特异性免疫应答的基本过程及其调节机制

特异性免疫应答的基本过程及其调节机制特异性免疫应答的基本过程特异性免疫应答的基本过程免疫应答的全过程是有机的系统的过程，目前免疫应答机制的研究，已由细胞水平、分子水平进入了基因水平。

非常复杂，是严密控制和精细的调节过程，这对保持机体自身免疫稳定性是十分重要的。

为了描述方便，人为地将其划分为相应的三个阶段，即：感应段阶活化增殖和分化阶段效应阶段1、抗原识别阶段包括对抗原的摄取、处理加工、抗原的呈递和对抗原的识别，分别由MΦ、T和B细胞完成。

2、免疫细胞的活化和分化阶段包括抗原识别细胞膜受体的交联、膜信号的产生与传递、细胞增殖与分化以及生物活性介质的合成与释放，主要由T和B 细胞完成。

3、免疫应答的效应阶段主要包括效应分子（体液免疫）和效应细胞（细胞免疫）对非已细胞或分子的清除作用（即排异效应）及其对免疫应答的调节作用。

在此阶段除抗体和效应T细胞参与外，还必须有免疫增强系统参加才能完成排异和免疫调节作用。

抗原的提呈细胞在其表面以能被T细胞受体(TCR)特异性识别的方式表达抗原的过程称为抗原提呈，也称为抗原呈递。

APC的抗原呈递作用是一个涉及抗原摄取、处理与呈递的复杂过程。

一、抗原在体内的分布和定位进入体内的抗原几分钟内，即可经血管和淋巴管迅速地运行到全身，其中绝大部分被吞噬细胞分解清除，只有少部分存留于淋巴组织中诱导免疫应答。

1、淋巴结中的抗原在两个主要区域被抗原递呈细胞捕获。

一是在深皮质区（即胸腺依赖区）和淋巴窦壁被巨噬细胞或树突状细胞捕获。

二是在浅皮质区淋巴滤泡内。

2、在脾脏中，抗原从边缘区通过边缘窦而入白髓，并在淋巴滤泡中被长期存留，这是脾脏中抗原存留的主要部位。

二、抗原提呈细胞是指能捕捉、加工、处理抗原，并将抗原提呈给抗原特异性淋巴细胞的一类免疫细胞(antigen-presenting cell，APC)。

三、抗原的摄取、加工和递呈1、抗原的摄取：2、抗原的加工：APC摄入的抗原以及在胞内产生的抗原需要通过代谢而修饰成能与MHC分子结合且具有强免疫原性的肽段，此过程称为抗原的加工。

T细胞不能识别游离或可溶状态的蛋白抗原；抗原必须在Mφ内形成吞噬小体，然后与溶酶体融合，形成吞噬溶酶体。

约10%的抗原降解为具有α螺旋结构的免疫原性肽段，暴露出与MHC分子具有特异亲和力的疏水性残基，与MHC分子肽结合区结合形成稳定的螺旋结构，并被转运到细胞膜表面供TCR识别。

3、抗原的递呈：通常：（1）外源性蛋白质抗原由抗原递呈细胞（如巨噬细胞）加工和MHC-Ⅱ类分子结合，递呈给CD4+Th细胞；（2）内源性蛋白质抗原由靶细胞处理和MHC-Ⅰ类分子结合，递呈给CD8+Tc细胞；（3）但不是绝对的——MHC分子对抗原的交叉提呈现象：外源性抗原也可通过与MHC-I类分子提呈；内源性抗原也可通过与MHC-II类分子提呈。

（4）脂类抗原一般通过CD1分子呈递。

T细胞介导的细胞免疫一、T细胞介导的免疫应答是指T细胞在受到抗原或有丝分裂原刺激后，分化、增殖、转化为致敏淋巴细胞所表现出来的特异性免疫应答。

不能通过血清传递，只能通过致敏淋巴细胞传递。

通常所说的细胞免疫就是指——T细胞介导的免疫应答。

二、T细胞介导的免疫效应有两种基本形式一是受抗原刺激后致敏Tc细胞介导的特异性细胞毒作用；二是迟发型超敏反应T细胞（Th1）通过释放细胞因子，引起的以单个核细胞浸润为主的炎症反应。

三、T细胞的活化、增殖与分化参予特异细胞免疫的细胞也是由多细胞系完成的，即：抗原呈递细胞 (巨噬细胞或DC)、免疫调节细胞(Th、Ts)效应T细胞(Th1、Tc)等等。

引起细胞免疫的抗原多为T细胞依赖抗原(TD抗原)；超抗原直接与T细胞抗原识别受体β链及APC表面MHC-Ⅱ类分子结合，被Th细胞识别。

TCRαβ的T细胞是参与应答的主要细胞群；在无抗原激发情况下，T细胞以的静息型形式存在；当抗原进入机体后，在APC作用下静息型T细胞活化增殖并分化为效应T细胞；T细胞只能识别APC表面与MHC结合的抗原性多肽。

1、CD4+T细胞的活化静止的Th细胞（G0期）在识别APC递呈的抗原后，细胞表面表达IL-1受体（IL-1R），成为诱导性T细胞，并接受MФ产生的IL-1信号而活化，继之表达IL-2受体（IL-2R），成为活化的Th细胞。

当IL-2R与IL-2（自分泌或旁分泌的）相结合，T 细胞即母细胞化，表现为胞体变大，胞浆增多，染色质疏松，出现明显的核仁、微管和多聚核糖体形成，大分子物质合成与分泌增加，并增殖、分化成效应性Th细胞，分泌一系列细胞因子，包括IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IL-9以及IFN-γ等，进而发挥Th细胞的辅助效应。

细胞因子中最重要的是IL-2，它是促进T细胞（包括各亚群）增殖分化的重要介质。

当活化的Th细胞（G1期）上的IL-2R 与IL-2结合即进入S期（DNA合成期），在此期细胞 DNA成倍增加。

Th细胞经过一个较短的DNA合成后期（G2期），即进入有丝分裂期（M期）。

随着新分裂的Th细胞的继续增殖，产生更多的IL-2，作用于Th细胞及其他亚群，使T细胞不断增殖、分化和成熟。

其中一部分细胞中途停止增殖，成为记忆性T细胞（T memory cell，Tm）。

（1）CD4+T细胞包括Th1和Th2细胞，少数CD4+Tc；Th1和Th2识别抗原的MHC限制性相同；但在功能上完全不同：Th1介导细胞免疫、Th2参予体液免疫。

（2）参予CD4+T细胞活化的APC：主要为MФ、DC；其次表皮内的Langerhans细胞、血管内皮细胞和B细胞。

（3）CD4+T细胞活化需有双信号刺激，即，第一信号：TCRαβ-肽-MHCⅡ-CD3复合分子/CD4-MHCⅡ第二信号： CD28-B7、CD2-LFA-3、LFA-1-ICAM-1等，增强了CD4+T细胞与APC间的粘附作用；同时向CD4+T细胞传递协同刺激信号，使之活化并产生多种细胞因子(MAF、MCF、MIF、LT、IFN-γ等)。

如无第二信号，则CD4+T细胞处于不应答状态。

T细胞活化后可表达CTLA-4，其配基也是B7-1和B7-2，但与CD28分子的作用相反。

CTLA-4与配基结合后可向T细胞发出抑制信号。

2、CD8+T细胞的活化（1）绝大多数TC细胞表达CD8分子，少数表达CD4分子；CD8+T细胞的TCRαβ可识别多肽抗原与MHCⅠ类分子的复合物。

必须在Th协同作用下，才能分化发育为效应TC。

（2）Tc细胞活化需要的信号第一信号：Ag肽-MHC I-TCR-CD3/CD8-MHC I第二信号：CD28-B7、CD2-LFA-3、LFA-1-ICAM-1，以及细胞因子，如IL-2(Th细胞)、IL-12 (B细胞)、IFN-γ等的协同作用。

四、T细胞介导免疫应答效应1、Tc细胞介导的细胞毒作用（1）细胞毒作用(cytotoxicity)：或称细胞介导的细胞毒作用(cell mediated cytotoxicity，CMC)。

Tc细胞介导的免疫应答是指激活的Tc对带有特异性抗原的细胞或相应的靶细胞的直接杀伤作用。

这种效应在抗病毒感染、同种异体移植排斥反应和抗肿瘤免疫中起重要作用。

Tc细胞杀伤靶细胞有以下几个特点：① 预先由抗原诱导，活化的Tc细胞可特异性杀伤携带内源性抗原的靶细胞而对其他细胞无损伤作用。

② Tc细胞的杀伤作用受MHC-Ⅰ类分子的限制。

③ Tc细胞可连续杀伤靶细胞，其杀伤效率高。

④ Tc细胞必需与靶细胞直接接触才有杀伤作用。

（2）Tc细胞对靶细胞的杀伤主要有两种途径：攻击靶细胞细胞膜，诱发细胞溶解坏死和攻击靶细胞细胞核，诱发细胞程序性死亡。

① 释放穿孔素，诱发细胞溶解在此种杀伤途径中，成熟Tc细胞识别抗原和MHC-Ⅰ类分子并被激活后，迅速和靶细胞贴近，两者细胞膜发生接触，但之间留有空隙。

Tc胞浆中的裂解性颗粒（lytic granule ）藉助微管作用被集中在靠靶细胞的一侧，然后颗粒中的大分子内含物被释放至Tc和靶细胞间的空隙中，称为颗粒胞吐（granule exccytosis）。

内含物包括穿孔素（perforin）、丝氨酸酯酶等。

穿孔素是导致靶细胞溶解的重要介质。

穿孔素以其前体形式（单体）存在于Tc的胞浆颗粒中。

当Tc受靶细胞上的抗原刺激和Th细胞释放的IL-2及IL-5的作用而活化时，可引起细胞内游离Ca2+水平升高，促使颗粒降解而释出单体形式的穿孔素。

释出的穿孔素随即进入细胞间隙，并在Ca2+的存在下迅速附着于靶细胞膜，嵌入细胞膜的双层磷脂中，不断形成不同孔径（50～160nm）的跨膜孔道，从而导致靶细胞膜去极化，使细胞外水分流人胞内，一些电解质和大分子物质流出胞外，最终使靶细胞溶解。

对靶细胞进行攻击后的Tc细胞仍完整无缺，经与裂解的靶细胞分离后，又可继续攻击其他靶细胞。

一个Tc细胞在几小时内可以杀伤数十个靶细胞。

Tc细胞溶解靶细胞过程可分为两个阶段：①与靶细胞结合阶段：Tc细胞的TCR与靶细胞表面的抗原-MHC-I类分子复合体紧密结合，这是触发Tc活化和释放溶细胞性介质的前提，该过程历时数分钟，须在37℃进行，且需要Mg2+存在。

②靶细胞溶解破坏阶段：此阶段Tc细胞对靶细胞造成不可逆的损伤，使靶细胞发生进行性溶解，此过程历时约一小时或更长时间，对温度变化敏感，需要Ca2+存在。

② 释放淋巴毒素，诱导细胞程序性死亡。

2、Th1细胞介导的炎症反应抗原再次进入已致敏机体后48～72小时可出现由T细胞介导的兼有巨噬细胞参与的特异性炎症反应。

由于此反应也是Ⅳ型超敏反应的主要表现，介导该反应的T细胞为Th1。

Th1属于CD4+T细胞亚群。

Th1细胞与靶细胞作用受MHC-Ⅱ类分子限制。

Th1的免疫效应是通过释放多种可溶性淋巴因子而实现的，主要引起局部的以单个核细胞浸润为主的炎症反应。

激活的Th1细胞可释放出多种可溶性蛋白质，总称为淋巴因子（Lymphokine，LK）。

淋巴因子是细胞免疫的主要介质，多数以非特异性的方式作用于其他细胞，表达多种功能以对巨噬细胞的作用最为重要。

（1）巨噬细胞移动抑制因子（macrophage migration imhibition factor MIF）这是最早发现的淋巴因子之一。

MIF属糖蛋白，分子量为20～40kD。

在体外试验中，MIF可抑制巨噬细胞的移动，故在炎症反应或迟发型超敏反应时，MIF使局部巨噬细胞停留或聚集在炎症发生部位，从而增强吞噬杀菌的作用。

（2）巨噬细胞活化因子（macrophage activating factor，MAF）MAF具有与MIF相似的理化性质；能活化巨噬细胞内的酶系统，增加溶酶体的形成，促进巨噬细胞的氧化代谢，增强诱发迟发型超敏反应的致病因子的杀伤能力。