第十节免疫应答

第十节免疫应答
一■、基本概念
免疫应答是指机体免疫系统受外来抗原刺激后，免疫细胞发生活化并发挥以清除抗原为 主的生物学效应的全过程，其最基本的生物学意义是保持内环境相对稳定。在某种情况下，免 疫应答也可能对机体造成损伤。根据参与应答的细胞以及应答机制，将免疫应答分为固有免
疫应答(innate immunity)和适应性免疫应答(adaptive immunity)。
二、固有免疫应答
固有免疫系统主要由组织屏障、固有免疫细胞和固有免疫分子组成。固有免疫应答是生 物在长期种系进化过程中形成的、对入侵病原体迅速发挥非特异抗感染效应，并通过递呈抗原 参与适应性免疫应答、亦可清除体内损伤、衰老或畸变的细胞的一系列防御机制。其主要特点 是机体在遇到病原体侵袭后即刻发动的防御反应。参与细胞包括吞噬细胞（中性粒细胞和巨 噬细胞）、NK细胞、NK T细胞、₇ST细胞、肥大细胞、嗜碱粒细胞和嗜酸性粒细胞等。
(一） 组织屏障
包括皮肤黏膜及其附属成分和体内屏障。

1. 皮肤黏膜及其附属成分包括由致密皮肤和黏膜组成的物理屏障，皮肤和黏膜分泌的 杀菌物质、体液内溶菌酶和抗菌肽、胃酸等组成的化学屏障，寄居在皮肤和黏膜表面的正常菌 群组成的微生物屏障。
2. 体内屏障包括血-脑屏障和血-胎屏障。血-脑屏障组织结构致密，能阻挡血液中病原 体等进入脑组织及脑室。血-胎屏障由母体子宫内膜的基蜕膜和胎儿的绒毛膜滋养层细胞共 同构成，可防止母体内病原体进入胎儿。妊娠3个月内血-胎屏障发育未完善，孕妇感染风疹 病毒和巨细胞病毒可导致胎儿畸形或流产。

(二） 固有免疫细胞

1. 中性粒细胞占血液白细胞总数的60%〜70%，具有很强趋化作用和吞噬功能。局部 病原体感染时，它们可迅速穿越血管内皮细胞进入感染部位，发挥吞噬杀伤作用。也可通过表 面表达的IgG Fc受体和补体C3b受体发挥调理吞噬、杀菌作用。
2. 单核-巨噬细胞包括血液中的单核细胞(monocyte)和组织器官中的巨噬细胞（macrophage)。 早期单核细胞占血液中白细胞总数的 3% 〜 8%, 胞质中富含溶酶体颗粒, 单核细 胞进入各组织后分化为皮肤郎格汉斯细胞、肝脏库普弗细胞、脑部小胶质细胞、骨组织的破骨 细胞和肺泡巨噬细胞等。单核/巨噬细胞可做变形运动，有很强黏附能力。巨噬细胞胞质内富 含溶酶体及线粒体，具有强大的吞噬、杀菌、清除凋亡细胞能力。巨噬细胞不仅是执行固有免 疫的重要效应细胞，作为抗原提呈细胞和细胞因子产生细胞也在适应性免疫应答中起重要辅 lii功能.

巨噬细胞参与炎症反应的机制:①分泌MIP-l_a/p、MCP-l和IL-8等趋化因子，募集、活化
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炎性介质(前列腺素、白三烯、血小板活化因子等），促进炎症反应。
3•树突状细胞（dendritic cell，DC)具有许多分枝状突起，占人外周血单个核细胞的 1%，包括表皮朗格汉斯细胞(LC)、胸腺的并指树突状细胞(IDC)和外周免疫器官的滤泡树突 状细胞(follicular dendritic cell,FDC)。DC是专职抗原提呈细胞，其主要功能是摄取、加工处 理和提呈抗原，从而启动适应性免疫应答。DC是唯一能诱导初始T细胞活化的抗原提呈 细胞。
局部未成熟DC接受抗原或炎性介质刺激后可分化为成熟DC，并迁移至引流淋巴结，执 行抗原提呈和激活T细胞功能。未成熟DC高表达IgG Fc受体、C3b受体、甘露糖受体，摄 取、加工处理抗原能力强，低表达MHCI/n类分子，提呈抗原激发免疫应答能力弱。成熟 DC并高表达MHCD/I类分子和共刺激分子(如B7和ICAM)，其摄取、加工处理抗原能力 弱，而提呈抗原、启动免疫应答能力强。

2. 自然杀伤细胞(natural kiUer，NK)主要分布于外周血和脾脏，不表达特异性抗原识 别受体，可非特异性直接杀伤某些肿瘤细胞和病毒感染细胞，故在机体抗肿瘤、早期抗病毒或 胞内寄生菌感染的免疫应答中起十分重要的作用。NK的杀伤机制与CTL相似:穿孔素/颗 粒酶途径和FasL/Fas途径。
3. 7ST细胞分布于肠道、呼吸道及泌尿生殖道等黏膜和皮下组织，在外周血中仅占 CD3+ T细胞的0.5%〜1%。其TCR缺乏多样性，识别：①感染细胞表达的热休克蛋白 (HSP);②感染细胞表面CD1分子递呈的脂类抗原;③分枝杆菌的某些磷酸糖。₇ST细胞是 皮肤黏膜局部参与早期抗感染免疫的主要效应细胞，杀伤机制与CD8+ CTL细胞基本相同。 此外，活化的7ST细胞还可分泌IL-2、IL-4、IFN-7、GM-CSF和TNF-_a等多种细胞因子，参与 免疫调节。
4. B~1细胞分布于胸腔、腹腔和肠壁固有层中，是具有自我更新能力的CD5⁺、mIgM+ B细胞。BCR缺乏多样性，识别:①某些细菌表面共有的多糖抗原，如细菌脂多糖、肺炎球菌 荚膜多糖和葡聚糖等;②某些变性的自身抗原，如变性Ig和变性单股DNA。B-1细胞产生抗 体特点:①48小时内即可产生以IgM为主的低亲和力抗体，对机体早期抗感染免疫和清除变 性自身抗原具有重要作用;②不发生Ig类别转换;③无免疫记忆。细胞在机体早期抗感 染免疫和维持自稳中具有重要作用。

(三）可溶性固有免疫分子

1. 补体系统

1. 溶菌作用:病原微生物可通过旁路途径或甘露糖结合凝集素(MBL)途径而迅速激活 补体系统产生溶菌或病毒溶解作用。
2. 补体活化片段C3a/C5a的趋化和致炎作用。

2. 细胞因子免疫细胞产生多种细胞因子，引起炎症反应，产生抗病毒、抗肿瘤和免疫调 节等作用。
3. 抗菌肽及酶类

1. 防御素(defensin):富含精氨酸，是对细菌、真菌和某些有囊膜病毒具有直接杀伤作用 的小分子多肽。
2. 溶菌酶:体液富含，可裂解G+菌细胞壁中N-乙酰葡萄糖胺与N-乙酰胞壁酸之间的

(H，4糖苷键，使细胞壁破坏导致溶菌。

(四） 固有免疫识别机制
固有免疫细胞通过固有免疫受体识别来自病原体某些共有特定成分——病原相关模式分 子(pathogen associated molecular pattern，PAMP),此类受体因此又称为模式识别受体（pat- tern recognition receptor ,PRR)，主要包括Toll样受体(TLR)、甘露糖受体和清道夫(清除)受 体。此外，体液中尚存在有可溶性模式识别受体(_SPRR)，包括甘露聚糖结合凝集素(MBL)和 C-反应蛋白(CRP)等急性期蛋白。

1. 病原相关模式分子(PAMP)即PRR识别的配体，是病原体及其产物所共有的高度 保守的特定分子结构。典型的PAMP包括CT菌的脂多糖、G+菌的肽聚糖和脂磷壁酸、分枝 杆菌的脂蛋白和脂肽、细菌和真菌的甘露糖，细菌或病毒非甲基化CpG DNA和病毒双股/单 股 RNA(dsRNA/ssRNA)等。
2. 模式识别受体(PRR)

1. 人Toll样受体(Toll like _reCept_〇r，TLR)家族包括TLR 1〜11，可分为表达于细胞膜 上的TLR 1、2、4、5、6和表达于胞内内体/吞噬溶酶体膜上的TLR 3、7、8、9。前者主要识别病 原微生物表面某些共有特定的分子结构;后者主要识别胞质中病毒双/单链RNA(d_s/ssRNA) 和胞质中细菌或病毒非甲基化CpG DNA，进而通过触发MyD88依赖或非依赖的信号转导途 径，诱导产生促炎症细胞因子和I型干扰素。巨噬细胞表面的TLR2识别G+菌的肽聚糖和 磷壁酸、分枝菌属的阿拉伯甘露糖脂和酵母菌的酵母多糖等;TLR4主要识别CT菌的脂多糖 (LPS) ;TLR9识别细菌来源的低甲基化CpG基序。

⑵甘露糖受体(mannose receptor，MR):能与广泛表达于病原体(如分枝杆菌、克雷伯 菌、卡氏肺孢菌和酵母菌等)细胞壁糖蛋白和糖脂分子末端的甘露糖和岩藻糖残基结合，介导 吞噬或胞吞作用。

3. 清道夫受体（scavenger receptor, SR):可识别乙酰化低密度脂蛋白、菌脂多糖 (LPS)、G+菌磷壁酸及磷脂酰丝氨酸(凋亡细胞重要表面标志），从而参与清除某些病原体、衰 老红细胞和某些凋亡细胞。

(五） 与疾病的关系
固有免疫应答也参与疾病的发生，如TLR7和TLR9的过度激活促发系统性红斑狼疮， TLR4的过度激活引起脓毒血症休克。
三、适应性免疫应答

1. 概念适应性免疫应答是机体在接受抗原刺激后产生的针对抗原的特异性免疫应答， 即T、B淋巴细胞经TCR、BCR特异性识别结合抗原表位后发生的特异性免疫应答。参与细 胞主要包括T细胞、B细胞和抗原提呈细胞。可分为B细胞介导的体液免疫应答和T细胞介 导的细胞免疫应答。

2•适应性免疫应答的三个阶段适应性免疫应答发生在外周免疫器官和组织，分为三个 阶段:①识别阶段，在抗原处理和提呈后进行;②活化阶段，T或B细胞在识别抗原后，经复杂 的信号传递被激活，增殖分化为效应细胞，产生效应分子(细胞因子、抗体）；③效应阶段，效应 分子和效应细胞将抗原物质清除。
3•适应性免疫应答有别于固有免疫应答的主要特点适应性免疫应答具有特异性和记

忆性两大特点。T细胞和B细胞经抗原刺激活化产生初次免疫应答过程中都会产生由特异
^H 更强和持续时间更长的再次免疫应答。
四、体液免疫应答
B细胞是体液免疫应答的主要细胞。B细胞介导的体液免疫应答（humoral immune response) 是指抗原诱导特异性 B 细胞活化、增殖，并最终分化为浆细胞，产生特异性抗体，清除 抗原的过程。
(―)TI抗原诱导的体液免疫应答
某些抗原，如细菌多糖、多聚蛋白质及脂多糖等属T细胞非依赖性抗原(TI-Ag)，能激活 初始B细胞而无需Th细胞的辅助。TI抗原可分成两类，即TI-1和TI-2。TI-1抗原又常被 称为B细胞丝裂原(如LPS)，通过与B细胞膜表面上的BCR和丝裂原受体结合，引起B细胞 活化。TI-2抗原多为具有高度重复结构的细菌胞壁与荚膜多糖成分，只能激活成熟B细胞。 TI抗原诱导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 胞将抗原提呈给特异性T细胞。
(二）TO抗原诱导的体液免疫应答

1. BCR对抗原的识别

1. BCR对抗原的识别与TCR不同，其不仅能识别蛋白质抗原，还能识别多肽、核酸、多 糖类、脂类和小分子化合物。
2. BCR可特异性识别完整抗原的天然构象，或识别抗原降解所暴露的表位的空间 构象。
3. BCR识别的抗原无需经APC的加工和处理，也无MHC限制性。

2. B细胞活化的过程在对TD抗原的应答过程中，B细胞活化也需要多个信号，即特异 性抗原传递的第一信号、协同刺激分子提供的第二信号、细胞因子提供的第三信号。

1. BCR与特异性抗原表位直接结合，由Ig_a和Ig卩把B细胞激活的第一信号转人细胞 内。在成熟B细胞表面具有CD19-CD21-CD81共受体复合物。CD21能识别结合于抗原的补 体成分C3d,通过CD19向胞内传递信号，降低抗原激活B细胞的阈值，提高B细胞对抗原刺 激的敏感性。
2. B细胞活化的第二信号由多种黏附分子对的相互作用所提供，其中最重要的是 CD40/CD40L。活化T细胞表达的CD40L与B细胞表面的CD40相互作用，提供B细胞活化 的第二信号。此外，Th细胞表面的ICAM-1和CD28也分别和B细胞表面的LFA-1和B7相 互作用。
3. 辅助性T细胞通过分泌IL-4和IL-5等细胞因子向B细胞传递第三信号。

⑷在TD抗原的刺激和Th细胞的辅助下，B细胞被激活，进一步增殖、分化，分化成为 产生大量特异性抗体的浆细胞和记忆性B淋巴细胞。浆细胞大部分迁人骨髓，并在较长时间 内持续产生抗体。

3. 初次体液免疫应答与再次体液免疫应答

抗原初次刺激机体所引发的应答称为初次应答(primary response)。初次体液免疫应答 的特点是:潜伏期较长，约1至数周。到达平台期所需的时间长，产生的抗体的滴度低、维持的 时间短且多为亲和力较低的IgM。初次应答中所形成的记忆淋巴细胞当再次接触相同抗原刺

激后可迅速、高效、持久的应答，即再次应答(secondary response)，或称回忆应答。
 加快，抗体滴度高(可高于初次应答10倍以上）;③抗体维持时间长;④诱发再次应答所需抗原 剂量小;⑤主要产生高亲和力IgG。当大量抗原被清除，或再次免疫应答仅有少量抗原出现 时，该抗原会优先结合高亲和力的BCR，选择相应B细胞发生克隆扩增，最终产生髙亲和力的 抗体，此为抗体亲和力成熟(affinity maturation)。
五、T细胞介导的细胞免疫应答
(_)细胞免疫应答的基本过程
未与特异性抗原接触的成熟T细胞称为初始T细胞(naive T cell)，随血液循环在外周淋 巴器官循环。局部的抗原由APC摄取、处理并形成抗原肽-MHC复合物，在活化过程中迁移 至引流淋巴结。初始T细胞通过膜表面的TCR特异结合APC提呈的抗原肽，活化、增殖并 分化为效应T细胞，部分活化T细胞分化为记忆T细胞(memory T cell)。T细胞与APC相 互作用的前提是在黏附分子的作用下有效结合，并形成接触面密集的TCR-MHC-肽复合物、 共刺激分子和黏附分子的免疫突触结构。
(二） T细胞活化的双识别、双信号
T细胞必须同时识别抗原表位和MHC分子的沟槽两端，才能被活化，此即T细胞活化 的双识别。同时T细胞的充分活化不仅需要来自抗原表位的特异性第一信号，还需要来自共 刺激分子传递的第二信号，此外还需要若干重要的细胞因子(第三信号)维持T细胞的激活、 记忆分化和效应。

1. T细胞活化的第一信号 APC将pMHC递呈给T细胞，TCR特异性识别结合在 MHC分子槽中的抗原肽，启动抗原识别信号（即第一信号）。此外T细胞表面的CD4或CD8 分子作为共受体，分别与APC表面的MHC1I或MHCI类分子的《₂、《₃结合，增强T细胞与 APC间的黏附作用，并参与第一激活信号的启动和转导。
2. T细胞活化的第二信号T细胞与APC细胞表面多对协同刺激分子相互作用产生T 细胞活化的第二信号。CD28(T)/B7(APC)是重要的正性共刺激分子，促进T细胞内IL-2基 因转录合成。缺乏共刺激信号可导致T细胞无能(anergy)。活化T细胞随后上调表达CT- LA-4，与B7结合传导负性信号，抑制T细胞激活。
3. 胞内信号传导当TCR结合pMHC-肽后，与TCR耦联的蛋白酪氨酸激酶（PTK) P56^k1^ P59^fl™被活化，促使胞浆尾部聚集在一起的CD3、CD4或CD8分子的ITAM中的酪氨 酸发生磷酸化而活化，产生激酶活化的级联反应，将活化信号传递给下游，引起细胞增殖及 分化。

(三） 辅助性T细胞的效应

1. CD4+ Thl细胞活化后产生的IFN-7以及表面的CD40L向巨噬细胞提供激活信号， 诱生并募集巨噬细胞，促进单核细胞穿越血管壁趋化到局部组织。同时，激活的巨噬细胞高表 达B7和MHC1I类分子，分泌IL-12,促进Thl细胞分化，互为激活放大Thl应答效应。
2. Thl细胞产生TNF-_a，可活化促进中性粒细胞杀伤病原体。
3. Th2细胞通过产生IL-4、IL-5、IL-10、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。
4. Th2细胞分泌IL-4JL-5可激活肥大细胞、嗜碱性粒细胞，参与超敏反应的发生和抗寄