4b2a、C4b2a3b形成与活性I因子(If)抑制C4b2a、C4b2a3b、C3bBb、C3bBb3b形成与活性H因子(Hf)抑制C3bBb、C3bBb3b形成与活性P因子(Pf)稳定C3bBb S蛋白(SP)抑制MAC形成群集素抑制MAC形成膜型调节蛋白补体受体1(CRl)抑制C4b2a、C3bBb、C4b2a3b、C3bBb3b形成与活性衰变加速因子(DAF,CD55)抑制C4b2a、C3bBb、C4b2a3b、C3bBb3b形成与活性膜辅蛋白(MCP,CD46)抑制C4b2a、C3bBb、C4b2a3b、C3bBb3b形成与活性MIRUCD59抑制MAC形成（二）针对旁路途径前端反应的调节机制多种调节蛋白可调控旁路途径C3转化酶(C3bBb)形成，或抑制已形成C3转化酶的活性。旁路途径C5转化酶C3bBb3b也受此机制调控。此外，P因子起正调节作用。（三）针对MAC的调节机制补体活化的共同末端通路中，多种补体调节蛋白可抑制MAC形成和活性，从而保护自身正常细胞免遭补体攻击。这些因子包括膜反应性溶破抑制物(membrane inh加tor of reactive lysis, MIRL)、同源限制因子(homologous restriction factor, HRF)亦称C8结合蛋白(CS-binding protein, C8bp)、S蛋白(S protein, SP)、群集素(clusterin)等。 此外，病原体能产生一些物质抑制补体活化，逃避补体系统的攻击。如脑膜炎奈瑟氏菌产生的H因子结合蛋白(fHbp)及其外膜蛋白PorA可分别将H因子和C4bp募集到细菌表面，灭活黏附其表面的C3b；金黄色葡萄球菌分泌的补体抑制因子SCIN(staphylococcal complement inh加tor)能结合C4b2a、C3bBb，抑制C3转化酶活化等。\1”<}（一）补体的生物功能补体活化的共同终末效应是在细胞膜上组装MAC，介导细胞溶解效应。同时，补体活化过程中生成多种裂解片段，通过与细胞膜相应受体如I型补体受体(CR l、C3b/C4b受体）、I[型补体受体(CR2、C3b受体、CD21)、III型补体受体(CR3)、W型补体受体(CR4)、C5aR、C3aR、ClqR等结合而介导多种生物学功能。 1.细胞毒作用补体系统激活后，最终在靶细胞表面形成MAC，从而使细胞内外渗透压失衡，导致细胞溶破。该效应的意义为：参与宿主抗细菌（主要是G一细菌）、抗病毒及抗寄生虫等防御机制；参与机体抗肿瘤免疫效应机制；某些病理情况下引起机体自身细胞破坏，导致组织损伤与疾病（如血型不符输血后的溶血反应以及自身免疫病）。 2.调理作用(opsonization)补体激活产生的C3b、C4b、iC3b等片段直接结合千细菌或其他颗粒物质表面，通过与吞噬细胞表面相应补体受体结合而促进吞噬细胞对其吞噬（图5-8)。这种调理吞噬的作用是机体抵御全身性细菌感染和真菌感染的重要机制之一。（动画5-7"C3b-CR1的调理图5-8C3b/CR1的调理作用病原体被IgG或补体C3b包被，可分别通过与吞噬细胞表面FcR或CRI结合而被吞噬3.炎症介质作用补体活化过程中产生多种具有炎症介质作用的片段，如C5a、C3a和C4a等。三者均可与肥大细胞或嗜碱性粒细胞表面相应受体结合，触发靶细胞脱颗粒，释放组胺和其他生物活性物质，引起血管扩张、毛细血管通透性增高、平滑肌收缩等，从而介导局部炎症反应。C5a对中性粒细胞有很强的趋化活性，并可刺激中性粒细胞产生氧自由基、前列腺素和花生四烯酸等。 4.清除免疫复合物补体成分可参与清除循环免疫复合物(IC)，其机制为：C3b与IC结合，同时黏附于CRl十红细胞、血小板，从而将IC运送至肝脏和脾脏被巨噬细胞吞噬、清除，此作用被称为免疫黏附(immune adherence)（图5-9)。 （二）补体的病理生理学意义 1.机体抗感染防御的主要机制在抗感染防御机制中，补体是固有免疫和适应性免疫间的桥梁。病原微生物侵入机体后，补体旁路途径或MBL途径通过识别微生物表面或其糖链组分而触发级图5-9C3b/CR1介导的免疫黏附作用可溶性IC体积小，难以被吞噬细胞捕获，但其可激活补体经典途径产生C3b,IC-C3b黏附于CRl十红细胞和血小板，形成较大的复合物并随血液流经肝脏和脾脏，可由该处巨噬细胞捕捉、吞噬而被清除联反应，所产生的裂解片段和复合物通过调理吞噬、炎症反应和溶解细菌而发挥抗感染作用。在特异性抗体产生后，可通过经典途径触发C3活化，与旁路途径中C3正反馈环路协同作用，形成更为有效的抗感染防御机制。 综上所述，补体的生物学意义远超出单纯非特异性防御的范畴，而涉及包括适应性免疫应答在内的广泛生理功能：补体系统既是固有免疫防御的一部分，又是特异性体液免疫应答的重要效应机制；补体可调节适应性免疫应答，并与体内其他蛋白系统相互联系。 第五节补体与疾病的关系 补体遗传缺陷、功能障碍或过度活化，均可参与某些疾病的病理过程。（一）遗传性补体缺损相关的疾病几乎所有补体成分均可能发生遗传性缺损，其多为常染色体隐性遗传。遗传性补体缺陷所致疾病约占原发性免疫缺陷病的2%，以参与经典途径补体组分的缺陷较常见（见第二十章）。由于补体成分缺损，致使补体系统不能被激活，导致患者对病原体易感，同时由千体内免疫复合物清除障碍而易患相关的自身免疫病。此外，还有些特殊的补体缺陷病，如ClINH缺陷可引起遗传性血管神经性水肿(HAE),DAF缺陷可引起夜间阵发性血红蛋白尿症(PNH)。 第五章补体系统 （二）补体与感染性疾病 补体在机体抵御致病微生物感染中起重要作用。某些情况下，病原微生物可借助补体受体入侵细胞，其机制为：CD某些微生物与C3b、iC3b、C4b等补体片段结合，通过CRl、CR2而进入细胞，使感染播散。＠某些微生物可以补体受体或补体调节蛋白作为其受体而入侵细胞，如EB病毒以CR2为受体；麻疹病毒以MCP为受体；柯萨奇病毒和大肠埃希菌以DAF为受体。＠某些微生物感染机体后，能产生一些与补体调节蛋白功能相似的蛋白抑制补体活化，从而逃避机体补体系统的攻击。 （三）补体与炎症性疾病 补体激活是炎症反应中重要的早期事件。创伤、烧伤、感染、缺血－再灌注、体外循环、器官移植等均可激活补体系统，所产生的炎性因子或复合物（如C3a、C5a和非溶破效应的C5b-7、C5b-8、C5b-9等），可激活单核细胞、内皮细胞和血小板，使之释放炎症介质和细胞因子而参与炎症反应。另一方面，补体系统通过与凝血系统、激肤系统和纤溶系统间的相互作用，并与TNF-a,PAF、IL-1、IL6、IL-8等细胞因子彼此协同或制约，在体内形成极为复杂的炎性介质网络，扩大并加剧炎症反应，从而参与多种感染和非感染性炎症疾病的病理过程。因此，适时恰当地抑制补体功能可能成为治疗某些疾病的有效策略。 补体系统包括30余种可溶性蛋白和膜蛋白，是体内重要的免疫效应放大系统，广泛参与固有免疫和适应性免疫的效应机制。在某些激活物作用下，补体固有成分循不同途径被激活。迄今已发现补体激活的经典途径、凝集素途径和旁路途径。三者具有共同的末端通路，最终形成攻膜复合物，通过溶细胞效应而发挥重要生理和病理作用。另外，补体活化过程中还产生多种具有重要生物学效应的活性片段，参与机体免疫调节和炎症反应。针对补体激活，体内存在极为复杂和严密的调节机制，以维持内环境稳定。补体固有成分或其调节蛋白缺陷，可引起补体功能紊乱，从而导致某些免疫病理过程的发生和发展。 思考题 1补体激活有哪三条途径？各自的生物学意义如何？ 2.补体激活是如何调节的？3.补体有哪些生物学功能？4.补体系统相关的疾病有哪些？简述其机制。 （龚非力） 第六章细胞因子 机体免疫细胞之间存在高度有序的分工合作与协调，这一过程依赖千有效的细胞间信息交换，细胞因子是免疫细胞之间传递信息的重要介质之一。细胞因子(cytokine)是由免疫细胞及组织细胞分泌的在细胞间发挥相互调控作用的一类小分子可溶性蛋白质，通过结合相应受体调节细胞生长分化和效应，调控免疫应答，在一定条件下也参与炎症等多种疾病的发生。淋巴细胞、单核／巨噬细胞、树突状细胞、粒细胞、成纤维细胞、内皮细胞等均可产生细胞因子。自1957年干扰素发现以来，已发现200余种细胞因子。 第一节细胞因子的共同特点 细胞因子具有以下三方面的共同特点：（一）细胞因子的基本特征(1)小分子可溶性蛋白质(8~30kD)，多为糖蛋白。 2.旁分泌(paracrine)方式对邻近细胞发挥作用，例如树突状细胞(DC)产生的白细胞介素12(IL-12)刺激邻近的T细胞分化，表现为旁分泌作用。 自分泌 T细胞 旁分泌三了：L-12 DC邻近T细胞 内分泌［产OO0%0砬－。五 巨噬细胞血液循环远处靶细胞 第六章细胞因子 3.内分泌(endocrine)方式少数细胞因子通过循环系统对远距离的靶细胞发挥作用，例如肿瘤坏死因子(TNF)在高浓度时可通过血流作用于远处的靶细胞，表现为内分泌作用。（三）细胞因子的功能特点（图6-2)1多效性(p厄otropism)一种细胞因子可以对不同的细胞发挥不同作用，例如IL-4可活化B细胞并促进B细胞的增殖和分化，也可刺激胸腺细胞和肥大细胞的增殖（动画6-1“细胞因子的多效性”)。 4.桔抗性(antagonism)一种细胞因子可抑制另一种细胞因子的功能，例如IFN勺可阻断IL-4诱导B细胞分泌的抗体类别向IgE转换。 增殖4．拈抗性IFN-y_/u诱IFN导－丫ig阻IL转 E类断别-4换 土之肥大细胞B细胞 5.网络性(network)在免疫应答过程中，免疫细胞之间通过具有不同生物学效应的细胞因子相互刺激、彼此约束，形成复杂而有序的细胞因子网络，对免疫应答进行调节，维持免疫系统的稳态`/Thl\\----------..._-·一｀.r. t图6-3细胞因子以网络形式发挥作用 平衡。例如T辅助细胞(Th)是调节免疫应答的主要细胞，其核心作用主要通过复杂的细胞因子洞节网络实现（图6-3)。 第二节细胞因子的分类 细胞因子种类繁多，命名的方法也不尽相同。例如，根据细胞来源，可将细胞因子分为淋巴因子(l y mphokine)、单核因子(monokin e汃脂肪因子(adipokine)等。根据结构和功能可将其分为六大类。 1.白细胞介素(interleukin, IL)早期发现细胞因子是由白细胞产生又在白细胞间发挥调节作用，故命名为白细胞介素(IL)。按照其发现顺序给予IL序号（如IL-1、IL-2等）并命名，目前已经命名38种(IL-1-IL-38)。 2集落刺激因子(colony-stimulating factor, CSF)是指能够刺激多能造血于细胞和不同发育分化阶段的造血祖细胞分化、增殖的细胞因子。主要包括粒细胞－巨噬细胞集落刺激因子(GM CSF)、巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF汃粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、红细胞生成素(EPO)、干细胞因子(SCF)和血小板生成素(TPO)等，它们分别诱导造血干细胞或祖细胞分化、增殖成为相应的细胞。IL-3诱导早期造血祖细胞分化、增殖为多种血细胞。 3.干扰素(interferon, IFN)因具有干扰病毒复制的功能而得名。IFN根据其结构特征及生物学活性可分为I型、II型和皿型。1型IFN主要包括IFN-a、IFN书，主要由病毒感染的细胞、pDC细胞等产生；II型IFN即IFN勺，主要由活化T细胞和NK细胞产生。皿型IFN包括IFN－入1(IL-29)、IFN入2(IL-28A)和IFN－入3(IL-28B)，主要由DC细胞产生。IFN具有抗病毒、抗细胞增殖、抗肿瘤和免疫调节等作用。目前巳发现10余种干扰素家族的细胞因子。 4.肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor, TNF)家族肿瘤坏死因子因最初被发现其能造成肿瘤组织坏死而得名，包括TNF飞和TNFB，前者主要由活化的单核／巨噬细胞产生，··························C....._.-.-·.飞....···..._.,...,_'-;···•.../COOH二硫键！······后者主要由活化的T细胞产生，又称淋巴毒(DC亚家族··.. NH2-知-C······················/,素(l y mphotoxin, LT)。TNF家族目前已经发·•......··现TRAIL(TNF related apoptosis-indu cing lig-阳片层巳a螺旋and)、FasL、CD40L等30余种细胞因子。TNF家族成员在调节免疫应答、杀伤靶细胞和诱 ®cc亚家族汃1\/\/\)'"COOH, 导细胞凋亡等过程中发挥重要作用。5生长因子(growthfactor, GF)泛 指一类可促进相应细胞生长和分化的细胞因子。其种类较多，包括转化生长因子书(trans NH,气一forming growth factor-[3, TGF-[3)、血管内皮细胞生长因子(VEGF)、表皮生长因子(EGF)、成细胞膜纤维细胞生长因子(FGF)、神经生长因子(NG F)、血小板生长因子(PDGF)等。 ｀汁仁 6.趋化因子(chemokine)是一类@)CX3C亚家族NH,了XXX二结构相似，分子量约8~12kD，具有趋化功能的细胞因子。几乎所有的趋化因子都含有图6-4趋化因子亚家族分类由2对或l对保守的半胱氨酸残基(C)形成(DC亚家族：氨基端只有1个C，该分子只有l个分子内二的分子内二硫键。根据靠近氨基端的C的硫键；(2:)CC亚家族：氨基端2个C相邻；＠CXC亚家族：氨个数以及排列顺序将趋化因子分为四个亚基端2个C被1个氨基酸残基隔开；＠CX3C亚家族：氨基家族（图6-4)。端2个C被3个氨基酸残基隔开，狻基端跨细胞膜以前趋化因子大多以功能命名，目前统一在趋化因子亚家族名称后缀以L(ligand)后面加上数字序号代表各趋化因子。已发现的趋化因子有CXCLl~16, CCLl~28, XCLl~2和CX3CL1。趋化因子除介导免疫细胞定向迁移外，还能活化免疫细胞，参与淋巴器官形成及免疫细胞发育，参与炎症反应，并启动和调控适应性免疫应答，调节血管生成、细胞凋亡等，并在自身免疫病以及移植排斥反应等病理过程中发挥作用。 第三节细胞因子受体 细胞因子受体的名称通常是在细胞因子名称后面加R(receptor)表示，例如IL-IR(IL-1受体）、TNFR(TNF受体）等。细胞因子受体均为跨膜分子，由胞膜外区、跨膜区和胞质区组成，具有一般膜受体的特性。细胞因子与相应受体结合后启动细胞内的信号转导途径从而发挥效应。细胞因子可通过自分泌或旁分泌的方式调节自身受体的表达，亦可诱导或抑制其他细胞因子受体的表达。(—)细胞因子受体的分类细胞因子受体根据其结构特点被分为以下六个家族（图6-5)。 I类细胞因子II类细胞因子TNF免疫球蛋白IL-17趋化因子受体家族受体家族受体家族超家族受体受体家族受体家族｀＇、I结合细胞因子：1结合细胞因子：l结合细胞因子：I结合细胞因子：1结合细胞因子：l结合细胞因子：IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、1IFN心p、IFN-y、l TNF-o:, LT、I IL-1、IL-18、1IL-17A、IL-17B、1趋化因子IL-6、IL-7、IL-9、IL-11、1IFN－入、IL-10、l CD40L、FasL、I M-CSF,SCF等1IL-17C、IL-17D、l IL-12、IL-13、IL-15、1IL-20、IL-24、l NGF等I11IL-17E(IL-25)、l GM-CSF、G-CSF等1IL-26等11IL-17F1. I型细胞因子受体家族(type I cytokine receptor family)也称血细胞生成素受体家族(hematopoietin receptor family)，此类受体的胞膜外区有保守的半胱氨酸和Trp-Ser-X-Trp-Ser(WSXWS)基序，包括IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IL-7、IL-9、IL-11、IL-12、IL-13、IL-15、IL-21、GM-CSF、GCSF等细胞因子的受体，通过JAK-STAT通路转导信号（动画6-2“细胞因子受体信号转导JAK-STAT通路”)。 2. II型细胞因子受体家族(type II cytokine receptor family)也称干扰素受体家族(interferon receptor family)，此类受体的胞膜外区有保守的半胱氨酸，但无WSXWS基序，胞外区含有2~4个FN川（川型纤连蛋白）结构域。包括IFN-0'.、IFN-~、IFN--y以及IL-10家族细胞因子的受体，通过JAK-STAT通路转导信号。 3.肿瘤坏死因子受体家族(tumor necrosis factor receptor family)此类受体胞膜外区含.1,'有数个富含半胱氨酸的结构域，多以同源三聚体发挥作用。包括TNF-0'., LT、FasL、CD40L、神经生长因子(NGF)等细胞因子的受体，主要通过TRAF-NF-KB、TRAF-AP-1通路转导信号。 I型整合膜蛋白，胞外区含有两个FN III结构域，胞质区含有一个SEFIR基序。已知IL-17RA/RC结合IL-17A、IL-17F，主要通过TRAF-NF-KB通路转导信号。 6.趋化因子受体家族(chemokine recep tor fam ily)也称7次跨膜受体家族，属于G蛋白偶 联受体超家族（动画6-3"趋化因子受体信号转导通路”)。趋化因子受体命名的规则是在趋化因子亚家族名称后缀以R(receptor)，再按受体被发现的顺序缀以阿拉伯数字进一步区分。例如与CXCL趋 化因子结合的受体共有6种，分别命名为CXCRl-CXCR6; CCL趋化因子受体共有11种，分别命名为CCRl-CCRll。少数趋化因子受体仅与一种配体结合，为特异性趋化因子受体，如CXCR4仅能结合CXCL12。多数情况下，一种趋化因子受体可结合多个配体，一种配体也可与多个受体结合，为共享性趋化因子受体（图6-6)。 （二）细胞因子受体共有链 大多数细胞因子受体由2条或3条多肤链构成，其中1条（或2条）多肤链特异性结合细胞因子，称为细胞因子结合亚单位；另一条多肤链则转导信号，称为信号转导亚单位。结合亚单位构成低亲和力受体，信号转导亚单位一般不能单独与细胞因子结合，但与结合亚单位共同构成高亲和力受体并转导信号。在细胞因子受体中，信号转导亚单位常可共用，称为细胞因子受体共有链(common chain,c)，现已发现共有汁连(common'Ychain,'Y c)、共有B链（彻）和gp130(图6-7)。例如IL-2、IL-4、IL-7、CJiIL-9、IL-15和IL-21受体中有'Ye链；IL-3、IL-5、GM-CSF受体中有肛链；IL-6、IL-11、IL-27受体中有相\11JEIL-2受体家族GM-CSF受体家族11-6受体家族（共有祚连）（共有陟链）（共有gpl30亚单位） 同的gp130亚单位。（三）可溶性细胞因子受体、细胞因子诱饵受体和细胞因子受体括抗剂1.可溶性细胞因子受体(soluble cytokine receptor,sCKR)除了膜型受体外，大多数细胞因子受体还存在着可溶形式。sCKR仍可结合细胞因子，与相应的膜型受体竞争结合配体从而抑制细胞因子功能。检测某些sCKR的水平有助千相关疾病的诊断及病程发展和转归的监测。 2.细胞因子诱饵受体(decoy receptor)此类受体胞质段缺乏信号结构域，与相应细胞因子结合后不能启动生物学效应，反而使细胞因子失活，或者介导细胞因子内化后被降解，从而负向调控细胞因子活性。例如TNF诱饵受体、IL-1II型受体、IL-13R a2亚单位等。 3.细胞因子受体桔抗剂一些细胞因子的受体存在天然拈抗剂，如IL-1受体拈抗剂(IL-lRa)是一种由单核／巨噬细胞产生的、与IL-1有一定同源性的多肤，可以竞争结合IL-IR，从而抑制IL-I的生物学活性。有些病毒可产生细胞因子结合蛋白，抑制细胞因子与相应受体的结合从而干扰机体的免疫功能。人工制备的细胞因子结合物或受体拈抗剂可用于治疗某些因细胞因子过高引起的相关疾病。 第四节细胞因子的免疫学功能 细胞因子在免疫细胞的发育分化、免疫应答及其免疫调节中扮演重要的角色。（一）调控免疫细胞的发育、分化和功能1.调控免疫细胞在中枢免疫器官的发育、分化骨髓多能造血干细胞(HSC)发育分化为不同谱系的免疫细胞的过程受到骨髓基质细胞分泌的多种细胞因子调控(IL-7、SCF、CXCL12等）。胸腺微环境中产生的细胞因子对调控造血细胞和免疫细胞的增殖和分化亦起着关键作用（图6-8)。 2.调控免疫细胞在外周免疫器官的发育、分化、活化和功能IL-4、IL-5、IL-6和IL-13等可促进B细胞的活化、增殖和分化为抗体产生细胞。多种细胞因子调控B细胞分泌lg的类别转换，如IL4可诱导lgGl和IgE的产生；TGF书和IL-5可诱导IgA的产生。IL-2、IL-7、IL-18等活化T细胞并促进其增殖，IL-12和IFN勺诱导T细胞向Thl亚群分化，而IL-4诱导T细胞向Th2亚群分化。TGF-13诱导T细胞向调节性T细胞(Treg)分化，而TGF-13与IL-6共同诱导T细胞向Th17亚群分化，IL-23促进Th17细胞的增殖和功能的维持。IL-2、IL-6和IFN－丫明显促进CTL的分化并增强其杀伤功能。IL-15剌激NK细胞增殖，IL-5刺激嗜酸性粒细胞分化为杀伤蠕虫的效应细胞等。（二）调控机体的免疫应答多种细胞因子通过激活相应的免疫细胞直接或间接调控固有免疫应答和适应性免疫应答，发挥抗感染、抗肿瘤、诱导凋亡等功能。 1.抗感染作用细胞因子参与抗感染免疫应答的全过程。当病原体感染时，机体的固有免疫和适应性免疫在细胞因子网络的调控下构成机体重要的抗感染防御体系，从而有效地清除病原体，保持机体的稳态和平衡。 (1)抗菌免疫：细菌感染时可刺激感染部位的巨噬细胞释放IL-1、TNF-a,IL-6、IL-8和IL-12，引起局部和全身炎症反应，促进对病原体的清除。IL-8趋化中性粒细胞进入感染部位，以清除细菌、真菌感染。细胞因子参与特异性抗菌免疫全过程：D C摄取抗原后在IL-l!3和TNF-a等作用下逐渐成熟，在趋化因子的作用下到达外周淋巴组织。在抗原提呈过程中，IFN--y上调DC MHC I类和II类分子表达，促进DC将抗原肤提呈给初始T细胞，启动适应性免疫应答；IL-1、IL-2、IL-4、IL-5、IL-6可分别促进T、B细胞活化，增殖，分化为效应细胞和抗体产生细胞，进而清除细菌感染。 3.诱导细胞凋亡在TNF家族中，有几种细胞因子可诱导细胞凋亡，如TNF-a可诱导肿瘤细胞或病毒感染细胞发生凅亡；活化T细胞表达的Fas配体(FasL)可通过膜型或可溶性形式结合靶细胞上的受体Fas，诱导其凋亡。 细胞因子除了对免疫应答具有正向调节外，亦可发挥重要的负向调节，例如IL-10、TGF-13等通过直接抑制免疫细胞的功能或诱导调节性T细胞(Treg细胞）间接发挥免疫抑制作用。此外，细胞因子＼I，对i}还具有刺激造血，促进组织创伤的修复，促进血管的生成，参与中枢神经系统发育和损伤修复，以及调控多种激素分泌等功能。 第五节细胞因子与临床 细胞因子和其他免疫分子一样，也是“双刃剑”，既可参与免疫应答，发挥抗感染、抗肿瘤、诱导凋亡等功能，又可在一定条件下也可参与多种疾病的发生。采用现代生物技术研制开发的重组细胞因子细胞因子抗体和细胞因子受体拈抗蛋白已获得了广泛的临床应用。 （一）细胞因子与疾病的发生 1细胞因子风暴(cytokine storm)也称高细胞因子血症，表现为短期内机体大量分泌多种细胞因子，引发全身炎症反应综合征，严重者可导致多器官功能障碍综合征。在异常情况下，机体促炎细胞因子和抗炎细胞因子之间的平衡失调，体液中迅速、大量产生多种促炎细胞因子，包括TNF-a、IL-1、IL-6、IL-12、IFN-a、IFN书、IFN--y、MCP-1、IL-18等，形成细胞因子风暴。细胞因子风暴可发生于多种疾病，如移植物抗宿主病、急性呼吸窘迫综合征(ARDS汃脓毒血症和流感等。IL-4、I L-10、IL-13、TGF-(3、sTNFR、sIL-6R、抗IL-6单抗等可桔抗炎性介质通过控制炎症反应而避免组织过度损伤。 2致热与炎症病理损害IL-1、TNF-a和IL-6均为内源性致热原，可作用于下丘脑体温调节中枢，引起发热；TNF-a,IL-1等可刺激内皮细胞和白细胞释放一系列炎性介质（如一氧化氮、氧自由基等），改变凝血功能，导致组织损伤与弥散性血管内凝血，从而在感染性休克中起重要作用。应用重组IL-1受体拈抗物阻断IL-1与IL-l R结合，可降低人内毒素性休克病死率。 (2)自身免疫病：在类风湿关节炎、强直性脊柱炎和银屑病患者体内均可检测到过高水平的TNF-a。银屑病患者皮损组织IL-17、IL-23（与IL-12共用p40亚基）及IL-6水平异常升高。应用抗TNF-a抗体或I L-1受体拈抗剂治疗类风湿关节炎，应用抗IL-12p40抗体治疗银屑病患者均已经取得了较好的疗效。 (3)免疫缺陷病：某些免疫缺陷病发病与细胞因子或细胞因子受体表达异常有关，如性连锁重症联合免疫缺陷病(X-l in k ed severe combined immunodeficiency,X-SCID)是由千个体IL-2R-y链基因突变，这类患者由于IL-2、IL-4、IL-7、IL-9、IL-15和IL-21等多种受体介导的信号转导通路发生障碍，表现为严重的细胞免疫和体液免疫缺陷。另外，犹、低丙种球蛋白血症、感染及先天性髓系粒细胞缺乏(WHIM)四联症[warts, hypogammaglobulinemia, infection and myelokathexis(WHIM)syndrome]与CXCR4基因突变有关，是一种罕见的常染色体显性遗传性疾病。 第六章细胞因子 （二）细胞因子与疾病的治疗巳批准上市的多种重组细胞因子药物、细胞因子抗体和细胞因子桔抗剂获得了广泛的临床应用（动画6-4“细胞因子的临床应用”)。 1.细胞因子直接治疗通过给予外源性细胞因子治疗疾病，例如应用IFN治疗肿瘤及病毒感染；应用GM-CSF刺激造血等（表6-1)。 细胞因子适应证 癌症、免疫缺陷、疫苗佐剂IL-11放疗、化疗所致血小板减少症IFN-Cl.白血病、Kaposi肉瘤、乙型病毒性肝炎、恶性肿瘤、AIDS IFN-B多发性硬化症IFN?慢性肉芽肿、生殖器抚、过敏性皮炎、类风湿关节炎G-CSF自体骨髓移植、化疗导致的粒细胞减少症，再生障碍性贫血GM-CSF自体骨髓移植、化疗导致的血细胞减少症，再生障碍性贫血EPO慢性肾衰竭导致的贫血、癌症或癌症化疗导致的贫血、失血后贫血SCF与G-CSF联合应用于外周血干细胞移植EGF外用药治疗烧伤、口腔溃疡bFGF外用药治疗烧伤、外周神经炎2.细胞因子括抗治疗用可溶性细胞因子受体、细胞因子受体拈抗剂或抗细胞因子抗体治疗疾病，例如应用抗TNF抗体治疗类风湿关节炎；应用抗IL-2R抗体防治移植排斥反应等（表6-2)。 名称适应证可溶性IL-IR（干粉吸入剂）哮喘可溶性IL-IR（注射剂）急性髓样白血病可溶性IL-4R哮喘IL-IR拈抗剂类风湿关节炎TNFR II-Fe融合蛋白类风湿关节炎、慢性心力衰竭TNFR I-Fe融合蛋白休克类风湿关节炎多发性硬化症抗IL-I~单抗Muckle-Wells综合征抗IL-2R单抗肾脏移植、移植排斥反应抗IL-4单抗哮喘抗IL-5单抗哮喘抗IL-6R单抗类风湿关节炎抗IL-8单抗(ABX-IL8)严重银屑病抗IL-15单抗类风湿关节炎抗IL-12/23单抗银屑病抗TNF-a单抗克罗恩病(Crohn's disease)类风湿关节炎DAB389-IL-2(IL-2免疫毒素）T细胞淋巴瘤、1型糖尿病、严重类风湿关节炎、银屑病、HIV感染IL13-PE38QQR(IL-13免疫毒素）肾癌--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------曰------细胞因子是由免疫细胞及组织细胞分泌的、在细胞间发挥相互调控作用的一类小分子可溶性蛋1尸li}白质，通过旁分泌、自分泌或内分泌等方式结合相应受体影响自身及其他细胞的行为，在免疫细胞的发育分化、免疫应答以及免疫调节中扮演重要的角色。细胞因子根据其结构和功能被分为白细胞介素、集落刺激因子、干扰素、肿瘤坏死因子、生长因子和趋化因子六大类。细胞因子受体根据其结构特点被分为I型细胞因子受体家族（血细胞生成素受体家族）、II型细胞因子受体家族（干扰素受体家族）、肿瘤坏死因子受体家族、免疫球蛋白受体家族(IL-lR家族）、IL-17受体家族及趋化因子受体家族(7次跨膜受体家族）等。细胞因子可通过影响细胞因子受体表达、可溶性细胞因子受体、细胞因子诱饵受体及细胞因子受体桔抗剂等机制调控其生物学活性。众多细胞因子在机体内相互促进或相互制约，形成十分复杂的细胞因子调节网络，既可调节多种重要生理功能，又可参与许多病理损伤。以细胞因子为靶点的生物制剂在肿瘤、自身免疫病、免疫缺陷、感染等治疗方面荻得广泛的临床应用。 1.简述细胞因子的共同特点及生物学功能。2.试述细胞因子及受体的分类。 第七章白细胞分化抗原和黏附分子 免疫应答过程有赖千免疫系统中细胞间的相互作用，包括细胞间直接接触以及间接通过分泌细胞因子或其他生物活性分子介导的作用。表达千细胞表面的功能分子是免疫细胞相互识别和作用的重要分子基础，包括细胞表面的多种抗原、受体和黏附分子等。 第一节人白细胞分化抗原 —、人白细胞分化抗原的概念 （一）人白细胞分化抗原的概念 人白细胞分化抗原(human leukocyte differentiation antigen, HLDA)主要是指造血干细胞在分化为不同谱系(lineage)、各个细胞谱系分化不同阶段以及成熟细胞活化过程中，细胞表面表达的标记分子。由于20世纪80年代初白细胞分化抗原研究兴起时，主要是研究淋巴细胞和髓样细胞等白细胞的表面分子，“白细胞分化抗原“因此而得名。实际上白细胞分化抗原除表达在白细胞外，还广泛分布于多种细胞如红细胞、血小板、血管内皮细胞、成纤维细胞、上皮细胞、神经内分泌细胞等细胞表面。白细胞分化抗原大都是跨膜的糖蛋白，含胞膜外区、跨膜区和胞质区；有些白细胞分化抗原是以糖基磷脂酰肌醇(glycosy l-pho sphatidylinositol, GPI)连接方式，铀定在细胞膜上；少数白细胞分化抗原是碳水化合物。 人白细胞分化抗原根据其胞膜外区结构特点，可分为不同的家族(family)或超家族(sup e rfamily)。常见的有免疫球蛋白超家族、细胞因子受体家族、C型凝集素超家族、整合素家族、选择素家族、肿瘤坏死因子超家族和肿瘤坏死因子受体超家族等。 （二）分化群的概念 1975年创立的B淋巴细胞杂交瘤和单克隆抗体技术，极大地推动了白细胞分化抗原的研究。国际专门命名机构以单克隆抗体鉴定为主要方法，将来自不同实验室的单克隆抗体所识别的同一种分化抗原归为同一个分化群(cluster of differentiation, CD)。在许多情况下，单克隆抗体及其识别的相应抗原都用同一个CD编号。经第九届国际人类白细胞分化抗原专题讨论会命名，目前人CD的编号已命名至CD363，可大致划分为14个组（表7-1)。 分组CD分子（举例） T细胞CD2、CD3、CD4、CD5、CD8、CD28、CD152(CTLA-4)、CD154(CD40L)、CD278(ICOS)B细胞CD19、CD20、CD21、CD40、CD79a(Igcx)、CD79b(Igf3)、CD80(B7-1)、CD86(B7-2)髓样细胞CDl4、CD35(CR!)、CD64(FqR I)、CD284(TLR4)血小板CD36、CD41（整合素ex II b)、CD51（整合素Q'.V)、CD61（整合素的）、CD62P(P选择素） NK细胞CDl6(FqR III)、CD56(NCAM-1)、CD94、CDl58(KIR)、CD161(NKR-PIA)、CD314(NKG2D)、CD335(NKp46)、CD336(NKp44)、CD337(NKp30)非谱系CD30、CD32(FqRII)、CD45RA、CD45RO、CD46(MCP)、CD55(DAF)、CD59、CD279(PD分组CD分子（举例） 黏附分子CDlla-CDllc、CD15s(sLe')、CD18（整合素缸）、CD29（整合素但）、CD49a-CD49f、CD54([CAM-I)、CD62E(E选择素）、CD62L(L选择素） 细胞因子／趋化因CD25(lL-2Ra)、CD95(Fas)、CDI78(FasL)、CD183(CXCR3)、CD184(CXCR4)、CD195内皮细胞CD106(VCAM-1)、CDJ40(PDGFR)、CDJ44(VE钙黏蛋白）、CD309(VEGFR2)碳水化合物结构CD15u、CD60a~CD60c、CD75树突状细胞CD83、CD85(ILT/LIR)、CD206（甘露糖受体）、CD274~CD276(B7Hl~B7H3)于细胞／祖细胞CD34、CD117(SCF受体）、CD133、CD243基质细胞CD331~CD334(FGFRI~FGFR4)红细胞CD233~CD242（多种血型抗原和血型糖蛋白） 注：(1)CD分子14个组划分的特异性是相对的，实际上，许多CD抗原的细胞分布更为广泛。此外，有的CD抗原可从不同分类角度归入不同组，如表中某些屈千T细胞、B细胞、髓样细胞或NK细胞组的CD抗原实际上也是黏附分子(2)表中某些CD分子后加了括号，列出其相应的分子名称，以便联系本书中相应章节的内容二、人白细胞分化抗原的功能有关人白细胞分化抗原的主要功能如表7-2、图7-1和图7-2。人白细胞分化抗原按其执行的功能，主要分为受体和黏附分子，其中受体包括特异性识别抗原的受体及其共受体、模式识别受体、细胞因子受体、补体受体、NK细胞受体以及lg Fe受体等。黏附分子包括共刺激（或抑制）分子、归巢受体和血管地址素(vascular addressin)等。有关T细胞受体(TCR)、B细胞受体(BCR)、NK细胞受体、模式识别受体(pattern recognition receptor,PRR)、补体受体和细胞因子受体等内容在本书相关章节中作重点介绍。 续表 表面分子的种类主要分布细胞CD分子及其参与的功能共抑制分子T细胞T细胞表面表达的PD-1与APC（或靶细胞）表面PD-LI结合，启动抑制信号，对T细胞活化发挥负调节作用归巢受体和地址素等白细胞、内皮细胞白细胞(LFA-1即CDlla/CD18)－内皮细胞(ICAM-1/CD54)，初始T细胞（L－选择素）－高内皮微静脉(CD34等），胸腺细胞与胸腺基质APC提呈抗原活化细胞相互作用淋巴细胞再循环T细胞T-B细胞相互作用CTL杀伤靶细胞Treg负调节效应T细胞中性粒细胞参与炎症反应固有免疫细胞通过PRR识别病原体上的PAMP病毒感染靶细胞。 游离抗原．BCR-抗原识别 Ig夕巨Fe受体一调理吞噬、ADCC、超敏反应 补体片段补体受体一千调理吞噬、免疫黏附、炎症介质作用细胞因促进造血和免疫细胞生成细胞因子子受体一心刺激细胞活化、增殖和分化调节固有和适应性免疫应答细胞黏附分子(ce ll adhesion molecule, CAM)是介导细胞间或细胞与细胞外基质(extracellular matrix,ECM)间相互结合和作用的分子。黏附分子以受体－配体结合的形式发挥作用，使细胞与细胞间或细胞与基质间发生黏附，参与细胞的附着和移动，细胞的发育和分化，细胞的识别、活化和信号转导，是免疫应答、炎症发生、凝血、肿瘤转移以及创伤愈合等一系列重要生理和病理过程的分子基础。 黏附分子属于白细胞分化抗原，大部分黏附分子已有CD编号，但也有部分黏附分子尚无CD编号。黏附分子根据其结构特点可分为免疫球蛋白超家族、整合素家族、选择素家族、钙黏蛋白家族。此外还有一些尚未归类的黏附分子。 —、免疫球蛋白超家族 参与细胞间相互识别、相互作用的黏附分子中，有许多分子具有与免疫球蛋白相似的V区样或C区样结构域，其氨基酸组成也有一定的同源性，属于免疫球蛋白超家族(immunoglobulin superfamily, IgSF)的成员。IgSF黏附分子在免疫细胞膜分子中最为庞大，不仅种类繁多、分布广泛，功能也十分多样和重要，其配体多为IgSF黏附分子以及整合素，主要参与淋巴细胞的抗原识别，免疫细胞间相互作用，并参与细胞的信号转导。 此处以APC与T细胞相互作用为例，对属于IgSF的黏附分子CD4、CD28、CTLA-4(CD152)、CD80(B7-1)、CD86(B7-2)、ICOS(CD278)、ICOSL(CD275)、ICAM-1(CD54)、PD-1(CD279)、PD-Ll/PD-12(CD274/CD273)的相互识别所介导的APC对T细胞的激活或抑制作用加以简单介绍（图7-3)。 APC T细胞 CDS0/86CD28一—＼共刺激信号 CDS0/86CTLA-4(CD152)共抑制信号 ICAM-l(CD54)LFA-l(CDI la/CD18)共刺激信号 CD58CD2共刺激信号 MHCII类分子TCR第一信号CD4 ICOSL(CD275)ICOS(CD278)共刺激信号 PD-11/PD-L2PD-l(CD279)共抑制信号(CD274/CD273) 图7-3属千lgSF黏附分子参与APC-T细胞相互识别和信号转导（举例）图中膜分子除LFA-1外均为IgSF成员；图右侧是相应膜分子相互作用后所发挥的免疫功能整合素家族(int egrin family)是因该类黏附分子主要介导细胞与细胞外基质的黏附，使细胞得以附着形成整体(integration)而得名。 （一）整合素分子的基本结构/结合配体位置整合素家族的成员都是由a儿两条链（或称亚单位）经非共价键连接组成的异源二聚体。a、B链共同组成识别配体的结合点（图7-4)。 （二）整合素家族的组成 整合素家族中至少有18种a亚单位和8种B亚单位，以B亚单位的不同将整合素家族分为8个组(131～部组）。同一个组中，B链均相同，a链不同。大部分a链结合一种B链，有的a链可分别结合两种或两种以上的B链。已知a链和B链之间有24种组合形式。表7-3列举了整合素家族阻、胆、阳三个组中某些成员的结n构、分布、相应配体和主要功能。 （三）整合素分子的分布图7-4整合素分子的基本结构整合素分子在体内分布十分广泛，一种整合素可分布于多种细示意图胞，同一种细胞也往往有多种整合素的表达。某些整合素的表达有整合素分子由Q亚单位和B亚单显著的细胞类型特异性，如白细胞黏附受体组(132组）主要分布于位组成，在胞膜外区共同组成识别白细胞，gpllbilla分布千巨核细胞／血小板和内皮细胞。整合素分及结合配体的部位子的表达水平可随细胞活化和分化状态不同而发生改变。 成员a/p亚单位亚单位分组分子量(kDa)分布配体主要功能VLA组（但VLA-4150/130Cl邦l淋巴细胞、胸FN、VCAM-参与免疫细胞黏组）（有12个(CD49d/CD29)腺细胞、单核l,MAdCAM-附，为T细胞活化成员）细胞、嗜酸性l提供共刺激信号白细胞黏附受LFA-1180/95(CDI la/ctL贮淋巴细胞、髓ICAM-1、2、3为T细胞活化提体组([32组）CD18)样细胞供共刺激信号，参（有4个成员）与淋巴细胞再循Mac-1170/95(CDllb/aM阰髓样细胞、淋iC3b、Fg、参与免疫细胞黏(CR3)CD18)巴细胞ICAM-1附、炎症和调理吞血小板糖蛋白gpllbilla125+22/105alIb沪血小板、内皮Fg、FN、血小板活化和凝组(133组）（有(CD41/CD61)细胞、巨核细vWF、TSP集注：F'g(fibrinogen)：血纤蛋白原；FN(fibroneclin)：纤连蛋白；iC3b：灭活C3b片段；ICAM-1(2、3)(int ercellular adhesion molecule-1,2,3)：细胞间黏附分子－1(2、3); LFA-1(lymphocyte function associated anti ge n-I)：淋巴细胞功能相关抗原I; MAIgG IgG>lgM特异性多反应性特异性体细胞高频突变低／无高免疫记忆少／无有根据膜上的BCR类型，B细胞可分为表达lgM、IgD、IgG、IgA和IgE的B细胞亚群。未成熟B细胞与初始B细胞都是mlgM•B细胞，巳活化并已分别发生过类别转换的B细胞包括mIgG+B细胞、ml gA•B细胞、mlgE•B细胞。 第四节B细胞的功能 B细胞的主要功能是产生抗体介导体液免疫应答，还可提呈可溶性抗原，产生细胞因子参与免疫调节。1产生抗体介导体液免疫B细胞通过产生抗体介导体液免疫应答，抗体具有中和作用、激活补体、调理作用、ADCC、参与I型超敏反应等功能。 2.提呈抗原B细胞也可作为抗原提呈细胞摄取、加工并提呈抗原，在再次免疫应答过程中发挥抗原提呈作用，对可溶性抗原的提呈尤为重要。 3.免疫调节B细胞产生的细胞因子(IL-6、IL-10、TNF-a等）参与调节巨噬细胞、树突状细胞、NK细胞以及T细胞的功能。Breg是一类主要通过产生和分泌IL-10、TGF-(3、IL-35等抑制性细胞因子，以及表达FasL、C Dld等膜表面调节分子而发挥免疫调节作用的B细胞亚群。Breg细胞可以通过直接或者间接的方式抑制效应性CD4+T细胞、杀伤性CTL、巨噬细胞、树突状细胞等多种免疫细胞的生理功能，并参与自身免疫疾病、器官移植、感染、肿瘤等诸多疾病的发生发展过程。 一畸＇曝见凡厚叩 本章小结 B细胞主要通过产生抗体介导体液免疫，通过产生的细胞因子发挥免疫调节功能，还具有提呈抗原的功能。BCR胚系基因需要经过重排才能表达功能性BCR，重排是BCR具有多样性的机制。B细胞在骨髓中经历祖B细胞、前B细胞、未成熟B细胞和成熟B细胞四个发育阶段，期间完成功能性BCR的表达并形成中枢免疫耐受。B细胞膜表面的BCR复合物由mlg和CD79组成，它能够接受抗原刺激从而启动B细胞的免疫应答。此外B细胞膜上表达共受体和共刺激分子，前者促进BCR信号传递，后者为B细胞提供笫二信号，促进B细胞活化增殖和产生适应性体液免疫应答。按照B细胞的活化阶段功能差异和BCR类型，B细胞可分为不同亚群，各亚群执行不同功能。 ......上儿啊叩l."'... 思考题 -·······--··-··-----··--·----···------------····-·-······--··-···------······-·----·-·-··--－－－···-····一··-----·-·一··----------·----··一一一一·-·-······-·---·一·------·．一．-·-····I.试述B细胞的胚系基因结构及其基因重排机制。 2.试述B细胞的主要表面分子及其与功能的关系。 3.试述B细胞的不同分类标准和该分类下B细胞的亚群组成。 （郑利民） 第十章T淋巴细胞 T淋巴细胞(T lymphocyte)来源于胸腺(Thymus)，故称T细胞。成熟T细胞定居于外周免疫器官的胸腺依赖区，它们不但介导适应性细胞免疫应答，在胸腺依赖性抗原诱导的体液免疫应答中亦发挥重要的辅助作用，所以T细胞在适应性免疫应答中占据核心地位。T细胞缺陷既影响机体细胞免疫应答，也影响体液免疫应答，可导致对多种病原微生物甚至条件致病微生物（如白色念珠菌和卡氏肺囊虫）的易感性抗肿瘤效应减弱等病理现象。 第一节T细胞的分化发育 骨髓多能造血干细胞(hematopoietic stem cell, HSC)在骨髓中分化成淋巴样祖细胞(lymphoid progeni tor cell）。淋巴样祖细胞可经血液循环进入胸腺，在胸腺中完成T细胞的发育，成为成熟T细胞，再随血液循环进入外周淋巴器官，主要定居于外周淋巴器官的胸腺依赖区，接受抗原刺激发生免疫应答。整个过程中T细胞在胸腺中的发育至关重要。 —、T细胞在胸腺中的发育 正常机体的成熟T细胞既要对多样性的非已抗原发生免疫应答，又要对自身抗原发生免疫耐受。为达到此要求，在胸腺T细胞的发育过程中，首先要经历其抗原识别受体(TCR)的基因重排，表达多样性的TCR，然后经历阳性选择和阴性选择。TCR是由a、B肤链或丫、8肤链构成的异二聚体。T细胞在胸腺中发育的最核心事件是获得多样性TCR的表达、自身MHC限制性（阳性选择）以及自身免疫耐受（阴性选择）的形成（图10-1)。（动画10-l"T细胞的分化发育”)-－－三三詹墨-阳性洗择／CD8+T细胞造血淋巴样祖T细笛＼＼TCRyo/CD3~ThlCD4+T细胞ThO--------图10-1T细胞的发育DN：双阴性(CD4-cos-);DP：双阳性(CD4'CDS'); SP：单阳性(CD4'C os-或CD4-CD8'); CTL：细胞毒性T细胞(cytotoxic T lymphocyte)（一）T细胞在胸腺中的发育和TCR的重排在胸腺微环境的影响下，T细胞的发育经历淋巴样祖细胞一祖T细胞(pro-T ce ll)一前T细胞(pre-T)一未成熟T细胞一成熟T细胞等阶段，不同阶段T细胞表达不同的表型并具有不同的功能。依据CD4和CD8的表达，胸腺中的T细胞又可分为双阴性细胞(double negative cell, DN细胞）、双阳性细胞(double positive cell, DP细胞）和单阳性细胞(single positive cell, SP细胞）三个阶段。 血液循环进入外周免疫器官。 （二）T细胞发育过程中的a13TCR基因重排 TCR基因群与BCR基因群的结构相似，其重排的过程也相似。TCRl3基因群包括VB、D!3和JB三类基因片段。重排时先从D!3和JB中各选l个片段，重排成D-J，然后与VB中的1个片段重排成V-D-J，再与c13重排成完整的B链最后与pTa组装成前TCR表达千pre-T表面。TCRa基因群包括Va和Ja两类基因片段。重排时从Va和Ja中各选1个片段，重排成V-J，再与Ca重排成完整的a链，最后与B链组装成完整的TCR，表达于未成熟T细胞表面（图10-2)。TCR的多样性形成机制主要是组合多样性和连接多样性，但其N序列插入的概率远高于BC R和lg，故TCR的多样性可达10气而此阶段的BCR多样性只有l0”。 胚系ex链 L Val L Van L V61L V6n D61062J61J62C6L V65Ja1Ja2Jan Ca DNA5已灌暑··OIi··~…{--3'L Val L Va2L VaJa Jan Ca重排的a链DNA5，一，廿眉，4－王3'呻链异二聚体（蛋白产物） L邓1L VPD邮叩lDP2-JP——叩2L Vl314 （三）T细胞发育过程中的阳性选择 阳性选择(positive se l ec t ion)指在胸腺皮质中，未成熟DP细胞表达的随机多样特异性的TCR与胸腺上皮细胞表面的自身抗原肤－自身MHC I类分子复合物或自身抗原肤－自身MHC II类分子复合物相互作用，能以适当亲和力结合（阳性）的DP细胞成活并获得MHC限制性；不能结合或结合亲和力过高的DP细胞发生凋亡，凋亡细胞占DP细胞的95％以上。在此过程中，DP细胞分化为SP细胞：与1类分子结合的DP细胞CD8表达水平升高，CD4表达水平下降直至丢失；而与II类分子结合的DP细胞CD4表达水平升高，C D8表达水平下降最后丢失。因此，阳性选择的意义是：中获得M HC限制性；(2)DP细胞分化为SP细胞（图10-3)。 阳性选择阴性选择 干细胞阳性细胞 +自身肤－MHC合物强识别 ........忍一—\:VI 前TCR祖T细胞i .．．．～忍细胞凋亡--l t`6天细胞凋亡双阴性细胞双阳性细胞垦/-树突八状细胞>怂立——CD4分子扫~MHCII类分子,它—-CD8分子]r--MHC I类分子TCR与一MHC心I类＼0－成熟CD8'T分子适当识别细胞胸腺上皮细胞图10-3T细胞的阳性选择和阴性选择DP：双阳性(CD4+CD8+）；SP：单阳性(CD4+CD8或CD4-CD8+） （四）T细胞发育过程中的阴性选择 阴性选择(negative selection)经过阳性选择的SP细胞在皮质髓质交界处及髓质区，与胸腺树突状细胞、巨噬细胞等表面的自身抗原肤－MHC I类分子复合物或自身抗原肤－MHC II类分子复合物相互作用，高亲和力结合的SP细胞（即自身反应性T细胞）发生凋亡，少部分分化为调节性T细胞；而不能结合的SP细胞（阴性）存活成为成熟T细胞并进入外周免疫器官。因此，阴性选择的意义是清除自身反应性T细胞，保留多样性的抗原反应性T细胞，以维持T细胞的中枢免疫耐受。（动画lO-2“T细胞的阳性选择和阴性选择“)经过胸腺发育的CD4+T细胞或CD8+T细胞，进入胸腺髓质区，成为能特异性识别抗原肤－MHC II类分子复合物或抗原肤－MHC I类分子复合物、具有自身MHC限制性以及自身免疫耐受性的初始T细胞，迁出胸腺，进入外周淋巴组织（图10-3)。 二、T细胞在外周免疫器官中的增殖分化 从胸腺进入外周免疫器官尚未接触抗原的成熟T细胞称初始T细胞，主要定居千外周免疫器官的胸腺依赖区。T细胞的定居与它在胸腺发育中获得相应的淋巴细胞归巢受体（如L－选择素等黏附分子和CCR7等趋化因子受体）有关。T细胞在外周免疫器官与抗原接触后，最终分化为具有不同功能的效应T细胞、调节性T细胞或记忆T细胞。 第十章丁淋巴细胞 第二节T细胞的表面分子及其作用 T细胞表面具有许多重要的膜分子，它们参与T细胞识别抗原，活化、增殖、分化，以及效应功能的发挥。其中，一些膜分子还是区分T细胞及T细胞亚群的重要标志。 —、TCR-CD3复合物 1. TCR的结构和功能T细胞通过TCR识别抗原。与BCR不同，TCR并不能直接识别抗原表面的表位，只能特异性识别APC或靶细胞表面提呈的抗原肤－MHC分子复合物(pMHC)。因此，TCR识别pMHC时具有双重特异性，即既要识别抗原肤，也要识别自身MHC分子的多态性部分，称为MHC限制性(MHC restriction)。 TCR的每条肤链的胞膜外区各含1个可变(V)区和1个恒定(C)区。V区中含有3个互补决定区(CDRI、CDR2和CDR3)，是TCR识别pMHC的功能区。两条肤链的跨膜区具有带正电荷的氨基酸残基（赖氨酸或精氨酸），通过盐桥与CD3分子的跨膜区连接，形成TCR-CD3复合体（图10-4)。构成TCR的两条肤链的胞质区很短，不具备转导活化信号的功能。TCR识别抗原所产生的活化信号由CD3转导至T细胞内。 细胞外 细胞膜- 细胞内 图10-4TCR-CD3复合物结构模式图TCRa和B行和8)链分子胞膜外区的结构与免疫球蛋白类似，远膜端为可变区，近膜端为恒定区，两条链在近膜侧以二硫键相连。跨膜区带有正电，可与CD3形成盐桥。胞质区较短。CD3的'Y、8和e由含有Ig样恒定区的胞膜外区、跨膜区及较长的胞质尾部组成，祁链茹链以非共价键相连分别形成异源二聚体，而tt链或切链以二硫键相连。CD3各链胞质区均含有ITAM2. CD3的结构和功能CD3具有五种肤链，即'Y、8、e、s和n链，均为跨膜蛋白，跨膜区具有带负电荷的氨基酸残基（天冬氨酸），与TCR跨膜区带有正电荷的氨基酸残基形成盐桥（图10-4)。'Y、8和e链的胞膜外区各有一个lg样结构域。通过这些结构域之间的相互作用，分别形成'Ye和姊二聚体。｀n链的胞膜外区很短，并以二硫键连接，形成＂二聚体或句二聚体。'Y、8、C、口和n肤链的l11iEi..l胞质区均含有免疫受体酪氨酸活化基序(immunoreceptor tyrosine-based activation motif, ITAM)。ITAM由18个氨基酸残基组成，其中含有2个Yxxl/V（即酪氨酸2个任意氨基酸～亮氨酸或绷氨酸）保守序列。该保守序列的酪氨酸残基(Y)被细胞内的酪氨酸蛋白激酶磷酸化后，可募集其他含有SH2结构域的酪氨酸蛋白激酶（例如ZAP-70)，通过一系列信号转导过程激活T细胞。ITAM的磷酸化和与ZAP-70的结合是T细胞活化信号转导过程早期阶段的重要生化反应之一。因此，CD3分子的功能是转导TCR识别抗原所产生的活化信号。 二、CD4和CD8 成熟T细胞只表达CD4或CD8，即CD4+T细胞或CD8+T细胞。CD4和CD8的主要功能是辅助TCR识别抗原和参与T细胞活化信号的转导，因此又称为TCR的共受体。 CD4是单链跨膜蛋白，胞膜外区具有4个Ig样结构域，其中远膜端的2个结构域能够与MHC II类分子胆结构域结合。CD8是由O'.和B肤链组成的异二聚体，2条肤链均为跨膜蛋白，由二硫键连接，膜外区各含l个Ig样结构域，能够与MHC I类分子重链的心结构域结合。 CD4和CD8分别与MHC II类和MHC I类分子的结合，可增强T细胞与APC或靶细胞之间的相互作用并辅助TCR识别抗原。CD4和CD8的胞质区可结合酪氨酸蛋白激酶p561ck。p561ck激活后，可催化CD3胞质区ITAM中酪氨酸残基的磷酸化，参与TCR识别抗原所产生的活化信号的转导过程。CD4还是人类免疫缺陷病毒(HIV)的受体。HIV的gp120蛋白结合CD4是HIV侵入并感染CD4+T细胞或CD4十巨噬细胞的重要机制。 三、共剌激分子 共刺激分子(co-stimulatory molecule)是为T（或B）细胞完全活化提供共刺激信号的细胞表面分子及其配体。根据功能可将其分为正性共刺激分子和负性共刺激分子（也称共抑制分子）；根据分子结构可将其分为免疫球蛋白超家族(IgSF)、肿瘤坏死因子超家族(TNFSF)和整合素家族。 初始T细胞的完全活化需要两种活化信号的协同作用。第一信号（或称抗原刺激信号）由TCR识别APC提呈的pMHC而产生，经CD3转导信号，CD4或CD8起辅助作用，第一信号使T细胞初步活化，代表适应性免疫应答严格的特异性。第二信号（或称共刺激信号）则由APC或靶细胞表面的共刺激分子与T细胞表面的相应的共刺激分子（正性共刺激分子）相互作用而产生。共刺激信号使T细胞完全活化，只有完全活化的T细胞才能进一步分泌细胞因子和表达细胞因子受体，在细胞因子的作用下分化和增殖。没有共刺激信号，T细胞不能活化而克隆失能（图10-5)。 T细胞表面的正性共刺激分子主要包括：CD28家族成员(CD28和ICOS)、CD2和ICAM等，其分子结构均属于IgSF;CD28家族的配体为CD80(B7-1)、CD86(B7-2)、ICOSL、PD-Ll和PD－区等。此外，正性共剌激分子还有CD40L、FasL以及LFA-1等，根据分子结构，前两者属于TNFSF成员，后者属于整合素家族成员。 除了正性共刺激分子外，有些表面分子可以提供免疫抑制信号，称为负性共刺激分子或共抑制分子。T细胞表面的共抑制分子主要有CTLA-4和PD-1等，根据分子结构二者均属于IgSF成员；其配体分别为CD80、CD86和PD-Ll、PD－巨。 1. CD28是由两条相同肤链组成的同源二聚体，表达于90%CD4+T细胞和50%C D8+T细胞。CD28的配体是CD80和CD86，后者主要表达千专职性APC。CD28产生的共刺激信号在T细胞活化中发挥重要作用：诱导T细胞表达抗细胞凋亡蛋白(Bel-XL等），防止细胞凋亡；刺激T细胞合成IL-2等细胞因子，促进T细胞的增殖和分化。 2. CTLA-4(CD152)CTLA-4是重要的共抑制分子，表达于活化的CD4十和CD8+T细胞，其配体亦是CD80和CD86，但CTLA-4与配体结合的亲和力显著高于CD28。由千CTLA-4的胞质区有免疫受体酪氨酸抑制基序(immunoreceptor tyrosine-based inh伽tory motif, ITIM)，故传递抑制性信号。 .通常T细胞活化并发挥效应后才表达CTLA-4，所以其作用是下调或终止T细胞活化。 第十章T淋巴细胞 T细胞APC p56lck上II>：三」 MHCII类分子 图10-5T细胞与APC之间的共刺激分子T细胞表面的TCR在识别APC提呈的pMHC时，抗原刺激信号可通过CD3传入细胞内，为T细胞活化的第一信号；APC与T细胞表面共刺激分子的相互作用为T细胞的活化提供第二信号5. CO2CO2又称淋巴细胞功能相关抗原2(LFA-2)，配体为LFA-3(CD58)或CD48（小鼠和大鼠）。CD2表达千95％成熟T细胞、50%-70％胸腺细胞以及部分NK细胞，除介导T细胞与APC或靶细胞之间的黏附外，还为T细胞提供活化信号。 6. CD40配体CD40配体(CD40L, CD154)主要表达于活化的CD4+T细胞，而CD40表达千APC。CD40L与CD40的结合所产生的效应是双向性的。一方面，促进APC活化，促进CD80/CD86表达和细胞因子（例如IL-12)分泌。另一方面，也促进T细胞的活化。在TD-Ag诱导的免疫应答中，活化Th细胞表达的CD40L与B细胞表面的CD40的结合可促进B细胞的增殖、分化、抗体生成和抗体类别转换，诱导记忆B细胞的产生。 7. LFA-1和ICAM-1T细胞表面的淋巴细胞功能相关抗原－l(LFA-1)与APC表面的细胞间黏附分子－1(ICAM-1)相互结合，介导T细胞与APC或靶细胞的黏附。T细胞也可表达ICAM-1，同APC、靶细胞或其他T细胞表达的LFA-1结合。 四、丝裂原受体及其他表面分子 T细胞还表达多种丝裂原(mitogen)受体，丝裂原可非特异性直接诱导静息T细胞活化和增殖（见第三章）。T细胞活化后还表达多种与效应功能有关的分子，例如，与其活化、增殖和分化密切相关的呻qi细胞因子受体(IL-lR、IL-2R、IL-4R、IL-6R、IL-7R、IL-12R、IFN--yR和趋化因子受体等）及可诱导细胞凋亡的FasL(CD95L)等。T细胞也表达Fe受体（如Fc-yR等）和补体受体(CRl)等。 第三节T细胞的分类和功能 T细胞具有高度的异质性，按照不同的分类方法，T细胞可分为若干亚群，各亚群之间相互调节，共同发挥其免疫学功能。 —、根据所处的活化阶段分类 （一）初始T细胞 初始T细胞(naNe T cell)是指从未接受过抗原刺激的成熟T细胞，处于细胞周期的G。期，存活期短，表达CD45RA和高水平的L－选择素(CD62L)，参与淋巴细胞再循环，主要功能是识别抗原。初始T细胞在外周淋巴器官内接受DC提呈的pMHC刺激而活化，并最终分化为效应T细胞和记忆T细胞。 （二）效应T细胞 效应T细胞(effector T cell, Teff)存活期短，除表达高水平的高亲和力IL-2受体外，还表达整合素，是行使免疫效应的主要细胞。效应T细胞主要是向外周炎症部位或某些器官组织迁移，并不再循环至淋巴结。 （三）记忆T细胞 记忆T细胞(memory T cell, Tm)可由效应T细胞分化而来，也可由初始T细胞接受抗原刺激后直接分化而来。其存活期长，可达数年。再次接受相同抗原刺激后可迅速活化，并分化为效应T细胞，介导再次免疫应答。Tm表达CD45RO和黏附分子（如CD44)，参与淋巴细胞再循环。即使没有抗原或MHC分子的刺激，Tm仍可长期存活，通过自发增殖维持一定数量。 二、根据TCR类型分类 （一）a~T细胞呻T细胞即通常所称的T细胞，占脾脏、淋巴结和循环T细胞的95％以上。如未特指，本书所述的各类T细胞均为apT细胞。（二）y6T细胞-y8T细胞主要分布于皮肤和黏膜组织，其抗原受体缺乏多样性，识别抗原无MHC限制性，主要识别CD1分子提呈的多种病原体表达的共同抗原成分，包括糖脂、某些病毒的糖蛋白、分枝杆菌的磷酸糖和核昔酸衍生物、热休克蛋白(HSP)等。大多数-y8T细胞为CD4-CD8一，少数可表达CD8。-y8T细胞具有抗感染和抗肿瘤作用，可杀伤病毒或细胞内细菌感染的靶细胞，表达热休克蛋白和异常表达CD1分子的靶细胞，以及杀伤某些肿瘤细胞。活化的-y8T细胞通过分泌多种细胞因子（包括IL-2、IL3、IL-4、IL-5、IL-6、GM-CSF、TNF-cx,IFN－丫等）发挥免疫调节作用和介导炎症反应。 畔T细胞与-y8T细胞的特征及功能的比较列千表10-1。 三、根据CD分子分亚群 根据是否表达CD4或CD8,T细胞分为CD4+T细胞和CD8+T细胞。 (-)CD4+T细胞 CD4表达于60%-65%T细胞及部分NKT细胞，巨噬细胞和树突状细胞亦可表达CD4，但表达水平较低。CD4+T细胞识别由13~17个氨基酸残基组成的抗原肤，受自身MHC II类分子的限制，活化后，分化为Th细胞，但也有少数CD4十效应T细胞具有细胞毒作用和免疫抑制作用。 第十章T淋巴细胞 特征apT细胞y6T细胞TCR多样性多少分布外周血60%-70%5%~15%组织外周淋巴组织皮肤表皮和黏膜上皮表型CD3+CD2+100%100%CD4'CD8-60%-65%<1%CD4-CD8+30%-35%20%~50%CD4-CD8-<5%;e,50%识别抗原8~17个氨基酸组成的肤HSP、脂类多糖提呈抗原经典MHC分子MHCI类样分子MHC限制有无辅助细胞Th无杀伤细胞CTL裕T（二）CD8+T细胞CD8表达于30%-35%T细胞。CD8+T细胞识别由8~10个氨基酸残基组成的抗原肤，受自身MHC I类分子的限制，活化后，分化为细胞毒性T细胞(CTL)，具有细胞毒作用，可特异性杀伤靶细胞。 四、根据功能特征分亚群 根据功能的不同，T细胞可分为Th、CTL和洞节性T细胞。这些细胞实际上是初始CD4+T细胞或初始CD8+T细胞活化后分化成的效应细胞。NKT细胞见第十四章。（一）辅助T细胞(helper T cell, Th)Th均表达CD4，通常所称的CD4+T细胞即指Th。未受抗原刺激的初始CD4+T细胞为ThO。ThO向不同谱系的分化受抗原的性质和细胞因子等因素的调控，而最重要的影响因素是细胞因子的种类和细胞因子之间的平衡（图10-6)。例如，胞内病原体和肿瘤抗原以及IL-12、IFN-'Y诱导ThO向Thl分化，其中IL-12主要由APC产生；普通细菌和可溶性抗原以及IL-4诱导ThO向Th2分化，其中IL-4主要由局部环境中NKT细胞以及嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞等所产生；TGF-13和IL-4诱导ThO向Th9分化；TGF-13和IL-6诱导ThO分化为Th17;IL-6和TNF-a诱导ThO分化为Th22;IL-21和IL-6诱导ThO分化为Tfh（图10-7)。除细胞因子外，APC表达的共刺激分子对ThO的分化方向亦发挥调节作用。例如，ICOS可促进Th2的分化，而4-lBB与Thl的分化有关。 1. Th1主要分泌Thl型细胞因子，包括IFN-'Y、TNF-a,IL-2等。它们能促进Thl的进一步增图10-6细胞因子对Th细胞亚群的调节作用局部微环境中的细胞因子是调控ThO、Thl、Th2、Th l7和Treg细胞分化的关键因素，它们不仅影响机体的免疫应答类型，同时也影响Th细胞亚群之间的平衡殖，进而发挥细胞免疫的效应，同时还能抑制Th2增殖。 Thl细胞的主要效应是通过分泌的细胞因子增强细胞介导的抗感染免疫，特别是抗胞内病原体的感染。例如，IFN－丫活化巨噬细胞，增强其杀伤已吞噬的病原体的能力。IFN－丫还能促进lgG的生成。IL-2、IFN－丫和IL-12可增强NK细胞的杀伤能力。IL-2和IFN--y协同刺激CTL的增殖和分化。TNF-a除了直接诱导靶细胞凋亡外，还能促进炎症反应。另外，Thl也是迟发型超敏反应中的效应T细胞，故也称为迟发型超敏反应T细胞(TDTII)。在病理情况下，Thl参与许多自身免疫病的发生和发展，如类风湿关节炎和多发性硬化症等32. Th2主要分泌Th2型细胞因子，包括IL-4、IL-5、IL-6、IL-10及IL-13等。它们能促进Th2细胞的增殖，进而辅助B细胞活化，发挥体液免疫的作用，同时抑制Thl增殖。 Th2的主要效应是辅助B细胞活化，其分泌的细胞因子也可促进B细胞的增殖、分化和抗体的生成（见第十三章）。Th2在超敏反应及抗寄生虫感染中也发挥重要作用：IL-4和IL-5可诱导lgE生成和嗜酸性粒细胞活化。特应性皮炎和支气管哮喘的发病与Th2型细胞因子分泌过多有关。 3. Th9通过分泌其特征性细胞因子IL-9在过敏性疾病、抗寄生虫感染和自身免疫病中发挥重要作用。Th9除可在TGF书和IL-4共同存在时由ThO细胞分化形成，也可由TGF-~单独诱导Th2细胞分化而成。 6. Tfh滤泡辅助T细胞(folli c ular helper T cell, Tfh)是一种存在于外周免疫器官淋巴滤泡的CD4+T细胞，其产生的IL-2]在B细胞分化为浆细胞、产生抗体和Ig类别转换中发挥重要作用，是辅助B细胞应答的关键细胞。 需要指出的是，不同亚群的Th分泌不同的细胞因子只是反映了这些细胞处于不同分化状态，这种分化状态并非恒定不变，在一定条件下可以相互转变。 （二）细胞毒性T细胞(cytotoxic T lymphocyte, CTL) CTL表达CD8，通常所称的CD8+T细胞即指CTL，而同样有细胞毒作用的-yoT细胞和NKT细胞不属于CTL。CTL的主要功能是特异性识别内源性抗原肤－MHC I类分子复合物，进而杀伤靶细胞（细胞内寄生病原体感染的细胞或肿瘤细胞）。杀伤机制主要有两种：一是分泌穿孔素(peiforin汃颗粒酶(granzyme)、颗粒溶素(granulysin)等物质直接杀伤靶细胞；二是通过表达FasL或分泌TNF-cx，分别与靶细胞表面的Fas或TNF受体(TNFR)结合，通过Fas-FasL途径或TNF-TNFR途径诱导靶细胞凋亡。CTL在杀伤靶细胞的过程中自身不受伤害，可连续杀伤多个靶细胞。 （三）调节性T细胞(regulatory T cell, Treg) 通常所称的Treg是CD4+CD25+Foxp3十的T细胞。Foxp3(forkhead box p3)是一种转录因子，不仅是Treg的重要标志，也参与Treg的分化和功能。Foxp3缺陷会使得Treg减少或缺如，从而导致人、小鼠发生严重自身免疫病。Treg主要通过两种方式负调控免疫应答：心直接接触抑制靶细胞活化；＠分泌TGF-!3、IL-10等细胞因子抑制免疫应答。在免疫耐受、自身免疫病、感染性疾病、器官移植及肿瘤等多种疾病中发挥重要的作用。根据来源可分为两类（表10-2)。 特点自然调节性T细胞诱导性调节性T细胞诱导部位胸腺外周CD25表达+++-/+转录因子Foxp3++++抗原特异性自身抗原（胸腺中）组织特异性抗原和外来抗原发挥效应作用的机制细胞接触，分泌细胞因子分泌细胞因子，细胞接触功能抑制自身反应性T细胞介导的病理性抑制自身损伤性炎症反应和移植排斥应答反应，利于肿瘤生长举例CD4+CD25+Foxp3+T细胞CD矿的Tri1自然调节性T细胞(natural Treg, nTreg)直接从胸腺分化而来，约占外周血CD4+T细胞的5%~10%。 2.诱导性调节性T细胞(inducible Treg, iTreg)或称适应性调节性T细胞(adap t ive Treg),由初始CD4+T细胞在外周经抗原及其他因素（如TGF-(3和IL-2)诱导产生。 Trl是订reg的一个主要亚群，主要分泌IL-10及TGF书，主要抑制炎症性自身免疫反应和由Thl介导的淋巴细胞增殖及移植排斥反应。此外，Trl可通过分泌IL-10在防治超敏反应性疾病（如哮喘）中起作用。 3.其他调节性T细胞在CD8+T细胞中也存在一群CD8十调节性T细胞(CDS+Treg)，对自身反应性CD4+T细胞具有抑制活性，并可抑制移植物排斥反应。此外，Thl、Th2、IL-l?'Treg、ICOS+Treg、NK、NKT以及-yoT等细胞亚群也具有免疫调节活性。 T细胞表面具有多种表面标志，其中TCR-CD3复合物为T细胞的特有标志。按TCR不同，T细胞可分为叩T细胞和-y8T细胞；按功能的不同，aBT细胞又分为CD4十辅助T细胞(Th)、CD8十细胞毒性T细胞(CTL)以及调节性T细胞(Treg)。T细胞介导细胞免疫。Thl分必IL-2、IFN－丫、TNF-a等细胞因子，介导细胞免疫应答；Th2分泌IL-4、IL-5、IL-6、IL-10及IL-13等细胞因子，辅助体液免疫应答；CTL通过特异性识别抗原后分泌穿孔素、颗粒酶及Fas-FasL途径和TNF-TNFR途径引起靶细胞的凋亡；Treg通过抑制CD4十和CD8+T细胞的活化与增殖，发挥免疫的负调节作用。 （姚智） 第十一章抗原提呈细胞与抗原的加工及提呈 抗原提呈细胞(antigen-presenting cell, APC)是能够加工抗原并以抗原肤－MHC分子复合物的形式将抗原肤提呈给T细胞的一类细胞，在机体的免疫识别、免疫应答与免疫调节中起重要作用。通过MHCII类分子途径提呈外源性抗原肤给CD4+T细胞的APC分为专职性APC(professional APC)和非专职性APC(non-professional APC)。专职性APC包括树突状细胞、单核／巨噬细胞和B细胞，它们组成性表达MHC II类分子、共刺激分子和黏附分子，具有直接摄取、加工和提呈抗原的功能；非专职性APC包括内皮细胞、上皮细胞、成纤维细胞等多种细胞，它们通常不或低表达MHC II类分子，但在炎症过程中或某些细胞因子的作用下，可被诱导表达MHC II类分子、共刺激分子和黏附分子，故加工和提呈抗原的能力较弱。另有一类被胞内病原体感染而产生病原体抗原或细胞发生突变产生突变蛋白抗原的细胞（又称靶细胞），可通过MHC I类分子途径提呈这些内源性抗原肤给CD8+T细胞而被识别和杀伤，此类细胞也属抗原提呈细胞。 第一节专职性抗原提呈细胞的生物学特性 树突状细胞(dendri ti c cell, DC)是体内功能最强的专职性APC，可激活初始T细胞。单核／巨噬细胞和B细胞仅能刺激己活化的效应T细胞或记忆T细胞，同时本身被T细胞激活，发挥更强的作用。 —、树突状细胞 树突状细胞(dendritic cell, DC)是一类成熟时具有许多树突样突起的、能够识别、摄取和加工外源性抗原并将抗原肤提呈给初始T细胞进而诱导T细胞活化增殖的、功能最强的抗原提呈细胞。DC是机体适应性免疫应答的始动者，也是连接固有免疫应答和适应性免疫应答的＂桥梁”。 (-)DC的类型 DC主要分为经典DC(conventional DC, c DC)及浆细胞样DC(p lasmacytoid DC, pDC)两大类。cDC根据表型和分化发育途径分为不同亚群，主要参与适应性免疫应答的诱导和启动。根据成熟状态，DC又分为未成熟DC和成熟DC，它们在不同组织中有不同名称。部分DC具有负向调控免疫应答、维持免疫耐受的作用，称为调节性DC(regulatory DC)。pDC也能加工提呈抗原，其主要功能是活化后可快速产生大量1型干扰素，参与抗病毒固有免疫应答，在某些情况下也参与自身免疫病的发生发展。滤泡树突状细胞(follicular DC, FDC)虽呈树突状形态，但不具备抗原提呈能力，可通过负载抗原肤刺激生发中心B细胞发生体细胞超突变。 （二）经典DC的成熟过程 动已11寸 从骨髓造血干细胞分化而来的DC前体细胞表达多种趋化因子受体，经血液进入各种实体器官和上皮组织，成为未成熟DC(immature DC)。未成熟DC摄取抗原后迁移到外周免疫器官成为成熟DC（图11-1，表ll-l)。（动画11-1"DC成熟过程和类型”)1未成熟DC未成熟DC主要存在于各组织器官，包括分布千皮肤和黏膜的朗格汉斯细胞(Langerhans cell, LC)和分布于多种非免疫器官组织间质的间质DC(interstitial DC)等，其特点是：心表抗原处理过程DC的迁移和成熟DC的类型Fe受体的表达++-/+甘露糖受体的表达++-/+MHCII类分子的表达+++细胞膜表面的数目~lO6-7x106共刺激分子的表达-/+++抗原摄取、加工的能力++-/+抗原提呈的能力-/+++主要功能摄取、加工抗原提呈抗原达模式识别受体，能有效识别和摄取外源性抗原；＠具有很强的抗原加工能力；＠低水平表达MHC II类分子和共刺激分子、黏附分子，故提呈抗原和激发免疫应答的能力较弱。 2.迁移期DC未成熟DC在各组织器官中接触和摄取抗原或受到某些炎性刺激（如LPS、IL lB、TN F-0'.等）后表达特定趋化因子受体（如CCR7)，在趋化因子的作用下发生迁移(migration)，由外周组织器官（获取抗原信号）通过输入淋巴管和（或）血液循环进入外周淋巴器官。未成熟DC在迁移的过程中逐渐成熟。 3成熟DC迁移到外周免疫器官的DC已是成熟DC(mature DC)，其特点是:(j)表面有许多树突样突起；＠低表达模式识别受体，识别和摄取外源性抗原的能力弱；＠加工抗原的能力弱；＠高水平表达MHC II类分子和共刺激分子、黏附分子，故能有效提呈抗原和激活T细胞，启动适应性免疫应答。外周免疫器官T细胞区的并指状DC(interd igitatin g DC, IDC)即属成熟DC。 不同组织器官中也有不同作用的成熟DC。例如黏膜中的DC在局部摄取抗原并发育成熟和提呈抗原，诱导黏膜局部的免疫应答；胸腺DC摄取自身抗原并发育成熟，提呈抗原给未成熟T细胞，诱＼I，飞i}导T细胞的中枢免疫耐受。外周免疫器官中也存在未成熟DC，可识别和摄取进入淋巴结或脾脏的抗原并发育成熟和提呈抗原，启动适应性免疫应答。 （三）DC的功能 DC在机体的多种生理和病理过程中发挥关键作用，通过人为调节DC的功能可增强或者抑制机体的免疫应答，对肿瘤、移植排斥、感染、自身免疫病发生机制的认识及其免疫防治具有重要价值。 1.识别和摄取抗原，参与固有免疫应答DC表达多种模式识别受体（如甘露糖受体、Toll样受体）以及Fe受体，可识别多种病原微生物或抗原－抗体复合物，通过胞饮作用、吞噬作用、受体介导的内吞作用等摄取抗原物质并销毁之，从而行使固有免疫应答功能。pDC活化后可快速产生大量1型干扰素，参与抗病毒固有免疫应答。 2加工和提呈抗原，启动适应性免疫应答这是DC最重要的功能。摄取和加工抗原后，DC将抗原以抗原肤－MHC II类分子复合物的形式表达在细胞膜上，并提呈给CD4+T细胞，提供初始T细胞活化的启动信号（或抗原刺激信号、第一信号）。成熟DC还高表达CD80、CD86、CD40等共刺激分子，为T细胞充分活化提供了第二信号。DC产生的细胞因子进一步诱导活化T细胞增殖和分化，从而完整启动免疫应答。DC高表达ICAM-1等黏附分子使之与T细胞牢固结合，有利于细胞之间的相互作用。与已活化的或记忆T细胞不同，初始T细胞的活化更依赖千DC刺激信号的存在，因此，DC是唯一能直接激活初始T细胞的专职性APC。DC亦能以抗原肤－MHC I类分子复合物的形式将抗原肤提呈给CD8+T细胞并激活之。 此外，DC还能通过诱导Ig的类别转换和释放某些可溶性因子等促进B细胞的增殖与分化，参与体液免疫应答。 二、单核／巨噬细胞 单核细胞(monocyte)来源于骨髓，从血液移行到全身组织器官，成为巨噬细胞(macrophage, M中）。单核／巨噬细胞表达多种受体（包括补体受体、Fe受体、清道夫受体、模式识别受体等），可通过胞饮作用吞噬作用、受体介导的内吞作用等摄取抗原物质，其吞噬和清除病原微生物能力很强。 大多数单核／巨噬细胞低水平表达MHC I类分子、II类分子和共刺激分子，虽然其摄取和加工抗原的能力很强，但提呈抗原的能力很弱。IFN--y等可诱导单核／巨噬细胞表达这些分子的水平升高，抗原提呈功能增强，激活T细胞产生细胞因子，后者进一步激活单核／巨噬细胞，使其发挥更强的清除被吞噬病原体的能力。单核／巨噬细胞的其他作用见第十四章。 三、B细胞 作为专职性APC,B细胞主要以BCR识别、浓集和内化抗原，亦可通过胞饮作用摄取抗原。浓集抗原的效应使B细胞在抗原浓度极低时仍能够提呈抗原。B细胞将抗原加工成抗原肤后，以抗原肤MHC II类分子复合物的形式表达于细胞表面，提呈给Th。在激活Th的同时B细胞本身也受到Th的辅助而活化并对TD抗原应答产生抗体。通常，B细胞不表达CD80、CD86等共刺激分子，但在细菌感染等刺激后或在Th的辅助下可以表达。B细胞接受T细胞提供的第二信号而完全活化，并在T细胞产生的细胞因子作用下增殖、分化、产生抗体和发挥体液免疫效应。 三种专职性APC提呈抗原效应的比较如图11-2。 伉 冒 抗原摄取抗原提呈免疫效应 初始T细胞活化、增殖、 ,<．产'm l皿一分化为效应T细胞(Th DC初始T细胞效应T细胞 U一心d雾 效应T细胞活化，巨噬细胞活化（增强细胞免 巨噬细胞辅助T细胞杀伤病原体)- 效应T细胞活化，B细胞活化，产生抗体（增强体｀卜液免疫） B细胞辅助T细胞产生抗体 第二节抗原的加工和提呈 抗原加工(a nti gen processing)或称抗原处理，是APC将摄取入胞内的外源性抗原或者胞质内自身产生的内源性抗原降解并加工成一定大小的多肤片段、使抗原肤适合与MHC分子结合、抗原肤－MHC分子复合物再转运到细胞表面的过程。抗原提呈(antigen presentation)是表达于APC表面的抗原肤MHC分子复合物被T细胞识别、从而将抗原肤提呈给T细胞，诱导T细胞活化的过程。T细胞只能识别APC提呈的抗原肤：CD4+T细胞的TCR识别APC提呈的抗原肤－MHC II类分子复合物，CD8•T细胞的TCR识别靶细胞提呈的抗原肤－MHC I类分子复合物。 —、APC提呈抗原的分类 根据来源不同可将被提呈的抗原分为两大类（图11-3):Q)来自细胞外的抗原称为外源性抗原(exogenous antigen)，例如被吞噬的细胞、细菌或蛋白质抗原等；＠细胞内合成的抗原称为内源性抗原(endogenous antigen)，例如病毒感染细胞内合成的病毒蛋白、肿瘤细胞内合成的肿瘤抗原和某些细胞内的自身抗原等。 二、APC加工和提呈抗原的途径 根据抗原的性质和来源不同，APC通过四种途径进行抗原的加工和提呈：MHC I类分子途径（内源性抗原提呈途径或胞质溶胶抗原提呈途径）、MHC II类分子途径（外源性抗原提呈途径或溶酶体抗原提呈途径）、非经典的抗原提呈途径(MHC分子对抗原的交叉提呈途径）、脂类抗原的CD1分子提呈途径。表11-2归纳了MHC I类分子途径和MHC II类分子途径的差别。 (-)MHC I类分子抗原提呈途径 内源性抗原主要通过MHC I类分子途径加工与提呈（图11-4)。由千所有有核细胞（也包括前述的专职性APC)均表达MHC I类分子，因此，所有有核细胞均具有通过MHC I类分子途径加工和提呈抗原的能力。（动画ll-2"MHC I类分子对内源性抗原的提呈＂） 细菌内体中 内吞的细菌内体溶酶体霆中晌t的细菌 霎］外源性抗原 感勹尸：三：：白源（ 病毒． 图11-3外源性抗原和内源性抗原的产生表11-2MHC I类分子抗原提呈途径和MHC II类分子抗原提呈途径的比较1.内源性抗原的加工与转运胞质中的蛋白抗原须首先降解成抗原肤，才能进行转运。细胞内蛋白首先与泛素结合，泛素化蛋白呈线性进入蛋白酶体(proteasome)被降解。蛋白酶体是一种胞内大分子蛋白酶的复合体，为中空的圆柱体结构，主要负责将胞质中多余的错误合成或折叠的蛋白质降解为多肤。干扰素等可诱导细胞产生低分子量多肤(low molecular weight peptide, LMP), LMP取代蛋白酶体催化亚单位使其酶解蛋白质的模式发生变化而成为免疫蛋白酶体(immunologyproteasome)。免疫蛋白酶体能降解内源性抗原，产生6~30个氨基酸残基大小的、C端多为碱性或疏水氨基酸的抗原肤，有利于其转运和与MHC I类分子的抗原肤槽结合，所以免疫蛋白酶体是细胞加工内源性抗原肤的主要场所。 抗原加工相关转运物(t ransporter associated with antigen processing, TAP)是由两个6次跨膜蛋白(TAPl和TAP2)组成的异二聚体，在ER膜上形成孔道，其功能是将抗原肤从胞质转运至ER腔内与新组装的MHC I类分子结合。胞质中的抗原肤与TAP结合，TAP以ATP依赖的方式发生构象改变，开放孔道，主动转运抗原肤进入ER腔内。TAP可选择性地转运含8~16个氨基酸且C端为碱性或疏水氨基酸的抗原肤。TAP也能将内质网中多余的抗原肤转运回胞质中。 2. MHC I类分子的合成与组装MHC I类分子a链和队微球蛋白（化m)在ER中合成。a链合成后立即与伴侣蛋白(chaperone)结合。伴侣蛋白包括钙联蛋白(calnexi n)、钙网蛋白(calreticulin)和TAP相关蛋白(t apasin)，它们参与a链的折叠及a链与f32m组装成完整的MHC I类分子、保护a链不被降解。其中tapasin介导新合成的MHC I类分子与TAP的结合，有利千转入的抗原肤就近与MHC I类分子结合。 3.抗原肤MHC I类分子复合物的形成与抗原提呈在伴侣蛋白的参与下，MHC I类分子组装为二聚体，其抗原肤结合槽与适合的抗原肤结合，形成复合物。在此过程中，内质网驻留的氨基肤酶(ER resident aminopeptidase, ERAP)进一步修剪转入的抗原肤和内质网中合成的肤段为8~10个氨基酸的肤段，使更适合与抗原肤结合槽结合；经基氧化还原酶Erp57则可催化MHC I吐功能区的二硫键断裂和重建，使抗原肤结合槽更适合结合抗原肤。结合抗原肤的MHC I类分子经高尔基体转运至细胞膜上，提呈给CD8+T细胞。 （二）MHC II类分子抗原提呈途径外源性抗原主要通过MHC II类分子途径加工与提呈（图11-5)。（动画11-3"MHCIl类分子对外源性抗原的提呈＂） 1.外源性抗原的摄取与加工APC主要通过模式识别受体识别外源性抗原，通过胞饮作用、吞噬作用、受体介导的内吞作用和内化等方式摄取抗原。DC通过上述方式摄取外源性抗原；单核／巨噬细胞也能通过上述方式摄取外源性抗原，但吞噬和清除病原微生物能力很强；B细胞主要通过受体介导的内吞作用摄取和浓集外源性抗原，也可经胞饮作用摄取蛋白质抗原。 摄取蛋白质抗原形成的痰泡与内体(endosome)融合；摄取的细菌等颗粒性抗原在胞内形成吞噬体(phagosome)，吞噬体与溶酶体融合为吞噬溶酶体。内体和吞噬溶酶体又与胞质中的MHC Il类小室(MHC class II compartment, M Il C)融合。M Il C是富含MHC II类分子的溶酶体样细胞器。M II C和吞噬溶酶体中的多种酶类在酸性环境下活化，将抗原降解为适合千MHC Il类分子结合的、含10~30个氨基酸的短肤。因此，MIIC和吞噬溶酶体是APC加工外源性抗原的主要场所，而M Il C是抗原肤与MHC Il类分子结合的部位。 2. MHC Il类分子的合成与转运在ER中新合成的MHC Il类分子a链与B链折叠成二聚体，并与I a相关恒定链(I a-associated invariant chain, I i)结合形成(a奾）3九聚体。I i的主要功能是：CD促进MHC II类分子a链与B链组装和折叠及二聚体形成；＠阻止MHC II类分子在ER内与其他内源性多肤结合；＠促进MHC Il类分子转运到M Il C。MHC il/l i九聚体由ER经高尔基体形成MIi C。在M il C腔内I i被特定的酶降解，仅留有称为MHC II类分子相关的恒定链多肤(class II associated invariant chain peptide, CLIP)的小片段在抗原肤结合槽内防止其他肤段与之结合。 下岔 原抗 3. MHC II类分子的组装和抗原肤的提呈MHCII类分子的抗原肤结合槽两端为开放结构，与之结合的最适抗原肤约含13~17个氨基酸。在MIIC中，HLA-DM分子介导抗原肤结合槽与CLIP解离并结合具有更高亲和力的抗原肤，形成稳定的抗原肤－MHC II类分子复合物。然后，复合物被转运至细胞膜表面，供CD4+T细胞识别，从而将外源性抗原肤提呈给CD4+T细胞。 此外，部分外源性抗原也可不通过I)依赖性途径与MHCII类分子结合，部分短肤直接与胞膜表面的空载MHC II类分子结合后被提呈。一些抗原被内吞入细胞内，在M II C中被降解为多肤，随后与再循环至胞内的空载MHC II类分子结合，形成稳定的抗原肤－MHC II类分子复合物，再转运到细胞膜被提呈。 （三）非经典的抗原提呈途径(MHC分子对抗原的交叉提呈途径） 抗原的交叉提呈(cross-presen t ation)也称为交叉致敏(cross-priming)，是指APC能将摄取、加工的外源性抗原通过MHC I类分子途径提呈给CD8+T细胞；或将内源性抗原通过MHC II类分子途径提呈给CD4+T细胞。抗原的交叉提呈参与机体针对病毒（如疤疹病毒）、细菌（如李斯特菌）感染和大多数肿瘤的免疫应答，但并不是抗原提呈的主要方式，也不涉及MHC分子的合成。 1.外源性抗原交叉提呈的机制包括：心某些外源性抗原从内体或吞噬溶酶体中溢出进入胞质或者直接穿越细胞膜进入胞质；＠溶酶体中形成的抗原肤通过胞吐作用被排出细胞外，然后与细胞膜表面的空载MHC I类分子结合而被提呈；＠细胞表面MHC I类分子被重新内吞进入内体，新合成的MHCI类分子也可进入内体，在内体中它们直接与外源性抗原肤结合形成复合物而被提呈。有些DC亚群优势交叉提呈外源性抗原。 2.内源性抗原交叉提呈的机制包括：心含有内源性抗原的细胞或凋亡小体被APC摄取，形成内体；＠细胞自噬时，自噬体可与MIIC融合；＠内源性抗原肤被释放出细胞外，然后与细胞膜表面的空载MHCII类分子结合为复合物。 （四）脂类抗原的CD1分子提呈途径脂类抗原（例如分枝杆菌胞壁成分）不能被MHC限制性T细胞识别。CDl分子在APC细胞表面吞噬体或内体细胞表面的再循环过程中，结合胞外的脂类抗原或结合进入内体的自身脂类抗原，再运至细胞膜表面进行抗原提呈，其中没有明显的抗原加工过程。CD1有a~e五个成员，均属MHC I类样分子，与f32m结合成复合物。CDl也有抗原肤结合槽，可与脂类抗原的乙酰基团结合。CDla~c主要将不同脂类抗原提呈给T细胞，介导对病原微生物的适应性免疫应答。CDld主要将脂类抗原提呈给NKT细胞，参与固有免疫应答。 专职性APC包括DC、单核／巨噬细胞和B细胞。DC是机体内功能最强的APC，能刺激初始T细胞活化，启动免疫应答。非成熟DC摄取和加工抗原的能力强，而成熟DC提呈抗原的功能强；外原性抗原被摄取后主要通过MHC II类分子途径加工和提呈给CD4+T细胞，内源性抗原主要通过MHC I类分子途径加工和提呈给CD8+T细胞，也存在抗原交叉提呈现象。脂类抗原由CDl分子途径提呈。 1.专职性APC包括哪三类细胞？这三类APC摄取、加工和提呈抗原的主要异同点是什么？ 2.根据树突状细胞的成熟过程，阐述DC的分类与功能特点。 w仆汾 第十二章T淋巴细胞介导的适应性免疫应答 胸腺中发育成熟的初始T细胞(nai:ve T cell)迁出胸腺后进入血液循环，归巢定居于外周淋巴器官，并在体内再循环。初始T细胞通过其TCR与APC表面的抗原肤-MHC分子复合物(pMHC)特异性结合，在共剌激信号以及细胞因子共同作用下活化、增殖，进而分化为效应T细胞，完成对抗原的清除和对免疫应答的调节。T细胞介导的免疫应答也称细胞免疫应答，是一个连续的过程，可分为三个阶段：T细胞特异性识别抗原阶段；T细胞活化、增殖和分化阶段；效应性T细胞的产生及效应阶段。 第一节T细胞对抗原的识别 初始T细胞的TCR与APC提呈的pMHC特异结合的过程称为抗原识别(antigen recognition)，这是T细胞特异活化的第一步。这一过程遵循MHC限制性(MHC res t riction)，即TCR在特异性识别APC所提呈抗原肤的同时，也必须识别pMHC复合物中的自身MHC分子。MHC限制性决定了任何T细胞仅识别由同一个体APC提呈的pMHC。 （一）T细胞与APC的非特异性结合 从各器官组织摄取抗原并加工和表达pMHC的APC进入外周免疫器官，与定居于胸腺依赖区的初始T细胞相遇，两者通过表面的黏附分子对发生短暂的可逆性结合。未能特异性识别相应抗原肤的T细胞与APC分离，仍定居千胸腺依赖区或进入淋巴细胞再循环。能特异性识别pMHC的T细胞则进入特异性结合阶段。 （二）T细胞与APC的特异结合 TCR特异性识别相应的pMHC后，LFA-1构象改变，增强与ICAM-1的亲和力，从而稳定并延长T细胞与APC间结合的时间。此时，T细胞与APC的结合面形成一种称为免疫突触(immunological synapse)的特殊结构（图12-1)。免疫突触形成是一种主动的过程（图12-2)：形成初期，TCR-pMHC分散在周闱，然后向中央移动，最终形成以一组中央为TCR-pMHC、外围为CD80/86-CD28等共刺激分子对、最外围为LFA-1-ICAM-1等黏附分子对的免疫突触。（动画12-1“免疫突触的形成过程”)免疫突触不仅进一步增强T细胞与APC的结合，还引发细胞膜相关分子的一系列重要变化，促进T细胞信号转导分子的相互作用、信号通路的激活及细胞骨架系统和细胞器结构和功能的变化，从而参与T细胞的活化和生物学效应。 T细胞表面CD4和CD8是TCR的共受体(co-recepto r)，在T细胞与APC的特异性结合后，CD4或CD8可分别识别和结合APC（或靶细胞）表面的MHC JI类分子或MHC I类分子，增强TCR与pMHC结合的亲和力和TCR信号的转导。 第二节T细胞的活化、增殖和分化 动里;12-2 T细胞的活化信号 T细胞的完全活化有赖于抗原信号和共刺激信号的双信号激活以及细胞因子的作用，是T细胞增殖和分化的基础。（动画12-2"T细胞的双信号激活过程”)(-)T细胞活化的第一信号APC将pMHC提呈给T细胞，TCR特异性识别结合在MHC分子槽中的抗原肤，导致CD3与共受体(CD4或CD8)的胞浆段相互作用，激活与胞浆段尾部相连的蛋白酪氨酸激酶，使CD3胞浆区ITAM中的酪氨酸磷酸化，启动激酶活化的信号转导分子级联反应，最终通过激活转录因子引起多种膜分子和细胞活化相关分子基因的转录，使得T细胞初步活化。这是T细胞活化的第一信号（抗原刺激信号），同时与T细胞接触的APC也被活化，并上调共刺激分子等活化相关分子的表达。 （二）T细胞活化的第二信号 T细胞与APC细胞表面多对共刺激分子（例如CD28、CTLA-4和CD80、CD86,4-1B B和4-lBBL, ICOS和ICOSL,CD40和CD40L,PD-l和PD-Ll等）相互作用产生T细胞活化所需的第二信号（共刺激信号），导致T细胞完全活化。活化T细胞诱导性表达一系列细胞因子和细胞因子受体，而活化的APC也产生多种细胞因子，这些均为T细胞增殖和分化奠定基础。如缺乏共刺激信号，第一信号非但不能有效激活特异性T细胞，反而导致T细胞失能(anergy)（图12-3)。 根据效应不同，可将共刺激分子分为正性共刺激分子和负性共刺激分子（共抑制分子）。CD28是最重要的共刺激分子，其主要作用是促进IL-2基因转录和稳定IL-2mRNA，从而有效促进IL-2合UTo. APC T细胞 应答一（活化） 无应答一（失能、忽视） 声无应答 应答（活化） 抗原信号一｀i－－-＜无应答闱受） 号转导分子的级联反应，最终导致转录因子(NFAT、NF KB、AP-1因的转录。 成。与CD28高度同源的CTLA-4 （其配体也是CD80和CD86)则是重 要的共抑制分子。CTLA-4在T细 胞活化后诱导性表达，与CD80和 CD86的亲和力是CD28的20倍，可 竞争抑制CD28的作用并启动抑制 性信号，从而有效调节T细胞的适 度免疫应答。共刺激分子和共抑制 分子的相互作用，使免疫应答的不 同阶段有序进行，实现了免疫应答 的有效启动、适度效应和适时终止。 （三）细胞因子促进细胞的增 殖和分化 T细胞完全活化后，还有赖千多 种细胞因子(IL-1、IL-2、IL-4、IL-6、 IL-10、IL-12、IL-15和IFN-'Y等）的作 用才能进一步增殖和分化。其中IL 1和IL-2对T细胞增殖至关重要；其 他细胞因子参与T细胞的分化。如 果没有细胞因子，活化T细胞不能增 殖和分化，导致T细胞活化后凋亡。 二、T细胞活化的信号转导途径 TCR活化信号转导的途径主要 有PLC－丫活化途径和Ras-MAP激酶 活化途径（图12-4)。经过一系列信等）的活化并进入核内调节相关靶基在T细胞活化早期（约30分钟），第一信号诱导转录因子和膜相关的共刺激分子和黏附分子基因表达；T细胞活化后4小时，多种细胞因子及其受体基因的转录水平明显升高；12小时左右表达T细胞自分泌生长因子IL-2等。IL-2对T细胞的增殖和分化是必需的。增殖的T细胞进一步分化成为具有不同功能的效应细胞，其中的部分细胞则分化成为记忆T细胞。 三、抗原特异性T细胞增殖和分化 初始T细胞经双信号活化后，在局部微环境细胞因子等因素作用下增殖、分化成为效应细胞并形成不同的功能亚群，然后发挥辅助功能(Th)或随血液循环到达特异性抗原部位发挥效应功能(CTL)。 第一种方式为Th细胞依赖性的，当靶细胞低表达或不表达共刺激分子，不能有效激活初始CD8+T细胞，需要APC和Th的辅助。胞内产生的病毒抗原和肿瘤抗原，以及脱落的移植供者同种异体MHC抗原以可溶性抗原的形式被APC摄取，可在细胞内分别与MHC I类分子和MHC II类分子结合形成复合物，表达于APC细胞表面。pMHC II结合TCR后，激活Th；而pMHC I结合TCR后，活化CD8+T细胞。CD8+T细胞在pMHC I的特异性活化信号和Th细胞释放的细胞因子共同作用下，增殖分化为CTL。 第二种方式为Th细胞非依赖性的，主要是高表达共刺激分子的病毒感染DC，可不依赖Th细胞的辅助而直接刺激CD8+T细胞产生IL-2，诱导CD8+T细胞增殖并分化为CTL。 第三节T细胞的免疫效应和转归 不同效应T细胞亚群具有不同的特点和效应（表12-1)。发挥免疫效应后，大部分效应T细胞发生凋亡被清除，少量效应T细胞则成为长寿命的免疫记忆T细胞。 CD4+Th1CD4+Th2CD4. Th17CD4. Tfh CD4+Treg CD8+CTL TCR识别抗原肤－MHC II抗原肤－MHC II抗原肤－MHC II类抗原肤－MHC抗原肤－MHC的配体类分子复合物类分子复合物分子复合物II类分子复I类分子复合物合物诱导分化IL-12、IFN-y IL-4IL-I13（人）、TGF-IL-21、IL-6TGF-[3、IL-2IL-2、IL-6的关键细p（小鼠）、IL-6、胞因子IL-23产生细胞IFN-y、LTa、TNF-IL-4、IL-5、IL-10、IL-17IL-4、IL-21、IL-10、IL-35、IFN-y、TNF因子和其a、止2、IL-3、GM-IL-13、GM-CSF IFN-y TGF-f3a、LTa、穿孔他效应分CSF素、颗粒酶、子FasL介导免疫参与和辅助细胞辅助体液免疫固有免疫辅助体液免负性免疫调参与细胞免应答类型免疫疫控疫（一）Th1的效应Thl的效应主要有两种：一是通过直接接触诱导CTL分化；二是通过释放的细胞因子募集和活化单核／巨噬细胞和淋巴细胞，诱导细胞免疫反应，又称为单个核细胞浸润为主的炎症反应或迟发型炎症反应。 1. Th1对巨噬细胞的作用Thl在宿主抗胞内病原体感染中发挥重要作用。Thl可通过活化巨噬细胞及释放各种活性因子增强巨噬细胞清除胞内寄生病原体的能力。Thl产生的细胞因子可通过多途径作用千巨噬细胞：1.辅助体液免疫应答Th2通过直接接触辅助B细胞活化，还通过产生IL-4、IL-5、IL-10和IL-13等细胞因子，协助和促进B细胞的增殖和分化为浆细胞，产生抗体。2.参与超敏反应性炎症Th2分泌IL-5等细胞因子可激活肥大细胞、嗜碱性粒细胞和嗜酸性粒细胞，参与超敏反应的发生和抗寄生虫感染。 （三）Th17的效应 Th17通过分泌IL-17、IL-21和IL-22等细胞因子发挥效应：心IL-17刺激局部组织细胞产生趋化因子和G-CSF等细胞因子，募集中性粒细胞和单核细胞，刺激中性粒细胞增生和活化；IL-17也可刺激局部组织细胞产生防御素等抗菌肤。＠IL-22可刺激组织细胞分泌抗菌肤、提高上皮组织的免疫屏障功能和促进免疫屏障修复功能。IL-22还通过刺激上皮细胞分泌趋化因子和其他细胞因子参与组织损伤和炎症性疾病。＠IL-21可通过自分泌方式刺激和放大Th17功能，可刺激CD8+T细胞和NK细胞增殖、分化和发挥效应，并参与B细胞的免疫应答。 因此，Th17的主要功能是通过诱导中性粒细胞为主的炎症反应，吞噬和杀伤细菌和真菌等病原，以及维持消化道等上皮免疫屏障的完整性，在固有免疫应答中发挥重要作用。Thl7也是参与炎症和自身免疫病的重要成分。 （四）Tfh的效应 Tfh分泌IL-21和表达CD40L等膜分子作用千B细胞，在生发中心发育和浆细胞形成过程中发挥关键作用。Tfh通过表达CD40L、分泌IL-21、IL-4或IFN-'Y，参与抗体的类别转换。CD40L可刺激B细胞，参与高亲和力B细胞的选择过程。Tfh还可调节记忆B细胞的功能，促进其长期生存和保持免疫应答的能力。Tfh功能异常时，可增强Tfh和B细胞之间的相互作用，导致在清除外来抗原的同时诱导自身反应性抗体的产生，从而引发抗体介导的自身免疫病。而Tfh功能异常导致CD40/CD40L信号缺失，可引起生发中心形成缺陷。 （五）Treg的效应 Treg细胞可通过多种机制发挥负性免疫调控作用。O分泌IL-35、IL-10和TGF-f3等可溶性负性免疫分子发挥免疫抑制作用；＠高表达IL-2的高亲和力受体，竞争性掠夺邻近活化T细胞生存所需的IL-2，导致活化T细胞的增殖抑制和凋亡动通过颗粒酶A、颗粒酶B以穿孔素依赖方式使CTL和NK等细胞凋亡；＠通过表达CTLA-4．等膜分子和分泌IL-35等分子抑制DC成熟和削弱其抗原提呈功能，并促进抑制性DC产生。 二、CTL的免疫效应 CTL可高效、特异性地杀伤感染胞内寄生病原体（病毒和某些胞内寄生菌）的细胞、肿瘤细胞等靶细胞，而不损害正常细胞。CTL的效应过程包括识别与结合靶细胞、胞内细胞器重新定向、颗粒胞吐和靶细胞崩解。CTL也能产生细胞因子调节免疫应答。（动画12-3"CTL识别和杀伤过程及机制”)1.效靶细胞结合CD8+T细胞在外周免疫器官内活化、增殖、分化为效应性CTL，在趋化因子作用下离开淋巴组织向感染灶或肿瘤部位集聚。CTL高表达黏附分子（如LFA-1、CD2等），可有效结合表达相应配体（如ICAM-1、LFA-3等）的靶细胞。TCR识别靶细胞提呈的pMHC I后形成免疫突触，使CTL分泌的效应分子在局部形成很高的浓度，从而选择性杀伤所接触的靶细胞，而不影响邻近的正常细胞。 2. CTL的极化极化是指细胞膜分子或胞内成分聚集千细胞一端的现象。CTL识别靶细胞表面pMHC I后，TCR和共受体向效－靶细胞接触部位聚集，导致CTL内某些细胞器的极化，如细胞骨架系统（肌动蛋白、微管等）、高尔基复合体及胞浆颗粒等向效－靶细胞接触部位重新排列和分布，从而保证CTL胞浆颗粒中的效应分子释放后能有效作用千所接触的靶细胞。 3.致死性攻击CTL胞浆颗粒中的效应分子释放到效－靶结合面，效应分子对靶细胞进行致死性攻击。随后，CTL脱离靶细胞，寻找下一个目标；而靶细胞在多种杀伤机制的作用下凋亡。（二）CTL杀伤靶细胞的机制CTL主要通过下列两条途径杀伤靶细胞。 三、T细胞介导免疫应答的生物学意义 山口1?-3 因子的直接抗肿瘤作用、激活巨噬细胞或NK细胞的细胞毒作用以及细胞因子的其他抗肿瘤作用等。 3.免疫病理作用T细胞介导的细胞免疫效应在迟发型超敏反应和移植排斥的病理过程中发挥重要作用，还可以直接作用或通过调节B细胞功能等间接效应参与某些自身免疫病的发生和发展。 4.免疫调节作用CD4+Th亚群之间的平衡有助于调控机体产生合适类型和强度的免疫应答；Treg则通过多种机制抑制过度免疫应答和及时终止免疫应答，从而在清除抗原的同时保待机体的免疫平衡状态，并预防自身免疫病的发生。 四、活化T细胞的转归 通常，机体对特定抗原的免疫应答和免疫效应不会持久进行。一旦抗原被清除，免疫系统须恢复平衡。因此效应细胞也需要被抑制或清除，仅余少数记忆细胞维持免疫记忆，以便再次接触抗原时能迅速发生应答。 （一）效应T细胞的抑制或清除 1. Treg的免疫抑制作用Treg通常在免疫应答的晚期被诱导产生，它们通过多种机制负性调控免疫应答。 2.活化诱导的细胞死亡活化诱导的细胞死亡(activation-induced cell death, AICD)指免疫细胞活化并发挥免疫效应后诱导的一种自发的细胞凋亡。活化T细胞表达Fas增加，多种细胞表达的FasL与之结合，启动活化T细胞的凋亡信号，诱导细胞凋亡。凋亡的T细胞被巨噬细胞清除。AICD对千机体清除可能由抗原交叉反应而产生的自身反应性T细胞克隆，从而防止自身免疫病和维待自身免疫耐受至关重要。 （二）记忆T细胞的形成和作用 免疫记忆是适应性免疫应答的重要特征之一，表现为免疫系统对曾接触的抗原能启动更为迅速和有效的免疫应答。记忆T细胞(memory T cell, Tm)是对特异性抗原有记忆能力的长寿T细胞。一般认为Tm由初始T细胞或由效应T细胞分化而来，但分化机制未知。 1. Tm的表型人Tm为CD45RA-CD45RO+，初始T细胞则是CD45RA+CD45RO飞2. Tm的作用特点与初始T细胞相比，Tm更易被激活，相对较低浓度的抗原即可激活Tm;Tm的活化对共刺激信号（如CD28/B7)依赖性较低；Tm分泌更多细胞因子，且对细胞因子作用的敏感性更高。 啊，中．舅，｀ 本早小结 T细胞和APC首先通过黏附分子的相互作用发生可逆的非特异性结合，能特异性识别pMHC的T细胞与APC接触部位形成免疫突触。TCR识别pMHC之后，经CD3和共受体CD4或CD8传递T细胞活化的笫一信号，启动T细胞的激活。共刺激分子提供笫二信号诱导T细胞完全活化。多种细胞因子促进T细胞增殖和分化。共抑制分子能下调或中止免疫应答，防止因应答过度造成的组织损伤，维持内环境的稳定性。适应性细胞免疫应答的效应细胞是Th和CTL。Th通过不同亚群及相互作用活化巨噬细胞和其他免疫细胞吞噬和清除抗原；CTL通过分泌穿孔素／颗拉酶及诱导细胞凋亡途径杀伤病原体感染细胞和肿瘤细胞。 1.简述免疫突触的形成过程。 第十三章B淋巴细胞介导的特异性免疫应答 细菌、真菌等病原体在机体内的细胞外微环境中完成增殖过程，胞内病原体也通过胞外体液环境进行播散和致病。机体免疫系统对于细胞外体液微环境稳态的保护主要通过体液免疫应答(humoral immune response)来完成。病原体及其抗原成分进入机体后可诱导抗原特异性B细胞活化、增殖并最终分化为浆细胞，产生特异性抗体进入体液，通过抗体的中和作用、调理作用以及对补体的活化作用而阻止机体内病原体的吸附、感染。依据抗原种类和成分的不同，B细胞介导的免疫应答可分为对胸腺依赖抗原(thymus-dependen t antigen, TD-Ag)的免疫应答和对胸腺非依赖抗原(thymus-independent antigen, TI-Ag)的免疫应答。在免疫应答过程中，前者需要辅助性T细胞的辅助，而后者不需要。 第一节B细胞对TD抗原的免疫应答—、B细胞对TD抗原的识别BCR是B细胞特异性识别抗原的受体。BCR识别抗原对B细胞的激活有两个相互关联的作用：BCR特异性结合抗原，产生B细胞活化的第一信号；B细胞内化BCR所结合的抗原，并对抗原进行加工，形成抗原肤－MHC Il类分子复合物(peptide-MHC Il complex, pMHC Il)，提呈给抗原特异性Th识别，Th活化后通过表达的CD40L与B细胞表面CD40结合，又提供B细胞活化的第二信号。 BCR对抗原的识别与TCR识别抗原不同：心BCR不仅能识别蛋白质抗原，还能识别多肤、核酸、多糖类、脂类和小分子化合物类抗原；＠BCR既能特异性识别完整抗原的天然构象，也能识别抗原降解所暴露表位的空间构象；＠BCR对抗原的识别不需APC的加工和提呈，亦无MHC限制性。 二、B细胞活化需要的信号 与T细胞相似，B细胞活化也需要双信号：特异性抗原提供第一信号启动B细胞活化，而共刺激分子提供的第二信号使B细胞完全活化。B细胞活化后的信号转导途径也与T细胞相似。 (-)B细胞活化的第一信号 B细胞活化的第一信号又称抗原刺激信号，由BCR-CD79a/CD79b(BCR-Ig可B)和CD19/CD21/CD81共同传递。 1. BCR-CD79a/CD79b信号BCR与抗原特异性结合后即启动B细胞活化的第一信号。但由于BCR重链胞浆区短，自身不能传递信号，故需经BCR复合物中的C D79a/CD79b将信号转入B细胞内。与CD3类似，CD79a/CD79b胞浆区亦存在ITAM基序。当BCR被多价抗原交联后，Blk等Sac家族酪氨酸激酶被激活并使CD79a/CD79b胞浆区的ITAM基序磷酸化。随后Syk等酪氨酸激酶被募集活化，启动信号转导的级联反应。活化信号经过PKC、MAPK及钙调蛋白等信号转导通路继续转导并最终激活NF-KB和NFAT等转录因子，启动与B细胞活化、增殖、分化相关基因的表达（图13-1)。（动画l3-l“B细胞的第一信号”)2. BCR共受体的增强作用已知己可以与抗原结合，发挥调理作用。通过调理作用被补体归标记过的抗原，可以理解为抗原被天然免疫系统打上“危险”标签，将会被BCR更有效识别。成熟-------.1-1i'-=--'f_Erb-2Sos图13-1BCR复合物介导的胞内信号转导抗原交联并激活BCR后，与CD79a/CD79b胞内区相联的酪氨酸激酶Blk、Fyn或Lyn等活化，使CD79a/CD79b胞内段的ITAM酪氨酸残基被磷酸化，随即募集并活化Syk，进而启动细胞内信号转导的级联反应B细胞表面的CD19/CD21/CD81以非共价键组成BCR共受体复合物。CD21自身不传递信号，但能识别与BCR抗原结合的C3d，并通过交联CD19向胞内传递信号。CD19的胞浆区有多个保守的酪氨酸残基，能募集Lyn、Fyn等多个含有SH2结构域的信号分子。CD81为4次跨膜分子，其主要作用可能是连结CD19和CD21，稳定CD19/CD21/CD81复合物。补体受体作为BCR共受体，其转导的信号加强了由BCR复合物转导的信号，明显降低了抗原激活酸化B细胞的阙值，从而显著提高B细胞对抗原刺激的甲'-,. 敏感性（图13-2)。研究表明，共受体可增强B细胞活化信号1000倍以上。 （二）B细胞活化的第二信号图13-2B细胞共受体在B细胞活化中的作用B细胞活化的第二信号又称共刺激信号，由Th BCR识别抗原后经CD79a/CD79b传导B细胞活化的第一信号。同时，抗原可经补体片段C3d细胞与B细胞表面多对共刺激分子相互作用产生，与补体受体CD21连接，进一步促进CD19/其中最重要的是CD40/CD40L。CD40组成性表达CD21/CD81复合物中的CD19磷酸化，从而加在B细胞、单核细胞和DC表面；CD40L则表达在活强B细胞的活化信号只有第一信号没有第二信号，B细胞不仅不能活化，反而会进入失能的耐受状态。 化的Th细胞表面。CD40L与CD40相互作用，向B细胞传递活化的第二信号。与T细胞类似，如果（三）细胞因子的作用活化B细胞表达多种细胞因子受体，在活化T细胞分泌的细胞因子（如IL4、IL5、IL-21)作用下--大量增殖。细胞因子诱导的B细胞增殖是B细胞形成生发中心和继续分化的基础。（四）T、B细胞的相互作用B细胞对TD抗原的应答需要T细胞辅助，这种辅助主要表现在两个方面(DT细胞表面的共刺激：分子可提供B细胞活化必需的第二信号；(2)T细胞分泌的细胞因子促进B细胞的活化、增殖和分化。T、B细胞间的作用又是双向的一方面，B细胞可作为APC加工、提呈pMHCII活化T细胞，诱导：T细胞表达多种膜分子和细胞因子；另一方面活化的T细胞表达CD40L，为B细胞提供活化的第二信号，CD40/CD40L结合可诱导静止期B细胞进入细胞增殖周期；活化T细胞分泌的细胞因子诱导B细胞进一步增殖和分化。T和B细胞经TCR和pMHCII特异性结合后，多个黏附分子对（如LFA3/CD3、ICAM-1/LFAl,MHC II类分子／CD4等）形成免疫突触(immumesynapse)（图133)（动画132"B细胞--免疫突触的形成过程”)，促使T、B细胞结合更牢固，并使Th细胞分泌的细胞因子局限在突触部位，高效协助B细胞进一步增殖、类别转换、亲和力成熟、产生抗体和分化为浆细胞或记忆B细胞。信信号号化活活活图13-3B细胞与Th细胞的相互作用BCR识别并结合抗原，抗原－抗体复合物内化，抗原被加工成抗原肤后与MHC II类分子形成复合物，提呈给T细胞的TCR，产生T细胞活化的第一信号。B细胞识别抗原后表达CD80/86分子，与T细胞表面的CD28结合提供T细胞活化的第二信号。活化的T细胞表达CD40L，与B细胞表面组成性表达的CD40结合，产生B细胞活化的第二信号。活化的Th细胞分泌IL-2、IL-4、IL-21、IL-6等多种细胞因子，诱导活化B细胞的分化和lg的产生三、B细胞的增殖和终末分化经双信号刺激完全活化的B细胞具备增殖和继续分化的能力。活化的B细胞在外周淋巴器官的T、B细胞区交界处形成初级聚合灶(primary focus), B细胞可直接在初级聚合灶中分化为浆母细胞分泌抗体，也可迁移至淋巴滤泡形成生发中心，并经历体细胞高频突变、lg亲和力成熟和类别转换，分化为浆细胞或记忆B细胞，发挥体液免疫功能。 (—)B细胞的滤泡外活化 血液循环中的B细胞穿过高内皮微静脉(HEV)进入外周淋巴器官的滤泡的过程中，滤泡树突状细胞(follicular DC, FDC)或巨噬细胞将抗原提呈给B细胞识别。FDC高表达Fe受体和补体受体，结合抗原－抗体或抗原－抗体－补体复合物后可形成串珠状小体(iccosome)供B细胞识别或内吞。FDC在激发体液免疫应答及产生和维持记忆性B细胞中起到十分关键的作用。另一种与B细胞分化密切相关的细胞是滤泡辅助性T细胞(follicular helper T cell, T小），在B细胞分化为浆细胞、产生抗体和lg类别转换中发挥重要作用。 微生物或病毒抗原通过淋巴液流入淋巴结，或通过血流进入脾脏。其中大部分经过补体的调理作用(opsonized)，结合C3b（或C3dg)，被FDC或巨噬细胞表面的补体受体CRl和CR2所识别、捕获，滞留在淋巴滤泡内。 识别了FDC或巨噬细胞提呈的抗原的B细胞获得活化所需的第一信号，开始上调CCR7的表达。随后，B细胞依赖CCR7迁移到T细胞区，在T-B细胞区交界处，与活化的Th细胞相遇，接受第二信号进而完全活化。 （二）初级聚合灶的形成 在B细胞和T细胞初次接触活化2~3天后，B细胞下调CCR7的表达，离开T、B细胞交界区，向滤泡间区、边缘窦（淋巴结）或T细胞区与红髓交界处（脾脏）迁移。在这些区域内，B细胞经过进一步增殖和分化，形成初级聚合灶。初级聚合灶一般在感染初次免疫应答5天后形成。B细胞在初级聚合灶中将会存活数天，介导第一阶段的体液免疫应答。部分B细胞在初级聚合灶中分化成为浆母细胞(plasmablasts)，经历lg类别转换并分泌抗体。浆母细胞寿命较短，通常只有数天，并且不具备长距离迁移到骨髓的能力。浆母细胞分泌的抗体可以与FDC固定的抗原形成免疫复合物（包含抗原、抗体以及补体），促进FDC分泌细胞因子募集活化的B细胞向淋巴滤泡迁移，进而形成生发中心。此外，浆母细胞还通过T、B细胞相互作用，促进Th向Tfb细胞分化和向滤泡迁移。 （三）生发中心的形成 生发中心(germinal center)又称为次级淋巴滤泡，是B细胞对TD抗原应答的重要场所，由活化B细胞快速分裂增殖所形成。生发中心在抗原刺激后1周左右形成，其中的B细胞被称为中心母细胞(centroblast)，其特点为分裂能力极强，不表达mlg。中心母细胞分裂增殖产生的子代细胞称为中心细胞(centrocyte)，其分裂速度减慢或停止且体积较小，表达mlg。随着中心细胞扩增，生发中心可分为两个区域：一个是暗区(dark zone)，分裂增殖的中心母细胞在此紧密集聚，在光镜下透光度低；另一个为明区(light zone)，细胞较为松散，在光镜下透光度高，为B细胞与FDC、Tfb细胞相互作用的区域（图13-4)。在明区，中心细胞在FDC和T小协同作用下继续分化，经过阳性选择完成亲和力成熟过程，只有表达高亲和力mlg的B细胞才能继续分化发育，其余大多数中心细胞则发生凋亡。在这里，B细胞最终分化成浆细胞产生抗体，或分化成记忆性B细胞。（动画l3-3“B细胞活化及生发中心的形成”)（四）体细胞高频突变、lg亲和力成熟和阳性选择中心母细胞的轻链和重链V基因可发生体细胞高频突变(somatic hypermutation)。每次细胞分裂，IgV区基因中大约有1/1000碱基对突变，而一般体细胞自发突变的频率是1/1010-1/107。体细胞高频突变与lg基因重排一起导致BCR多样性及体液免疫应答中抗体的多样性。体细胞高频突变需要抗原诱导和T化细胞的辅助。 体细胞高频突变后，B细胞进入明区，其命运有两种：大多数突变B细胞克隆中BCR亲和力降低甚至不表达BCR，不能结合FDC表面的抗原进而无法将抗原提呈给Tfb获取第二信号而发生凋亡；少部分突变B细胞克隆的BCR亲和力提高，表达抗凋亡蛋白而继续存活。这就是B细胞成熟过程中的阳性选择，也是抗体亲和力成熟的机制之一。 T细胞区 一生发中心细胞 A B细胞区B c生发中心 T、B细胞经高内皮微静脉(HEV)进入外周淋巴器官的T细胞区和B细胞区，在Th辅助下活化的部分B细胞进入B细胞区，分裂增殖形成生发中心。生发中心母细胞紧密聚集形成生发中心暗区，生发中心细胞与众多滤泡树突状细胞(FDC)接触形成生发中心明区在初次应答时，大量抗原可激活表达不同亲和力BCR的B细胞克隆，而这些B细胞克隆大多产生低亲和力抗体。当大量抗原被清除，或再次免疫应答仅有少量抗原出现时，表达高亲和力BCR的B细胞克隆会优先结合抗原并得到扩增，最终产生高亲和力抗体，此即为抗体亲和力成熟(affin it y matuS,Lc sYl cYl同而Ig类别发生变化的过程称为Ig的类别转换图13-5lg类别转换沁、S设、沁1分别代表如、C设、切l基因上游的转换区，在Ig类别转换为设时，Sµ,和沁3重组，其间的序列包括Cµ,、CB都被环出，从而使lg类别转换为设(IgG3)(class swi t c hing)或同种型转换(i so type switching)。类别转换的遗传学基础是每个重链C区基因的5'端内含子中含有一段称之为转换区(switching re驴on,S区）的序列，不同的转换区之间可发生重排（图13-5)。（动画l3-4“Ig类别转换”)Ig的类别转换在抗原诱导下发生，Th细胞分 泌的细胞因子可直接调节Ig转换的类别。如在小鼠中，Th2细胞分泌的IL-4诱导Ig的类别转换成 @lgGl和IgE, TGF书诱导转换成IgG2b和IgA; Thl的基础。（六）浆细胞的形成浆细胞又称抗体形成细胞(antibody forming cell, AFC)，其特点是能分泌大量特异性抗体。浆细胞是B细胞分化的终末细胞，其胞质中富含粗面内质网，有利于抗体合成和分泌。此外，浆细胞不再表达BCR和MHC II类分子，故不能识别抗原，也失去了与Th相互作用的能力。生发中心产生的浆细胞大部分迁入骨髓，并在较长时间内持续产生抗体。 （七）记忆B细胞的产生 生发中心中存活下来的B细胞，除分化成浆细胞外还有部分分化为记忆B细胞(memory B cell, Bm)，而大部分Bm离开生发中心进入血液参与再循环。Bm不产生Ig，但再次与同一抗原相遇时可迅速活化，产生大量抗原特异性Ig。有关Bm的特异性表面标志尚不清楚，但Bm表达CD27，且CD44的水平高于初始B细胞。一般认为Bm为长寿细胞，但维持其存活的因素尚不明确。有人认为FDC表面持续存在的抗原可能为经过生发中心的Bm提供了存活的信号。 第二节B细胞对Tl抗原的免疫应答 非T细胞依赖性抗原(TI-Ag)，如细菌多糖、多聚蛋白质及脂多糖等，能直接激活初始B细胞而无需Th的辅助。根据激活B细胞方式的不同，TI抗原又可分为TI-I抗原和TI-2抗原两类（图13-6)。 TI-1抗原Tl-2抗原 LPS受体BCR信号转导`BCR信号转导 图13-6Tl-1和Tl-2抗原TI-I抗原能够与BCR及丝裂原受体结合，在没有T细胞辅助的情况下激活B细胞；TI-2抗原则通过交联多个BCR激活B细胞(—)B细胞对Tl-1抗原的应答Tl-1抗原除能与BCR结合，还能通过其丝裂原成分与B细胞上的丝裂原受体结合，引起B细胞的增殖和分化，因此TI-1抗原又常被称为B细胞丝裂原，如LPS。成熟和不成熟的B细胞均可被TI-1抗原激活，诱导产生低亲和力的lgM。 高浓度TI-1抗原经丝裂原受体与B细胞结合能诱导多克隆B细胞增殖和分化，低浓度TI-1抗原则能激活抗原特异性B细胞。由于无需Th细胞预先致敏与克隆性扩增，故机体对TI-1抗原刺激所产生的应答发生较早，这在抗某些胞外病原体感染中发挥重要作用。但TI-1抗原单独作用不足以诱导lg类别转换、抗体亲和力成熟及记忆B细胞形成。（动画l3-5“B细胞对TI-1抗原的应答”)（二）B细胞对Tl-2抗原的应答TI-2抗原多为细菌胞壁与荚膜多糖，具有多个重复的表位。Tl-2抗原仅能激活成熟的B细胞。对TI-2抗原发生应答的主要是Bl细胞。由千人体内Bl细胞至5岁左右才发育成熟，故婴幼儿易感染含TI-2抗原的病原体。 TI-2抗原通过其多个重复的抗原表位引起Bl细胞的mlg广泛交联，进而激活Bl细胞。但mlg过度交联又会使成熟Bl细胞产生耐受。因此，抗原表位密度在TI-2抗原激活B细胞中似乎起决定作用：密度太低，mlg交联的程度不足千激活Bl细胞；密度太高，则导致Bl细胞无能。 B细胞对TI-2抗原的应答具有重要的生理意义。大多数胞外菌有胞壁多糖，能抵抗吞噬细胞的吞噬消化。B细胞针对此类TI-2抗原所产生的抗体，可发挥调理作用，促进吞噬细胞对病原体的吞噬，并且有利于巨噬细胞将抗原提呈给T细胞。 B细胞对TD抗原和TI抗原的应答有着多方面的不同（表13-1)。 TD抗原T l-1抗原Tl-2抗原 诱导婴幼儿抗体应答++刺激无胸腺小鼠产生抗体++无T细胞条件下的抗体应答+T细胞辅助+多克隆B细胞激活+对重复序列的需要举例白喉毒素、PPD、细菌多糖、多聚肺炎球菌荚膜多糖、病毒血凝素蛋白、LPS沙门菌多聚鞭毛第三节体液免疫应答产生抗体的一般规律抗原进入机体后诱导B细胞活化并产生特异性抗体，发挥重要的体液免疫作用。抗原初次刺激机体所引发的应答称为初次应答(primary response)；初次应答中所形成的记忆细胞再次接触相同抗原刺激后产生迅速、高效、持久的应答，即再次应答(secondary response)。 （一）初次应答在初次应答中，B细胞产生的抗体数量少、亲和力低，其产生过程可依次分为以下四个阶段。 1.潜伏期(lag phase)指由机体接受抗原刺激到血清特异抗体可被检出之间的阶段。此期可待续数小时至数周，时间长短取决千抗原的性质、抗原进入机体的途径、所用佐剂类型及宿主的状态等。 4下降期(decline phase)由于抗体被降解或与抗原结合而被清除，血清中抗体浓度慢慢下降，此期可持续几天或几周。（二）再次应答同一抗原再次侵入机体，由千初次应答后免疫记忆细胞的存在，机体可迅速产生高效、特异的再次应答。与初次应答比较，再次应答时抗体的产生过程有如下特征：心潜伏期短，大约为初次应答潜伏期的一半；＠血清抗体浓度增加快，快速到达平台期，抗体滴度高（有时可比初次应答高10倍以上）；＠抗体维持时间长；＠诱发再次应答所需抗原剂量小；＠再次应答主要产生高亲和力的抗体IgG，而初次应答中主要产生低亲和力的IgM（图13-7)。 再次应答的强弱主要取决千两次抗原剌激的间隔长短：间隔短则应答弱，因为初次应答后存留的抗体可与再次刺激的抗原结合，形成抗原－抗体复合物而被迅速清除；间隔太长则反应也弱，因为记忆细胞只有一定的寿命。再次应答的效应可持续存在数个月或数年，故在很多情况下机体一旦被病原图13-7初次及再次免疫应答抗体产生的一般规律初次免疫应答潜伏期长，以lgM为主，抗体维持时间短；再次免疫应答潜伏期短，以IgG为主，抗体维持时间较长体感染后，可在相当长时间内具有防御该病原体的免疫力。 本章小结 •-----邑-今--------------·特异性体液免疫应答主要由B细胞介导，由浆细胞所分泌的抗体执行免疫功能。B细胞对TD抗原的免疫应答始于BCR对TD抗原的识别，所产生的笫一活化信号经由CD79a/CD79b向胞内转导，BCR共受体复合物加强了笫一信号的转导。Th细胞与B细胞之间共刺激分子的相互作用及分泌的细胞因子向B细胞提供笫二信号。B细胞进入外周淋巴器官后，经抗原刺激，迁移入林巴小结，形成生发中心，并在生发中心发生体细胞高频突变、抗体亲和力成熟及类别转换，最后分化成熟为浆细胞或记忆B细胞。B细胞对TI抗原的免疫应答一般不需要T细胞的辅助。初次免疫应答产生的抗体以低亲和力IgM为主，再次免疫应答则主要产生高亲和力IgG。 "思考题 1.体液免疫的初次应答和再次应答有何特点？ 4.试述B细胞在生发中心的分化和成熟。（王建莉） 第十四章固有免疫系统及其介导的应答 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凋亡、畸变细胞等“非己“抗原性异物后，迅速活化并有效吞噬、杀伤、清除病原体或体内“非己“物质，产生非特异性免疫防御、监视、自稳等保护作用的生理过程，又称非特异性免疫应答(nonspecific immune response)。 第一节固有免疫系统概述一、组织屏障及其主要作用（一）皮肤黏膜屏障皮肤黏膜及其附属成分组成的物理、化学和微生物屏障是机体阻挡和抗御外来病原体入侵的第一道防线。 1.物理屏障由致密上皮细胞组成的皮肤和黏膜组织具有机械屏障作用，可有效阻挡病原体侵入体内。呼吸道黏膜上皮细胞纤毛定向摆动及黏膜表面分泌液的黏附或冲洗作用，均有助千清除黏膜表面的病原体。 （二）体内屏障病原体突破皮肤黏膜屏障及局部固有免疫细胞和分子防御体系进入血液循环时，体内血脑屏障或血胎屏障可阻止病原体进入中枢神经系统或胎儿体内，从而使机体重要器官或胎儿得到保护。 1血脑屏障由软脑膜、脉络丛毛细血管壁和毛细血管壁外覆盖的星形胶质细胞所组成，它们能够阻挡血液中病原体和其他大分子物质进入脑组织及脑室。婴幼儿血脑屏障发育不完善，易发生中枢神经系统感染。 2.血胎屏障由母体子宫内膜的基蜕膜和胎儿绒毛膜滋养层细胞共同组成。此结构不妨碍母子间营养物质交换，但可防止母体内的病原体和有害物质进入胎儿体内。妊娠早期(3个月内）血胎屏障发育尚未完善，孕妇若感染风疹病毒、巨细胞病毒可导致胎儿畸形或流产。 二、固有免疫细胞种类 固有免疫细胞存在于血液和组织中，主要包括：心来源于骨髓共同髓样前体(common myeloid progenitor)的经典固有免疫细胞，如单核细胞、巨噬细胞、经典树突状细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞和肥大细胞等；＠来源于骨髓共同淋巴样前体(co mmon lymphoid progenitor)的固有淋巴样细胞(innate lymphoid cell, ILCs)，如ILCl、ILC2、ILC3、NK细胞和固有淋巴细胞(innate-like lymphocytes, ILLs)，如NKT细胞、-yoT细胞、Bl细胞。 三、固有免疫细胞表达的模式识别受体及其识别结合的相关配体固有免疫细胞不表达特异性抗原识别受体，可通过模式识别受体识别结合病原体及其产物或体内凋亡、畸变等细胞表面相关配体，介导产生非特异性抗感染、抗肿瘤、免疫调节及参与适应性免疫应答的启动和效应全过程。 1.模式识别受体(pattern recognition receptor,PRR)是指广泛存在千固有免疫细胞表面、胞内器室膜上、胞浆和血液中的一类能够直接识别外来病原体及其产物或宿主畸变和衰老凋亡细胞某些共有特定模式分子结构的受体。根据模式识别受体(PRR)的分布，可将其分为胞膜型PRR、内体膜型PR凡胞浆型PRR和分泌型PRR。Toll样受体(Toll lik e recep tor, TLR)表达于固有免疫细胞胞膜和内体膜上，分为胞膜型TLR和内体膜型TLR。 2.病原体相关模式分子(pathogen associated molecular pattern, PAMP)是指某些病原体或其产物所共有的高度保守，且对病原体生存和致病性不可或缺的特定分子结构。病原体相关模式分子是模式识别受体识别结合的配体分子，主要包括6菌脂多糖和鞭毛蛋白，G＋菌脂磷壁酸和肤聚糖，病原体表面甘露糖、岩藻糖或酵母多糖，病毒双链RNA(dsRNA)和单链RNA(ssRNA)，细菌和病毒非甲基化CpG DNA基序等。 3.不同类型模式识别受体识别结合的病原相关模式分子（表14-1)模式识别受体(PRR)病原体相关模式分子(PAMP)胞膜型PRR甘露糖受体(MR)细菌或真菌甘露糖／岩藻糖残基清道夫受体(SR)G十菌脂磷壁酸、G一菌脂多糖TLR2/TLR6异二聚体G十菌肤聚糖／脂磷壁酸、细菌或支原体脂蛋白／脂肤、酵母菌的酵母多糖TLR2/TLR1异二聚体同上TLR4同源二聚体G菌脂多糖内体膜型PRR TLR3同源二聚体病毒双链RNA(dsRNA)TLR7或TLR8同源二聚体病毒单链RNA(ssRNA)-－1同源二聚体细菌或病毒非甲基化GpG DNA胞浆型PRR NODl G一菌细胞壁成分内消旋二氨基庚二酸NOD2细菌胞壁酰二肤RIG病毒双链RNA(dsRNA)分泌型PRR甘露糖结合凝集素(MBL)病原体表面的甘露糖／岩藻糖／N－乙酰葡萄糖胺残基C反应蛋白(CRP)细菌胞壁磷酰胆碱脂多糖结合蛋白(LBP)G一菌脂多糖3)胞膜型Toll样受体：主要表达于经典固有免疫细胞表面，包括TLRl:TLR2、TLR2:TLR6异二聚体和TLR2、TLR4、TLR5同源二聚体。上述胞膜型TLR为信号转导型PRR，可直接识别结合G十菌肤聚糖／脂磷壁酸、6菌脂多糖、分枝杆菌或支原体的脂蛋白／脂肤、真菌酵母多糖，并通过激活干扰素调控因子(interferon regulatory factor, IRF)和NF-KB信号通路，诱导产生1型干扰素(interferon al13,IFN-0'./B)和IL-1等促炎细胞因子。 四、固有免疫分子及其主要作用 （一）补体系统 补体系统是参与固有免疫应答的重要免疫效应分子。补体系统激活后可产生多种功能性裂解片段：其中C3b、C4b具有调理和免疫黏附作用，可促进吞噬细胞对病原体和抗原－抗体复合物的清除；过敏毒素C3a/C5a能与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面相应受体(C3aR/C5aR)结合，使上述靶细胞脱颗粒释放组胺和产生白三烯等生物活性介质引发过敏性炎症反应；C5a可将中性粒细胞趋化到感染部位，并使之活化，有效发挥抗感染免疫作用；补体C5b6789形成的攻膜复合物(membrane attack complex, MAC)可使病原体或肿瘤等靶细胞溶解破坏。 （二）细胞因子 细胞因子是参与固有和适应性免疫应答的重要效应和调节分子，例如：IFN-a/f3可诱导组织细胞产生抗病毒蛋白，抑制病毒复制或扩散；IFN--y、IL-12和GM-CSF可激活巨噬细胞和NK细胞，有效杀伤肿瘤和病毒感染的靶细胞；IL-1、IL-6和TNF－可B等促炎细胞因子和IL-10、TGF-f3等抗炎细胞因子可调节炎症反应；CXCL8(IL-8)、CCI2(MCP-l)、CCI.3(MIP-1O'.)等趋化因子可募集／活化吞噬细胞，增强机体抗感染免疫应答能力；IFN--y或IL-4可分别诱导初始T细胞向Thl或Th2细胞分化参与适应吁qi性细胞和体液免疫应答；IL-17可刺激黏膜上皮细胞或角质形成细胞分泌防御素等抗菌物质，增强黏膜或皮肤抗感染免疫作用。（三）其他抗菌物质第二节固有免疫细胞及其主要作用—、经典固有免疫细胞经典固有免疫细胞主要包括单核细胞、巨噬细胞、经典树突状细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞和肥大细胞。 1.单核细胞(monocyte)由骨髓中粒细胞／巨噬细胞前体(granu l ocyte/macrophage progen itor)分化而成，约占外周血白细胞总数的3%～8%。单核细胞通常在血液中停留l2~24小时后，在单核细胞趋化蛋白－I(monocy te chemoattractant prote in1, M CP-1)等趋化因子作用下迁移至全身组织器官，分化发育为巨噬细胞。在局部微环境中由病原体或不同类型细胞因子刺激诱导，单核细胞可分化发育为功能特性各不相同的两个巨噬细胞亚群（图14-1)：其中1型巨噬细胞(type-I macrophage, M1)是在局部微环境中病原体及其产物与单核细胞表面TLR结合介导产生的信号或IFN勺、GM-CSF等细胞因子剌激诱导下分化而成，又称经典活化的巨噬细胞(classical activated macrophage)。该型巨噬细胞富含溶酶体颗粒，可通过产生反应性氧中间物(ROI)、一氧化氮(NO)和释放溶酶体酶杀伤清除病原经典活化的巨噬细胞旁路活化的巨噬细胞(Ml))'LR介导的信号(M2)ROI』、NO MCP-1, MIP-la、IL-8、TGF-!3、TGFl书、溶酶体酶IL-113、IL-6、TNF-a IL IO PDGF、FGFI杀伤清除病原体1I引发炎症反应I I抑制炎症反应1I损伤修复／纤维化1图14-11型巨噬细胞和2型巨噬细胞的形成及其主要作用(DTLR介导的信号或IFN－丫可诱导单核细胞向Ml分化，而抑制单核细胞向M2分化；(2)IL-4、IL-13可诱导单核细胞向M2分化，而抑制单核细胞向Ml分化；＠Ml具有强大吞噬杀菌能力，可通过释放趋化和促炎细胞因子引发炎症反应；作为专职APC和效应细胞参与适应性免疫应答的全过程；＠M2细胞通过合成分泌IL-10、TGF-~、PDGF、FGF等细胞因子，产生抑炎作用或参与损伤组织的修复和纤维化体；通过合成分泌CCU(MCP-1)、CC13(MIP-la)、CXCL8(IL-8)等趋化因子和IL-1~、IL-6、TNF-a等促炎细胞因子介导产生炎症反应。2型巨噬细胞(type-2macrophage, M2)是在局部微环境中IL-4、IL13等Th2型细胞因子刺激诱导下分化而成，又称旁路活化的巨噬细胞(al t erna t ive activated macrophage)。该型巨噬细胞可通过合成分泌IL-10、TGF-~、血小板衍生生长因子(pl ate l e t-derive d growth factor, PDGF)和纤维母细胞生长因子(fibroblast growth factor, FGF)，介导产生抑炎作用和参与损伤组织的修复和纤维化。书中未冠名型别的巨噬细胞即指l型巨噬细胞。 2.巨噬细胞(macrophage, m炎症 调理吞噬MAC炎症CD4+T细胞的活化抗体的产生 激调中 （二）吞噬作用 宿主吞噬细胞对胞外菌非特异吞噬效率较低，但宿主细胞多通过其细胞膜表面不同受体结合胞外菌，通过受体介导的特异性吞噬高效率吞噬细伯，这些受体包括前面提及的甘露糖受体、清道夫受体、Toll样受体及补体受体等。这些受体一方面使得吞噬细胞以更高的效率吞噬细菌，另一方面激活吞噬细胞发挥杀菌活性。 （三）炎症反应吞噬细菌后的吞噬细胞随即被活化而分泌细胞因子，后者一方面招募白细胞浸润到感染局部，从而启动炎症反应，导致组织损伤。另一方面，引起感染的全身表现如发热、合成急性期蛋白等。 二、抗胞外菌适应性免疫 体液免疫是宿主对抗胞外菌感染的主要保护性免疫机制，通过体液免疫可清除病原体或中和毒素（图21-1)。 胞外菌感染所含有的蛋白质抗原作为典型的胸腺依赖抗原可激活CD4+T细胞，活化的辅助CD4+T细胞不但通过产生细胞因子辅助B细胞产生抗体，更重要的是通过分泌细胞因子增强巨噬细胞吞噬和杀菌。这是适应性免疫与固有免疫协同的典型案例。宿主产生主要针对胞壁成分或毒素的抗体，通过中和作用、调理吞噬作用、激活补体经典途径等清除胞外菌感染。其中，中和作用主要依赖高亲和力lgG和lgA；补体激活主要靠lgM和lgG；调理作用则主要是lgG的某些亚型。 三、胞外菌的免疫逃逸机制 在免疫压力下，部分胞外菌也会进化出逃避免疫的机制（表21-1)。 免疫系统中被干预的组分细菌逃避机制 抗体改变表面分子的表达；分泌抗Ig的蛋白酶噬菌作用封闭巨噬细胞受体与细菌的结合；临时隐藏于非巨噬细胞中；释放细菌蛋白破坏巨噬细胞的功能补体通过缺乏适当的表面蛋白、表面蛋白的空间位阻现象以及降解C3b来阻止C3b与细菌的结合；失活补体级联反应过程中各个环节；俘获宿主RCA蛋白；诱导宿主产生同种型抗体，使之不能激活补体（一）逃避特异性抗体的作用一些胞外菌（如淋球菌）常常会自发地改变其与宿主细胞表面结合的氨基酸序列，逃逸中和抗体对细菌的识别，使得细菌能在机体内持续感染；另有某些细菌通过分泌蛋白酶来裂解抗体使其失活，例如，流感嗜血杆菌可表达IgA特异性的蛋白酶，从而可降解血液和黏液中的slgA。 （二）逃避吞噬细胞的吞噬 具有多聚糖“外衣”的细菌可以防止与吞噬细胞表面的受体结合而被吞噬；另一些没有多聚糖“外衣＂的胞外菌可以临时进入非吞噬细胞（如上皮细胞和成纤维细胞）而＂躲避＂吞噬细胞的俘获。为了能进入这些非吞噬细胞，病原体会释放细菌蛋白到宿主细胞中并通过提升其巨吞饮作用或者细胞骨架的重构；进入细胞的胞外菌蛋白还具有抗吞噬的能力，例如，小肠结肠炎耶尔森菌属可以将细菌的磷酸酣酶注入巨噬细胞，当细菌的磷酸脂酶使宿主蛋白去磷酸化后，可封闭吞噬细胞的吞噬作用。 （三）逃避补体系统介导的杀伤作用 一些胞外菌凭其自身结构的特点避免受到补体介导的杀伤作用。如梅毒苍白螺旋体的外膜缺乏跨膜蛋白，导致没有合适的位点供C3b附着；另有细菌拥有胞壁LPS，因LPS具有长且突出表面的链，因而阻止细菌表面上的MAC复合体的装配；有些胞外菌能够合成灭活补体片段的物质如B型链球菌的胞壁含有唾液酸，可降解C3b从而封闭补体的活化，而其他链球菌可产生能与RCA蛋白H因子结合的蛋白，并将它固定在细菌的表面，招募H因子使C3b降解以达到补体失活。沙门菌属表达的蛋白主要干扰的是补体活化的最后阶段，而淋球菌和脑膜炎奈瑟菌可以诱导宿主产生单一类型的抗体（如IgA)，从而导致补体系统不能高效激活，这些“封闭抗体”与补体结合抗体在细菌表面相互竞争能降低MAC的组装、干预C3b的附着。 第三节抗胞内菌免疫 胞内菌通过损伤的皮肤黏膜或媒介的叮咬进入宿主体内后，在宿主细胞内繁殖，以逃避吞噬细胞、补体及抗体的攻击。胞内菌常见的靶细胞有上皮细胞、内皮细胞、肝细胞和巨噬细胞等。因为巨噬细胞具有运动能力，所以细菌感染巨噬细胞后可以迅速播散至全身。胞内菌在宿主细胞内繁殖，但通常毒性不强，不会产生损伤性的细菌毒素，从而与宿主细胞“共存＂。其胞内生活方式使得难以从宿主体内彻底被清除，导致慢性疾病，如结核分枝杆菌导致的肺结核。 一、抗胞内菌的免疫 抗胞内菌免疫机制与抗胞外菌的最大不同是：抗胞外菌主要依赖体液免疫，而抗胞内菌主要依赖细胞免疫。 （一）抗胞内菌固有免疫 1.中性粒细胞和巨噬细胞的作用最早到达感染局部的是中性粒细胞。中性粒细胞分泌防御素破坏尚未进入宿主细胞的胞内菌，从而控制早期感染（图21-2)；有些细菌虽然逃脱了防御素的破坏，随之可被中性粒细胞吞噬后通过强大的呼吸爆发杀灭。活化的巨噬细胞在吞噬及杀灭胞内菌的过程中起着重要作用。巨噬细胞还通过TLR对分枝杆菌的脂蛋白和脂多糖识别，活化产生促炎细胞因子，促进NK细胞活化和Thl细胞分化，进而杀灭细菌（动画21-1“抗胞内菌免疫＂）。 2. NK细胞和y6T细胞的作用在巨噬细胞等协同下，NK细胞被活化杀伤宿主细胞，活化的NK细胞分泌大量的IFN--y，促进巨噬细胞活化、间接促进Thl细胞分化。-yoT细胞会识别胞内菌如分枝杆菌的小磷酸化分子，引发效应-yoT细胞增殖，通过杀伤或分泌IF阳发挥抗菌效中性粒细胞的活化巨噬细胞的活化NK细胞的活化一防御素.0（一11-1 L; . 11-12tROis,NO ROis,NO个j i巨噬细胞活化A B NK活化Th1分化伈IFN'Y_Thl分化yoT细胞的活化活化的CD4+T细胞和巨噬细胞的高度活化细菌焦磷酸盐．．......r-;;...今细胞溶解IL-12. ..：名雯雪> F G B细胞浆细胞 （二）抗胞内菌适应性免疫 3抗体应答细菌特异性中和抗体（图21-2)虽然不能直接清除胞内菌，但可与尚未进入细胞的细菌结合，或与释放到胞外环境中但还没有感染新的宿主细胞的子代菌结合，阻断细菌进入宿主细胞，并通过调理吞噬或补体介导的溶菌作用清除胞内菌。 （三）肉芽肿的形成 当宿主抗胞内菌免疫与病原体的博弈相持不下、而转为慢性感染时，就会在宿主感染局部形成一种称为肉芽肿的结构以局限化感染（图21-3)。肉芽肿的内层包含巨噬细胞和CD4+T细胞，而外层是CD8+T细胞。部分肉芽肿的外层钙化、纤维化、中间的细胞坏死，死亡细胞中的所有病原体都被杀灭，感染被消除；少数病原体仍然存活并在肉芽肿中休眠，如果肉芽肿破裂，病原体就会被释放，重新开始增殖。如果宿主的免疫应答处于免疫抑制状态，无法聚集抵抗新一次攻击所必需的T细胞和巨噬细胞，病原体可能进入血液，进一步感染全身的组织，甚至导致死亡。 二、胞内菌的免疫逃逸机制 像胞外菌及其他病原体一样，在宿主免疫压力下，胞内菌也进化出逃避免疫的机制。胞内菌多为«}勹I4慢性感染，其逃避免疫的能力更强、机制更为复杂（表21-2)。 第二十一章感染免疫179 巨噬细：飞？；」塾堕塑工细菌溶解 TNF+抗性细菌 .敏感性细菌）细菌溶解 h抗性细菌 :：心·..：..·-～~仑七... ·拉:丸：罗·.·• 形成肉芽肿..........·CD4.Thl ::．:.．泛多·::,~·:•.··:·活化巨··:．．：．心．：．．噬细胞....-.·.. 钙化T细胞坏死的活化巨噬细胞 免疫系统中被干预的组分细菌逃避机制 吞噬体的破坏作用感染非吞噬细胞合成能够阻断溶酶体融合、吞噬体酸化、ROI/RNI杀伤的分子募集宿主蛋白阻断溶酶体的功能高度活化的巨噬细胞阻止巨噬细胞高度活化所需宿主基因的表达抗体通过伪足入侵转移到新的宿主细胞中T细胞减少APCs抗原提呈作用1逃避吞噬杀伤某些胞内菌可选择在非吞噬细胞中增殖，以逃避吞噬杀伤，例如麻风分枝杆菌会感染人体外周神经的施万细胞。另有一些胞内菌可使吞噬细胞失活，或逃避吞噬细胞的杀伤，如李斯特杆菌进入吞噬细胞后合成李斯特杅菌溶血素O(LLO)，破坏吞噬溶酶体，使细菌逃逸到胞质中。 2.逃避抗体的中和作用一些胞内菌通过细胞－细胞接触机制进入另一个宿主细胞，使中和抗体无法发挥中和作用。如：李斯特杅菌可诱导宿主产生基于肌动蛋白的伪足，内陷进入邻近的非吞噬细胞，由此细菌不会暴露到胞外，逃避抗体中和作用。 3.阻止淋巴细胞活化某些胞内菌通过千预APC的抗原提呈功能、阻止淋巴细胞活化而逃避T细胞杀伤。如：结核分枝杆菌感染DC后会引起MHC I类分子、lI类分子和C D1的下调，使抗原无法有效提呈和活化T细胞、NKT细胞。 第四节抗病毒免疫 病毒属千胞内病原体，通过与宿主表面的相应受体结合而进入细胞，随后在宿主细胞内进行病毒口[t}蛋白翻译和子代病毒的组装，子代病毒从己感染细胞中释放。 除直接破坏宿主细胞，非致细胞病变病毒可通过感染诱发的炎症免疫反应损伤宿主细胞导致疾病。某些病毒感染呈现潜伏感染状态，当宿主免疫力下降，潜伏态病毒会启动活化、增殖，反复导致疾病的急性发生。如潜伏水癒病毒重新活化引发带状疤疹。 —、抗病毒免疫 与胞内菌类似，抗病毒免疫主要依赖于细胞免疫。(—)抗病毒固有免疫1干扰素抗病毒免疫最重要的早期免疫分子是干扰素(I型干扰素IFN-a, IFN-[3和11型干扰素IFN－寸。IFN-a和IFN-[3由感染局部上皮细胞、成纤维细胞和pDC等分泌，而IFN--y早期由活化的巨噬细胞和NK细胞分泌，后期则由活化Thl细胞产生。任何一种干扰素均可调节未感染细胞的代谢和酶相关事件，使细胞呈现抗病毒状态（图21-4A)。 干扰素CD4+T细胞的活化CTL的活化 巨噬细胞 A NK细胞}胞CTL、TNF,IFNy才NK细胞的活化DC许可Tc活化和B细胞活化2. NK细胞NK细胞是重要的早期抗病毒效应细胞，被病毒感染的宿主细胞的表面MHC I类分子下调，这一信号被NK细胞识别并对被感染细胞直接杀伤（通过天然的细胞毒作用）；NK细胞还可通过分泌促炎细胞因子在感染早期起重要的防御作用（图21-4B);NK细胞同时还是抗病毒ADCC中的效应细胞。NK细胞天然的细胞毒作用和促炎因子生成是受到前述三种IFN的刺激所产生的。 3.巨噬细胞巨噬细胞在病毒感染早期开始活化并生成大量的促炎介质（图21-4C)。IFN－丫可以增强这一功能并且使巨噬细胞表达iNOS酶从而生成NO，后者可促进巨噬细胞产生ROis和RNis,帮助杀灭被吞噬的病毒。另外，巨噬细胞也可通过ADCC机制清除病毒。 （二）抗病毒适应性免疫 1.病毒特异性CD4+T细胞应答完整的病毒颗粒或其组分可通过胞吞和吞噬作用被DC等吞噬细胞摄取、加工，并提呈抗原；另一方面，DC的多种TLR可识别病毒的核酸序列或蛋白抗原使DC更易于通过外源途径提呈病毒抗原肤与MHC II类分子复合物，激活CD4+T细胞（图21-4D)。这对于抵抗病毒十分重要，因为这些细胞可为初始CD8+T细胞的活化提供IL-2，还可以为B细胞提供CD40L介导的共刺激信号和细胞因子，促进B细胞产生抗体。 2.病毒特异性CD8+T细胞应答病毒特异性CTL应答是抗病毒免疫的关键。一方面，病毒在被感染细胞内增殖，通过内源性抗原提呈途径将pM H C I提呈在感染细胞表面，成为CTL的靶；另一方面，病毒特异性CTL在引流淋巴结被激活后到达感染部位，通过颗粒酶介导的细胞毒作用、Fas介导的细胞凋亡或分泌TNF及IFN杀死靶细胞（图21-4E)。 3病毒特异性抗体应答B细胞能识别被提呈在感染细胞表面的病毒抗原信号，也能识别感染细胞释放的子代病毒颗粒，在T细胞帮助下，B细胞被激活，并进一步分化为浆细胞、记忆B细胞，产生中和抗体（图21-4F)。因为病毒在细胞内，早期产生的抗体多不能发挥作用，但晚期的中和性抗体进入血液后可结合病毒、阻止病毒结合宿主细胞上的病毒受体，从而防止感染进一步扩散；抗病毒抗体可介导ADCC；也可激活补体，在有胞膜的病毒和被感染的宿主细胞表面形成MAC以杀死病毒或感染细胞。另外，补体成分还可词理吞噬细胞外的病毒颗粒。这是T-B细胞协同抗感染的经典案例。 值得注意的是，一些病毒可能不需要T细胞的辅助，只通过B细胞应答就可清除（至少部分清除）。如VSV病毒表面具有高度重复的结构可引起TI应答，而TI应答比TD应答更快，且仅涉及B细胞而不需要B-T相互作用，因此可在感染早期发挥作用，更有效减少了病毒的扩散，直到机体产生针对其TD抗原的抗体应答。 二、病毒的免疫逃逸机制 一是通过病毒的快速增殖能力，尤其基因组较小的病毒比基因组较大的病毒增殖更快，在免疫应答产生之前就播散到新的宿主细胞建立感染；二是病毒干扰宿主免疫应答，使其有足够的时间建立感染。一旦感染建立，病毒可通过多种机制逃避抗病毒免疫攻击（表21-3)。 被干扰的免疫机制病毒逃避机制监视潜伏抗体效应通过抗原漂移或抗原位移改变病毒表位表达病毒性FcR，阻断ADCC或中和作用阻断B细胞的胞内信号转导CD8+T细胞效应感染低表达MHC I类分子的细胞干预MHC I类分子介导的抗原提呈迫使pMHC的内化CD4•T细胞效应避免感染DCs干预MHC II类分子介导的抗原提呈迫使pMHC的内化NK细胞效应表达病毒性MHC I类分子类似物提高宿主HLA-E或经典MHC I类分子的合成DC功能阻断DC的发育或成熟阻止DC上调共刺激分子上调DC表面Fas L的表达补体效应阻断转化酶的形成表达病毒性的宿主RCA蛋白类似物提高宿主RCA蛋白的表达出芽到宿主细胞膜，获取宿主RCA蛋白抗病毒状态阻断IFN的分泌干预建立抗病毒状态的代谢／酶活动宿主细胞凋亡阻断内源性或外源性途径的各个环节 细胞因子、趋化因子功能表达死亡受体和调节分子的类似物表达细胞因子和趋化因子的竞争性抑制剂 6下调细胞因子和趋化因子受体的表达3干扰抗原提呈病毒感染抗原提呈细胞后可干扰抗原提呈的多个环节，从而逃逸抗病毒免疫。腺病毒、巨细胞病毒(CMV)、HIV、VSV、EBV等通过干扰MHC I限制性抗原提呈途径不同的节点造成CD8+T细胞活化障碍，从而逃逸抗病毒细胞免疫；腺病毒、巨细胞病毒(CMV)、HIV等还可通过于扰MHC II类分子介导的抗原提呈不同节点，干扰抗病毒体液免疫应答。 4"愚弄"NK细胞CMV表达MHC I类分子的类似物，结合NK细胞抑制性受体，使NK细胞认为它识别的是一个“没有下调的＂的MHC I类分子，导致NK细胞不被活化；快速复制的WNV上调经典的宿主MHC I类分子，也使NK细胞不能识别、活化。 7.逃避补体杀伤某些癒病毒和庖疹病毒分泌阻碍旁路C3转化酶形成的蛋白质，导致补体系统活化障碍。多种病毒表达RCA蛋白类似物或上调宿主RCA蛋白的表达，防止感染的细胞受MAC介导的溶解。HIV和牛瘛病毒等通过在宿主细胞膜出芽的方式得到RCA蛋白、DAF和MIRL，逃避补体杀伤。 8消除抗病毒状态病毒通过复杂的机制干扰抗病毒状态。如EBV表达一种生长因子的可溶性受体，后者阻断了该生长因子对巨噬细胞的作用，由千这种生长因子是巨噬细胞分泌IFN所必需的，因此引起IFN的减少，不足以激发和维持抗病毒状态。当HSV感染已建立了抗病毒状态的细胞时，病毒表达一种蛋白，逆转病毒蛋白合成受阻状态，使得病毒复制得以恢复。牛疮病毒和丙型肝炎病毒也可合成蛋白质，破坏对维持抗病毒状态所需的代谢和酶。腺病毒及KSHV则表达可干扰宿主转录因子活性或与宿主转录因子类似蛋白质，干扰宿主细胞建立抗病毒状态所需的基因转录。 9调控宿主细胞的凋亡被感染的宿主细胞在病毒复制完成之前凋亡导致病毒死亡，是宿主抗病毒机制之一，通常由CTL、Fas-FasL、TNF与TNFR介导。被感染细胞有时通过内质网胁迫机制发生“利它的＂凋亡（死亡对宿主有益），宿主不得不释放大量病毒蛋白而导致内质网胁迫现象。但具有大基因组的病毒已经发展出阻断这些死亡诱导途径各个环节的办法。如腺病毒合成一个蛋白复合物，引起Fas和TNFR的内化，将这些死亡受体从细胞表面清除，中断FasL或TNF介导的凋亡；一些症病毒表达TNFR的类似物，作为TNF和相关细胞因子的诱饵受体；腺病毒、疤疹病毒和疮病毒表达多种蛋白质，抑制凋亡所需的酶级联反应；还有许多病毒可以增加宿主细胞存活蛋白或表达这些生存蛋白的类似物，从而阻止宿主细胞过早凋亡。 10.干扰宿主细胞因子在病毒感染的早期，宿主细胞生成大量的细胞因子和趋化因子以协调抗病毒反应。一些痐病毒可以改变局部的细胞因子，使它不利千支撑免疫应答所必需的细胞间合作。症病毒通过合成趋化因子类似物阻断淋巴细胞、巨噬细胞和中性粒细胞的趋化和迁移，还可分泌干扰素受体类似物，阻断IFN-a和IFN-[3效应。KSHV和腺病毒表达一种蛋白质，抑制IFN诱导的基因转录，疤疹病毒下调细胞因子受体的表达，而CMV于扰趋化因子基因的转录。许多病毒抑制IL-12生成，从而干扰Thl分化和随后的抗病毒细胞免疫应答。EBV则合成IL-12的类似物，可以竞争性抑制宿主正常IL-12的活性。EBV产生IL-10的类似物，抑制巨噬细胞生成IL-12和淋巴细胞生成IFN-'Y o寄生虫包括单细胞的原生动物和多细胞的蠕虫，一些是细胞外增殖，另一些在细胞内增殖。寄生虫在宿主体内生长和成熟，经常引起严重和长期的组织及器官损伤。许多寄生虫具有多种宿主，使得比仅感染人的病原体更难控制。 —、抗寄生虫免疫反应 不同的寄生虫引发不同的免疫应答类型，取决于寄生虫的大小和细胞构成以及其生活周期。通常，原生动物寄生虫趋向千诱导Thl应答而蠕虫感染则引起Th2应答。(—)抗原生动物寄生虫免疫1.体液免疫与胞外菌类似，所有基于抗体的对胞外菌防御的效应机制均适用千防御小的原生动物寄生虫。抗寄生虫抗体介导中和作用、调理吞噬，并激活经典补体途径。大的原生动物可通过中性粒细胞和巨噬细胞介导的ADCC清除。 2. Th1应答，巨噬细胞高度活化和IFN-y Thl应答是抗原生动物寄生虫免疫的关键，因为巨噬细胞高度活化所需IFN--y主要来源于Thl效应细胞。像许多胞内菌一样，原生动物寄生虫被巨噬细胞吞噬后，不会在普通的吞噬体中被消化。这些寄生虫能抵抗巨噬细胞通常的呼吸爆发，只有高度活化的巨噬细胞具有足够的ROis、RNis、TNF，才能将这些寄生虫有效杀伤。如果高度活化的巨噬细胞不能清除感染，则会形成肉芽肿（图21-3)。 IFN--y具有独特的抗原生动物效应，包括：心对许多原生动物均有直接毒性；＠刺激DC和巨噬细胞产生IL-12，随之触发NK和NKT IFN--y的产生；＠诱导感染的巨噬细胞表达iNOS，导致细胞内NO的产生，后者清除寄生虫本身或感染的细胞；＠上调对吞噬体的成熟重要相关酶的表达；＠上调被感染的巨噬细胞表面Fas的表达，可被表达FasL的T细胞杀死。需要注意的是：Th2细胞因子（如TGFB、IL-4、IL-10和IL-13)可抑制IFN--y和iNOS的产生，因此Th2应答优势的个体对原生动物寄生虫感染是高度易感的。 3. CTLs和y8T细胞如果原生动物寄生虫从巨噬细胞吞噬体逃出进入胞质，寄生虫抗原可进入内源性抗原提呈途径，成为CTL的靶。穿孔素／颗粒酶介导的细胞溶解对急性原生动物感染并不高效，而是CTL分泌的IFN--y作用最大，但穿孔素／颗粒酶介导的细胞溶解在控制原生动物感染的慢性阶段更重要。与CTL类似，活化的'Y8T细胞产生的IFN--y对抗原生动物寄生虫感染具有重要作用。 （二）抗蠕虫寄生虫免疫 Thl应答是抗原生动物寄生虫免疫的关键，而Th2应答是防御大的、多细胞的蠕虫的关键。与其他类型病原体不同的是：抗蠕虫Th2应答涉及IgE、肥大细胞和嗜酸性粒细胞。(DT细胞分化为Th2细胞，后者通过CD40L-CD40相互接触使B细胞类型转换为IgE（图2l-5A)。＠IgE抗体进入循环，通过结合细胞表面FcsRI“武装“肥大细胞，当蠕虫抗原结合到细胞表面的IgE时，触发肥大细胞脱颗粒（图2l-5B)，颗粒中组胺等引起宿主肠道和支气管平滑肌收缩，将寄生虫从黏膜表面驱离出宿主；此外，肥大细胞合成的组胺和其他蛋白也对蠕虫有直接毒性。＠与肥大细胞脱颗粒相似，循环中的IgE可同时结合病原体和嗜酸性粒细胞表面FcsR，触发嗜酸性粒细胞脱颗粒、释放杀伤蠕虫的物质（图21-SC)。 Th2细胞因子IL-4、IL-5和IL-13对防御蠕虫很关键。IL-4是驱动B细胞向IgE转换的主要因子；IL-5强力促进嗜酸性粒细胞的增殖、分化和活化，并支持浆细胞向IgA分化，分泌型的IgA(SigA)抵御寄生虫进一步的黏膜定植（图21-5D);IL-4和IL-13抑制巨噬细胞IL-12的产生、IFN--y的产生和... 牙、·`-金J-＃2-－._CD40LCD40Th2B细胞浆细胞lgE肥大细胞的活化SlgA的产生I SlgA气兰平滑心收缩I AgThl极化；IL-13对支气管和胃肠对寄生虫的驱离反应是必需的。 二、寄生虫的免疫逃逸机制 具有多阶段生活周期的寄生虫通过多种机制逃避免疫攻击（表21-4)。 被干扰的免疫系统成分寄生虫逃避机制 抗体具有多阶段的生命周期引起抗原变异藏在巨噬细胞中修正寄生虫表面蛋白引起抗原变异获取宿主表面蛋白以阻断抗体结合脱落带有免疫复合物的寄生虫外膜分泌消化抗体的物质吞噬作用阻断吞噬体融合到溶酶体从吞噬体逃离到细胞质阻止呼吸爆发裂解静息的吞噬细胞补体降解吸附上的补体组分或剪切膜结合抗体的Fe段迫使补体组分耗尽表达RCA蛋白类似物T细胞通过促进ILlO产生和降低IL-12与IFN勺的产生来抑制Thl应答分泌可诱导T细胞低反应或耐受的蛋白干预DC的成熟和巨噬细胞的活化(1)抗原变换：宿主刚刚产生了针对生活周期前一阶段寄生虫表位的体液免疫应答，寄生虫发育到下一阶段，防御滞后接踵而来。如布鲁斯锥虫在某一时点仅表达其上百种VSG基因的一种，该病原可有规则地关闭其上个VSG基因、活化另一基因，导致一种变换的球蛋白外壳，使得针对上个VSG蛋白的抗体不能识别它；其他寄生虫可通过脱落部分外膜躲避抗体的攻击。 (2)自我隔离：硕大利什曼原虫通过将自己隔离在宿主巨噬细胞中以逃避抗体攻击。 (3)伪装：血吸虫通过获得宿主糖脂和球蛋白外壳伪装自己。这种由宿主分子形成的密集“外衣＂阻止抗体与寄生虫表面抗原的结合。 (4)消化抗体：一些蠕虫通过产生某种物质来消化抗体。 2逃避吞噬溶酶体许多原生动物发展了逃避吞噬溶酶体的方法。如：一些肠内的原生动物溶解粒细胞和巨噬细胞，使在第一现场被吞噬的机会最小化；鼠弓形体阻止巨噬细胞吞噬体融合到溶酶体；锥虫溶酶体融合之前酶解吞噬体膜，然后逃避到宿主细胞的胞浆中；硕大利什曼原虫则经常保留在吞噬体中，干预呼吸爆发。 3逃避补体攻击原生动物和蠕虫均可通过蛋白水解的方式消除吸附到其表面的补体活化蛋白或剪切寄生虫结合抗体的Fe部分；也可分泌一些分子强迫液相补体活化，以耗竭补体成分；还可表达模仿哺乳动物RCA蛋白、DAF的蛋白，以保护自身不被补体攻击。 4.干预T细胞攻击原生动物和蠕虫均可通过千扰宿主T细胞应答来保护寄生虫的存活。例如：恶性症原虫可促使Th细胞分泌IL-10而不是IFN－丫，导致MHC II类分子的表达下调，抑制NO的产生。硕大利什曼原虫表达可结合巨噬细胞上CR3和Fe社Rs的分子，降低这些细胞产生IL-12、抑制Thl应答。钩虫分泌数种可诱导宿主T细胞低应答甚至耐受的蛋白，这种免疫抑制状态使大量的钩虫集聚在感染的宿主体内。其他一些丝虫类的蠕虫诱导APC下调其表面MHC I和II类分子及其他抗原提呈基因，使这些APC不能启动T细胞活化。 本章介绍了抗感染免疫的共同特征和针对胞外菌、胞内菌、病毒、寄生虫等重要病原体的抗感染免疫特点及其免疫逃逸机制。针对不同病原体，宿主进化出了快速反应的固有免疫系统，包括中性粒细胞、NK细胞、-y8T细胞、补体等，或者破坏或者减慢感朵的建立，并联动到适应性免疫反应抵抗感染；而稍后发生的适应性免疫反应是否高效，取决于病原体的特点：胞外还是胞内、大型还是小型、快速复制还是慢速复制。胞外病原体可被抗体识别，由抗体或补体介导的机制所清除；大的病原体如蠕虫无法袚lgA和lgE描固，但lgE可触发肥大细胞和嗜酸性拉细胞脱颗粒，释放介质，驱逐蠕虫，并降解蠕虫组织；胞内病原体主要依赖细胞介导的免疫清除，如CTLs、NK细胞、NKT细胞和-y8T细胞的溶破靶细胞活性和分必的细胞因子效应。通常，Thl应答产生针对胞内病原的细胞免疫，而Th2应答产生针对胞外病原的体夜免疫。与此相对应，在免疫压力下病原体进化出逃避免疫攻击的各种策略：逃避吞噬、逃避识别、抗原变异、失活补体、荻得宿主的RCA蛋白、剪切宿主的FcR、诱导宿主细胞凋亡、干预宿主的T细胞应答或细胞周期等。这些认识是发展抗感染的特异性干预手段的基础。欲在长期的人类－病原博弈中取得胜利，就必须深入认识抗感染免疫机理并应用于对抗病原体感染的战斗中去。 1.宿主抗胞外病原体免疫与抗胞内病原体免疫有何不同？ 2.以宿主抗胞外菌感染为例阐述固有免疫、适应性免疫如何协同。 3以宿主抗病毒免疫为例阐述T-B细胞如何协同。 4.胞内病原体有哪些免疫逃逸机制？ （吴玉章） 第二十二章肿瘤免疫 肿瘤是严重危害人类健康的重大疾病。免疫系统与肿瘤的发生具有十分密切的关系：一方面，免疫系统能通过多种免疫效应机制杀伤和清除肿瘤细胞；另一方面，肿瘤细胞也能通过多种机制抵抗或逃避免疫系统对肿瘤细胞的杀伤和清除。因此，肿瘤细胞如何通过表达的肿瘤抗原诱导抗肿瘤免疫应答以及肿瘤细胞如何实现免疫逃逸是肿瘤免疫研究的关键。基于对肿瘤免疫效应和免疫逃逸机制的认识，还可对肿瘤进行免疫诊断和免疫防治。肿瘤免疫学(tumor immunology)即是研究肿瘤抗原、机体抗肿瘤免疫应答以及肿瘤的免疫逃逸、肿瘤的免疫诊断和免疫防治的科学。 第一节肿瘤抗原 肿瘤细胞存在着与正常组织细胞不同的抗原成分，明确肿瘤抗原成分有助于诊断和治疗肿瘤并制备肿瘤防治性疫苗。肿瘤免疫学理论的阐明和应用取决于能否明确肿瘤细胞特有的肿瘤抗原(tumor antigen)。所谓肿瘤抗原是指细胞癌变过程中出现的新抗原(neoantigen)或肿瘤细胞异常或过度表达的抗原物质。直到20世纪50年代才确证肿瘤抗原的存在，一些肿瘤抗原已经应用千肿瘤的诊断和防治。 一、肿瘤抗原的分类和特征 肿瘤抗原的分类尚不统一，主要根据肿瘤抗原的特异性和肿瘤发生情况的不同进行分类。（一）根据肿瘤抗原特异性分类1肿瘤特异性抗原肿瘤特异性抗原(tumor specific antigen, TSA)指肿瘤细胞特有的或只存在于某种肿瘤细胞而不存在千正常细胞的一类抗原。这类抗原是20世纪50年代通过化学致癌剂诱发的肉瘤在同系小鼠移植与排斥的经典实验中发现的，故又称为肿瘤特异性移植抗原(tumor specific transplantation antigen, TSTA)或肿瘤排斥抗原(tumor rejection antigen, TRA)（动画22-1"肿瘤特异性移植抗原的发现和确证”)。理化因素以及病毒诱生的肿瘤抗原多属千TSA（动画22-2"肿瘤特异性移植抗原基因的克隆＂）。比利时学者Boon等通过制备人黑色素瘤特异性C TL克隆和对人黑色素瘤c DN A文库基因转染靶细胞株的特异杀伤试验，筛选出了几种入黑色素瘤特异性抗原如MAGE、BAGE、MART、gplOO等（动画22-3”人特异性肿瘤抗原的发现与鉴定＂，图22-1)。 2.肿瘤相关抗原肿瘤相关抗原(t umor-associat e d antigen, TAA)指肿瘤细胞和正常细胞组织均可表达的抗原，只是在细胞癌变时其含量明显增高。此类抗原只表现出量的变化而无严格的肿瘤特异性。胚胎抗原(fetal an tigen汃过量表达的组织特异性分化抗原等均属此类抗原。 （二）根据肿瘤抗原产生的机制分类（表22-1) 续表 肿瘤浸润性淋巴细胞(TIL) 肿瘤患者厂<><:// CTL克隆 它心烂言霖罩赞 肿瘤细胞 l j杀伤靶细胞 肿瘤细胞cDNA文库不杀伤 。－咚－罕 不杀伤 o－乓予－罕o－乓亏乙 转染表达MHC I类分子的靶细胞 筛选出CTL所识别的肿瘤抗原基因 1.突变基因或癌基因的表达产物癌基因或突变的抑癌基因所表达的蛋白分子如果与正常蛋白不同且具有免疫原性，即可视为肿瘤抗原。如癌基因产物Ras和突变的抑癌基因产物如突变的p53等。物理因素、化学因素、病毒感染以及自发突变等均可导致基因突变，基因突变的机制包括点突变、DNA碱基对缺失、染色体易位以及病毒基因的插入而导致的癌基因或抑癌基因的改变等。这类肿瘤抗原是细胞癌变过程中新合成的蛋白质分子，机体对其未形成自身耐受，可诱导机体产生一定程度的肿瘤抗原特异性免疫应答。 2.致癌病毒表达的肿瘤抗原某些肿瘤由病毒感染引起，例如EB病毒(Epstein Ban·virus, EBV)与B细胞淋巴瘤及鼻咽癌的发生有关，病毒通过其DNA或RNA整合到宿主基因中，使细胞发生恶性转化并表达出新的肿瘤抗原，称之为病毒肿瘤相关抗原。例如SV40病毒转化细胞表达的T抗原、人腺病毒诱发肿瘤表达的ElA抗原、EBV诱发B细胞淋巴瘤和鼻咽癌的EBNA-1抗原以及人乳头瘤病毒(HPV)诱发人宫颈癌的E6和E7抗原等。与物理化学因素诱发的肿瘤抗原不同的是，同一种病毒诱发的不同类型肿瘤（无论其组织来源或动物种类），均可表达相同的抗原且免疫原性较强。 3异常表达的细胞蛋白某些抗原为正常细胞所表达（无基因突变），但在肿瘤细胞出现了异常表达，如人正常黑色素细胞表达的抗原MART，在人类黑色素瘤细胞会高表达。通过CTL或单克隆抗体鉴定的人类肿瘤抗原多是这类抗原。这类抗原在正常细胞表达极低，未诱导机体免疫耐受，可能引起机体产生免疫应答。这类抗原的产生机制有：(1)肿瘤睾丸抗原(cancer testis antigen, CTA)的异常表达：CTA在机体出生后只表达千睾丸或卵巢等生殖母细胞，由千生殖细胞不表达MHC I类分子，故正常时不会被CTL杀伤，CTA在其他组织不会表达，但可在多种肿瘤细胞激活而表达，且能诱导CTL或抗体应答。已发现的有黑色素瘤相关抗原(melanoma-associated antigen, MAGE)、黑色素瘤B抗原(B melanoma antigen, BAGE)等。 (2)表达某抗原的基因异常扩增：如Her2/Neu是一种原癌基因，它表达的Her2蛋白在多种恶性肿瘤特别是乳腺癌细胞中过量表达，针对此类抗原的抗体对千高表达Her2的肿瘤具有较好疗效，已应用于临床治疗。 (3)异常表达的组织特异性分化抗原：组织特异性分化抗原是细胞在分化成熟不同阶段某些特定组织细胞表达的抗原，不同来源、不同分化阶段的细胞可表达不同的分化抗原。一些肿瘤细胞会表达某些特定的正常组织细胞中表达的分化抗原，这类抗原通常不能诱发强烈的免疫应答，但表达千肿瘤细胞表面的分化抗原多可作为肿瘤治疗的靶分子。比如CD20是B细胞表面分化抗原，参与调节B细胞的增殖与分化，在部分非霍奇金淋巴瘤、胸腺瘤等患者中可以检测到CD20的表达。靶向CD20的基因工程抗体（商品名为Rituxan)能够通过多种机制杀伤表达CD20的肿瘤细胞，成为全球第一个被批准用于临床治疗非霍奇金淋巴瘤的单克隆抗体。其他如前列腺特异抗原(prostate specific antigen, PSA)是前列腺癌早期诊断、监测及判断预后的重要血清标志物。 (4)异常表达的胚胎抗原：胚胎抗原是指在胚胎发育阶段由胚胎组织产生、在胚胎后期减少、出生后逐渐消失或仅存微量的正常成分。但当细胞癌变时，此类抗原可重新合成而大量表达，如肝癌细胞产生的甲胎蛋白(alpha-fetoprotein, AFP)，以及结肠癌细胞表达的癌胚抗原(carcinoembryonic antigen, CEA)，已作为肿瘤血清标志物成为肿瘤诊断、复发和预后判断的常规辅助性指标。 4糖基化修饰等导致的异常细胞蛋白及其产物多种肿瘤细胞表面常过量表达或表达结构异常的糖脂（如神经节昔脂）或糖蛋白（如黏蛋白），此类肿瘤抗原既可以用作肿瘤诊断的标志物，也可用作肿瘤免疫治疗的靶分子。 二、肿瘤细胞的免疫原性 尽管某些肿瘤细胞表达肿瘤抗原，但是大多数肿瘤细胞的免疫原性比较弱，难以诱导机体产生针对这些抗原的特异性免疫应答。AFP和CEA是研究最为深入的两种胚胎抗原，因曾在胚胎期出现，宿主对之已形成免疫耐受，很难引起宿主免疫系统对其发生免疫应答。通过氨基酸突变以改构CEA,可以提高CEA的免疫原性，如将改构的CEA与高效免疫佐剂合用，可诱导出较强的抗肿瘤免疫应答。 第二节机体抗肿瘤的免疫效应机制 机体的免疫功能与肿瘤的发生发展密切相关。当宿主免疫功能低下或受抑制时，肿瘤发病率增高，而在肿瘤进行性生长时，肿瘤患者的免疫功能也会受到肿瘤的抑制，两者互为因果，双方各因素的消长直接影响肿瘤的发生和发展。 第二十二章肿瘤免疫189 —、宿主对肿瘤的免疫应答特点 机体抗肿瘤免疫应答的产生及其强度不仅取决千肿瘤免疫原性，还受到宿主免疫功能和其他因素的影响。尽管肿瘤细胞可表达肿瘤抗原，但肿瘤患者产生的抗肿瘤免疫应答常不能有效清除肿瘤细胞，表明由肿瘤抗原诱导的免疫应答缺乏特异性或不足以清除肿瘤。肿瘤细胞的组织来源和发生方式各异导致其免疫原性的强弱有较大差别，故诱导的抗肿瘤免疫应答也有差异。机体针对肿瘤抗原可诱导抗肿瘤固有免疫应答和适应性免疫应答。固有免疫应答发挥了第一线抗肿瘤作用，而适应性免疫应答发挥更为重要的特异性抗肿瘤作用。一般认为细胞免疫是抗肿瘤免疫的主力，体液免疫通常在某些情况下起协同作用，因此宿主对肿瘤的免疫效应是细胞免疫和体液免疫的综合结果。 二、机体抗肿瘤的主要免疫效应机制 (—)免疫效应细胞的抗肿瘤作用适应性免疫效应细胞包括CD8+CTL、CD4+Thl和固有免疫细胞包括NK、巨噬细胞、-yoT、NKT细胞等均参与了机体的抗肿瘤作用。其中，CTL和Thl免疫应答发挥的抗肿瘤效应更为关键。 1. T细胞介导的特异性抗肿瘤免疫 (1)CTL的抗肿瘤作用（图22-2):CTL是抗肿瘤免疫的主要效应细胞。凋亡或坏死的肿瘤细胞释放抗原，被APC包括DC等摄取后加工和提呈给CD4+T或CD8+T细胞，导致这两类T细胞的活化和增殖。当肿瘤细胞高表达共刺激分子时，可直接将抗原提呈给CD8+T细胞，刺激其合成IL-2，增殖分化为对肿瘤细胞具有特异性杀伤作用的CTL，此途径称为CD8+T细胞的直接激活；当肿瘤细胞不表动画？？ 达或低表达共刺激分子时，CD8+T细胞还需活化的CD4+Th的辅助，此为CD8+T细胞的间接激活。 卧噬 4 沪CTL主要通过两条途径对突变细胞或肿瘤细胞进行特异性杀伤（动画22-4"CTL识别和杀伤肿瘤细胞的过程”)，一是穿孔素－颗粒酶途径，二是Fas-FasL和TNF-TNFR途径或称死亡受体途径。 肿瘤抗原 CD4•T细胞裂解 CD8+T细胞 TNF等细胞因子 活化增殖＼ 识别并杀伤 肿瘤细胞 CTL颗粒酶．..图22-2CTL活化和杀伤肿瘤细胞的机制示意图\l). (2)Th细胞的抗肿瘤作用：CD4+Th细胞不仅在CD8+CTL激活中起重要辅助作用，本身也能产生细胞因子和趋化因子间接参与抗肿瘤免疫效应。趋化因子能招募CTL和巨噬细胞等到肿瘤局部发挥效应；IFN可激活巨噬细胞、增强其对肿瘤细胞的吞噬和杀伤作用；TNF能直接诱导肿瘤细胞凋亡并诱导肿瘤血管坏死等。CD4.Thl细胞也可直接杀伤肿瘤细胞。 2.固有免疫细胞的抗肿瘤效应固有免疫细胞也是抗肿瘤的重要效应细胞，包括NK、巨噬细胞、-y8T和NKT细胞等。 (1)NK细胞的抗肿瘤作用：NK细胞是早期抗肿瘤的重要细胞，是抗肿瘤的第一道防线。NK细胞在趋化因子作用下迁移至肿瘤局部。由于突ADCC作用变细胞或肿瘤细胞表面的MHC I类分子缺失或降低，不能与NK细胞表面的抑制性受体(killer inh伽tory receptor, KIR)结合，不启动杀伤抑制信号；但其表面糖类配体可与NK表面的活化性受体(killer activation receptor, KAR)结合，从而激活NK细胞并发挥杀伤效应。NK细胞可通过四NK细胞,99-------种方式杀伤靶细胞，包括ADCC、Fas/FasL途径、颗粒酶Q、、b b、穿孔素－颗粒酶途径和通过释放TNF等细胞因TNF等细胞因子子杀伤靶细胞（图22-3)。图22-3NK细胞杀伤肿瘤细胞机制示意图(2)巨噬细胞的抗肿瘤作用：巨噬细胞在肿瘤免疫中具有双重作用（图22-4)。一方面，巨噬细胞作为专职性APC通过提呈肿瘤抗原诱导特异性抗肿瘤免疫应答，活化巨噬细胞可非特异吞噬，或通过ADCC杀伤肿瘤细胞，还可通过分泌TNF、NO等细胞毒性因子间接杀伤肿瘤细胞。另一方面，巨噬细胞可被肿瘤细胞分泌的某些因子驯化，成为免疫抑制性肿瘤相关巨噬细胞(TAM)，能促进肿瘤的发展。 黏附分子LFA-1等 。肿瘤抗原产` ：5.．三劝三2-;｀ 静息的巨噬细胞MHC~$:；二产心、三瘤细：／``勹受I(驯化肿瘤微环境活化的巨噬细胞巨噬细胞在肿瘤免疫中的双重作用示意图（二）免疫效应分子的抗肿瘤作用免疫细胞产生的免疫分子以及一些酶类分子等也参与了机体的抗肿瘤作用。 1.抗体在抗肿瘤免疫中的作用肿瘤细胞因表达肿瘤抗原而能激活B细胞分泌具有抗肿瘤作用的抗体。这些抗体可通过如下机制发挥抗肿瘤作用（图22-5)：心激活补体系统溶解肿瘤细胞；(2)IgG可介导巨噬细胞、NK细胞发挥ADCC效应；＠抗体的涸理吞噬作用；＠抗体封闭肿瘤细胞上的某些受体，如封闭肿瘤细胞表面转铁蛋白受体，抑制肿瘤细胞生长。 ···i l:6}巨噬细胞 `等吞噬细胞i 肿瘤细胞 ADCC途径杀伤肿瘤细胞激活补体系统杀伤肿瘤细胞调理吞噬作用封闭促肿瘤生长类受体结合细胞黏附相关分子抑制肿瘤细胞生长促进肿瘤细胞转移肿瘤细胞对免疫效应细胞杀伤的干扰由于肿瘤抗原的免疫原性较弱，肿瘤患者体内自然产生的抗体不是抗肿瘤免疫的重要效应因素。相反，在某些情况下，肿瘤特异性抗体反而会干扰特异性肿瘤细胞杀伤作用，这种具有促进肿瘤生长作用的抗体被称为增强抗体(enhancing anti body)。此外，抗体还可使肿瘤细胞的黏附特性改变或丧失，从而促进肿瘤细胞转移。 2.其他免疫效应分子在抗肿瘤免疫中的作用IFN、TNF等细胞因子、补体分子以及多种酶类也具有非特异性的抑制或杀伤肿瘤细胞的作用。 抗凋亡作用 共刺激信号异常 诱导CTL凋亡表达或分泌抑制性免疫分子 产li 气` 4 , /．NK细胞 Treg抑制 肿瘤微环境 一、肿瘤细胞所具有的逃避免疫监视的能力 突变细胞在体内生长和增殖的过程中，部分免疫原性较强的细胞被机体的免疫系统所识别和杀伤，部分突变细胞通过多种机制逃避免疫系统的识别和清除（图22-6)，导致肿瘤的形成。肿瘤细胞通过自身改变适应机体的内环境，阻碍机体产生有效的免疫应答，且能抵抗或抑制机体的免疫效应功能。 1.肿瘤细胞的肿瘤抗原缺失和抗原调变肿瘤表达抗原与正常蛋白差别很小，免疫原性弱，无法诱发机体产生有效的抗肿瘤免疫应答。在机体抗肿瘤免疫的压力下，肿瘤细胞表达的肿瘤抗原减少或丢失，从而使肿瘤细胞逃避免疫识别和杀伤，此为抗原调变(antigenic modulation)。 192第二十二章肿瘤免疫 第三节肿瘤的免疫逃逸机制 肿瘤免疫编辑学说(cancer immuno ed山ng)是当前被认可的肿瘤免疫逃逸理论。该理论根据肿瘤的发展将其分为三个阶段：首先是清除期(elimination phase)，此阶段机体的免疫监视功能通过抗肿瘤免疫效应机制发挥抗肿瘤作用，如能清除突变细胞，机体则保持健康。其次是平衡期(eq u卜librium phase)，在此阶段免疫系统和肿瘤细胞的斗争处于势均力敌的态势，免疫系统选择性地消灭一部分肿瘤细胞，另一部分肿瘤细胞通过突变等改变力图逃避免疫系统的杀伤。肿瘤细胞在此阶段通过不断改变重塑(reshape)自身特点的过程称为肿瘤免疫编辑(cancer immunoed山ng)。第三阶段即为免疫逃逸期(escape phase)，此时肿瘤细胞具备了抵抗免疫系统清除的功能并发展为具有临床表现的肿瘤。 肿瘤的免疫逃逸机制相当复杂，涉及肿瘤细胞本身、肿瘤生长的微环境和宿主免疫系统等多个方面（图22-6)。 下低 变达 调表 原子 抗或失缺达表 原低瘤下抗 能肿 免主宿 2肿瘤细胞MHC I类分子表达低下肿瘤细胞表面MHC I类分子的表达通常缺陷或表达低下，致使肿瘤细胞不能或弱提呈肿瘤抗原，无法诱导CTL以杀伤肿瘤细胞。 3.肿瘤细胞共刺激信号异常尽管某些肿瘤细胞可表达肿瘤抗原，具有一定的免疫原性（可提供T细胞活化的第一信号），但其很少表达C D80和CD86等共刺激分子，却表达PD-Ll等共抑制分子，因而不能为T细胞活化提供第二信号，无法有效诱导抗肿瘤免疫应答，T细胞的失能使机体对肿瘤产生免疫耐受。 4肿瘤细胞表达或分泌某些免疫分子抑制机体的抗肿瘤免疫功能包括能促进肿瘤细胞生长的表皮细胞生长因子以及具有强大的免疫抑制作用、可抑制机体抗肿瘤免疫应答的TGF书（膜结合型和分泌型）、IL-10、IL-33等。肿瘤细胞表达FasL可诱导肿瘤特异性T细胞凋亡。 5肿瘤细胞主动诱导Treg和MDSC的产生肿瘤细胞可主动诱导荷瘤机体产生Treg和MDSC等调节性细胞抑制机体的抗肿瘤免疫应答。6肿瘤细胞的抗凋亡作用肿瘤细胞可高表达多种抗凋亡分子如Bcl-2，不表达或弱表达Fas等凋亡诱导分子，从而抵抗CTL等诱导的凋亡，逃避杀伤效应。 二、肿瘤微环境的作用 肿瘤发生的微环境内包含各种能抑制和促进肿瘤细胞分化、增殖、转移的复杂成分，也包含能抑制和促进机体免疫细胞分化、功能和效应的复杂成分，如免疫效应细胞和免疫效应分子、各种免疫抑制性细胞如Treg、MDSC、TAM及免疫抑制分子等。这些免疫激活和抑制性的细胞和分子部分来源于肿瘤细胞和肿瘤局部免疫细胞，或由机体其他部位趋化而来。肿瘤与微环境之间既相互依存，又相互促进，也存在相互拈抗和相互斗争。某些个体形成肿瘤的原因之一是肿瘤微环境促进了肿瘤细胞的生长，保护了肿瘤细胞免受免疫效应细胞的清除。 三、宿主免疫功能的影响 宿主免疫功能的高低也是肿瘤细胞实现免疫逃逸的关键。当宿主处于免疫功能低下状态时，如长期服用免疫抑制剂或HIV感染等、APC功能低下或缺陷或体内存在一定量的“增强抗体”时，都有助于肿瘤逃避宿主免疫系统的攻击。肿瘤细胞本身产生的免疫抑制因子及其诱导产生的免疫抑制细胞也能导致宿主免疫功能低下或免疫抑制，从而在免疫应答诱导和效应等多个环节抑制机体抗肿瘤免疫应答。 第四节肿瘤免疫诊断和免疫防治—、肿瘤的免疫诊断通过生化和免疫学技术检测肿瘤抗原、抗肿瘤抗体或其他肿瘤标记物，有助于辅助对肿瘤患者的诊断及肿瘤状态的评估。检测肿瘤抗原是最常用的肿瘤免疫诊断方法，例如，AFP水平的升高对原发性肝细胞肝癌有诊断价值，CEA的升高有助于诊断结直肠癌，CAl99的检出有助于胰腺癌的诊断，PSA的升高有助于前列腺癌的诊断。除了血清或其他体液内肿瘤标志物外，采用特异性单抗免疫组化或流式细胞术等对细胞表面肿瘤标志物的检测愈来愈受到重视，例如对淋巴瘤和白血病细胞表面CD分子的检测，有助于淋巴瘤和白血病的诊断和组织分型，为其治疗提供有价值的线索。此外，将放射性核素如131I与特异性抗肿瘤单抗结合后，从静脉或腔内注入体内可清晰显示和追踪肿瘤的形态和转移，巳应用于肿瘤诊断。对肿瘤抗原、抗肿瘤抗体或其他肿瘤标记物水平的动态检测和评估还有助于对肿瘤患者预后的判断。 二、肿瘤的免疫治疗 （一）肿瘤免疫治疗的意义 肿瘤的免疫治疗是通过激发和增强机体的免疫功能，以达到控制和杀伤肿瘤细胞的目的。免疫疗法主要清除少量的或已播散的肿瘤细胞，对于晚期负荷较大的实体肿瘤的疗效有限。故常将其作为一种辅助疗法与手术、放化疗等常规疗法联合应用。先用常规疗法清扫大量肿瘤细胞后，再用免疫疗法清除残存的肿瘤细胞，可提高肿瘤综合治疗的效果并有助千防止肿瘤复发和转移。 （二）肿瘤免疫治疗的分类 根据机体抗肿瘤免疫效应机制，肿瘤免疫治疗主要分为主动免疫治疗和被动免疫治疗两大类。有些免疫治疗方法既可激发宿主抗肿瘤免疫应答，又可作为外源性免疫效应物质直接作用千肿瘤细胞。此外，一些免疫调节剂（如卡介苗、短小棒状杆菌、酵母多糖、香菇多糖、OK432等）非特异性地增强宿主的免疫功能、激活宿主的抗肿瘤免疫应答，也具有一定的抗肿瘤效果。 1肿瘤的主动免疫治疗肿瘤的主动免疫治疗是利用肿瘤抗原的免疫原性，采用各种有效的手段激活针对肿瘤抗原的免疫应答。给荷瘤宿主注射具有免疫原性的瘤苗，例如灭活的瘤苗、异构的瘤苗、抗独特型抗体瘤苗等，有助千诱导抗肿瘤免疫应答。比较受到关注的有蛋白多肤瘤苗、基因修饰瘤苗和DC瘤苗等。蛋白多肤瘤苗是采用化学合成或基因重组的方法制备的肿瘤抗原多肤、或多肤与佐剂等的融合蛋白。基因修饰瘤苗是将某些细胞因子基因、共刺激分子基因、MHC I类抗原分子基因等转入肿瘤细胞后所制成的免疫原性增强的瘤苗。考虑到DC具有很强的抗原加工与提呈能力，所以用已知的肿瘤抗原或肿瘤细胞甚至肿瘤组织的裂解物（含有已知和未知的肿瘤抗原）预先在体外致敏患者的DC，然后将携带肿瘤抗原信息的DC瘤苗免疫荷瘤宿主，诱导有效的抗肿瘤免疫应答，此类瘤苗已获准在临床应用。 主动免疫疗法应用的前提是肿瘤具有免疫原性和宿主有较好的免疫功能状态，以保证瘤苗免疫后能激发宿主产生抗肿瘤免疫应答。该类方法对于清除手术后残留的微小转移瘤灶和隐匿瘤、预防肿瘤复发与转移有较好的效果。 2.肿瘤的被动免疫治疗肿瘤的被动免疫治疗是给机体输注外源性免疫效应物质，包括抗体、细胞因子、免疫效应细胞等，由这些外源性的免疫效应物质在宿主体内发挥抗肿瘤作用。该疗法不依赖于宿主本身的免疫功能状态，可比较快速地发挥治疗作用。 应用基因工程抗体治疗肿瘤是肿瘤免疫治疗方面最令人瞩目的进展之一，疗效确切的多种基因工程抗体巳广泛应用于临床，例如用于乳腺癌治疗的基因工程抗体（例如Hercep tin)，其靶向抗原为人类表皮生长因子受体－2(Her-2)；治疗B细胞淋巴瘤的基因工程抗体（例如Rituxan)，靶向抗原为CD20；治疗转移性结直肠癌的基因工程抗体（例如Erbitux)，靶向抗原为表皮生长因子受体。抗体偶联某些能够直接杀伤肿瘤细胞的物质（如毒素、化疗药物、放射性核素等）可望取得更佳疗效。体内应用细胞因子能增强机体的抗肿瘤免疫功能，也可直接作用千肿瘤细胞发挥抗肿瘤作用。临床应用的基因工程细胞因子包括IL-2、IFN-a以及与骨髓移植联合应用的G-CSF、GM-CSF。将体外扩增和激活的免疫效应细胞包括细胞因子诱导的杀伤细胞(CIK汃肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)、肿瘤抗原特异性CTL、活化的单核／巨噬细胞等过继回输入荷瘤宿主体内，也具有一定的抗肿瘤效果。该方面最重要的成果是嵌合抗原受体(chimeric antigen receptor, CAR)修饰的T细胞(CAR-T)疗法在白血病治疗中的成功。其原理是将识别肿瘤相关抗原的单链抗体(ScFv)和T细胞的活化基序相结合，通过基因转染使得T细胞对肿瘤细胞具备良好的靶向性和更强的杀伤活性。新研发的CAR含有共刺激分子胞内段，具备更好的T细胞活化作用。该疗法在实体瘤治疗方面效果不佳有待突破。 3.肿瘤的免疫检奎点治疗解除肿瘤患者的免疫抑制状态以治疗肿瘤是肿瘤免疫治疗理论和应用方面的最大突破，最突出的进展是免疫检查点疗法。免疫检查点分子是一类免疫抑制性分子如CTLA-4和PD-1，可调节免疫反应的强度和广度，从而避免正常组织的损伤和破坏，在肿瘤的发生、发展过程中成为诱导肿瘤免疫耐受的主要原因之一。免疫检查点疗法是通过靶向共抑制或共刺激信号等一系列途径以调节T细胞活性来提高抗肿瘤免疫反应的治疗方法。针对CTLA-4和PD-1或其配体PD-LI研制的系列抗体在临床治疗肿瘤中取得良好效果，被认为是肿瘤免疫治疗的里程碑事件。 三、对病原体所致肿瘤的预防 巳知多种病原体感染与高发的肿瘤有关，如HBV或HCV感染与原发性肝癌、HPV感染与宫颈癌、EBV感染与鼻咽癌、HTLV-1感染与成人T细胞白血病等。制备相关的病原体疫苗或探索新的干预方式将可能降低这些肿瘤的发生。成功的范例是HPV疫苗应用千宫颈癌的预防。20世纪80年代初期，我国在肝癌高发地江苏省启东市开展的HBV疫苗的免疫接种在降低了乙型肝炎的发生率的同时，也大大降低了肝癌的发生率。 本章小结 肿瘤抗原能诱导机体产生抗肿瘤免疫应答，是肿瘤免疫诊断和免疫防治的分子基础。细胞免疫特别是特异性CTL和Thl应答是机体抗肿瘤免疫效应的主要机制。肿瘤细胞通过抗原缺失、MHC I类分子表达减少、共刺激信号缺乏以及分泌免疫抑制性物质和诱导机体产生免疫抑制性细胞等方式，并在宿主免疫系统功能低下时，逃避免疫系统的攻击。肿瘤抗原的栓测及其水平的动态分析有助于肿瘤的诊断和预后判断。以瘤苗、基因工程抗体、免疫栓查点疗法以及CAR-T疗法为代表的肿瘤主动性和被动性免疫治疗具有良好的应用前景。 思考题 ．一一一一一一一·嘈-------- l.试述肿瘤抗原的分类及各类肿瘤抗原的主要特点。 2.简述机体抗肿瘤免疫的效应机制。 3.试述肿瘤细胞免疫逃逸的方式和机制。 4.简述肿瘤免疫治疗的类型、原理及特点。（于益芝） 第二十三章移植免疫 移植(transplantation)指应用异体（或自体）正常细胞、组织、器官置换病变的或功能缺损的细胞、组织、器官，以维持和重建机体生理功能的方法。随着组织配型技术、器官保存技术和外科手术方法的不断改进以及高效免疫抑制剂陆续问世，移植已成为多种终末期疾病的有效治疗手段。 在器官移植学中，提供移植物(graft)的个体称为供者(donor)，而接受移植的个体称为受者(recipient)。根据移植物的来源及供、受者间免疫遗传背景的差异，可将移植分成以下四种类型：心自体移植(autologous transplantation)：指移植物取自受者自身，不发生排斥反应；＠同系移植(syngeneic transplantation)：指遗传基因完全相同(isoge nei c)或基本近似(sy ngene i c)个体间的移植，如，同卵双生子间的移植，或近交系动物(inbred animal)间的移植，一般不发生排斥反应；＠同种（异体）移植(allogeneic transplantation)：指同种内遗传基因不同的个体间移植，临床移植多属此类型，一般均发生排斥反应；＠异种移植(xenogeneic transplantation或xeno-transplantation)：指不同种属个体间的移植，由于异种动物间遗传背景差异甚大，移植后可能发生严重的排斥反应（图23-1)。植同种异体移植是目前临床组织器官移植的主要类型，故本章重点介绍同种异体移植的相关免疫学问题。 物种间~＠异种移植 第一节同种异体移植物诱导免疫应答的机制 早在1943年，Medawar根据临床皮肤移植排斥反应的特点提出移植排斥反应的本质是一种适应性免疫应答，开启了移植免疫学研究。后来Medawru·等利用近交系小鼠进行了一系列皮肤移植实验，证明再次排斥反应主要由受者淋巴细胞介导（图23-2)。1955年Murray等成功完成首例挛生同胞间肾移植；1956年Thomas施行首例同卵双生间骨髓移植，成功治疗白血病。Thomas和Murray因对器官移植研究做出的贡献共获1990年诺贝尔生理学或医学奖。 供者 一人遗一上名硐叩已义必皮肤移植皮肤移植皮肤移植术前输注飞皮肤移植B系小鼠立'鼠B系小鼠淋巴细胞B系小立'一仑鸾B系鼠致敏移植后to天一(;I衮--I l1初次排斥1I再次排斥11初次排斥1I再次排斥I心@)@@图23-2小鼠皮肤移植排斥反应实验(DA系小鼠皮肤移植给B系小鼠一7~10天后遭排斥（初次排斥）；＠A系小鼠皮肤再次移植给同－B系小鼠一3~4天即遭排斥（再次排斥）；＠曾接受A系小鼠皮肤移植的B系小鼠，对C系小鼠皮肤移植物仅产生初次排斥；＠取已移植过A系小鼠皮肤的B系小鼠淋巴细胞一注入未接受过A系小鼠皮肤移植的B系小鼠一后者初次接受A系小鼠皮肤移植即发生再次排斥—、同种异型抗原的类型和特点引起移植排斥反应的抗原称为移植抗原。由于移植抗原决定组织器官移植后的相容性，故又称为组织相容性抗原或组织相容性分子。 （一）主要组织相容性抗原 主要组织相容性抗原即MHC分子，人类的MHC分子即人类白细胞抗原(HLA),MHC分子能结合和提呈抗原肤给T细胞，引起强烈和快速的排斥反应。由于MHC具有高度多态性，在随机的人群中，供者与受者之间MHC分子通常是不完全相同的，这种MHC型别的差异是发生急性移植排斥反应的主要原因。 （二）次要组织相容性抗原 次要组织相容性抗原(minor histocompatibility antigen, mH抗原）是引起弱而缓慢排斥反应的组织相容性抗原。主要包括两类：心性别相关的mH抗原，即雄性动物所具有的Y染色体基因编码的产物，其主要表达于精子、表皮细胞及脑细胞表面；＠常染色体编码的mH抗原，在人类包括HA-I-HA5等，它们有些表达于机体所有组织细胞，有些仅表达于造血细胞和白血病细胞。HLA完全相同的供、受者间进行移植所发生的排斥反应，主要由mH抗原所致，尤其是骨髓干细胞移植后引起的移植物抗宿主反应(graft versus host reaction, GVHR)。 （三）其他参与排斥反应发生的抗原 二、移植排斥反应的免疫机制 同种异体细胞、组织或器官移植排斥反应，本质上是一种针对异体移植抗原（主要是HLA抗原）的适应性免疫应答，包括T细胞介导的细胞免疫和B细胞介导的体液免疫等。（动画23-1"移植排斥反应的机制”)(-)T细胞介导的细胞免疫1. T细胞对同种异型抗原的识别同种反应性T细胞是参与同种异体移植排斥反应的关键效应细胞，可通过直接和间接途径识别同种异型抗原（图23-3)。 直接识别 受者同种反应性CD4+T细胞 ）细胞因子 ►CTL直接杀伤移植细胞 供者DC受者同种反应性CD8T细胞供者移植细胞 间接识别 一心包｝ 同种异型MHC B细胞抗体介导移植物损伤 细胞因子 移植细胞受者DC CD4+T细 勹炎症介导移植物损伤 Thl巨噬细胞 (1)直接识别(direct recognition)：指受者T细胞直接识别移植物上表达的完整MHC分子，不需要受者APC加工提呈抗原（图23-3)。直接识别在急性排斥反应中发挥重要作用。按照经典的MHC限制性理论，若同种移植供者的APC与受者的T细胞间MHC型别不同，则不能发生相互作用，故不能用经典理论解释直接识别的机制。目前关于直接识别的确切机制尚不清楚。比较公认的观点认为TCR交叉识别可能是直接识别的分子基础（图23-4)。T细胞在胸腺发育成熟过程中经历了阳性选择和阴性选择。阳性选择时，识别自身MHC的T细胞克隆被选择出来，其中包括可识别同种异型MHC分子的克隆；阴性选择时，由于自身胸腺中没有同种异型MHC分子的表达，故不能被清除，而发育成熟为同种异型反应性T细胞，输出到外周免疫器官。实验表明，TCR识别靶分子并非绝对专一，而是具有交叉识别性。正常情况下识别外源肤自身MHC的同种异型反应性T细胞，在同种异基因移植中，也能识别结构上与外源肤－自身MHC相似的自身肤同种异型－MHC分子复合物（图23-4)，进而诱导免疫应答。 与一般抗原诱导的免疫应答不同，直接识别导致的排斥反应有以下两个特点：心因为无需经历抗原摄取和加工，所以速度快，在急性移植排斥反应的早期起重要作用；＠因为每一个体中，针对一般异源性抗原的T细胞克隆仅占总数的1/100000~1/10000，而具有同种抗原反应性的T细胞克隆约占T细胞库总数的1%~10%，故反应强度大。实验证明，参与初次移植排斥的同种反应性T细胞中，许多具有记忆细胞的表型。接受器官移植后，受者体内的记忆T细胞可通过交叉识别机制识别移植物APC表面的某种供者自身肤－MHC分子复合物而被激活。由于交叉识别，受者体内原本仅针对普通自身MHC限制的T细胞识别自身MHC限制的T细胞识别自身MHC限制的T细胞识别外源肤－自身MHC分子复合物自身肤－同种异型MHC分子复合物结构上与外源肤－自身MHC A B C相似的同种异型MHC分子图23-4同种异型MHC分子直接识别的分子基础识别外源肤－自身MHC的T细胞(A)也能识别结构上与外源肤－自身MHC相似的自身肤－同种异型MHC分子的复合物(B,C)外来抗原的T细胞成为数目庞大的同种反应性T细胞并介导强烈的移植排斥反应。 （二）B细胞介导的体液免疫应答 受者的MHC可作为抗原激发B细胞介导的体液免疫应答，产生抗同种异型抗原的抗体，并与MHC抗原结合形成抗原抗体复合物，激活补体，直接溶解靶细胞。释放的补体片段造成移植物局部炎症反应加重。参与这种作用的抗体主要是IgM，在超急性排斥反应中最典型，肾移植中最移植的肾脏（排斥阶段） 图23-5同种异型反应性T细胞的活化和功能在直接识别中，移植物中供者的DC迁移至二级淋巴组织直接提呈同种异型MHC分子给受者T细胞。图中仅显示CD8+T细胞识别供者提呈的MHC I类分子，但CD4+T细胞可以直接识别供者提呈的MHCII类分子。在间接识别中，受者的DC进入移植物中将MHC分子转运至二级淋巴组织并且提呈MHC肤给受者T细胞。在直接和间接同种识别反应后T细胞活化并且分化为效应CD4+Th和CD8飞TL。同种反应性效应T细胞迁移至移植物中被同种异型抗原再次活化并介导损伤。对移植物实质细胞的杀伤需要CD8+CTL直接识别异源的MHC I类分子。CD4+Thl和CD4+Th2细胞通过直接和间接识别供者或受者APC提呈的异源MHC II类分子，促进炎症反应损伤移植物第二节移植排斥反应的临床类型同种异型移植排斥反应包括宿主抗移植物反应(host versus graft reaction, HVGR)和移植物抗宿主反应(graft versus host reaction, GVHR)两大类。HVGR指受者免疫系统对供者移植物产生的排斥反应，见千一般器官移植。HVGR指移植物中免疫细胞对受者组织器官产生的排斥反应，主要见于免疫组织或器官的移植，如同种异型骨髓移植、造血干细胞移植(HSCT)和胸腺移植等。 —、宿主抗移植物反应 根据移植排斥反应发生的快慢和病理变化特点，可将HVGR分为超急性排斥反应、急性排斥反应和慢性排斥反应。（一）超急性排斥反应超急性排斥反应(hyperacute rejection)指移植器官与受者血管接通后数分钟至24小时内发生的排斥反应。该反应是由于受者体内预先存在抗供者组织抗原的抗体（多为lgM类）介导的体液免疫反应。预存抗体包括抗供者ABO血型抗原、血小板抗原、HLA抗原及血管内皮细胞抗原的抗体。抗体与移植物的组织抗原结合，通过激活补体破坏靶细胞，引起血管炎症、血栓形成，从而使移植器官发生不可逆性缺血、变性和坏死（图23-6)。多见于反复输血、多次妊娠、长期血液透析或再次移植的个体，免疫抑制药物对治疗此类排斥反应效果不佳。 血管 同种异型抗原（血型抗原） 图23-6超急性排斥反应在超急性排斥反应，预先形成的抗体与血管内皮上的抗原结合，激活补体引起内皮细胞损伤、炎症和血栓的形成（二）急性排斥反应急性排斥反应(acute rejection)是器官移植中最常见的排斥反应，一般在移植术后数天至2周左右出现，80%-90％发生千术后l个月内，3个月后反应强度逐渐减弱，及早给予适当免疫抑制剂治疗，此型C D4+T细胞"----了-.----CD8T细胞----~--～、、、士/::·心··. •••巨噬细胞 了＿亡巨了- 实质细胞/ 内皮细胞 图23-7急性排斥反应A在急性细胞排斥反应中，CD4十和CD8+T细胞介导的免疫应答抗原反应，引起血管内皮细胞和实质细胞的损伤；B在急性抗体排斥反应中，同种异体抗体与抗原结合激活补体，导致内皮细胞损伤和血栓形成排斥反应大多可获缓解。T细胞介导的细胞免疫（图23-7A)和抗体介导的体液免疫（图23-7B)均参与急性排斥反应（图23-7)。病理表现为组织、器官实质性细胞坏死并伴有淋巴细胞和巨噬细胞浸润。（三）慢性排斥反应慢性排斥反应(c hronic rejection)指发生在移植后数月，甚至数年的排斥反应，是影响移植器官长期存活的主要障碍。其发生机制尚不清楚，且对免疫抑制疗法不敏感，从而成为影响移植物长期存活的主要原因。其病变特征是组织结构损伤、纤维增生和血管平滑肌细胞增生，导致移植器官功能进行性丧失。其发生机制可能是由于同种反应性T细胞（主要是CD4+T)的活化及IFN--y等细胞因子分泌，导致血管壁慢性炎症反应，刺激血管平滑肌细胞的增生，导致血管壁增厚、管腔狭窄或堵塞（图23-8)。 管壁的慢性症反应致使膜平滑肌细增殖、血管 血管平滑肌细胞 ｀气塞 ....夕，型CD4+T细胞 细胞因子 同种异型反应性CD4+T细胞活化并释放细胞因子，导致血管壁慢性炎症反应，血管壁增厚、管腔狭窄GVHR是同种异型骨髓移植和造血干细胞移植后出现的移植物中免疫细胞针对宿主组织器官的排斥反应。临床上可出现移植物抗宿主疾病(graft versus host disease, GVHD)，是骨髓移植后常见并发症，限制了移植的成功率，甚至危及患者的生命。根据临床表现和病理改变，可将GVHD分为急性GVHD(acute GVHD,aGVHD)和慢性GVHD(c hronic GVHD, cGVHD)。 1.急性GVHD移植后数天或2个月内发生的GVHD。在病理上，aGVHD表现为细胞凋亡、死亡和炎细胞的浸润，主要引起皮肤、肝脏和肠道等多器官细胞坏死，临床表现为皮疹、黄疽、腹泻等，严重者皮肤和肠黏膜剥落，甚至死亡。aGVHD主要是Thl和Th17介导的炎症反应和CTL介导的细胞毒效应。除了T细胞，NK细胞、DC、巨噬细胞和中性粒细胞也参与该过程。 2.慢性GVHD慢性GVHD是一种最为严重的，也是长期影响移植后患者生存质量的并发症。生存超过移植100天以后的患者中20%~70％发生慢性GVHD。慢性GVHD发病机制尚不清楚。纤维增生性改变可能发生在身体的任何器官。 第三节移植排斥反应防治原则 器官移植术的成败在很大程度上取决千移植排斥反应的防治，其主要原则是严格选择供者、抑制受者免疫应答、诱导移植免疫耐受以及移植后免疫监测等。 —、供者的选择 器官移植的成败主要取决于供、受者间的组织相容性。因此，术前须进行一系列检测，以尽可能选择较理想的供者。 1红细胞血型抗原的检查人红细胞血型抗原属重要的同种异型抗原，故供者ABO、Rh血型抗原须与受者相同，或至少符合输血原则。 2.受者血清中预存抗体的检测取供者淋巴细胞和受者血清进行交叉细胞毒试验，可检出受者血清中是否含有针对供者淋巴细胞的预存细胞毒抗体，以防止超急性排斥反应发生。 二、移植物和受者的预处理 三、移植后排斥反应的监测 移植后的免疫检测极为重要，早期发现和诊断排斥反应，对及时采取防治措施具有重要指导意义。 五、免疫耐受的诱导 在移植领域中，诱导待久稳定且无需药物的免疫耐受是迫切需要解决的问题。由于免疫耐受具有特异性，与免疫药物引起的对免疫系统的普遍抑制作用相比，具有明显的优势，可以大幅度减少免叩{gi疫抑制剂的用量，降低机会性感染、药物中毒的发生率。（一）诱导中枢耐受的方法1.针对胸腺诱导免疫耐受胸腺内注射供者抗原或进行同种胸腺移植诱导耐受。 2.建立同种异基因嵌合状态诱导免疫耐受同种异基因嵌合状态指同种移植受者体内检出供者细胞或遗传物质的现象：心大剂量全身放射线照射建立同种异基因造血干细胞嵌合体；＠持续应用免疫抑制剂，并多次给宿主输注供者骨髓细胞，建立混合嵌合体。 （二）诱导外周耐受的方法 诱导外周免疫耐受的方法主要有两种策略，一是抑制效应性免疫细胞（如T细胞）的活化和功能，如利用抗CD3、CD4或CD8的抗体清除效应性T细胞或通过阻断共刺激通路诱导同种反应性T细胞失能等；二是通过诱导或转输抑制性免疫细胞（如耐受性DC、Treg)诱导免疫耐受。下面介绍有应用前景的四种方法。 1.阻断共剌激通路诱导同种反应性T细胞失能用CTLA-4/lg融合蛋白结合APC上的CD80/CD86，竞争性阻断CD28共刺激通路介导的T细胞活化；＠应用抗CD40L单抗，阻断CD40L-CD40共刺激通路介导的T细胞和B细胞的活化。动物实验和临床试验均已显示，上述策略可有效延长移植物存活时间。 2转输耐受性DC某些耐受性DC亚群低表达共刺激分子和MHC II类分子，可分泌具有免疫抑制作用的细胞因子和效应分子。体外诱生此类DC并过继输入给受者，有助千诱导移植耐受。 本章小结 俨－-------------------同种异体器官移植后常发生不同程度的排斥反应，其本质是免疫系统对同种异型抗原（主要是MHC分子）产生的适应性免疫应答，包括细胞免疫和体液免疫。值得注意的是T细胞对同种异型抗原的识别与对普通抗原的识别不同，T细胞可通过直接识别、间接识别模式识别同种异型抗原。直接识别是指受者T细胞直接识别供者APC表面同种异型MHC分子并在移植初期引发快速排斥反应。间接识别是指受者T细胞识别经自身APC加工提呈的供者MHC抗原肤，常引起较迟发生的排斥反应。同种异体移植排斥反应包括宿主抗移植物反应(HVGR)和移植物抗宿主反应(GVHR)。根据器官移植排斥反应发生的时间、强度、病理学特点及机制，可分为超急性（体液免疫）、急性（细胞免疫和体液免疫）和慢性排斥反应（主要是细胞免疫）。 思考题 --－.．一”--..--•---·---------------------..---•-..---.-·-千-－------－---------------------------千一一一一一一一一一一-----·----------------------------------------一·--------------------1.同种异基因移植排斥反应的机制。2.同种异型抗原直接识别与间接识别有何区别？3.同种异基因移植排斥的防治原则。（张利宁） 土山＇ 第二十四章免疫学检测技术 随着现代免疫学以及细胞生物学、分子生物学等相关学科的进展，免疫学检测技术亦不断发展和完善，新的方法不断出现，已成为当今生命科学主要的研究手段之一，为病原体检测和免疫功能判定提供了重要的方法和手段，本章着重介绍免疫学检测技术的最基本原理及主要应用。 第一节体外抗原抗体结合反应的特点及影晌因素—、抗原抗体反应特点1．高度特异性抗原与抗体的结合具有高度特异性，这种特异性是由抗原表位与抗体分子中的超变区互补结合所决定的。利用这一特点，在体外可以对许多未知的生物学物质进行特异性鉴定。如利用抗伤寒杆菌的抗体检测伤寒杆菌；用已知的乙型肝炎病毒来检测患者血清中相应的抗乙型肝炎病毒抗体。 2表面化学基团之间的可逆结合抗原抗体结合除了空间构象互补外，主要以氢键、静电引力、范德华力和疏水键等分子表面的化学基团之间的非共价方式结合。这种非共价键不如共价键结合稳定，易受温度、酸碱度和离子强度的影响而解离，解离后抗原和抗体仍具有原有的特性。解离度主要取决千两方面：一是抗体与抗原结合的亲和力(affinity)。亲和力指抗体分子单一抗原结合部位与一个相应抗原表位之间互补结合的强度。抗体亲和力越高，解离度越低；抗体的亲和力越低，解离度越高。二是抗原抗体反应要求适当的环境因素，如温度、酸碱度和离子强度。 3.适宜的抗原抗体浓度和比例抗原抗体在体外结合后能否出现肉眼可见的反应取决千两者适当的浓度和比例。如果抗原与抗体的浓度和比例适当则抗原抗体复合物体积大、数量多，出现肉眼可见的反应。若抗原或抗体过剩，抗原抗体复合物体积小、数量少，不能出现肉眼可见的反应。故在具体实验过程中要适当稀释抗原或抗体，以调整两者浓度和比例，使其出现最大复合物，避免假阴性的发生。 4抗原抗体反应的两个阶段抗原抗体反应可分为两个阶段：第一阶段是抗原抗体特异性结合阶段，抗原分子与抗体分子之间是互补的非共价结合，该反应迅速，可在数秒至几分钟内完成，一般不出现肉眼可见的反应。第二阶段为可见反应阶段，是小的抗原抗体复合物之间通过正、负电荷吸引形成较大复合物的过程。此阶段所需时间从数分钟、数小时至数日不等，且易受电解质、温度和酸碱度等条件的影响。 二、抗原抗体反应的影响因素 第二节检测抗原和抗体的体外试验 抗原和相应抗体在体外相遇可发生特异性结合，因此可以用已知的抗原（或抗体）来检测未知的抗体（或抗原）。由千抗原物理性状或参加反应的其他成分的差异，可出现不同类型的反应。如凝集反应、沉淀反应、中和反应及免疫标记技术等。 一、凝集反应 凝集反应(agglutination reac tions)是颗粒性抗原（细菌、细胞或表面包被抗原的颗粒）与相应的抗体在电解质存在的条件下结合，出现肉眼可见的凝集团块的现象。凝集反应分为直接凝集反应和间接凝集反应两种。 1.直接凝集反应(direct agglutination reactions)颗粒性抗原本身直接与相应的抗体反应出现的凝集现象，如红细胞凝集或细菌凝集。直接凝集反应可分为玻片法和试管法。玻片法为定性试验，方法简捷、快速，常用于菌种鉴定或人ABO血型的鉴定等。试管法是半定量试验，常用于检测抗体的滴度或效价，临床诊断伤寒或副伤寒所用的肥达反应(Widal t est)和诊断布氏菌病所用的瑞特试验(Wrigh t test)均属此类。 2间接凝集反应(indirect agglutination reactions)将可溶性抗原或抗体先吸附在某些颗粒载体上，形成致敏颗粒，然后再与相应抗体或抗原进行反应出现凝集的现象，称为间接凝集反应。将已知抗原吸附在载体上的称正向间接凝集试验（通常“正向“两字被省略）；反之将已知抗体吸附在载体上者称反向间接凝集试验。颗粒载体有红细胞、聚苯乙烯乳胶颗粒和活性炭颗粒等，相应的凝集反应分别称为间接血球凝集、间接乳胶凝集和间接炭粒凝集反应，如将溶血毒素“0“抗原吸附千乳胶颗粒上的抗“0”试验；人IgG作为抗原吸附在乳胶颗粒上检测类风湿因子的试验等。 二、沉淀反应 沉淀反应(prec ipitation reac tions)是可溶性抗原与相应抗体结合后，在适当电解质存在条件下，出现肉眼可见的沉淀物。沉淀反应可在液体中进行，也可以在半固体琼脂凝胶中进行。在液体中进行的沉淀反应有环状沉淀反应和絮状沉淀反应，因其灵敏性差目前已被免疫比浊法取代；凝胶内沉淀反应分为单向琼脂扩散和双向琼脂扩散试验等。沉淀反应因敏感性问题，在实际中主要用千抗体效价的初步判断和血清球蛋白测定等。 1.免疫比浊法(immunonephelometry)一定量的抗体溶液中加入不同含量的可溶性抗原后会形成不同含量的免疫复合物，使反应体系呈现不同的浊度，根据浊度即可检测可溶性抗原的含量。免疫比浊法快速简便，目前在临床已得到广泛使用，分为散射比浊法、透射比浊法、免疫乳胶比浊法和自动生化分析仪检测法等。自动生化分析仪可同时对样本中的多种抗原物质如各类免疫球蛋白、补体、cx2巨球蛋白和转铁蛋白等进行精确定量。 2单向琼脂扩散(single agar diffusion)本法为定量试验。将已知一定浓度的抗体均匀混合千已经溶化的42~50"C的琼脂中，制成凝胶板。冷却后隔适当的距离打孔，孔中加入被测可溶性抗原，任其向四周扩散。抗原与琼脂中的抗体相遇，一定时间后，在比例适宜处形成肉眼可见的白色沉淀环。由于沉淀环的直径与抗原浓度正相关，可从标准曲线中查出样品中抗原的含量。此法可用于血清中免疫球蛋白(IgG、lgA、IgM)、C3、AFP或其他可溶性抗原的定量测定。 3.双向琼脂扩散(double agar diffusion)将琼脂溶化制成琼脂平板，按需要打孔并分别加入抗原和抗体，任两者同时在琼脂中向四周扩散。抗原和抗体在孔之间相遇，比例适合处形成白色沉淀线。根据沉淀线的有无和形状，可鉴定两种抗原是完全相同、部分相同或完全不同。本方法可用于：心检测可溶性抗原或抗体；＠对复杂的抗原或抗体成分进行纯度鉴定；＠稀释免疫血清进行血清效价的半定量测定等。 三、免疫标记技术 免疫标记技术(imrnunolabeling techniq u es)是将抗原抗体反应与标记技术相结合，将已知的抗体或抗原标记上示踪物质，通过检测标记物，间接测定抗原抗体复合物的一类试验方法。常用的标记物有酶、荧光素、放射性核素、化学发光物质及胶体金等。免疫标记技术极大地提高了检测抗原抗体反应的灵敏度，不但能对抗原或抗体进行定性和精确定量测定，而且结合光镜或电镜技术，能观察抗原、抗体或抗原抗体复合物在组织细胞内的分布和定位。 1.免疫酶测定法(enzyme immunoassay, EIA)是一种用酶标记一抗或二抗检测特异性抗原或抗体的方法。本法将抗原抗体反应的高度特异性与酶对底物的高效催化作用结合起来，通过酶标仪测定酶分解底物产生的有色物质（酶也可作用于荧光底物，使之产生荧光）的光密度值(OD),计算抗原或抗体的含量。用千标记的酶有辣根过氧化物酶(horseradish peroxidase, HRP)、碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, ALP)等。常用的方法有酶联免疫吸附试验(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)和酶免疫组化技术。由于ELISA检测技术方法简单，特异性强，因此是酶免疫技术中应用最广泛的技术。酶免疫检测技术可用于激素、药物等半抗原的检测，也可用于大分子蛋白质、病毒和细胞性抗原成分的检测。 (I)双抗体夹心法(sandwich ELISA)：适用于检测血清、脑脊液、胸水和腹水等各种液相中的可溶性抗原。先将巳知抗体包被在固相上，洗去未吸间接法附的抗体；加入待检标本，充分作用后，标本中相应的抗原与固相上已知抗体结合，洗去未结合的抗原成分；加入已知的酶标抗体，再洗去未结合的酶标抗体；加底物后，酶分解底物产生呈色反应。包被今抗体和酶标抗体一般是针对抗原分子中不同抗原图24-1酶联免疫吸附试验决定簇的抗体（图24-1)。（动画24-1"ELISA的原双抗体夹心法：用已知抗体包被到固相载体上，加入理和实践”)待检标本，洗涤除去未结合成分，然后加入酶标记的(2)间接EILSA：先将已知的抗原包被于塑料特异性抗体，再加底物后显色。间接法：用已知抗原包被到固相载体上，加入含待检抗体的标本，然后加板或微球上，然后加待检标本，如果标本中有相应酶标记的二抗，再加底物后显色的特异性抗体（一抗），即与固相上的抗原结合，形成抗原抗体复合物，然后加酶标记的抗抗体（二抗），洗涤后加底物显色（图24-1)。 反应的特异性和组织化学的可见性，可在细胞、亚细胞水平检测各种抗原物质。常用的技术有免疫电镜技术、酶免疫组化和免疫金组化等。 2.免疫荧光技术(immunofluorescence technique)又称荧光抗体技术，是用荧光素标记一抗或二抗，检测特异性抗原或抗体的方法。常用的荧光素有异硫氝酸荧光素(fluorescein isothiocyanat e, FITC)和藻红蛋白(phycoerthrin, PE)等，这些物质在激发光作用下可直接发出荧光，前者发黄绿色荧光，后者发红色荧光。免疫荧光技术可用于鉴定免疫细胞的CD分子及自身免疫病的抗核抗体等。 (1)直接荧光法：将荧光素标记的已知抗体直接进行细胞或组织染色测定未知抗原，用荧光显微镜激光扫描共聚焦显微镜或流式细胞仪进行观察及测定。直接荧光法检测不同的抗原，需要不同的特异性荧光抗体（图24-2)。 (2)间接荧光法：用一抗与样本中的抗原结合，再用荧光素标记的二抗染色。此方法既可检测抗原又可检测抗体。若查抗原，一抗是已知的；若查抗体，抗原是已知的。该法的灵敏度比直接法高，一种荧光抗体可用千多种不同抗原的检测（图24-2)。 3放射免疫测定法(radioimmunoassay,间接法RIA)是用放射性核素标记抗原或抗体进行的免疫图24-2免疫荧光法测定。将同位素的敏感性与抗原抗体结合的特异性直接法：用荧光素标记的已知抗体检测细胞涂片结合起来，具有重复性好、准确性高等优点，广泛应用或组织切片中的相应抗原。间接法：用一抗与标于激素、药物等微量物质的检测，敏感性可达到pg/ml本中的抗原结合，洗涤后再用荧光素标记的二抗染色水平。常用的放射性核素有Il lI和125I等。 4.发光免疫分析(luminescence immunoas say, LIA)是将发光分析和免疫反应相结合而建立的一种新的免疫分析技术。该方法不仅具有发光分析的高灵敏度和抗原抗体反应的高度特异性，而且还具有分离简便、可实现自动化分析的特点。根据发光反应、标记物和标记方法不同，发光免疫分析可分为化学发光免疫分析、生物发光免疫分析和化学发光酶免疫分析。化学发光技术可用于微量抗原抗体的定量检测，也可以用于吞噬细胞功能测定。 (1)化学发光免疫测定(chem ilumin escence immunoassay, CUA)：用化学发光剂（如鲁米诺或叮唗盐类化合物等）标记抗体或抗原，待免疫反应完成后对发光标记物进行定量或定性检测。 (2)生物发光免疫测定(bioluminescence immunoassay, BUA)：利用生物发光物质（如萤火虫或发光水母）或参与生物发光反应的辅助因子（如ATP或NAD等）对活细胞进行多种生物学功能的检测，例如通过荧光素酶报道基因检测细胞凋亡或检测细胞增殖。 (3)化学发光酶免疫测定(chemiluminescence enzyme immunoassay, CLEIA)：用酶标记抗原或抗体持免疫反应结束后加入底物（即发光剂）进行检测。常用的酶有辣根过氧化物酶(HRP)和碱性磷酸酶(ALP)。 (4)电化学发光免疫测定(electrochemiluminescence immunoassay, ECLIA)：该法是在发光反应中加入了电化学反应，整个反应分电化学和化学发光两个过程。以电化学发光剂（如三联阰唗钉）标记抗原或抗体，用三丙胺(TPA)做电子供体，在电场中电化学引发特异性化学发光反应，通过检测发光强度可对抗体或抗原进行定量。该方法可用于所有的免疫测定，也可用于DNA/RNA探针检测。 5.免疫胶体金技术(immunological colloidal gold signature, ICS)用胶体金颗粒标记抗体或抗原检测未知抗原或抗体的方法称免疫胶体金技术。氯金酸(HAuC14)在还原剂的作用下，可聚合成特定大小的金颗粒，形成带负电的疏水胶溶液。该溶液因静电作用呈稳定的胶体状态，故称胶体金。在碱性条件下，胶体金颗粒表面负电荷与蛋白质的正电荷基团靠静电引力结合。胶体金电子密度高，颗粒聚集后呈红色，可用于标记多种大分子，如白蛋白、免疫球蛋白、糖蛋白、激素、脂蛋白、植物血凝素和亲和素等。 (1)胶体金在免疫组化中的应用：胶体金用千免疫电镜的最大优点是可以用不同大小的颗粒或结合酶标对样本进行双重或多重标记。直径3~15nm的胶体金均可用于电镜样本标记，多用于单一抗原颗粒的检测，而直径15nm的胶体金多用于检测抗原量较多的感染细胞。胶体金和荧光素、酶等标记物一样，用标记抗体对组织切片染色后在光镜下进行检查。 (2)胶体金在免疫层析快速诊断技术中的应用：免疫层析法(immunoc hrom atography)是近年兴起的一种快速诊断技术，其原理是将特异的抗体先固定千硝酸纤维素膜的某一区带，将硝酸纤维素膜一端浸入样品（尿液或血清），由于毛细管作用样品将沿着该膜向前移动，当移动至固定有抗体的区域时，样品中相应的抗原即与该抗体发生特异性结。 ,。一冬，~o SDS裂解病毒 标准分子童 合，若用免疫胶体金或免疫酶染色可使该区域显示颜色，以指示结果。`6.免疫印迹技术(immunoblotting)又称Western b l otting，是将十二烧基磺酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)分离得到的按分子掀大小排列的蛋白转移到固相载体膜上，再用标图24-3用SDS裂解病毒，制备病毒蛋白样品，用聚丙烯酰骤：先将可溶性抗原或溶解状态的细胞裂解液胺凝胶电泳将分子最大小不同的蛋白质分开；将电进行SDS-PAGE，即电泳分离蛋白抗原。然后将泳分离的病毒蛋白质转印到硝酸纤维素膜上（电转SDS-PAGE分离的蛋白条带转移至固相的硝酸印法），将纤维素膜浸于待检血清中，洗涤去除未结纤维素膜(NC)或聚偏二氮乙烯膜(PVDF)上。合的抗体，再加酶标记的二抗，最后加底物显色。 图中结果表明，待检血清有针对HIV120kDa、最后用酶标记的一抗或二抗对转印到膜上的蛋41kDa和24kDa蛋白的相应抗体白条带进行特异性反应，加入显色底物以显示结果（图24-3）。其鉴定蛋白质的敏感性为1~5ng。该技术已被广泛地用于医学研究领域。 四、蛋白质芯片技术 蛋白质芯片又称蛋白质微阵列(prote in microan·ay)，可实现快速、准确、高通量的检测。基本原理是将各种蛋白质抗原有序地固定于介质载体上为待检芯片，用标记特定荧光物质的抗体样本与芯片作用，与芯片上蛋白质抗原匹配的抗体将与之结合。再将未结合的抗体洗去，最后用荧光扫描仪或激光共聚扫描技术测定芯片上各点的荧光强度。芯片上的荧光将指示蛋白质抗原对应的抗体及其相互结合的程度。抗体芯片是指将抗体固定到芯片表面以检测相应的抗原。抗原芯片、抗体芯片在微生物感染检测和肿瘤抗原初筛中具有广泛的应用价值。 记的特异性抗体或单克隆抗体对蛋白质进行定 免疫印迹法检测HIV抗体 性及半定撮分析的技术。免疫印迹法的基本步 第三节免疫细胞功能的检测 通过体外或体内实验对参与免疫应答的不同细胞进行分离、鉴定及功能测定可以检测机体的免疫功能。免疫功能检测最常用的标本是外周血，也可以是胸腺、脾、淋巴结及各种组织。 —、免疫细胞的分离 体外测定免疫细胞的功能，首先要从不同材料中分离所需细胞。根据细胞的表面标志、理化性质及功能设计和选择不同的分离方法。 1.外周血单个核细胞的分离外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cells, PBMC)包括淋巴细胞和单核细胞。PBMC是免疫学实验最常用的细胞，也是分离纯化T、B细胞的第一步。常用的分离方法是淋巴细胞分离液［葡聚糖－泛影葡胺(ficoll-urografin)］密度梯度离心法，其原理是根据外周血各种血细胞比重不同，使不同密度的细胞呈梯度分布。红细胞密度最大，沉至管底；多形核白细胞的密度为1.092，铺于红细胞上，呈乳白色；PBMC的密度约为1.075，分布千淋巴细胞分离液上面；最上层是血浆。 2.淋巴细胞及其亚群的分离淋巴细胞及其亚群的分离有多种方法，如玻璃黏附法、尼龙毛分离法和E花环形成分离法等。由于单克隆抗体的应用和免疫学技术的发展，可通过以下方法进行分离：(1)免疫吸附分离法：将已知抗淋巴细胞表面标志的抗体包被聚苯乙烯培养板，加入淋巴细胞悬液表达相应细胞表面标志的淋巴细胞贴附在培养板上，可与细胞悬液中其他细胞分开。 勹振动的流动细胞 示意图 细胞悬液经特异性荧光抗体染色 后，在气体压力作用下，进入充满 鞘液的流动室。经鞘液包裹后， 细胞呈单行经流动室下端喷嘴喷 。心勹“ 板射反 图24-5由亲和素连接的抗原肤－MHC I类分子生物素四聚体抗原肤与M HC I类分子－生物素结合，再与荧光素标记的亲和素结合，形成抗原特异性四聚体，用于检测特异性CTL检测T、B细胞的数量及功能可用于科学研究和某些疾病的辅助诊断、疗效观察。(-)T细胞功能测定的胸腺啥唗核昔(3H-Thymidine riboside,3H-Td R)或125I标记的尿啥唗核昔(125I-U1idine riboside,125IUdR)，会被掺入DNA分子中。细胞增殖水平越高，掺入的放射性核素越多。培养结束后收集细胞，用液体闪烁仪或丫计数仪测定样本中放射性活性，可反映细胞的增殖水平。 (3)MTT比色法：MTT是一种嗟哩盐，化学名为3-(4,5二甲基－2－嗟挫）－2,5二苯基澳化四嗤，为一种淡黄色可溶性物质。T细胞增殖时，线粒体中的唬珀酸脱氢酶将MTT还原为紫褐色的甲賸颗粒，该颗粒被随后加入的二甲基亚砚所溶解，使细胞培养上清呈紫褐色用酶标仪测定OD值，即反映活细胞的相对数量。MTT法灵敏度低于放射性同位素掺入法，但操作简便，无放射性污染。 2.迟发型超敏反应(DTH)的检测此方法为体内检测细胞免疫功能的简便易行的皮试方法。其原理是外来抗原刺激机体产生免疫应答后，再用相同的抗原作皮试可导致迟发型超敏反应，T细胞活化并释放多种细胞因子，产生以单个核细胞浸润为主的炎症，局部发生充血、渗出，于24~48小时发生，72小时达高峰。阳性反应表现为局部红肿和硬结，反应强烈的可发生水肿、甚至坏死。细胞免疫正常者出现阳性反应，细胞免疫低下者则呈弱阳性或阴性反应。目前常用于检测某些病原微生物感染、免疫缺陷病和肿瘤患者的免疫功能测定等。皮试常用的生物性抗原有结核菌素、念珠菌素、麻风菌素、链激酶－链道酶和腮腺炎病毒等。 （二）B细胞功能测定 1．可通过单向琼脂扩散法、ELISA、速率比浊法等测定标本中IgG、lgA和IgM等各类Ig的含量或特异性。 2.抗体形成细胞测定常用溶血空斑试验。以绵羊红细胞(sheep red blood cell, SRBC)为抗原免疫动物，4天后取其脾脏制备脾细胞悬液，内含分泌抗SRBC的B细胞。将脾细胞和SRBC在适最琼脂糖液中混匀，倾注于平皿中培养，抗体形成细胞(antibody-forming cell, AFC)所产生的抗体与周围的SRBC结合，当凝胶表面加入新鲜补体，使结合抗体的SRBC激活补体而被溶解，在AFC周围形成SRBC被溶解的透明区，即溶血空斑。一个空斑代表一个抗体形成细胞（浆细胞），通过计算溶血空斑数目可知分泌特异性抗体的B细胞的数目。也可用ELISPOT法检测特异性抗体形成细胞（参考本章细胞因子的检测）。 （三）细胞毒试验细胞毒实验技术是检测CTL、NK等细胞杀伤靶细胞活性的一种细胞学技术。主要用千肿瘤免疫、移植排斥反应和病毒感染等方面的研究。1.51Cr释放法用Na251Cr04标记靶细胞，当效应细胞杀伤靶细胞后，s1Cr可从被杀伤的靶细胞释放到培养基中，用丫计数仪测定s1Cr放射活性，应用公式可计算效应细胞的细胞毒活性。 2.乳酸脱氢酶释放法乳酸脱氢酶(lacta te dehydrogenase, LOH)存在千细胞内，正常情况下不能透过细胞膜。细胞受到损伤时细胞膜通透性改变，LDH可从细胞内释放至培养液中。释放出来的LDH可催化底物如硝基氯化四氮嗤蓝(nitrotetrazo l i u m blue chloride, NBT)形成有色的甲基化合物，通过读取上清液OD值，可计算出效应细胞的细胞毒活性。 (1)形态学检测法：凋亡细胞形态学特征表现为体积变小，细胞变圆，与周围细胞脱离、失去微绒毛胞质浓缩，内质网扩张，核仁消失，核染色质浓缩呈半月形或斑块状，出现核着边现象，最后细胞膜内陷将细胞自行分割为多个外有胞膜包绕的凋亡小体。 (2)琼脂糖凝胶电泳法：凋亡细胞的DNA被核酸内切酶在核小体之间切割，产生核小体(l80~200bp)及其倍数的寡核昔酸片段，在琼脂糖凝胶电泳时呈现梯状DNA区带图谱(DNA ladder band,180-200bp的倍数）。 (3)FACS：正常细胞DNA为二倍体，细胞发生凋亡时由千DNA断裂成非二倍体或亚二倍体，故在FACS的二倍体峰前出现一个亚二倍体峰。根据峰值大小可判断细胞凋亡的百分率。 t~r;,-(4)TUNEL法：在细胞培养液中加入末端脱氧核昔酸转移酶(terminal deoxyribonucleotidyl transferase, TdT)和生物素标记的核昔酸(dUTP), TdT可将含标记生物素的dUTP连接至断裂的DNA3'末端，利用亲和素生物素酶放大系统，在DNA断裂处着色，显示凋亡细胞。（四）吞噬功能测定1.硝基蓝四氮陛试验NBT是一种水溶性淡黄色染料。细胞在杀菌过程中产生反应性氧中间物(ROI)，其中超氧阴离子(02-）能使被吞噬进细胞的NBT还原成不溶性蓝黑色甲賸颗粒，沉积千胞浆中，光镜下计数NBT阳性细胞，可反映中性粒细胞的杀伤功能。 2.巨噬细胞吞噬试验将待测巨噬细胞与某种可被吞噬又易于计数的颗粒性物质（如鸡红细胞或荧光标记的颗粒）混合温育后，颗粒物质被巨噬细胞吞噬，根据吞噬百分率即可反映巨噬细胞的吞噬能力。 （五）细胞因子的检测细胞因子的检测主要有生物活性检测法、免疫学检测法和分子生物学技术检测法。1.生物活性检测法根据不同的细胞因子具有的不同的生物学活性，可采取相应的测定方法。 心细胞增殖或增殖抑制法：某些细胞必须依赖某种细胞因子才能生长。如CTLL细胞株的生长依赖A．检测B细胞分泌特异性抗体B．检测T细胞产生的细胞因子抗原包被固相抗细胞因子抗体包被固相图24-6ELISPOT示意图A用已知抗原包被固相，加入B细胞，温育后洗去细胞，如B细胞产生特异性抗体，则与巳包 被的抗原结合，再加入酶标记二抗，加底物见显色斑点；B.用已知抗细胞因子抗体包被固相，加入T细胞，温育后洗去细胞，如待检效应细胞产生相应细胞因子，则与包被的抗体结合，再 @加入酶标记抗该细胞因子抗体，加底物见显色斑点IL-2；而另外一些细胞因子能抑制细胞株的增殖，如IL-1对黑色素瘤细胞A352具有抑制作用。细胞增殖或细胞抑制程度与所加细胞因子的含量正相关，通过3H-TdR掺入法或MTT法测定细胞增殖或生长抑制水平，并与标准品进行对比，可知样本中所测细胞因子的含量。＠细胞病变抑制法：常用千检测干扰素的抗病毒活性。体外培养细胞中，加入含干扰素的检测标本后，再加入病毒液感染细胞，干扰素可抑制病毒感染细胞，可通过染料染色方法测得存活细胞的相对数量，进而计算出待检标本中干扰素的活性。 体外进行抗原／抗体检测的基本原理是抗原抗体的结合具有高度特异性，据此可用已知的抗原／抗体梒测未知的抗体／抗原。体外抗原抗体反应的方法很多，其中，免疫标记技术因为具有可定性、定量和敏感性更高等优点而被广泛应用。对免疫细胞可进行体外分离和鉴定，如检测不同的细胞群、亚群，对细胞进行计数梒测和功能评价等，其栓测结果可为临床疾病诊断和治疗提供有价值的信息。 ------·会．．．-·．------------··--··--------------------------------------------------------------------··-·--···---------------------·--------·--·．一一·-·-•---------------·-----1简述体外抗原抗体反应的特点及影响的因素。 2.栓测未知抗体可应用哪些免疫学方法？3.用标记抗体或抗原进行的抗原抗体反应的常用方法有哪些？4.简述细胞毒试验的基本原理。5.检测细胞凋亡的基本方法有哪些？ （李殿俊） 第二十五章免疫学防治 免疫学理论和技术在预防医学和临床医学中已得到广泛应用，取得了卓著成效。新型疫苗、免疫治疗新方法的研究方兴未艾，有着广阔的应用前景。 第一节免疫预防 用免疫的方法预防传染病有着悠久的历史。接种牛癒苗在全球消灭了天花，是用免疫预防的方法消灭传染病的最好例证。随着卫生状况的改善和计划免疫的实施，传染病的预防取得了巨大成就。同时，免疫预防己扩大到传染病以外的其他领域，疫苗的内涵及应用也进一步拓展。 适应性免疫的获得方式有自然免疫和人工免疫两种。自然免疫主要指机体感染病原体后建立的适应性免疫，也包括胎儿或新生儿经胎盘或乳汁从母体获得抗体。人工免疫则是人为地使机体获得适应性免疫，包括两种：人工主动免疫(artificial active immunization)是用疫苗接种机体，使之主动产生适应性免疫应答，从而预防或治疗疾病的措施；人工被动免疫(art ificial passive immunization)是给人体注射含特异性抗体如抗毒素(anti toxin)等制剂，使之被动获得适应性免疫应答，以治疗或紧急预防疾病的措施。（动画25-1”主动免疫和被动免疫的基本作用原理”)免疫预防(immunoprophylaxis)是入工主动免疫的主要目的，其主要措施是接种疫苗。疫苗(vaccine)是接种后能使机体对相应疾病产生免疫力的生物制剂类的统称。疫苗制备的基本要求是：1.安全疫苗常规用于健康人群，特别是儿童的免疫接种，直接关系到人类的健康和生命安全，因此其设计和制备均应保证安全性。灭活疫苗菌种为致病性强的微生物，应灭活彻底，并避免无关蛋白和内毒素的污染；活疫苗的菌种要求遗传性状稳定，无回复突变，无致癌性；各种疫苗应减少接种后的副作用，优选口服接种或尽量减少注射次数。 2.有效疫苗应具有很强的免疫原性，接种后能引起保护性免疫，使群体的抗感染能力增强。在疫苗设计中须考虑两个问题：一是保护性免疫是以体液免疫为主还是细胞免疫为主，或二者兼备；二是能引起显著的免疫记忆，使保护性免疫长期维持。例如，口服脊髓灰质炎疫苗不仅能诱导中和抗体的产生，而且有很好的免疫记忆性，初次免疫后半年以上仍有高水平的适应性免疫应答。用细菌的多糖成分免疫婴幼儿，18月龄以下者几乎都不产生抗体；但将细菌多糖连接于白喉类毒素后再免疫，效果十分显著。这是由于白喉类毒素提供了T细胞识别的表位，将细菌多糖引起的非T细胞依赖性抗体应答转变为T细胞依赖性抗体应答。模拟自然感染途径接种，除引起体液免疫和细胞免疫外，还可引起黏膜免疫，抵抗经黏膜入侵的病原体。细胞因子等新型佐剂与疫苗共同使用，可以调节免疫应答的类型，增强免疫效果。 3.实用疫苗的可接受性十分重要，否则难以达到接种人群的高覆盖率。在保证免疫效果的前提下尽量简化接种程序，如口服疫苗、多价疫苗和联合疫苗。同时要求疫苗易千保存运输，价格低廉。 二、疫苗的种类及其发展 第一代传统疫苗包括灭活疫苗、减毒活疫苗和类毒素；第二代疫苗包括由微生物的天然成分及其产物制成的亚单位疫苗和将能激发免疫应答的成分基因重组而产生的重组蛋白疫苗；第三代疫苗的代表为基因疫苗。随着免疫学、生物化学、生物技术和分子微生物学的发展，疫苗的研制进入新的阶段。 （一）疫苗的种类 6. DNA疫苗(DNA vaccine)是用编码病原体有效免疫原的基因与细菌质粒构建成重组体，经注射等途径进入机体，重组质粒可转染宿主细胞，使其表达能诱导有效保护性免疫应答的抗原，从而诱导机体产生适应性免疫。除感染性疾病外，肿瘤的DNA疫苗也在研制中。DNA疫苗只能用千表达蛋白质抗原，不能表达多糖抗原和脂类抗原。DNA疫苗在体内可持续表达，可诱导体液免疫和细胞免疫，维持时间长，是疫苗研制的发展方向之一。 7.重组载体疫苗(recombinant vector vaccine)是将编码病原体有效免疫原的基因插入载体（减毒的病毒或细菌）基因组中，接种后，随疫苗株在体内的增殖，大量表达所需的抗原。如果将多种病原体的有关基因插入载体，则成为可表达多种保护性抗原的多价疫苗。目前使用最广的载体是疲苗病毒，用其表达的外源基因很多，已用于甲型和乙型肝炎、麻疹、单纯庖疹、肿瘤等疫苗的研究。 （二）新型疫苗的发展 因需求，人们设计了多种新型疫苗。合成肤疫苗(synthe tic peptide vaccine)是根据有效免疫原的氨基酸序列，设计和合成的免疫原性多肤，以期用最小的免疫原性肤激发有效的适应性免疫应答。食用疫苗(edibl e vaccine)是用转基因方法，将编码有效免疫原的基因导入可食用植物细胞的基因组中，免疫原即可在植物的可食用部分稳定的表达和积累，人类和动物通过摄食达到免疫接种的目的。黏膜疫苗(mucosal vaccine)是可通过黏膜途径接种的疫苗，这类疫苗不仅诱导黏膜局部免疫，同时诱导全身免疫。透皮疫苗(IJ·ansdermal vacc i ne)是将抗原和佐剂接种千完整皮肤表面，通过表皮的朗格汉斯细胞识别、加工抗原并将其提呈给T细胞，从而引发强烈的体液免疫和细胞免疫。治疗性疫苗(therapeutic vaccine)是具有治疗作用的新型疫苗，主要应用于慢性感染、肿瘤、自身免疫病、移植排斥等患者，兼具治疗和预防功能。初次免疫－加强免疫策略(prime-boost strate伊es)是序贯接种两种不同类型但来自同一抗原的疫苗，可刺激机体产生强烈的细胞免疫，常用的方案是DNA疫苗联合重组载体疫苗或DNA疫苗（或重组载体疫苗）联合蛋白类疫苗。 （三）佐剂 作为非特异性免疫增强剂，佐剂可显著增强疫苗接种后的免疫效应或改变免疫应答的类型。新型疫苗的发展，不仅依赖千新型疫苗种类和设计策略，还依赖于佐剂的发展和创新。传统的减毒活疫苗和灭活疫苗由千具有很好的免疫原性而无需佐剂辅助，而亚单位疫苗、DNA疫苗、合成肤疫苗等新型疫苗免疫原性有限需要辅以佐剂才能发挥长期有效的保护作用。佐剂可以增强并延长疫苗诱导的免疫应答，减少疫苗中抗原用量和接种次数，提高疫苗在新生儿、老年人以及其他免疫功能低下人群中的免疫效能。 三、疫苗的应用 疫苗的发展和应用已从预防传染病扩展到许多非传染病领域，它已经不再是单纯的预防制剂，通过调整机体的免疫功能，疫苗已成为有前途的治疗性制剂。 1.抗感染和计划免疫计划免疫(planed immunization)是根据某些特定传染病的疫情监测和人群免疫状况分析，有计划地用疫苗进行免疫接种，预防相应传染病，最终达到控制乃至消灭相应传染病的目的而采取的重要措施。 我国儿童计划免疫的常用疫苗有：卡介苗、脊髓灰质炎疫苗、百白破疫苗、麻疹活疫苗和乙型肝炎疫苗。2007年国家扩大了计划免疫免费提供的疫苗种类，在原有的“五苗七病“基础上增加到预防15种传染病（表25-1)。新增了甲型肝炎疫苗、乙脑疫苗、A群流脑多糖疫苗、麻风疫苗、麻腮风疫苗、A+C群流脑多糖疫苗、钩体病疫苗、流行性出血热疫苗和炭疽疫苗等。我国的计划免疫工作取得了显著成绩，传染病的发病率大幅度下降。 疫苗名称第一次第二次第三次加强预防传染病 卡介苗出生结核病 乙肝疫苗出生1月龄6月龄乙型病毒性肝炎 脊髓灰质炎疫苗2月龄3月龄4月龄4周岁脊髓灰质炎百白破疫苗3月龄4月龄5月龄18~24月龄百日咳、白喉、破伤风白破疫苗6周岁白喉、破伤风麻腮风疫苗18~24月龄麻疹、流行性腮腺炎、风疹乙脑疫苗8月龄2周岁流行性乙型脑炎A群流脑疫苗6~18月龄(I、2次间隔3个月）流行性脑脊髓膜炎A+C群流脑疫苗3周岁6周岁流行性脑脊髓膜炎以上为儿童免疫规划疫苗，以下为重点人群接种疫苗除了国家免疫规划疫苗，还有儿童或成人自愿自费接种的抗感染疫苗，如：B型流感嗜血杆菌疫苗、23价肺炎球菌多糖疫苗、轮状病毒疫苗、流行性感冒疫苗、肠道病毒71型疫苗、戊型肝炎疫苗等用来预防肺炎、轮状病毒感染、流行性感冒、手足口病、戊型病毒性肝炎等疾病。 不少传染病仍缺乏有效疫苗，如症疾、结核病、艾滋病、埃博拉出血热、严重急性呼吸综合征(severe acute respiratory syndrome, SARS)和禽流感等。针对它们的新型疫苗研发仍是重要的预防手段，任重而道远。 2.抗肿瘤一些病原微生物的感染与肿瘤的发生密切相关，这些微生物的疫苗可被视作是肿瘤疫苗。例如，EB病毒疫苗可预防鼻咽癌，人乳头瘤病毒疫苗可预防宫颈癌，目前针对预防宫颈癌的2价人乳头瘤病毒疫苗巳经被自费用千市场。治疗性疫苗是根据肿瘤免疫学理论，以增强机体的抗肿瘤免疫应答或直接杀伤肿瘤细胞达到治疗目的的疫苗，包括肿瘤抗原疫苗和肿瘤抗原荷载的树突状细胞疫苗等。 第二节免疫治疗 免疫治疗(imm un ot h erapy)是指利用免疫学原理，针对疾病的发生机制，人为地干预或调整机体的免疫功能，达到治疗疾病目的所采取的措施。传统的免疫治疗分类方法按免疫增强或抑制疗法，主动或被动免疫治疗，特异或非特异免疫治疗分类，各类之间互相交叉。随着近年来生物技术的发展，已能制备多种重组细胞因子或免疫细胞用于临床治疗，这些进展更新了免疫治疗的概念。免疫治疗的基本策略是从分子、细胞和整体水平干预或调整机体的免疫功能。研究方向主要包括：心干预分子的研发：治疗性疫苗、基因工程抗体、细胞因子、受体／配体及其桔抗剂、信号传导分子及其拈抗剂等。＠对免疫细胞的干预和过继细胞转输：前者包括调控免疫细胞的分化和增殖、调控细胞的迁移、调控细胞的活化和凋亡等；后者包括输入改造过的树突状细胞、干细胞、各种淋巴细胞、巨噬细胞等。＠增强或抑制整体免疫功能：如应用免疫增强剂或免疫抑制剂，诱导免疫应答或耐受等。 —、分子治疗 分子治疗指给机体输入分子制剂，以调节机体的免疫应答，例如使用抗体、细胞因子以及微生物制剂等。(—)分子疫苗治疗性疫苗包括肿瘤抗原疫苗和微生物抗原疫苗。人工合成的肿瘤相关抗原多肤能激活特异性T细胞，诱导特异性CTL的抗瘤效应；乙型肝炎多肤疫苗同样可诱导抗病毒感染的免疫效应。（二）抗体1多克隆抗体用传统方法将抗原免疫动物制备的血清制剂，包括以下两类。(1)抗感染的免疫血清：抗毒素血清主要用于治疗和紧急预防细菌外毒素所致疾病；人免疫球蛋白制剂主要用于治疗丙种球蛋白缺乏症和预防麻疹、传染性肝炎等。 (2)抗淋巴细胞丙种球蛋白：用人T细胞免疫动物制备免疫血清，再从免疫血清中分离纯化免疫球蛋白，将其注入入体，在补体的参与下使T细胞溶解破坏。该制剂主要用千器官移植受者，阻止移植排斥反应的发生，延长移植物存活时间，也用于治疗某些自身免疫病。 2.单克隆抗体（单抗）1986年美国FDA批准了第一个治疗用的抗CD3鼠单抗进入市场，但鼠源性的抗体不仅不能很好地激活人体的效应系统，而且会促使人体产生人抗鼠抗体，影响治疗。随着分子生物学技术的发展，实现了对抗体的人源化改造，使得治疗性单抗的制备及应用进入了新的阶段。目前美国FDA已批准了多个治疗性抗体，用千治疗肿瘤、自身免疫病、感染性疾病、心血管疾病和抗移植排斥等（表25-2)。 治疗性抗体名称（括号内为商品名）适应证 肿瘤抗CD20(R i tuxan, Zevalin, Bexxar, Arze1Ta)非霍奇金淋巴瘤抗HER2/CD340(Herceptin)转移性乳腺癌抗CD33(Mylotarg)急性髓样细胞白血病抗CD52(Campath)B细胞白血病、T细胞白血病和T细胞淋巴瘤抗EGFR(Erbitux, Vectibix)转移性结肠直肠癌和头颈部肿瘤抗RAN KL(Pro lia/Xgeva)预防已经转移并损害骨质的肿瘤患者的骨骼相关事件抗PD-1(Keytruda/Opdivo)黑色素瘤、非小细胞肺癌、头颈鳞状细胞等抗PD-Ll(Tecentriq)膀胱癌、非小细胞肺癌抗CTLA-4(Y ervoy)晚期黑色素瘤急性移植排斥反应抗CD3(Ort hoclone OKT3)肾移植后急性排斥反应抗CD25(Za napax, Simulect)肾移植后急性排斥反应自身免疫病和过敏性疾病抗TNF-a(Rernicade, Hum四，Simponi)Crohn病，类风湿关节炎、银屑病性关节炎、溃疡性结肠炎、强直性脊柱炎抗lgE(Xolair)持续性哮喘抗CDl la(Raptiva)斑状牛皮瘤抗a4整合素(Tysabri)多发性硬化症抗VEG F(Lucentis)年龄相关性黄斑病变抗CD45RO+(Amevive)银屑病及其他自身免疫紊乱疾病抗TNF(Cimzia)类风湿关节炎抗IL-1f3(Ilaris)自身炎症性疾病抗IL-l2/IL-23(Stelara)中度至严重的斑块性银屑病的成年患者人源型抗CS(Soliris)阵发性睡眠性血红蛋白尿症其他抗gp II b／皿a(ReoPro)预防冠状动脉血管成形术中发生血栓抗呼吸道合胞病毒(Synagis)预防儿童在高危期呼吸道合胞病毒感染抗lgG I(OncoScint)检测结直肠腺癌和卵巢上皮细胞癌，诊断乳房癌、肺小细胞癌、胰腺癌、胃癌和食管癌抗PSMA(ProstaScint)评估疑有复发的前列腺患者、用于患者的分期抗CEA(CEA-Scan)检测原发性、结直肠癌转移，乳腺癌淋巴转移抗肌凝蛋白单株(Myoscint)心肌梗死引起的胸痛定位、心肌梗死和心肌炎的造影抗SCLC抗体片段-NR-LU-10-Fab(Verluma)诊断常规方法检查经常无效的小细胞肺癌抗CDIS(NeutroSpec)用于阑尾炎疑似患者的鉴别诊断(1)抗细胞表面分子的单抗：这类抗体能识别表达该分子的免疫细胞，在补体的参与下使细胞溶解。例如，抗CD20单抗可选择性破坏B细胞，已用于治疗B细胞淋巴瘤。近年来，应用针对免疫细胞检测点(immune checkpoint)分子PD-1、CTLA-4的单抗，阻断它们对免疫应答的抑制效应，已成为有效的抗肿瘤免疫治疗手段，在晚期黑色素瘤、非小细胞肺癌、头颈鳞状细胞癌等实体瘤治疗方面取得了显著的疗效。 (2)抗细胞因子的单抗：TNF-a是重要的炎症介质。抗TNF-a单抗可特异阻断TNF-a与其受体的结合，减轻炎症反应，已成功用于治疗类风湿关节炎等慢性炎症性疾病。(3)抗体靶向治疗：以肿瘤特异性单抗为载体，将放射性核素、化疗剂以及毒素等细胞毒性物质靶向携带至肿瘤病灶局部，可特异地杀伤肿瘤细胞，而对正常细胞的损伤较轻。 （三）细胞因子 1.细胞因子治疗重组细胞因子已用于肿瘤、感染、造血障碍等疾病的治疗。例如，IFN-a对毛细胞白血病的疗效显著；G-CSF和GM-CSF用于治疗各种粒细胞低下等。 2.细胞因子及其受体的桔抗疗法通过抑制细胞因子的产生、阻止细胞因子与相应受体结合或阻断结合后的信号转导，拈抗细胞因子发挥生物学效应。例如重组I型可溶型TNF受体(rsTNFR I)可减轻类风湿关节炎的炎症损伤，也可缓解感染性休克。 二、细胞治疗 细胞治疗指给机体输入细胞制剂，以激活或增强机体的特异性免疫应答，例如使用细胞疫苗、干细胞移植、过继免疫细胞治疗等。（一）细胞疫苗3树突状细胞疫苗使用肿瘤提取物抗原或肿瘤抗原多肤等体外刺激树突状细胞，或用携带肿瘤相关抗原基因的病毒载体转染树突状细胞，再回输给患者，可有效激活特异性抗肿瘤的免疫应答，目前临床已经批准使用的是荷载有前列腺抗原PSA的自体树突状细胞疫苗。大部分基于树突状细胞疫苗的治疗处于临床前试验阶段。 （二）过继免疫细胞治疗 自体淋巴细胞经体外激活、增殖后回输患者，直接杀伤肿瘤或激发机体抗肿瘤免疫效应，称为过继免疫细胞治疗，是基于适应性免疫应答理论的被动免疫疗法，近年来发展迅猛，以TIL、CAR-T、TCRT以及BiTE为代表，已在临床试验中显现出可喜效应，其中针对白血病抗原CD19分子的CAR-T治疗已经被批准应用于临床。图25-1列举了在过继免疫细胞治疗中的四种类型。 肿瘤细胞肿瘤细胞肿瘤细胞肿瘤细胞 1.肿瘤浸润淋巴细胞(tumor-infiltrating lymphocyte, TIL)治疗指分离患者肿瘤组织中的淋巴细胞，经体外不同细胞因子刺激，以培养扩增大量抗肿瘤活性T细胞，再回输患者治疗肿瘤。TIL的治疗必须满足以下因素：心须有足够量的肿瘤组织，常用实体瘤为治疗对象；＠能获得一定数僵的TIL，并且以效应细胞为主动能体外高效扩增。 （三）干细胞移植 千细胞是具有多种分化潜能，自我更新能力很强的细胞，在适当条件下可被诱导分化为多种细胞组织。因此，干细胞的研究在基础领域和临床应用中具有重要的理论和实践意义。干细胞移植已经成为肿瘤、造血系统疾病、自身免疫病等的重要治疗手段。移植所用的干细胞来自于HLA型别相同的供者，可采集骨髓、外周血或跻血，分离CD34十干／祖细胞。也可进行自体干细胞移植。 三、生物应答调节剂与免疫抑制剂 （一）生物应答调节剂 生物应答调节剂(bi ological response modifier, BRM)指具有促进免疫功能的制剂，通常对免疫功能正常者无影响，而对免疫功能异常，特别是免疫功能低下者有促进作用。自1975年提出BRM的概念以来，BRM的研究发展迅速，在免疫治疗中占有重要地位，已广泛用于肿瘤、感染、自身免疫病、免疫缺陷病等的治疗。制剂包括治疗性疫苗、单克隆抗体、细胞因子、微生物及其产物、人工合成分子等（表25-3)。 种类举例主要作用 细菌产物卡介苗、短小棒状杆菌、胞壁酰二肤、二霉菌酸酷海藻糖活化巨噬细胞、NK细胞合成性分子毗喃共聚物、马来酐二乙烯酪(MEV)、啥唗、聚肌胞昔酸诱导产生IFN细胞因子IFN-o.、IFN寸3、IFN－丫、IL-2活化巨噬细胞、NK细胞激素胸腺素、胸腺生成素增强胸腺功能某些化学合成药物以及中药制剂也具有免疫促进作用。例如，左旋咪嗤原为驱虫剂，后来发现其能激活吞噬细胞的吞噬功能，促进T细胞产生IL-2等细胞因子，增强NK细胞的活性。西咪替丁和中药提取物如黄苠多糖、入参多糖等可促进淋巴细胞转化，增强细胞的免疫功能。 1微生物制剂包括卡介苗(BCG)、短小棒状杅菌、丙酸杅菌、链球菌低毒菌株、金葡菌肠毒素超抗原、伤寒杆菌脂多糖等，具有佐剂作用或免疫促进作用。例如BCG能活化巨噬细胞，增强其吞噬杀菌能力，促进IL-1、IL-2、IL-4、TNF等细胞因子的分泌，增强NK细胞杀伤活性；革兰氏阳性菌细胞壁成分脂磷壁酸，食用菌香菇以及灵芝多糖则可促进淋巴细胞的分裂增殖，促进细胞因子的产生，已作为传染病、肿瘤的辅助治疗药物。 2.胸腺肤是从小牛或猪胸腺提取的可溶性多肤混合物，包括胸腺素、胸腺生成素等，对胸腺内T细胞的发育有辅助作用。因其无种属特异性及无明显副作用，常用于治疗细胞免疫功能低下的患者，如病毒感染、肿瘤等。临床上主要应用的是胸腺五肤和胸腺素al。 （二）免疫抑制剂免疫抑制剂能抑制机体的免疫功能，常用于防止移植排斥反应的发生和自身免疫病的治疗。 本童＿，小结 用人工免疫的方法使机体荻得适应性免疫应答，常用的制剂是疫苗。作为非特异性免疫增强剂，佐剂可有效诱导和增强疫苗接种后的免疫应答。计划免疫能充分发挥疫苗的效果，有效控制传染病的流行。免疫治疗是通过调整机体的免疫功能，达到治疗目的所采取的措施，它包括免疫分子和免疫细胞治疗，以及使用生物应答调节剂和免疫抑制剂。 I.试述疫苗的种类和发展方向。 5.何谓生物应答调节剂，主要包括哪些制剂？（储以微） 仿九 推荐阅读 [4]曹雪涛，何维医学免疫学3版北京：人民卫生出版社，2015. 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