免疫毒理第五PPT課件

1、 免疫毒理學(xué)（immunotoxicology）是研究外源化學(xué)物和物理因素等對(duì)機(jī)體免疫系統(tǒng)的損害作用、生物學(xué)機(jī)制及其危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)與管理，在免疫學(xué)和毒理學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門毒理學(xué)分支學(xué)科。定義的提出 1984年，國(guó)際化學(xué)品安全規(guī)劃署（IPCS）和歐共體委員會(huì)（CEC）共同組織了“免疫系統(tǒng)是毒物損傷的靶”的研討會(huì)，會(huì)議對(duì)免疫毒理學(xué)進(jìn)行了上述定義，并達(dá)成共識(shí)。會(huì)議提出了免疫毒性評(píng)價(jià)必不可少的兩個(gè)步驟： 藥物和化學(xué)物對(duì)免疫系統(tǒng)毒性的鑒定 免疫毒性的危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)第1頁/共52頁 各種免疫器官和組織、免疫細(xì)胞及免疫分子共同構(gòu)成了復(fù)雜的免疫系統(tǒng)，這是機(jī)體免疫功能正常發(fā)揮的物質(zhì)基礎(chǔ) 第一節(jié) 免疫生物學(xué)基礎(chǔ)概述第

2、2頁/共52頁一、免疫系統(tǒng)的組成及其功能粘膜相關(guān)淋巴組織 完整的免疫系統(tǒng)由免疫器官和組織、免疫細(xì)胞及免疫分子所組成。 第3頁/共52頁免疫系統(tǒng)可以識(shí)別自身和非己抗原，對(duì)自身耐受，且清除非己，維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，表現(xiàn)為免疫防御、免疫自穩(wěn)和免疫監(jiān)視三大功能。 第4頁/共52頁（一）免疫器官和組織第5頁/共52頁 骨髓：B淋巴細(xì)胞發(fā)育成熟的場(chǎng)所。 胸腺：由胸腺基質(zhì)細(xì)胞和胸腺細(xì)胞組成。是T淋巴細(xì)胞尤其是+T細(xì)胞發(fā)育的場(chǎng)所。胸腺基質(zhì)細(xì)胞與胸腺細(xì)胞的相互作用，對(duì)T細(xì)胞的發(fā)育是至關(guān)重要的。第6頁/共52頁 脾臟 T：35%、B：55%M：10%淋巴結(jié) T：75%、B：25%第7頁/共52頁 粘膜相關(guān)淋巴組織

3、在呼吸道、腸道及泌尿生殖道的黏膜上皮細(xì)胞下，均聚集有無包膜的淋巴組織。在小腸黏膜上皮細(xì)胞間存在一類T細(xì)胞稱上皮淋巴細(xì)胞。即： +T +T細(xì)胞特異免疫應(yīng)答； +T+T細(xì)胞固有免疫應(yīng)答第8頁/共52頁（二）免疫細(xì)胞 免疫細(xì)胞（immunocyte）廣義地指對(duì)抗原物質(zhì)產(chǎn)生特異性和非特異性免疫應(yīng)答的各種細(xì)胞。大體上分為免疫活性細(xì)胞、輔佐細(xì)胞和其它細(xì)胞三類。 第9頁/共52頁1免疫活性細(xì)胞（immunoconpetent cell, ICC） 指能識(shí)別特異性抗原以及受抗原刺激后向母細(xì)胞轉(zhuǎn)化、分裂增殖并分化為能產(chǎn)生免疫效應(yīng)物質(zhì)（如抗體、淋巴因子）的淋巴細(xì)胞群，包括T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞。第10頁/共52頁

4、淋巴細(xì)胞（Lymphocyte） 分B細(xì)胞和T細(xì)胞，分別來源于骨髓和胸腺。在機(jī)體免疫應(yīng)答中起核心作用。 B淋巴細(xì)胞：表面的BCR及分泌的抗體均為免疫球蛋白。由B細(xì)胞介導(dǎo)的免疫稱為體液免疫。 T淋巴細(xì)胞：TCR為雙鏈分子。細(xì)胞毒性T細(xì)胞、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（輔助性T細(xì)胞和抑制性T細(xì)胞）第11頁/共52頁第12頁/共52頁人類T細(xì)胞亞群及其功能亞群MHC限制表面標(biāo)記主要功能TH1MHC-II類限制TCR+、CD3+、CD4+分泌以IL-2、 IFN-和TNF-為主的細(xì)胞因子，引起炎癥反應(yīng)或遲發(fā)行超敏反應(yīng)TH2MHC-II類限制TCR+、CD3+、CD4+分泌以IL-4、5、6、10等為主的細(xì)胞因子，誘導(dǎo)

5、B細(xì)胞增殖、分化、合成、分泌抗體，引起體液免疫反應(yīng)。TcMHC-I類限制TCR+、CD3+、CD8+可特異性的殺死帶有致敏抗原的腫瘤或病毒感染的細(xì)胞，發(fā)揮細(xì)胞免疫效應(yīng)。TsMHC-I類限制TCR+、CD3+、CD8+釋放抑制性細(xì)胞因子(如IL-4、IL-10等)和IFN- ，抑制體液和細(xì)胞免疫發(fā)生和發(fā)展.第13頁/共52頁B 淋 巴 細(xì) 胞始祖B細(xì)胞前B細(xì)胞不成熟B細(xì)胞成熟B細(xì)胞來于骨髓淋巴樣干細(xì)胞，無smIg表達(dá)， CD19+無smIg表達(dá)，但胞漿中出現(xiàn)鏈，同時(shí)有MHC-II表達(dá)，CD19+、20+膜表面出現(xiàn)單體IgM，開始表達(dá)CD21，CD19、20、MHC-II類分子表達(dá)量增多表達(dá)smI

6、gM、 smIgD、IgGFc-R、C3bR、絲裂原受體及CD19、20、21等無免疫應(yīng)答功能smIgM同自身抗原結(jié)合可產(chǎn)生抑制信號(hào)，導(dǎo)致自身反應(yīng)性B細(xì)胞處于無功能抑制狀態(tài)，產(chǎn)生自身耐受具有接受抗原的刺激并發(fā)生增殖分化的能力，是抗體產(chǎn)生的源泉細(xì)胞；其中部分可成為記憶性B細(xì)胞第14頁/共52頁第15頁/共52頁主要抗原呈遞細(xì)胞的比較APC主要特征分布簡(jiǎn)稱C3bRFcRMHC分子吞噬B細(xì)胞朗罕氏細(xì)胞并指狀細(xì)胞樹突狀細(xì)胞巨噬細(xì)胞BCLCIDCDCM外周血、淋巴結(jié)、脾表皮組織某些上皮層淋巴組織、胸腺依賴區(qū)淋巴濾泡全身細(xì)胞和組織+-+-2輔佐細(xì)胞（accessory cell，A細(xì)胞） 在免疫應(yīng)答中呈遞

7、抗原，又稱抗原呈遞細(xì)胞（antigen presenting cell；APC），主要有樹突細(xì)胞（DC）、單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞。B細(xì)胞是抗原特異性呈遞細(xì)胞。 第16頁/共52頁 掃描電鏡顯示：在感染早期，M 伸出長(zhǎng)長(zhǎng)的偽足去捕獲細(xì)菌M 吞噬處理入侵細(xì)菌及提呈抗原的機(jī)制第17頁/共52頁 來源來源：骨髓。 分布分布：外周血和淋巴組織。 標(biāo)志標(biāo)志：CD16、CD56。 特征特征：胞漿中含豐富的嗜天青顆粒，又稱大顆粒細(xì)胞。 功能功能：非特異性殺傷某些腫瘤細(xì)胞和病毒感染細(xì)胞，在早期抗病毒感染、清除突變細(xì)胞的免疫監(jiān)視和免疫調(diào)節(jié)過程中發(fā)揮作用。其殺傷作用無需抗原致敏，不受MHC限制。3其他免疫細(xì)胞NK細(xì)胞

8、LAK細(xì)胞 在IL-2的作用下，體外培養(yǎng)的淋巴細(xì)胞才能發(fā)揮強(qiáng)烈的殺傷功能，也叫淋巴因子激活的殺傷細(xì)胞。能殺傷Tc、NK不敏感的腫瘤細(xì)胞第18頁/共52頁單 核 吞 噬 細(xì) 胞 包括骨髓中的前單核細(xì)胞、外周血中的單核細(xì)胞和組織內(nèi)的巨噬細(xì)胞，具有重要的抗感染、抗腫瘤和免疫調(diào)節(jié)的作用。（一）表面標(biāo)志：表面抗原：高表達(dá)MHC-I/II類分子表面受體：IgG Fc受體，包括高親和力的FcRI、中親和力的FcRII和低親和力的FcRIII。作用：參與調(diào)理和ADCC。補(bǔ)體受體（CRI），為C3b受體，與吞噬和免疫黏附作用有關(guān)。第19頁/共52頁單核吞噬細(xì)胞生物學(xué)功能 1、吞噬殺傷作用：直接吞噬、調(diào)理吞噬作用

9、2、抗原提呈作用：即外來的抗原性異物通過巨噬細(xì)胞的捕獲、加工和處理后，與胞內(nèi)合成的MHC-1/II類分子形成抗原肽MHC分子復(fù)合物，并被呈遞到細(xì)胞膜表面，被TCR識(shí)別的作用。具有此作用的細(xì)胞叫抗原呈遞細(xì)胞（antigen presenting cell,APC）。 巨噬細(xì)胞表面還表達(dá)多種共刺激分子，如B7、ICAM-1、LFA-1,3等分別與T細(xì)胞上的CD28、LFA-1(CD11)、LFA-2(CD2)等相互作用，為T細(xì)胞的活化提供第二信號(hào)。3、抗腫瘤作用：M被某些細(xì)胞因子如IFN-激活后能有效殺傷腫瘤等靶細(xì)胞，其吞噬殺菌能力也顯著提高。4、分泌生物活性介質(zhì)，產(chǎn)生免疫應(yīng)答和其它免疫效應(yīng)：如I

10、L-1,12、IFN、TNF、PGE等;以及某些補(bǔ)體成份和凝血因子、組織修復(fù)因子等。第20頁/共52頁（三）免疫分子免疫球蛋白（immunoglobulin；Ig）補(bǔ)體（complement；C）細(xì)胞因子（cytokine；CK）HLA分子第21頁/共52頁二、免疫應(yīng)答過程及其病理反應(yīng)免疫應(yīng)答（immune response）是機(jī)體非特異性和特異性的識(shí)別并排除異己成分以維持自身穩(wěn)定的全過程，因而免疫應(yīng)答是整個(gè)免疫學(xué)的核心。非特異性免疫應(yīng)答指吞噬作用和炎癥反應(yīng)，特異性免疫應(yīng)答是指細(xì)胞免疫應(yīng)答和體液免疫應(yīng)答?？乖碳B細(xì)胞產(chǎn)生致敏T細(xì)胞和或抗體稱正應(yīng)答，未產(chǎn)生致敏T細(xì)胞或抗體的為負(fù)應(yīng)答即耐受，抗

11、原還可誘導(dǎo)TB細(xì)胞凋亡。免疫應(yīng)答維護(hù)了內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，因而是保護(hù)性的，但不適當(dāng)?shù)膽?yīng)答也會(huì)導(dǎo)致病理性損傷。第22頁/共52頁（一）免疫應(yīng)答的三個(gè)階段 1.啟動(dòng)階段 指T細(xì)胞或B細(xì)胞對(duì)APC呈遞的抗原識(shí)別階段。主要包括抗原呈遞、T細(xì)胞對(duì)抗原和MHC的識(shí)別、B細(xì)胞雙識(shí)別、T細(xì)胞活化的雙信號(hào)和B細(xì)胞活化的雙信號(hào)等重要環(huán)節(jié)。2.誘導(dǎo)階段（1）T細(xì)胞活化、增殖和分化 （2）B細(xì)胞活化、增殖和分化 3.效應(yīng)階段（1）T細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞免疫效應(yīng) （2）抗體介導(dǎo)的免疫效應(yīng) 第23頁/共52頁（二）免疫應(yīng)答的病理反應(yīng) 異常的免疫反應(yīng)主要包括免疫抑制與免疫增強(qiáng)兩種情況。 免疫增強(qiáng)是指機(jī)體過度的或不適當(dāng)?shù)拿庖叻磻?yīng)狀態(tài)。過

12、度的或不適當(dāng)?shù)拿庖邞?yīng)答可導(dǎo)致機(jī)體各種病理損害，有關(guān)的疾病主要有超敏反應(yīng)和自身免疫性疾病等。第24頁/共52頁1.超敏反應(yīng) 指機(jī)體再次接觸同一抗原時(shí)所發(fā)生的不同形式的免疫病理損害過程。超敏反應(yīng)的發(fā)生往往取決于外來物質(zhì)作為抗原的特異性和機(jī)體反應(yīng)的特性兩大因素。超敏反應(yīng)的類型第25頁/共52頁Comparison of hypersensitivity reactions第26頁/共52頁第27頁/共52頁I型超敏反應(yīng)的基本過程第28頁/共52頁第29頁/共52頁第30頁/共52頁第31頁/共52頁第32頁/共52頁Type IV hypersensitivity the three forms第3

13、3頁/共52頁2.自身免疫反應(yīng) 自身免疫反應(yīng)是指機(jī)體免疫系統(tǒng)對(duì)自身抗原發(fā)生免疫應(yīng)答，產(chǎn)生自身抗體或/和自身致敏淋巴細(xì)胞，引起機(jī)體病理損害甚至導(dǎo)致疾病的過程。 器官特異性自身免疫性疾病 器官非特異性自身免疫性疾病又叫全身性或系統(tǒng)性自身免疫性疾病 第34頁/共52頁第二節(jié) 免疫毒性作用及其機(jī)制 外源化學(xué)物和物理因素可以直接損傷免疫器官和組織、免疫細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能，影響免疫分子的合成、釋放和生物活性，或通過干擾神經(jīng)內(nèi)分泌網(wǎng)絡(luò)等間接作用，使免疫系統(tǒng)對(duì)抗原產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)膽?yīng)答，即過高或過低的應(yīng)答，或?qū)ψ陨砜乖膽?yīng)答，都會(huì)導(dǎo)致免疫病理過程，發(fā)展為免疫性疾病。應(yīng)答過低可引起免疫抑制(immunosuppress

14、ion)，使宿主對(duì)病原體或腫瘤的易感性增加，嚴(yán)重時(shí)表現(xiàn)為免疫缺陷；應(yīng)答過高則表現(xiàn)為超敏反應(yīng)（hypersensitivity）；自身抗原應(yīng)答細(xì)胞被激活則引起自身免疫(autoimmunity) 外源化學(xué)物對(duì)免疫系統(tǒng)的影響常常是復(fù)雜的。 第35頁/共52頁一、免疫抑制 免疫抑制的結(jié)果是機(jī)體抵抗力降低，主要表現(xiàn)為抗感染能力降低和腫瘤易感性增加。 具免疫抑制作用的外源化學(xué)物種類繁多 外源化學(xué)物引起免疫抑制的機(jī)制較為復(fù)雜，僅就其作用方式而言，通常分為直接作用和間接作用兩大類。第36頁/共52頁 外源化學(xué)物對(duì)神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)某一環(huán)節(jié)的損害，都可能影響正常的免疫功能。 外源化學(xué)物免疫損傷的分子機(jī)

15、制: 轉(zhuǎn)錄核因子（NF-B）或活化的T細(xì)胞核因子（NF-AT）是免疫應(yīng)答過程中重要的免疫調(diào)節(jié)因子。 外源化學(xué)物還可以通過氧化應(yīng)激反應(yīng)、破壞細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)、抑制cAMP等機(jī)制影響淋巴細(xì)胞的正常功能，引起免疫抑制 第37頁/共52頁二、超敏反應(yīng) 外源化學(xué)物引起的超敏反應(yīng)同樣涉及、和型反應(yīng)類型。 能引起超敏反應(yīng)的外源化學(xué)物或混合物有數(shù)百種，可來自食物、藥物，也可以從職業(yè)或生活環(huán)境中接觸。 化學(xué)物引起超敏反應(yīng)機(jī)制 u 外源性化學(xué)物本身作為抗原或半抗原引發(fā)超敏反應(yīng) u 改變抗體免疫應(yīng)答的敏感性或強(qiáng)度而導(dǎo)致超敏反應(yīng) 第38頁/共52頁三、自身免疫 很多能誘發(fā)型、型和型超敏反應(yīng)的外源化學(xué)物都可以引起自身免疫，

16、尤以藥物多見。 外源化學(xué)物引起自身免疫的機(jī)制 （1）引發(fā)機(jī)體針對(duì)自身抗原產(chǎn)生自身抗體進(jìn)行免疫應(yīng)答 （2）引發(fā)機(jī)體產(chǎn)生針對(duì)自身抗原的自身應(yīng)答性T細(xì)胞進(jìn)行免疫應(yīng)答 （3）造成自身隱蔽抗原的暴露或釋放、改變自身抗原或形成新的自身抗原，從而引起自身免疫。 （4）改變血細(xì)胞或其他組織細(xì)胞的抗原性，這種改變了的抗原刺激機(jī)體產(chǎn)生自身抗體。 （5）影響正常免疫調(diào)節(jié)功能，如激活對(duì)自身抗原處于耐受態(tài)的T細(xì)胞，或通過APC表面輔助刺激因子異常表達(dá)，或引起Th1和Th2功能失衡，引起自身免疫 第39頁/共52頁 免疫缺陷（immunodeficiency, ID），是指因先天性或繼發(fā)性免疫系統(tǒng)功能不全的疾病。這主要源

17、于抗體缺陷、細(xì)胞免疫缺陷、巨噬細(xì)胞缺陷或補(bǔ)體系統(tǒng)缺陷。發(fā)生免疫缺陷的主要原因是先天性免疫系統(tǒng)遺傳基因異常 能引起免疫抑制作用的外源化學(xué)物多數(shù)可能導(dǎo)致機(jī)體免疫缺陷的發(fā)生。影響其發(fā)生的主要因素是化學(xué)毒物作用的劑量、持續(xù)時(shí)間和機(jī)體免疫應(yīng)答狀況等。 妊娠期或圍生期接觸外源化學(xué)物會(huì)嚴(yán)重影響胎兒出生后T細(xì)胞、B細(xì)胞、吞噬細(xì)胞的發(fā)育、遷移、歸巢及其功能，可能暫時(shí)或永久性地?fù)p傷機(jī)體的免疫系統(tǒng)。 第40頁/共52頁第三節(jié) 免疫毒性作用的試驗(yàn)方法與評(píng)價(jià)一、檢測(cè)方案（一）美國(guó)NTP推薦的嚙齒類動(dòng)物（多用雌性小鼠）免疫毒性檢測(cè)方案（二）WHO推薦的人群免疫毒性檢測(cè)方案（三）美國(guó)FDA/ CDER的新藥免疫毒理學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)

18、范第41頁/共52頁美國(guó)美國(guó)NTPNTP推薦的小鼠免疫毒性檢測(cè)方案推薦的小鼠免疫毒性檢測(cè)方案（USNTP,1988USNTP,1988） 檢 測(cè) 項(xiàng) 目檢 測(cè) 內(nèi) 容篩選（一級(jí)） 免疫病理血液學(xué)白細(xì)胞總數(shù)及分類臟器重量體重、脾臟、胸腺、腎臟、肝臟細(xì)胞學(xué)脾臟組織學(xué)脾臟、胸腺、淋巴結(jié) 體液免疫對(duì)T淋巴細(xì)胞依賴抗原（RBC）IgM抗體生成細(xì)胞數(shù)對(duì)有絲分裂原LPS的反應(yīng) 細(xì)胞免疫對(duì)有絲分裂原ConA的反應(yīng)及混合淋巴細(xì)胞反應(yīng) 非特異性免疫NK細(xì)胞活性全面試驗(yàn)（二級(jí)） 免疫病理脾臟T、B淋巴細(xì)胞數(shù)體液免疫對(duì)T淋巴細(xì)胞依賴抗原（SRBC）IgG抗體生成細(xì)胞數(shù)細(xì)胞免疫細(xì)胞毒T細(xì)胞的溶細(xì)胞作用（CTL）遲發(fā)型變

19、態(tài)反應(yīng)（DTH）非特異性免疫巨噬細(xì)胞功能宿主抵抗力對(duì)不同腫瘤和感染因子的抗性（選擇23種）第42頁/共52頁WHOWHO推薦的人群免疫毒性檢測(cè)方案（推薦的人群免疫毒性檢測(cè)方案（WHOWHO，19921992） 檢 測(cè) 項(xiàng) 目檢 測(cè) 內(nèi) 容全血細(xì)胞計(jì)數(shù)及分類 體液介導(dǎo)免疫（檢測(cè)一項(xiàng)或多項(xiàng)） 對(duì)蛋白抗原的初次抗體反應(yīng)；血清中免疫球蛋白水平（IgM、IgA、IgG、IgE）對(duì)蛋白抗原的二次抗體反應(yīng)（白喉、破傷風(fēng)或脊髓灰質(zhì)炎）對(duì)回憶抗原的增殖反應(yīng)。細(xì)胞免疫 用試劑盒檢測(cè)皮膚遲發(fā)型過敏反應(yīng)對(duì)蛋白抗原（KLH）的初次DTH反應(yīng)對(duì)血型抗原的天然免疫（如抗A、抗B）自身抗體和炎癥C-反應(yīng)蛋白自身抗體滴度對(duì)過敏

20、原產(chǎn)生的IgE水平流式細(xì)胞儀分析淋巴細(xì)胞表型 分析淋巴細(xì)胞表面標(biāo)記CD3、CD4、CD8、CD20 非特異性免疫的檢測(cè) NK細(xì)胞數(shù)（CD56或CD60）或?qū)52細(xì)胞的溶解活性吞噬作用（NBT或化學(xué)發(fā)光）臨床化學(xué)指標(biāo)檢測(cè) 第43頁/共52頁美國(guó)FDA/ CDER的新藥免疫毒理學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范(2002) 提出要考慮藥物對(duì)免疫系統(tǒng)五個(gè)方面的影響，除了免疫抑制、超敏反應(yīng)和自身免疫外，還有免疫原性（immunogenecity）和不良免疫刺激（adverse immunostimulation）。前者指藥物及其代謝產(chǎn)物引起免疫反應(yīng)的能力，后者指藥物對(duì)免疫系統(tǒng)某些成分的任何抗原非特異性的、不適當(dāng)?shù)幕螂y以控制

21、的活化作用，并指出可根據(jù)不同藥物的特點(diǎn)和具體情況靈活選擇合適的參數(shù)項(xiàng)目和評(píng)價(jià)。 第44頁/共52頁二、檢測(cè)方法 （一）免疫病理學(xué)檢查 觀察免疫器官的大?。ㄖ亓浚┖痛篌w形態(tài)，然后進(jìn)行組織病理學(xué)檢查 主要觀察胸腺、脾臟、淋巴結(jié)和骨髓的組織結(jié)構(gòu)和細(xì)胞類型，同時(shí)要注意檢查局部粘膜相關(guān)淋巴組織 一般先用常規(guī)染色法染色，根據(jù)需要再選擇免疫組化等特異性方法 利用熒光標(biāo)記單克隆抗體和流式細(xì)胞儀觀察淋巴細(xì)胞表面標(biāo)記是目前檢查淋巴細(xì)胞表型的可靠方法，而以往多采用直接或間接免疫熒光法第45頁/共52頁（二）免疫功能檢測(cè)固有性免疫應(yīng)答評(píng)價(jià)固有性免疫應(yīng)答評(píng)價(jià) 1NK細(xì)胞活性測(cè)定 觀察NK細(xì)胞對(duì)敏感的腫瘤細(xì)胞的溶解作用 LDH釋放法 2巨噬細(xì)胞功能檢測(cè) 同位素鉻標(biāo)記雞紅細(xì)胞（51Cr-cRBCs）吞噬法 炭粒廓清試驗(yàn)、巨噬細(xì)胞溶酶體酶測(cè)定、巨噬細(xì)胞促凝