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免疫應答

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1 拼音

miǎn yì yìng dá

2 英文參考

immune response

3 概念

免疫應答(immune response)指機體的免疫系統識別自己、排除異己、維持機體內外環境統一的一種生理功能。這種生理功能主要由免疫淋巴細胞完成。因此,一般認為,免疫淋巴細胞對抗原的識別、自身的活化、增殖和分化,以及產生效應的過程稱為免疫應答。

免疫應答過程是免疫系統各部分生理功能的綜合體現,包括了抗原遞呈、淋巴細胞活化、免疫分子形成及免疫效應發生等一系列的生理反應。通過有效的免疫應答,機體得以維護內環境穩定

免疫淋巴細胞的識別功能是在其個體發育中獲得的。因此,在免疫應答過程中,免疫原對免疫淋巴細胞只起選擇和觸發作用。免疫淋巴細胞在抗原識別過程中可被誘導活化,形成以B細胞介導的體液免疫和以T細胞介導的細胞免疫;亦可被介導而處于不活化狀態,形成免疫耐受

4 免疫應答的基本過程

免疫應答的發生、發展和最終效應是一個相當復雜、但又規律有序的生理過程,這個過程可以人為地分成三個階段。

1.抗原識別階段(antigen-recognitingphase)是抗原通過某一途徑進入機體,并被免疫細胞識別、遞呈和誘導細胞活化的開始時期,又稱感應階段。一般,抗原進入機體后,首先被局部的單核-巨噬細胞或其他輔佐細胞吞噬和處理,然后以有效的方式(與MHCⅡ類分子結合)遞呈給TH細胞;B細胞可以利用其表面的免疫球蛋白分子直接與抗原結合,并且可將抗原遞呈給TH細胞。T細胞與B細胞可以識別不同種類的抗原,所以不同的抗原可以選擇性地誘導細胞免疫應答或抗體免疫應答,或者同時誘導兩種類型的免疫應答。另一方面,一種抗原顆粒或分子片段可能含有多種抗原表位,因此可被不同克隆的細胞所識別,誘導多特異性的免疫應答。

2.淋巴細胞活化階段(lymphocyte-activatingphase)是接受抗原刺激的淋巴細胞活化和增殖的時期,又可稱為活化階段。僅僅抗原刺激不足以使淋巴細胞活化,還需要另外的信號;TH細胞接受協同刺激后,B細胞接受輔助因子后才能活化;活化后的淋巴細胞迅速分化增殖,變成較大的細胞克隆。

分化增殖后的TH細胞可產生IL-2、IL-4、IL-5和IFN等細胞因子,促進自身和其他免疫細胞的分化增殖,生成大量的免疫效應細胞。B細胞分化增殖變為可產生抗體的漿細胞,漿細胞分泌大量的抗體分子進入血循環。這時機體已進入免疫應激狀態,也稱為致敏狀態。

3.抗原清除階段(antigen-eliminatingphase)是免疫效應細胞和抗體發揮作用將抗原滅活并從體內清除的時期,也稱效應階段。這時如果誘導免疫應答的抗原還沒有消失,或者再次進入致敏的機體,效應細胞和抗體就會與抗原發生一系列反應。

抗體與抗原結合形成抗原復合物,將抗原滅活及清除;T效應細胞與抗原接觸釋放多種細胞因子,誘發免疫炎癥;CTL直接殺傷靶細胞。通過以上機制,達到清除抗原的目的。

5 免疫應答的作用

免疫功能正常的條件下,機體對非已抗原可形成細胞免疫及體液免疫,排除異己,發揮正常免疫效應;而對自身抗原則形成自身耐受,不產生排己效應。故機體可維持其自身免疫的穩定性。如其免疫功能異常,則機體會對非已抗原產生高免疫應答,導致變態反應的發生,造成機體組織免疫損傷,或產生免疫耐受性,降低機體抗感染免疫及抗腫瘤免疫能力,常可形成自身免疫病。正常免疫應答及異常免疫應答實質上是受機體素質和機體內外因素的應答來決定的。因此,在不同的條件下,免疫應答過程既可產生免疫保護作用。亦可產生免疫病理作用。

6 免疫應答的定位

抗原經皮膚或粘膜進入機體以后,一般在進入部位即被輔佐細胞捕獲處理,并遞呈給附近的淋巴細胞;如果附近沒有相應特異性的淋巴細胞,輔佐細胞會沿著淋巴細胞再循環的途徑去尋找。抗原在入侵部位如未得到處理,至遲不越過附近的淋巴結,在那里會被輔佐細胞捕獲,遞呈給淋巴細胞。無論在何處得到抗原刺激,淋巴細胞都會遷移到附近淋巴組織,并通過歸巢受體定居于各自相應的區域,在那里分裂增殖、產生抗體或細胞因子。所以外周免疫器官是免疫應答發生的部位。

淋巴細胞的大量增殖導致外周淋巴組織發生形態學改變:T細胞增殖使其胸腺依賴區變厚、細胞密度增大;B細胞增殖使非胸腺依賴區增大,在濾泡區形成生發中心。所以在發生感染等抗原入侵時,可見附近的淋巴結腫大等現象,便是免疫應答發生的證明。

在局部發生的免疫應答,可循一定的途徑擴展到身體的其他部位甚至全身各處。抗體可直接進入血循環,很容易地遍布全身;T細胞則從增殖區進入淋巴細胞再循環,也可以很快遍及全身。在粘膜誘導的局部免疫應答,分泌型IgA不能通過血循環向全身擴散,但淋巴細胞可經由再循環的途徑,通過特殊的歸巢受體選擇性地定居于其他部位的粘膜組織,定向地轉移局部免疫性

7 免疫應答的類型

根據抗原刺激、參與細胞或應答效果等各方面的差異,免疫應答可以分成不同的類型。

1.按參與細胞分類根據主導免疫應答的活性細胞類型,可分為細胞介導免疫(cellmediatedimmunity,CMI)和體液免疫(humoralimmunity)兩大類。CMI是T細胞介導的免疫應答,簡稱為細胞免疫,但與E.Metchnikoff描述的細胞免疫(吞噬細胞免疫)已有本質的區別。體液免疫是B細胞介導的免疫應答,也可稱抗體應答,以血清中出現循環抗體為特征。

2.按抗原刺激順序分類某抗原初次刺激機體與一定時期內再次或多次刺激機體可產生不同的應答效果,據此可分為初次應答(primaryresponse)和再次應答(secondaryresponse)兩類。一般地說,不論是細胞免疫還是體液免疫,初次應答比較緩慢柔和,再次應答則較快速激烈。

3.按應答效果分類一般情況下,免疫應答的結果是產生免疫分子或效應細胞,具有抗感染、抗腫瘤等對機體有利的效果,稱為免疫保護(immunoprotection);但在另一些條件下,過度或不適宜的免疫應答也可導致病理損傷,稱為超敏反應(hypersensitivity),包括對自身抗原應答產生的自身免疫病。與此相反,特定條件下的免疫應答可不表現出任何明顯效應,稱為免疫耐受(immunotolerance)。

另外,在免疫系統發育不全時,可表現出某一方面或全面的免疫缺陷(immunodeficiency);而免疫系統的病理性增生而稱為免疫增殖病(immunoproliferation)。

8 抗原的處理與遞呈

8.1 抗原的捕獲與處理

輔佐細胞可通過多種方捕獲抗原,例如吞噬作用(對同種細胞或細菌等大型顆粒)和胞飲作用(對病毒等微小顆粒或大分子)等。這種吞噬和吞飲作用無抗原特異性,可能的識別機制在于吞噬細胞與被吞噬顆粒之間的表面親水性差異。另外還有受體介導的內攝作用,這是弱吞噬力的輔佐細胞捕獲抗原的主要方式,例如B細胞可借助抗原受體(表面免疫球蛋白)與相應的抗原特異性結合,并將抗原內化處理。這些捕獲方式與中性粒細胞的吞噬作用(詳見第八章)相似

抗原處理(antigenprocessing)是指輔佐細胞將天然抗原轉變成可被TH細胞識別形式的過程;這一過程包括抗原變性、降解和修飾等。例如細菌在吞噬體內被溶菌酶消化降解,將有效的抗原肽段加以整理修飾,并將其與MHCⅡ類分子相連接,然后轉運到細胞膜上。

可與MHCⅡ類分子結合的都是蛋白性抗原;多糖脂類不易于MHCⅡ類分子連接,難以被TH細胞識別,因而多不是良好的免疫原;但有時可以誘導抗體性免疫應答。

8.2 抗原的遞呈

抗原遞呈(antigenpresentation)是輔佐細胞向輔助性T細胞展示抗原和MHCⅡ類分子的復合物,并使之與TCR結合的過程。這個過程是幾乎所有淋巴細胞活化的必需步驟。

抗原遞呈之前,經處理后的抗原肽段已經連接在MHC分子頂端的槽中,這個復合物便是TCR的配體。TCR與配體結合的精確模式尚未清楚,一個合理的說法是TCR中α和β鏈的V段接觸MHC分子的α螺旋(形成MHC分子頂端槽的肽段),使高可變的連接部(V-J及V-D-J)與抗原肽段相結合。這樣保證了TCR識別抗原的特異性。

超抗原(例如細菌毒素等,詳見第二章)的遞呈有獨特的模式,它不需要胞內處理,可以直接與MHCⅡ類分子結合。超抗原不結合在MHCⅡ類分子的頂端槽中,而是結合在槽的外側;與TCR結合時,不結合其α鏈,只結合β鏈的V節段。超抗原對TCR和MHCⅡ類分子的結合都非常牢固,象一支雙向鉤子將T細胞和輔佐細胞緊緊地連在一起,很容易使T細胞活化。另外,任何超抗原都只與含特殊β鏈V節段的TCR結合,這樣的TCR約占外周T細胞總數的1%~10%,這一數字遠遠大于任何普通抗原所能識別的細胞數;所以某些產毒細胞感染時,容易發生急性期素休克綜合征,就是超抗原刺激的結果(圖7-1)。

圖7-1抗原遞呈示意圖

A:APC的抗原處理和遞呈;B:抗原、Ⅱ類分子、TCR與CD4的相互關系

C:超抗原作用示意圖

需要強調的是,TCR只識別自身或與自身相同的MHC分子,這就是MHC對TCR識別的限制性。這種限制性是T細胞在胸腺內發育成熟的過程中,由陽性選擇作用所規定的。

除了輔佐細胞外,體內表達MHCⅠ類分子的細胞都可向Tc細胞遞呈抗原,自身成靶細胞而被Tc殺滅。這類遞呈作用是重要的免疫效應方式之一。

8.3 輔佐分子

TCR雖能與抗原-MHC復合物特異性結合,但這種結合力很弱(超抗原除外),不足以將輔佐細胞和T細胞連接在一起,還必須有額外的輔助力量使兩類細胞密切接觸。這些力量來自輔佐受體(accessoryreceptor)和協同受體(coreceptor)。

1.輔佐受體T細胞表面有多種粘分子(adhesionmoleule),例如CD2和LFA-1等。T細胞與輔佐細胞最初接觸的能力來自這些粘附分子與相應配體的相互吸附,例如T細胞CD2與輔佐細胞CD58(LFA-3)的吸附。當TCR與抗原-MHC復合物相互識別以后,會加固粘附分子之間的作用。另外,輔佐細胞上的FcR、CR和絲裂原受體等也可以起到輔佐受體的作用。

2.協同受體T細胞亞群的標志分子CD4和CD8鄰近TCR,對MHC分子有親和力,可以分別直接結合MHCⅡ類和Ⅰ類分子。CD4和CD8之所以稱為協同受體,不僅可增加T細胞與APC的接觸,且在TCR轉導刺激信號方面也起到一定的輔助作用(圖7-2)。

圖7-2輔佐分子作用示意圖

9 細胞免疫應答

9.1 輔助性T細胞的活化及活性

抗原-MHCⅡ類分子復合物與TCR的結合是使TH細胞活化的首要信號,但TCR本身不能成功地將這個信號傳遞到細胞內部,也不能激發連鎖效應使細胞活化,所以細胞活化需要其他成分和其他過程的協助才能完成。

1.TCR的信號傳遞TCR插入胞漿的部分太短,不能有效地傳遞抗原信號;但是可借助鄰接的CD3和CD4,在抗原刺激發生的5秒鐘內將信號導入細胞內部,激活一組蛋白酪氨酸激酶(proteintyrosinekinase,PTK)。有3種PTK與TCR信號相關;p56lck與CD4的胞漿部分連接;ZAP70與CD3的兩條ξ鏈連接;p59fun與CD3的其余4條鏈連接(圖7-3)。

圖7-3TCR信號的初期傳導示意圖

PTK的活性是使蛋白質中的酪氨酸磷酸化,這種磷酸化可以調節某些關鍵酶的活性,使細胞更快地轉導活化信號。有些抑制這種過程的藥物已在臨床用來有效地延遲移植排斥反應

2.CD45的調節作用CD45是分子量約180~220kD的跨膜蛋白,可發現在所有的白細胞表面。CD45缺乏的T細胞不能對抗原產生免疫應答。CD45是一種酪氨酸磷酸酶,它的活性是能夠消除抑制信號的磷酸化,作用對象是p56lck,因為p56lck羧基端酪氨酸(tyr-505)磷酸化能降低其激酶活性,tyr-505的去磷酸化則允許PTK在抗原識別期間被激活。CD45的功能應該是防止細胞無效的活化。

CD45有幾種不同的異構體,其區別在于細胞外部分。例如有些T細胞表達205220kD的CD45RA,而另一些則表達180kD的CD45RO。CD45RO曾一度被認作記憶性T細胞的標志,但最近的研究表明,它是細胞新近活化的象征:靜止的T細胞表達CD45RA,但活化后立即改為CD45RO,幾周后又恢復表達CD45RA。

3.協同刺激信號以上全部的復雜過程只是完成了一個抗原識別信號,并不足以使TH細胞活化;恰恰相反,單一的抗原信號還可能導致細胞進入無能(anergy)狀態。這就是說,正常的TH細胞活化還需要第二個信號棗協同刺激(costimulation)。

協同刺激一直是一個熱門的課題。目前已經清楚的是,協同刺激得部分一與T細胞表面的CD28分子相關。CD28的配體B7家族可表達在所有輔佐細胞上,至少有8種蛋白質分子,存在大約25%的氨基酸順序同源性。當T細胞與輔佐細胞接觸時,CD28與B7兩種分子的相互作用可產生一個特殊的協同刺激,使TCR介導的抗原識別信號導致細胞的活化而不是無能。

4.自身活化與雙向活化抗原識別和協同刺激兩個信號可使TH細胞活化,首先的反應是分泌IL-2,同時表達IL-2R;TH細胞依賴這種IL-2的自分泌效應誘導自身分裂增殖。TH分泌的IL-2也有旁分泌效應,誘導Tc細胞的活化。

兩個信號使TH細胞活化的同時,也能使細胞活化,分泌IL-1。IL-1也有很強的自分泌效應,它能刺激輔佐細胞增加MHCⅡ類分子的表達,增強抗原遞呈作用,進一步促進TH細胞的增殖。

5.TH的免疫功能①TH細胞是機體免疫應答的啟動細胞,沒有TH的活化,機體會處于免疫無能狀態;②活化的TH1釋放IFN、IL-2和其他免疫效應因子,可以促進T細胞應答、抑制產生、誘導遲發型超敏反應;③活化的TH2釋放IL-4和IL-5等細胞因子,可使B細胞活化、促進抗體產生。所以TH細胞是免疫應答的中心細胞。

9.2 細胞介導的細胞毒作用

T細胞的另一亞群棗細胞毒性T細胞可溶解或殺傷靶細胞,芝種殺傷是抗原特異性的和MHC限制性的,并且需要TH細胞提供的輔助。

1.Tc細胞的活化Tc細胞識別抗原和細胞活化的機制和過程與TH細胞極為相似,最大的區別在于Tc的表面標志是CD8,因而只能識別與MHCⅠ類分子結合的抗原,其抗原識別是MHCⅠ類分子限制性的。因為體內大多數細胞都表達MHCⅠ類分子,所以都有可能向Tc細胞遞呈抗原而成為靶細胞。

體內某些細胞遭受病毒感染或發生惡性病變時,會使細胞表面出現新的抗原,這類新抗原與MHC類分子連接的復合物可被Tc細胞的TCR所識別。抗原識別可產生第一個信號,經由與TH相似的過程將信號轉入胞漿內。第一信號能夠誘導細胞表面親和力的IL-2R,這時便可接受鄰近的活化TH細胞所分泌的IL-2作為第二信號,使Tc細胞激活,表現殺傷活性。

2.Tc細胞的殺傷活性Tc細胞殺傷靶細胞的前提條件是與靶細胞密切接觸。與TH細胞相似,Tc細胞與靶細胞的最初接觸依靠粘附分子的作用,Tc細胞活化后可增強粘附分子的表達,使其與靶細胞的接觸更加緊密,接觸面積更大,更利于發揮殺傷作用。

Tc細胞殺傷機制至少有兩方面:第一種機制是“謀殺”,向靶細胞施放細胞毒性蛋白,包括穿孔素(perforin)和顆粒酶(granzyme)。穿孔曾被稱為溶細胞素,顆粒酶是一組絲氨酸蛋白酶,它們的來源和活性與補體C9相關,可在靶細胞膜上打孔使靶細胞溶解。第二種機制是“誘導自殺”,引起靶細胞的程序性死亡或者稱為凋亡(apptosis)。細胞凋亡的精確機制尚不清楚。

在殺務一個靶細胞后,Tc并不失活,可以繼續和重復其殺傷功能。Tc細胞還可增殖,繁衍出許多具有同樣殺傷功能的Tc細胞。

9.3 細胞免疫的生理功能

細胞免疫應答的效應方式主要有兩類:一是細胞毒作用,一是遲發型超敏反應。這兩類效應合在一起,可表面出如下生理功能:

1.抗感染效應細胞免疫在病毒、真菌和胞內寄生性細菌入侵時,起到重要的抗感染作用。上述病原微生物感染的特點是在宿主細胞內寄生,抗體或其他機制不易發揮作用;而細胞免疫可以通過殺傷被感染細胞或引起遲發性炎癥等方式,將病原微生物消滅。

2.抗腫瘤效應腫瘤細胞的新生抗原可以誘導免疫應答,其中細胞免疫應答能產生有效的抗腫瘤作用。

3.同種排斥反應T細胞對同種異體組織可發生免疫應答,稱為同種反應性(alloreactivity),表現為同種器官移植時發生排斥反應(詳見第二十八章)。

10 體液免疫應答

10.1 B細胞的活化

根據誘導抗原類型的不同,B細胞可呈現不同的活化方式。

1.TD-Ag誘導的活化自然情況下,多數抗原是TD-Ag,所以B細胞活化多需TH細胞的輔助。B細胞吞噬能力較弱,但其表面Ig是高親和力的抗原受體,因此可通過受體介導的細胞內攝作用捕獲與處理抗原。這個過程需要SIg鄰近分子Ig-α和Ig-β的幫助才能傳遞抗原信號,就象CD3協助TCR一樣。抗原刺激構成了B細胞活化的第一信號,可使B細胞初步活化,開始表達粘附分子、MHCⅡ類分子和細胞因子受體等,以便向TH遞呈抗原和接受TH細胞的幫助。

B細胞的完全活化產生在抗原遞呈的過程中。當TH與B細胞密切接觸時,一些對應的協同蛋白可以表現協同刺激作用,例如前述的B7和CD28分子。B細胞表面還有一個特殊的分子CD40,可與TH細胞上的配體CD40L相互作用,所產生的信號足以使B細胞完全活化,甚至可活化未結合抗原的B細胞;這種現象稱旁觀者效應(bystandereffect)。當CD40L缺乏時,由于B細胞跑得不到TH的幫助而導致一種抗體缺陷病棗超IgM綜合征。

B細胞還可通過表面受體(IL-R,FcR,CR等)接受多種因子的作用而促進活化,例如Ils、IgG、C3b和絲裂原等;但是抗原抗體復合物卻抑制B細胞的活化。

2.TI-Ag誘導的B細胞活化與TD-Ag不同,TI-Ag(詳見第一章)與B細胞上的膜Ig結合時,可通過其大量重復排列的相同表位使B細胞完全活化(圖7-4)。但是這種抗原直接的活化作用只能誘導IgM類抗體的產生,而且不能形成記憶細胞,即使多次抗原刺激也不產生再次免疫應答。

3.B細胞的分化與抗體產生B細胞完全活化后,可在淋巴結內,也可遷入骨髓內迅速分化增殖,其中一部分細胞分化為漿細胞。漿細胞是B細胞的終末成熟形式之一,不能繼續增殖,而且其壽命僅為數日。但是漿細胞產生抗體的能力特別強,在高峰期一個漿細胞每分鐘可分泌數千個抗體分子。一旦抗原刺激解除,抗體應答也會很快消退

一個增殖克隆的多數B細胞可能不分化成漿細胞,而是返回到靜止態變成記憶性B細胞。記憶性B細胞定居于淋巴濾泡內,能存活數年;再被激活時,可重復以前的變化,一部分分化為效應細胞,一部分仍為記憶細胞。數次活化后的子代細胞仍保持原代B細胞的特異性,但中間可能會發生重鏈的類轉換(見第四章)或點突變。這兩種變化都不影響B細胞抗原識別的特異性,但點突變影響其產物抗體對抗原的親和力;高親和性突變的細胞有生長繁殖的優先權,而低親和性突變的細胞則選擇性死亡。這一現象稱為親和性成熟(affinitymaturation),通過這種機制來保持在后繼應答中產生高親和性的抗體。

10.2 初次應答與再次應答

1.初次應答抗原初次進入機體后,需首先刺激有限的特異性克隆增殖才能達到足夠的反應細胞數,表現為經一定時間的潛伏期才能在血液中檢出抗體;如抗原刺激不持續,在應答達到一定之前便消退,多數來不及發生重鏈的類轉換。所以初次應答的顯著特點是需要的抗原濃度大、誘導潛伏期長、抗體滴度抵、持續時間短、優勢抗體為IgM。

2.再次應答致敏機體受到相同抗原的再次刺激后,在多數情況下會產生再次應答,與初次應答有明顯的區別(表7-1)。再次應答可直接活化B記憶細胞,反應性高、增殖快、容易發生類轉換;所以表現為潛伏期短、抗體滴度高、持續時間長、優勢抗體為IgG和IgA等。免疫應答的這一特性已被廣泛應用于傳染病的預防、例如疫苗接種一般都做加強免疫,其目就是刺激機體產生再次應答,從而獲得對某種傳染病更強、更持久的免疫力。

圖7-4B細胞的活化

表7-1初次應答與再次應答的比較

  初次應答 再次應答
抗原遞呈 非B細胞為主 B細胞為主
抗原要求 較高濃度 較低濃度
后期 5~10天 2~5天
抗體滴度 相對低 相對高
抗體類別 IgM為主 IgG為主
抗原親和性 相對低 相對高
非特異抗體 多見 罕見

10.3 抗體的免疫功能

抗體通過與相應抗原的特異性結合發揮生物學效應,最終的生理功能主要是抗感染,其作用機制右歸納為以下幾方面:

1.毒素中和作用當抗原為細菌外毒素時,抗原與抗體的結合可中和毒素對宿主的毒性作用。當抗原為激素或酶類時,與抗體結合也可使其活性失活。

2.感染中和作用當病毒與相應抗體結合后,可失去其侵襲細胞的能力,不能進入宿主細胞進行增殖。

3.吞噬調理作用抗菌抗體與細菌結合后,雖不能直接將細胞殺滅,但可作為免疫調理素促進吞噬細胞對細菌的吞噬作用。

4.誘導溶菌作用IgG和IgM類抗體與細菌結合后,可激活補體的經典活化途徑裂解病原菌

5.介導ADCCIgG類抗體還可介導NK細胞等產生ADCC效應,以殺傷病毒感染的靶細胞和惡變細胞。

在另一條件下,抗原抗體反應也可引起機體的組織損傷,例如引起超敏反應或自身免疫病。

11 膜免疫應答

腸道、呼吸道、泌尿生殖道及其他外分泌腺的粘膜中存在大量的淋巴組織和散在的淋巴細胞,由于受粘膜部位復雜且特殊的抗原環境影響,形成了一些獨特的免疫機制,使得粘膜淋巴系統成為一個相對獨立的免疫體系,稱膜免疫系統(mucosalimmunesystem,MIS)。

粘膜淋巴系統由大小不等的淋巴小結和散在的淋巴構成,其中的B細胞多是IgA型;散在細胞中有豐富的CD4+T細胞,而且大約50%帶有γ/δ型TCR。膜免疫系統接受抗原不通過血液和淋巴,而是經由一種具有吞噬功能的扁平上皮細胞(稱膜細胞或M細胞)從粘膜表面獲取。

11.1 共同膜免疫機制

某一克隆淋巴細胞在某部位粘膜濾泡中受抗原誘導而分化增殖后,很快就會在全身其他粘膜淋巴組織發現同樣抗原反應性和相似分布的致敏淋巴細胞。粘膜的這種免疫共享機制稱為共同膜免疫機制(commonmucosalimmunemechanism)。

某部位粘膜受抗原刺激后,與無抗原誘導的部位可以分布數目相似的抗原活化細胞,說明這種免疫共享不是由抗原分散刺激引起,而是由淋巴細胞遷移引起的。現已證明在Peyer結和其他MIS中誘導的淋巴細胞表面有特殊的歸巢受體CD49d(VLA-α4);而在粘膜毛細血管微靜脈內皮細胞上有相應的配體VCAM-1,又稱定居素(addressin);這樣,活化增殖的粘膜淋巴細胞進入再循環池以后,經由受體與配體相互作用的媒介可使淋巴細胞定居在粘膜組織中。實際上,在以前接觸過該抗原的部位,免疫應答會比其他部位稍微強一些。

11.2 SIgA的轉運及功能

IgA可分為血清型和分泌型(SIgA),兩型IgA的產生部位與體內分布均不相同。血清型主要由骨髓產生,直接釋入血循環;分泌型主要產生于粘膜,連接上一個SC分子后轉運到粘膜腔(SIgA和SC的分子結構見第二章)。

二聚體的SIgA從漿細胞分泌出以后,在上皮細胞的嗜堿性側以共價鍵的形式與SC結合;上皮細胞以內化的方式將IgA-SC攝擴胞內形成吞飲小泡,轉運至細胞的頂端,并將IgA-SC復合物以胞吐方式釋入粘膜腔(圖7-5)。釋放過程中SC分子被截去一小段,其余部分成為分泌型IgA的分子成分。SC的合成與IgA存在與否無關,當其產生超過轉運的需用量時,粘膜分泌物中可見游離的SC分子。

圖7-5SIgA的轉運示意圖

在某些動物,這種轉運過程也發生在肝內,結果是將SIgA隨膽汁排入腸道。但在人類的肝細胞表面未發現SC分子,只能通過其他的攝取機制進行補償,例如IgA1可經由Fc受體和唾液糖蛋白受體被肝細胞內化。經肝轉運IgA的活性和代謝都有重要意義,因為IgA不激活補體的經典途徑,可以通過非炎癥方式清除循環中的抗原,再通過肝進行處理并將SigA轉運至腸粘膜。

在粘膜應答的高峰期,SIgA的分泌量相當驚人。它們在局部與各種性質的抗原結合,阻止了抗原對機體的損害,增加了抗原降解及排泄的機會,而且不引起任何病理效應,這種功能稱為免疫清除作用(immuneexclusion)。免疫清除作用在無害地清除病原微生物、變應原致癌物等方面起非常重要的作用。在選擇性SIgA缺乏者,機體循環免疫復合水平比正常人顯著增高,易患消化道和呼吸道感染,過敏癥和惡性腫瘤的發病率也明顯增高。

除IgA,其他類型Ig在膜系統免疫中也起作用。粘膜在存在產生IgM的B細胞,所分泌的IgM也可通過SC介導的轉運機制釋放入粘膜腔,在選擇性IgA缺陷的個體,這種分泌性IgM可替代SIgA產生適當的粘膜免疫效應;粘膜組織還可合成IgG和IgE。但這些非IgA類抗體在清除抗原時容易激活補體產生病理效應。

11.3 其他膜免疫機制

1.乳汁免疫乳汁中富含抗體,尤其是初乳,其IgA含量可高達成人血清的20倍;但隨著泌乳增加而不斷地稀釋,4日后降至血清水平。乳汁中的SIgA由乳房中的B細胞產生,合成的IgA經SC介導的轉運過程釋放入乳汁中。乳汁中的抗體種類繁多,是新生兒免疫防御的來源之一。曾有報道,母乳喂養嬰兒與非母乳喂養的嬰兒相比,前者抗敗血癥的能力高18倍,死于腹瀉的危險性為1:24。另外,母乳抗體在嬰兒建立正常菌群及防止大分子吸收方面都起重要作用,非母乳喂養的嬰兒常有對牛乳過敏者,其原因可能是缺少母乳源性的IgA。

乳汁中還含有大量的免疫細胞,多為巨噬細胞和粒細胞,有少量的B細胞和T細胞。母乳喂養者每日可通過乳汁將108個細胞轉給新生兒。這些巨噬細胞功能活躍,胞內含有大量攝入的IgA,所以乳汁中的巨噬細胞還可能是將IgA運往急需部位的一種輸送工具。乳汁中的T細胞數目雖然很少,卻有證據表明可以有效地轉移特異性免疫應答,說明這些細胞能夠通過一定的途徑進入新生兒的血液循環中。

2.口服無反應性(oralunresponsiveness)指腸粘膜免疫系統對食物中大量抗原及膜環境中正常菌群均不發生免疫應答的現象。這種耐受性可使免疫系統乃至整個機體不受這些抗原的過度干擾。這一現象對TD抗原比對TI抗原更加明顯,這可以解釋膜系統對食物抗原維持耐受的同時,卻對病原體產生應答的現象。

某些免疫性疾病的發生常是對膜環境中某種抗原的不適當應答所引起,自身抗體常與膜環境中的簡單抗原有交叉反應證實了這種可能性。兒童的口服無反應性較差,易對某些經口而入的抗原(如奶類蛋白質)發生過敏反應

3.粘膜疫苗由于膜免疫系統的相對獨立性,對于粘膜系統感染性的預防疫苗也最好經粘膜途徑投入。典型的例子是脊髓灰質炎疫苗,最初的疫苗是經皮下注射的型,可以誘導產生高度滴度的血清抗體,但預防感染的效果卻不滿意;后來改成口服劑型,雖然循環抗體的滴度低,但預防效果卻顯著提高。

口服疫苗首先要克服的障礙就是口服無反應性,持續存在的可復制性抗原(如活病毒)以及可直接通過粘膜表面的細菌和病毒都可成功地誘導免疫應答。口服疫苗產生的免疫力可以通過共同膜機制遍布全身膜系統,這樣就可以發展抗呼吸道、泌尿生殖道等部位感染的口服疫苗。口服疫苗不但能有效地誘導膜系統的特異性免疫力,而且口服給藥的途徑簡單、安全,避免了注射疫苗所需要的嚴格標準,不需高度專業訓練的衛生人員即可同時大群免疫。所以口服疫苗將是一種可普遍接受的疫苗形式。

12 免疫應答的調節

免疫應答是機體針對外來抗原產生的一種復雜的排斥過程,與其他生理系統相互配合,共同維持機體內環境的穩定。與其他生理過程一樣,免疫應答也受到許多因素的影響和制約。首先,免疫應答受遺傳基因控制;受免疫系統內部各種因素的制約;還要接受宿主整體生理水平的調節。

12.1 TH細胞的調節作用

TH細胞不是一個均一的群體,活化后可分化成TH1、TH2和TH0三種類型。三個類型細胞免疫功能互有差別,尤其TH1、TH2和TH0三種類型。三個類型細胞的免疫功能互有差別,尤其TH1與TH2之間存在相互或促進的作用。因為TH是免疫應答的中心細胞,所以它的活性對整個免疫應答具有調節作用。

TH1產生IL-2、IFN和TNF,作用于各種免疫細胞。IL-2可誘導T細胞分裂增殖,增強細胞免疫應答;但IFN抑制抗體應答,抑制移植排斥反應和遲發型超敏反應。TH2分泌IL-4和IL-5等細胞因子,可誘導B細胞的增殖化,促進抗體產生(細胞因子的作用詳見第五章)。由此可見,TH細胞在體液和細胞免疫應答中皆有調控作用,被視為免疫應答的中心調節作用途徑。

12.2 抗體分子的調節作用

抗體是B細胞應答的效應產物,可反過來對特異性體液免疫應答產生反饋性抑制作用。抗體與相應抗原結合所形成的免疫復合物可結合到B細胞的表面Ig上,向胞內傳入抑制信號,影響B細胞的活化和抗體的產生。例如將Rh抗體注射給剛分娩Rh+嬰兒的Rh母親,則可阻止母親產生Rh抗體,從而預防下一次妊娠時可能發生的新生兒溶血

在對腫瘤的免疫應答中,某些抗體分子與腫瘤抗原結合后,不僅能介導任何免疫效應,還能阻止Tc對靶細胞的殺傷,實際上是抑制了細胞免疫效應,這類體稱為封閉抗體(blockingantibody)。

12.3 獨特型網絡的調節作用

與游離的Ig分子一樣,B細胞的SIg分子高變區也存在著獨特型標志。每一B細胞克隆的獨特型標志能夠被另一克隆B細胞的SIg所識別,構成一個相互識別的獨特型網絡;被識別的細胞受到抑制,而主動識別的細胞則活化。網絡中的細胞可分成以下4組:①抗原反應細胞(antigen-rdactivecell,ARC),外來抗原與ARC結合,使細胞增殖并產生相應的抗體,構成網絡的主體;②ARC抑制細胞,即抗獨特型組(anti-idotypeset),可識別ARC的獨特型標志,有抑制ARC反應的作用;③ARC激發細胞,為內影像組(internalimageset),該組細胞的獨特位與外來抗原表位的結構相似,可模擬外來抗原對ARC構成刺激;④與ARC獨特位相同的細胞,為非特異性平行組(unspecificparallelset),可被ARC激活細胞識別,刺激其對ARC激活細胞識別,刺激其對ARC的抑制作用。后三類細胞也分別抑制細胞和刺激細胞,以構成自己的網絡(圖7-6)。

圖7-6獨特型網絡作用示意圖

獨特型網絡調節的最終效應是抑制抗體的產生,使免疫應答終止。這一學說為免疫調節的研究開辟了新的領域,有關網絡的精確機制及操縱方法尚需進一步研究。

12.4 免疫應答的整體調節

上述的免疫調節并非各自獨立存在,而是相互影響,并且在整體上受神經內分泌的調節,構成更加復雜的神經-內分泌-免疫調節網絡。盡管免疫系統與神經系統內分泌系統沒有解剖學上的直接聯系,但通過小分子介質可以溝通這三個系統。已有資料表明,免疫細胞可以表達某些神經遞質的受體,而某些神經細胞上也發現有細胞因子的受體。雖然這些受體的確切作用尚未得到證實,但無疑這是系統間相互作用的物質基礎。

現已證明雌激素雄激素皮質醇等可抑制免疫應答,而生長素甲狀腺素胰島素等則有免疫促進作用。乙酰膽堿腎上腺素去甲腎上腺素多巴胺等神經遞質對淋巴活性的影響都有報道,尤其內啡肽與腦肽對免疫應答的影響已受到重視,并證明它們可促進T細胞增殖和NK細胞的殺傷活性;而對抗體的產生則表現抑制作用。

大量的臨床觀察和實驗研究表明,精神因素和條件反射對免疫應答也有顯著的影響,但其作用途徑及機制尚不清楚。

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開放分類:生物學
詞條免疫應答banlang创建
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  • 評論總管
    2019/11/22 21:04:19 | #0
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