復(fù)旦大學(xué)醫(yī)學(xué)免疫學(xué)課件02固有免疫系統(tǒng) 一

1、固有免疫系統(tǒng) (一） DEPARTMENT OF IMMUNOLOGY固有免疫（innate immunity）是種系進化過程中形成的一系列防御機制，生來即有，可對侵入的病原體迅速產(chǎn)生應(yīng)答，因其對病原體無嚴格選擇性，又稱非特異性免疫應(yīng)答（non-specific immunity）。固有免疫在機體防御機制中具有重要意義，可被視為抵御病原微生物感染的第一道防線。同時，固有免疫相關(guān)的效應(yīng)細胞和效應(yīng)分子亦廣泛參與適應(yīng)性免疫應(yīng)答的啟動、效應(yīng)和調(diào)節(jié)。獲得性免疫(Acquired Immunity)適應(yīng)性免疫(Adaptive Immunity)特異性免疫(Specific Immunity)固有免疫(I

2、nnate Immunity)先天免疫(Native Immunity)非特異性免疫(Nonspecific Immunity)種系發(fā)育，進化形成 生來具備，應(yīng)答迅速 非特異性抗感染免疫 也參與特異性免疫一、 組織屏障及其作用 物理屏障上皮細胞、纖毛、分泌液 化學(xué)屏障分泌液：乳酸、不飽和脂肪酸、胃酸 生物學(xué)屏障微生物屏障（一）皮膚粘膜及其附屬成分的屏障作用物理屏障化學(xué)屏障微生物屏障皮膚：復(fù)層鱗狀上皮細胞粘膜：腸蠕動、纖毛頻繁擺動分泌液、尿液沖洗汗腺分泌乳酸、皮脂腺分泌不飽和脂肪酸：抑菌呼吸道、消化道分泌溶菌酶、抗菌肽、天然抗體胃酸：殺死大部分細菌口腔細菌：產(chǎn)生H2O2，殺白喉桿菌、腦膜炎球菌腸

3、道正常菌群：分泌抑菌素，抑制革蘭氏陽性菌血腦屏障 血胎屏障 血胸腺屏障（二）體內(nèi)屏障二、固有免疫細胞 吞噬細胞樹突狀細胞 自然殺傷細胞 T細胞 NKT細胞 B1細胞 1、吞噬細胞 phagocytes單核吞噬細胞（系統(tǒng)） 中性粒細胞Mononuclear phagocyte system neutrophils 單核細胞 巨噬細胞 monocyte macrophage 小膠質(zhì)細胞、庫普弗細胞、破骨細胞在普通光學(xué)顯微鏡下觀察Giemsa染色血涂片，中性粒細胞呈淡藕荷色，多葉核，胞漿中含有大量的細胞顆粒。透射電鏡下其胞漿顆粒清晰可辨。 中性粒細胞 ( Neutrophil )野戰(zhàn)細胞RBCNeu

4、trophils represent 60-70% of leukocytes in the peripheral blood. Their granules contain alkaline phosphatase, lysozame, lactoferrin etc. They are the earliest phagocytic cells to appear in the bacterial infection and are prominent constituent of pus.毛細血管內(nèi)皮細胞粘著附壁侵入細菌游出最終從內(nèi)皮細胞間隙中游出,發(fā)生生物學(xué)效應(yīng)。血管內(nèi)皮細胞被活化之后

5、表達P和E選擇素，通過與中性粒細胞表面的多糖側(cè)鏈結(jié)合使其附壁。隨之中性粒細胞所表達的整合素與活化內(nèi)皮細胞的ICAM結(jié)合，使之與毛細管內(nèi)皮細胞表面粘著，單核巨噬細胞 常住邊防細胞lysosomelysosomeNucleusNucleusPhagosomeMonocyteMacrophagePhagosomePhagosomePhagosomePseudopodiaThe mononuclear phagocytic system consists of monocytes circulating in the blood and macrophages in the tissue. 單核細胞

6、Monocyte ( blood ) 庫普弗細胞 Kupffer cells ( liver ) 腎小球間質(zhì)細胞 Mesangial cells ( kidney glomerulus ) 小神經(jīng)膠質(zhì)細胞 Microglia ( brain ) 肺泡巨噬細胞 Alveolar macrophages ( lung ) 組織細胞 Histiocyte ( connective tissue )Macrophage-Different names in different tissues單 核 巨 噬 細 胞單核細胞體積較大，蹄狀核（左，普通光鏡）。透射電鏡顯示其高爾基體發(fā)達、粒體豐富、胞漿顆粒明

7、顯（中）。掃描電鏡顯示腹腔巨噬細胞粘附于玻璃表面（右）。Macrophages Ingest and Degrade antigensbacteriaLong pseudopodia(A)(B)Macrophages Ingest and Degrade antigens抗體補體 CD16 （FcR III）CD11b/CD18 CD25CD28 CD32 （Fc R II） CD35 （CR1） CD64 （Fc R I）CD71B7-2IL-2抗體補體 抗體運鐵蛋白吞 噬 細 胞 表 面 受 體II 吞噬細胞的識別受體清除、殺傷病原體N123消化N識別N 吞噬與溶酶體結(jié)合為吞噬溶酶體，其中

8、的細菌隨后被消化。 吞噬細胞主要生物學(xué)功能吞噬細胞通過調(diào)理素受體和特征（模式pattern）受體識別細菌，細胞表面隆起的胞膜將細菌包裹，形成吞噬體，調(diào)理素受體特征（模式pattern）受體1）氧依賴性殺菌系統(tǒng)反應(yīng)性氧中間物（reactive oxygen intermediates， ROIs）系統(tǒng)細菌黃素蛋白NADPH H+e- + O2O2-H+H2O2細胞色素b558過氧化氫的產(chǎn)生 “呼吸爆發(fā)” 過程中產(chǎn)生大量過氧化氫及其它活性離子，是吞噬細胞消化被吞噬微生物或其它異物的主要武器。參與該過程的輔酶 II (NADPH) 氧化酶體由黃素蛋白和細胞色素 b558組成。 產(chǎn)生超氧離子 O2 +

9、 NADPH O2- + NADP + H+ 產(chǎn)生過氧化氫 2O2 + 2H2 H2O2 + O2 產(chǎn)生鹽酸 H2O2 + Cl + H+ HOCl + H2O 產(chǎn)生有機氯胺 HOCl + R-NH RNCl + H2O 產(chǎn)生單個氧原子 H2O2 + OCl- 1 O2 + H2O + Cl- 產(chǎn)生羥基游離基 H2O2 + O2- O2 + OH- + .OH 活 性 氧 途 徑NADPH 氧化酶過氧化物歧化酶反應(yīng)性氮中間物（ reactive nitrogen intermediates， RNIs）系統(tǒng)NO 途 徑 產(chǎn)生NO L-精氨酸 + 1/2O2 瓜氨酸 + NO 產(chǎn)生過氧化氮游離基

10、 NO + O2 - ONOO-Nitric oxide-dependent killing2) 氧非依賴殺菌系統(tǒng)Cationic 蛋白(包括 組織蛋白酶)溶菌酶乳鐵傳遞蛋白蛋白水解酶損傷微生物細胞膜裂解細胞壁粘肽競爭細菌生長所需的鐵消化殺傷的微生物效應(yīng)分子功 能分泌 IL-1 IL-6 IL-12 TNF-a IL-8 GM-CSF細胞因子酶其它因子 殺傷腫瘤細胞 抗原呈遞作用前列腺素白三烯補體成分纖維蛋白結(jié)合蛋白凝血因子溶菌酶酸性水解酶賴氨酸酶酯酶膠原蛋白酶彈性纖維蛋白酶傷口修復(fù)清除、殺傷病原體2. Dendritic cells (樹突細胞) 樹突細胞是專職提呈抗原至B 或T細胞，啟動初

11、期免疫反應(yīng)I 郎格漢斯細胞 ( Langerhans cells )上皮組織中的LC（1，普通光鏡）捕捉外來抗原后即進入引流淋巴結(jié)的T細胞區(qū)，成為IDC（2，掃描電鏡照片）。II 并指狀樹突細胞（interdigitating DC）IDC表達高水平的II類MHC分子和共刺激分子B7，具有激活T細胞的能力。B cellsFDCIII 濾泡樹突細胞（folicular DC, FDC）淋巴濾泡內(nèi)的FDC通過Fc受體和補體受體捕獲被致敏的抗原，并將其遞呈給B細胞外周血、脾胞質(zhì)內(nèi)有大量嗜天青顆粒無需預(yù)先作用，直接殺靶細胞表面標志 CD3-、CD56、CD163. NK細胞Human NK cellN

12、K細胞的一般特點NK細胞淋巴細胞的一種（但不表達T、B淋巴細胞的標記）有殺傷作用（象CTL），分泌活性物質(zhì)（象Th 分泌IFN）NK細胞分子識別: 殺傷細胞活化受體（killer activatory receptor) 殺傷細胞抑制受體（killer inhibitory receptor)KAR殺傷細胞活化受體 KAR識別細胞糖類配體胞內(nèi)段有ITAM（免疫受體酪氨酸活化基序）結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)導(dǎo)活化信號KIR殺傷細胞抑制性受體 KIR的胞外區(qū)識別自身細胞MHC-IKIR有ITIM結(jié)構(gòu)介導(dǎo)抑制信號兩種受體對NK細胞殺傷作用的調(diào)節(jié)兩 種 NKCR 的 不 同 功 能NK細胞表面的殺傷抑制受體(KIR)，能

13、夠傳遞不許殺傷的信號。這些受體識別的對象是靶細胞表面的MHC I 分子。因此，正常表達MHC I 類分子的細胞一般不會被NK細胞殺傷。NK細胞生物學(xué)功能抗感染：溶解、IFN-和TNF-抗腫瘤：直接接觸膜融合 腫瘤特異性抗體介導(dǎo)的ADCC 免疫調(diào)節(jié)4、NKT細胞分布 肝、骨髓、胸腺表面標志 NK1.1、TCR-CD3復(fù)合體的T細胞分子識別 抗原識別譜窄：CD1復(fù)合物，不受MHC限制生物功能 抗感染、抗腫瘤、分泌細胞因子參與免疫調(diào)節(jié)5、 T細胞分布 上皮、粘膜表面標志 TCR 、CD2/3/16/25/45、LFA-1，DN生物學(xué)功能及其特點：1）TCR多樣性有限；2）主要識別HSP、脂類抗原/C

14、D1復(fù)合物、某些病毒蛋白、分枝桿菌的非肽類抗原等；）抗感染、抗腫瘤；）產(chǎn)生多種細胞因子，參與免疫調(diào)節(jié)。6、B1 細胞分布于腹腔、胸腔和腸粘膜固有層中；表面標志：CD5+、CD11+、mIgM+、CD23-；主要識別TI抗原和變性的自身抗原應(yīng)答特點:1）BCR直接結(jié)合多糖抗原，發(fā)生交連而被激活；2）產(chǎn)生以IgM為主的低親和力抗體；）無抗體類別轉(zhuǎn)換；無免疫記憶；無再次應(yīng)答。其他一些參與固有免疫的細胞嗜酸性粒細胞嗜堿性粒細胞肥大細胞三、固有免疫分子（一）補體（一）補體Jules Bordet (1870-1961), discoverer of complementBelgian bacteriol

15、ogist and immunologist who received the Nobel Prize for Physiology or Medicine in 1919 for his discovery of immunity factors in blood serum; this was a development vital to the diagnosis and treatment of many dangerous contagious diseases.1. 補體概 述補體，存在于新鮮血清中，能夠裂解抗體包被的細胞（antibody (Ab)-coated cells） 。

16、 這種活性可以經(jīng)加熱56度，30分鐘而滅活 (失活)對熱不敏感的特異性抗體熱敏感的成分這種熱敏感的成分被命名為補體 （ complement）, 即補充抗體活性的血清成分.1. 補體概 述補體調(diào)理、中和B細胞激活形成裂解復(fù)合物趨化和炎癥反應(yīng)補體系統(tǒng)凝血系統(tǒng)纖溶系統(tǒng)緩激肽系統(tǒng)是一組由生物大分子組成的連續(xù)而分級的激活反應(yīng)系統(tǒng)。一旦激活，可介導(dǎo)一系列的對宿主重要的生物反應(yīng)。1. 補體概 述1）固有成分：C19，MBL、SP、Bf、Df2）調(diào)節(jié)蛋白：Properdin、C1INH、C4bBp、Hf、 If、CR1、Sp3）補體受體：CR1CR5、 C2aR、 C3aR、C4aR1. 補體概 述補體系統(tǒng)

17、的組成1. “C” - 補體的11種蛋白 (C1, C2, etc.)2. Factor - 一些旁路途徑的成分 (factor B)3. Overbar - 表示具有酶活性的蛋白活復(fù) 合物 （C4b2b） 4. Lower case letters - 表示蛋白酶裂解的 片段 (C3a or C5a)5. “R” - 補體的受體 (CR1 or C5aR)1. 補體概 述補體的命名 CLASSICAL MBL/Ficolin ALTERNATIVE經(jīng)典途徑 MBL途徑 旁路途徑C3a C3 C3bC5a C5 C5b + C6-C9TERMINAL終末途徑2. 補 體 激 活 COMPLEM

18、ENT PATHWAYSThe binding of antibody to its antigen often triggers the complement system through the so-called classical pathway. It can occur in solution or when the antibodies have bound to antigens on a cell surface. 2. 補 體 激 活VHCH1CH2CH3CH4VLCLHinge regionCOONH3+Complement Binding Site（Fc） Antige

19、nBinding Site（Fab）2. 補 體 激 活 (The Classical Pathway)Before binding antigenFabFcC1q binding side closed CH1 CH2IgM CH3 region ，IgG CH2 region After binding antigenC1q binding side exposed The changes of structure of IgG molecule before and after binds antigen2. 補 體 激 活 (The Classical Pathway) C1sC1q

20、C1rC1qr2s2 40nm AgAbAg the structure and function of C1C1:C1q C1r2 C1s2 Each C1q molecule must bind to at least two Fc sites for a stable C1-antibody interaction to occur. C1r and C1s are activated ，and initiate the complement activation. C12. 補 體 激 活 (The Classical Pathway)C1 Activation by Ag-Ab Co

21、mplexes2. 補 體 激 活 (The Classical Pathway)C1 Cleavage of C4 antibodyC1qr2s2 40nmantigen antigenC4C4bC4aC1s2. 補 體 激 活 (The Classical Pathway)C3 Convertase FormationC4bC2bC2C1sC4bC2a2. 補 體 激 活 (The Classical Pathway)C3 CleavageC3C3aC3bC3 ConvertaseC4bC2b2. 補 體 激 活 (The Classical Pathway)C5 ConvertaseC5

22、C5bC5aC4bC2aC3b2. 補 體 激 活 (The Classical Pathway)IgM/IgG complex C1q : r : sC4C4b + C2C4aC2bC4b2aC3C3bC3a Ca+Mg+ Ca+（C3 convertase）（C5 convertase）C4b2a3b2. 補 體 激 活 (The Classical Pathway)There is a spontaneous conversion of C3 to C3b. Ordinarily the C3b is quickly inactivated: the C3b binds to inhib

23、itory proteins and sialic acid (唾液酸） present on the surface of bodys own cells, and the process is aborted. 2. 補 體 激 活 ( The Alternative Pathway) B C3 spontaneous hydrolysis C3 C3a C3bFactor DC3LPSC3bFactor DFactor B* 參與C5轉(zhuǎn)化酶形成的蛋白2. 補 體 激 活 ( The Alternative Pathway)Factor BLPSC3bC3bBbBaC3 Convertas

24、e FormationFactor D2. 補 體 激 活 ( The Alternative Pathway)LPSC3bBbC3aC3 convertaseC3C3b2. 補 體 激 活 ( The Alternative Pathway)C3 CleavageLPSC3bBbC3 convertaseC3bC5C5bC5aC3C5 Convertase Formation2. 補 體 激 活 ( The Alternative Pathway)The surface on it the complement activation B C3b Factor D C3b B C3b Bb B

25、 C3b Generation of C3bBb二、補 體 激 活 ( The Alternative Pathway)2. 補 體 激 活 ( The Alternative Pathway)C3Factor D C3bBbB因子 C3b C3bB2. 補 體 激 活 ( The Alternative Pathway) Positive feedback of C3 and C3b旁路和凝集素途徑激活補體的關(guān)鍵步驟是C3b依賴性正反饋環(huán)路的形成。C3裂解產(chǎn)物C3b與B因子結(jié)合為C3bB復(fù)和物，在D因子的作用下成為C3與C5轉(zhuǎn)化酶C3bBb。C3bBb作用于C3，產(chǎn)生大量的C3b，C3b的生

26、成又導(dǎo)致更多的C3bBb出現(xiàn)，形成迅速放大的正反饋環(huán)路。 C3 C3b Bb C5 C3b C3 C3b C5 C5a C3a C3b C3b C5bC3bBbPC3bnBb2. 補 體 激 活 ( The Alternative Pathway) The di-functions of the C3bBb 補體活化表面的C3bBbP作用于C3，產(chǎn)生大量的C3b。C3bnBb還能將與C3b結(jié)合的C5裂解為C5a和C5b兩個分段。所產(chǎn)生的C3b5b復(fù)和物啟動補體活化的終末途徑。.P (properdin備解素 ): binds to and stabilizes C3bBb*Independen

27、t on the antibody*the mechanism is more like that of the classical pathway?甘露糖結(jié)合凝集素MBL （mannose-binding lectin （Protein）, 與微生物表面的糖蛋白的甘露糖殘基或糖結(jié)合，則激活補體的MBL途徑。2. 補 體 激 活 (MBL pathway) C1sMBLC1qThe function and structure of MBL are similar to the that of C1q in the complement pathway.Cleavage and activat

28、ion of C4.2. 補 體 激 活 (MBL pathway) mannoseMBLC4C4a + C4bC2C2b + C2aC4b2a（C3 convertase） + MASP2MASP2MBL mannoseMASP：MBL-associated serine protease2. 補 體 激 活 (MBL pathway)MASP1MBL mannoseC3C3b旁路激活途徑 2. 補 體 激 活 (MBL pathway)CLASSICAL MBL/Ficolin ALTERNATIVEC3a C3 C3bC5a C5 C5b + C6-C9TERMINAL2. 補 體 激

29、活 Three pathwayC5 convertaseC5C5a+C5bFormation of Membrane-Attack Complex（MAC） Terminal pathway C5bC9多聚體C5b+C6+C7+C8+C9 = MACsThe structure of MACs C7C6C810-17MACs-induced lesion on the membrane Terminal pathway Terminal pathwayMACs effect: complement Kill the Parasite Terminal pathway參與MAC形成的蛋白C5C5aC5b趨化因子和炎癥介質(zhì) (過敏反應(yīng))與 C6結(jié)合啟動 MAC的形成C8C7C6C9C6C7C8C9 形成C5b6，與 C7結(jié)合形成C5b67, 導(dǎo)致復(fù)合物、插入細胞的磷脂雙層C5b678 與多個 C9 分子結(jié)