細胞免疫應答

T淋巴細胞介導的細胞免疫應答1/13/20231a

概述*免疫應答（immuneresponseIr)是指機體受抗原刺激后，體內抗原特異性淋巴細胞識別抗原，發(fā)生活化、增殖、分化或失能、凋亡，進而表現除一定生物學效應的全過程。

*免疫應答分為三個階段：抗原識別階段：增殖分化階段:效應階段：包括APC對抗原的攝取、處理、遞呈和淋巴細胞特異性識別抗原引發(fā)T細胞介導的細胞免疫效應和B細胞介導的體液免疫效應。

指T、B淋巴細胞識別抗原后傳遞活化信號，自身發(fā)生活化、增殖和分化。免疫應答1/13/20232a

概述*適應性免疫應答的類型B細胞介導的體液免疫應答T細胞介導的細胞免疫應答

*適應性免疫應答發(fā)生的場所免疫應答外周免疫器官1/13/20233a細胞免疫應答是從初始T細胞接受抗原刺激到分化成效應T細胞并將抗原清除的過程。概述T淋巴細胞介導的細胞免疫應答分為三個階段：T細胞特異性識別抗原階段T細胞活化、增殖和分化階段效應性T細胞的產生及效應階段概念1/13/20234a

初始T細胞隨血循環(huán)達外周淋巴器官，并不斷在體內循環(huán)，以便隨時識別進入機體的抗原。初始T細胞識別抗原肽后，活化、增殖并分化為效應T細胞，進而清除抗原及實現對免疫應答的調節(jié)，在免疫應答過程中，部分活化T細胞分化為記憶T細胞（memoryTcell）。概述1/13/20235aT淋巴細胞介導的細胞免疫應答第一節(jié)T細胞對抗原的識別第二節(jié)T細胞的活化、增殖和分化第三節(jié)T細胞的效應功能1/13/20236a1/13/20237aT淋巴細胞對抗原的識別免疫應答基本概念初始T細胞膜表面抗原識別的受體TCR與APC表面的抗原肽-MHC分子復合物特異結合的過程稱為抗原識別（antigenrecognition），這是T細胞特異活化的第一步。TCR在特異性識別APC所提呈的抗原多肽的過程中，必須同時識別與抗原多肽形成復合物的MHC分子，這種特性稱為MHC限制性（MHCrestriction）。MHC限制性決定了任何T細胞僅識別由同一個體APC表面的MHC分子提呈的抗原肽。1/13/20238a1/13/20239aT淋巴細胞對抗原的識別一、APC向T細胞提呈抗原的過程外源性抗原在局部被APC攝取、加工和處理，以抗原肽-MHCⅡ類分子復合物的形式表達于APC表面，將抗原提呈給CD4+Th細胞識別。Th細胞通過CK的產生與分泌，調節(jié)細胞和體液免疫應答。內源性抗原，以抗原肽-MHCⅠ類分子復合物的形式表達于細胞表面，供特異性CD8+T細胞識別。CD8+T細胞活化、增殖和分化為效應細胞后，發(fā)揮細胞毒性T細胞（cytotoxicTcell）的功能。1/13/202310aT淋巴細胞對抗原的識別二、APC與T細胞的相互作用（一）T細胞與APC的非特異結合（二）T細胞與APC的特異性結合初始T細胞進入淋巴結的副皮質區(qū)，利用表面的粘附分子（LFA-1,CD2）與APC表面相應配體（ICAM-1,LFA-3）結合，可促進和增強T細胞表面TCR特異性識別和結合抗原肽的能力。上述結合是可逆而短暫的。未結合的T細胞再次進入淋巴細胞再循環(huán)。在T細胞與APC短暫結合的過程中，若TCR識別相應的特異性抗原肽-MHC復合物（pMHC）后，則T細胞可與APC發(fā)生特異性結合，并由CD3向保內傳遞信號，穩(wěn)定并延長T細胞與APC間結合的時間，從而誘導抗原特異性T細胞激活和增殖。T細胞和APC表面多種協(xié)同刺激分子有助于維持和加強T細胞與APC的直接接觸，這在細胞免疫應答的啟動中發(fā)揮重要作用。1/13/202311a（二）T細胞與APC的特異性結合

T細胞與APC之間的作用并不是細胞表面分子間隨機分散的相互作用，而是在細胞表面獨特的區(qū)域上聚集著一組TCR，其周圍是一圈粘附分子，這個特殊的結構稱為免疫突觸（immunologicalsynapse）。在免疫突觸形成的初期，TCR-pMHC分散在新形成的突觸周圍，然后向中央移動，最終形成TCR-pMHC位于中央，周圍是一圈LFA-1-ICAM-1相互作用的結構。功能：增強TCR與pMHC相互作用的親和力；促進T細胞信號轉導分子的相互作用、信號通路的激活及細胞骨架系統(tǒng)和細胞器的結構和功能變化，從而參與T細胞的激活和細胞效應的有效發(fā)揮。1/13/202312aAPC通過免疫突觸與T細胞相互作用一系列免疫分子參與和調節(jié)免疫突觸的形成及信號轉導。1/13/202313a免疫突觸形成第一階段：接觸面的形成，CD4/CD8分子在該階段可穩(wěn)定T細胞與APC的接觸，為TCR-pMHC結合提供條件。ⅰ免疫分子的相互連接1/13/202314a

第二階段即TCR-pMHC的移動:發(fā)生在第一階段的約5分鐘后，TCR-pMHC復合物向接觸面的中央移動，與此同時，LFA-1-ICAM-1向周圍移動。ⅱ多肽-MHC復合體的移動1/13/202315a第三階段是免疫突觸的形成：位于中央的TCR-pMHC復合物不再移動，在其周圍形成由LFA-1和ICAM-1等分子相互結合所形成的環(huán)狀結構，這種成熟的免疫突觸可持續(xù)1h以上。ⅲ免疫突觸的形成1/13/202316a第二節(jié)T細胞的活化、增殖和分化一、T細胞活化涉及的分子（一）T細胞活化的第一信號APC提呈pMHC→T細胞→TCR特異性識別MHC分子槽中的抗原肽→CD3和CD4/CD8分子胞質段尾部聚集→激活與胞質段尾部相連的酪氨酸激酶→CD3分子胞質區(qū)ITAM中的酪氨酸磷酸化→啟動激酶活化的級聯(lián)反應→激活轉錄因子→細胞增殖及分化相關基因的轉錄激活→發(fā)揮相應的功能T細胞的完全活化有賴于雙信號和細胞因子的作用；T細胞活化的第一信號來自T細胞對抗原的識別；T細胞活化的第二信號來自APC表達的協(xié)同刺激分子與T細胞表面的相應受體或配體相互作用介導的信號。1/13/202317aT細胞與APC表面多對協(xié)同刺激分子相互作用產生T細胞活化第二信號；根據效應不同，將協(xié)同刺激分子分為正性/負性共刺激分子；正性共刺激分子：CD28/B7作用是促進IL-2基因轉錄和穩(wěn)定IL-2mRNA，從而促進IL-2合成；負性共刺激分子：CTLA4/B7作用是介導負性信號的傳導，有效地調節(jié)了適度的免疫應答；激活的專職APC上調表達協(xié)同刺激分子，觸發(fā)有效的協(xié)同刺激信號；缺乏/阻斷協(xié)同刺激信號使自身反應性T細胞處于無能狀態(tài)，從而維持自身免疫耐受。（二）T細胞活化的第二信號1/13/202318a雙信號活化：雙識別↓第一信號1/13/202319a（三）細胞因子促進T細胞充分活化T細胞的充分活化，有賴于雙信號和多種細胞因子的參與。活化的APC和T細胞可分泌IL-1、IL-2、IL4、IL-6、IL-10、IL-12、IL-15和IFN-γ等多種細胞因子，在T細胞激活中發(fā)揮重要作用。1/13/202320a靜止T細胞活化T細胞T細胞增殖、分化T細胞活化中IL-2的作用1/13/202321aT細胞的活化IL-1、IL-2、IL-6、IL-12等

雙信號活化★第一信號：雙識別抗原肽MHCCD4/CD8第二信號：協(xié)同剌激B7(CD80/86)CD28增強信號：細胞因子TCR-CD3小結1/13/202322a二、T細胞活化的信號轉導途徑TCR的胞膜外區(qū)可識別特異性pMHC，但其胞質區(qū)很短，要借助于CD3分子及CD4/CD8分子和CD28分子的輔助，才能將抗原刺激的信號傳遞至細胞內部，使轉錄因子活化，轉位到核內，活化相關基因。這一過程稱為T細胞活化的信號轉導（signaltransduction）。1/13/202323aTCR結合抗原肽TCR的位置和構象改變受體交聯(lián)PTK激活

T細胞活化信號的轉導ITAM磷酸化ZAP-70活化轉錄因子活化靶基因的轉錄1/13/202324a參與T細胞活化早期的蛋白酪氨酸激酶（proteintyrosinekinase,PTK）主要有p56Lck和p59Fyn及ZAP-70等；p56Lck主要與CD4/CD8胞內段的尾部相連，p59Fyn主要與CD3的ζ鏈相連，而ZAP-70存在于胞質內；TCR結合pMHC后，CD3、CD4/CD8胞質尾部聚集在一起，產生激酶活化的級聯(lián)反應，將活化信號傳遞給下游的其他分子；TCR活化信號胞內傳導的主要途徑有兩條：PLC-γ活化途徑和MAP激酶活化途徑。

T細胞活化信號的轉導1/13/202325aAPCMHCII類分子CD4TCRCD3LckZAP-70TcellITAMFyn

T細胞活化相關分子及其布局1/13/202326a1/13/202327aAPCMHCII類分子CD4TCRCD3LckZAP-70TcellITAMFynTCR活化信號胞內轉導的主要途徑1/13/202328aAPCMHCII類分子CD4TCRCD3LckZAP-70TcellITAMFynTCR及其輔助受體啟動T細胞活化信號1/13/202329aTCR+CD3CD4/CD8CD45ZAP-70FynLckFyn和Lck使CD3和ζ鏈上的ITAMs的酪氨酸殘基磷酸化，繼而使含SH2功能區(qū)的ZAP-70結合其上受體交聯(lián)活化PTK（在T細胞中主要是Fyn和Lck活化）蛋白酪氨酸磷酸酶增強Fyn和Lck的活化Lck活化ZAP-70進而活化PLC-γ和生長因子受體結合蛋白（GRB-2）細胞膜細胞漿1/13/202330aPLC-γ分解磷脂肌醇二磷酸（PIP2）產生甘油二酯（DAG）和三磷酸肌醇（IP3）M-SOS活化IP3增加胞內Ca2+濃度活化磷酸酶和鈣調磷酸酶（Calcineurin）Ras-GDPRas-GTP(失活狀態(tài))(激活狀態(tài))鈣調磷酸酶活化轉錄因子NFAT（nuclearfactorofactivatedTcells）MAP激酶活化轉錄因子(NF-κB、NFAT和AP-1)結合到基因的啟動子部位，促使基因轉錄DAG和Ca2+活化PKCPKC活化轉錄因子NF-κB細胞漿Raf蛋白活化1/13/202331a三、T細胞活化信號涉及的靶基因T細胞活化信號免疫應答磷脂酰肌醇代謝途徑Ras-MAP激酶途徑激酶磷酸化的級聯(lián)反應轉錄因子進入細胞核內與T細胞效應分子編碼基因調控區(qū)部位結合增強啟動子的活性調控涉及細胞增殖及分化的細胞基因1/13/202332aT細胞活化信號涉及的靶基因編碼T細胞效應分子基因包括細胞因子基因、細胞因子受體基因、粘附分子基因和MHC等；因T細胞活化信號轉導級聯(lián)反應的復雜性，構成T細胞應答的多樣性；在不同細胞因子的作用下，活化的T細胞分化成具有不同功能的效應細胞，部分細胞分化成記憶細胞。1/13/202333a轉錄因子活化及基因表達轉錄因子活化NF-ATNF-κBAP-1基因表達1/13/202334a多種細胞因子參與T細胞增殖和分化過程如IL-2、IL-4、IL-6、IL-7、IL-12、IL-15、IL-18；其中IL-2是促進T細胞增殖最重要的因子。四、抗原特異性T細胞克隆性增殖和分化1/13/202335a靜止T細胞表達低水平的中親和力IL-2R(由βγ兩條鏈組成)；激活的T細胞表達高親和力IL-2R(由αβγ三條鏈組成)，并分泌IL-2；T細胞迅速增殖后，定向分化為效應性T細胞；CD4+T細胞輔助性T細胞（Th）CD8+T細胞細胞毒T細胞（CTL）四、抗原特異性T細胞克隆性增殖和分化1/13/202336a1.CD4+T細胞的增殖分化初始CD4+T細胞Th0Th1Th2IL-4IL-12IFN-γ介導細胞免疫應答介導體液免疫應答Tregs(CD4+CD25+Foxp3+)免疫抑制免疫調節(jié)維持自身耐受小鼠Th17人Th17IL-6TGF-βIL-1βIL-17分泌調節(jié)自身免疫性疾病與感染性疾病1/13/202337a初始CD8+T細胞激活有以下兩種方式：1）Th細胞依賴性：CD8+T細胞的激活，需要APC和CD4+T細胞的輔助。活化的Th細胞分泌細胞因子作用與CTL前體細胞，抗原肽-MHCⅠ分子刺激的特異性活化信號作用下，增殖分化為CTL。2）Th細胞非依賴性：高表達協(xié)同刺激分子的病毒感染DC，不需要Th細胞的輔助而直接刺激CD8+T細胞產生IL-2，誘導其增殖分化為CTL。2.CD8+T細胞的增殖分化1/13/202338a第三節(jié)T細胞的效應功能兩類重要的細胞效應

1.CD4+T細胞活化MΦ而誘生炎癥，抗胞內菌感染；2.CD8+CTL細胞殺傷靶細胞。免疫應答1/13/202339a1.Th1細胞對巨噬細胞的作用激活巨噬細胞：Th1細胞產生IFN-γ等活化巨噬細胞；Th1細胞表達CD40L與MΦ表面CD40結合，激活MΦ。誘生并募集MΦ：Th1細胞產生IL-3、GM-CSF促進骨髓造血干細胞分化為MΦ；Th1細胞產生TNF-α，TNF-β和MCP-1等募集炎癥細胞在感染灶部位。（一）Th1細胞的生物學活性免疫應答1/13/202340aIFNIFNRCD40LCD40Th細胞活化①CD40分子和TNF受體表達增加，TNF-分泌→協(xié)同IFN-增加巨噬細胞抗胞內微生物作用。②B7分子和MHCII分子的表達增加。Mφ1/13/202341a2.Th1細胞對T細胞的作用：產生IL-2等細胞因子，促進Th1、Th2、CTL、NK細胞等細胞的活化與增殖。3.Th1細胞對B細胞的作用：Th1細胞分泌IFN-γ誘導活化B細胞產生調理性抗體。4.Th1細胞對中性粒細胞的作用：Th1細胞產生淋巴毒素和TNF-α可活化中性粒細胞，殺傷病原體。

免疫應答1/13/202342a1/13/202343a作用機制發(fā)揮效應TNF和TNF毛細血管擴張，血管內皮細胞粘附分子的表達和血管的通透性增加吞噬細胞（以巨噬細胞為主）募集和增加血漿滲出MCP-1單核細胞到達抗原部位IFN-和TNF巨噬細胞活化釋放細胞因子加重炎癥反應，擴大免疫應答效應；FasL與靶細胞Fas結合誘導靶細胞凋亡IL-3和GM-GSF單核細胞的新生，巨噬細胞數量增加Th1分泌的細胞因子及其誘導炎癥作用1/13/202344a(二)Th2細胞的生物學活性1.輔助體液免疫應答：分泌IL-4、IL-5、IL-10、IL-13等細胞因子促進B細胞增殖分化和抗體產生；2.參與超敏反應性炎癥：分泌細胞因子激活肥大、嗜酸性粒、嗜堿性粒細胞，參與超敏反應的發(fā)生和抗寄生蟲感染。1/13/202345a（三）Th17細胞的生物學活性1.分泌IL-17，刺激上皮細胞、內皮細胞、成纖維細胞和巨噬細胞等分泌多種細胞因子：1）分泌IL-8、MCP-1等趨化因子，趨化和募集中性粒細胞和單核細胞；2）分泌IL-1β、IL-6、TNF-α和PGE-2扥國有道局部炎癥反應；3）分泌G-CSF和GM-CSF等集落刺激因子，活化中性粒細胞和單核細胞，并刺激骨髓造血干細胞產生更多髓樣細胞。2.泌IL-17，刺激上皮細胞、角朊細胞分泌防御素等抗菌物質，以及募集和活化中性粒細胞等，在固有免疫中發(fā)揮重要作用。1/13/202346a（1）效-靶細胞結合

雙信號識別效應性CTL直接接觸37oC、Mg2+

靶細胞二、CTL細胞的效應功能（2）CTL的極化細胞骨架系統(tǒng)、高爾基體、胞漿顆粒等向效-靶接觸部位重新排列、分布，保證CTL分泌的效應分子有效作用于所接觸的靶細胞。CD8+Tc細胞（CTL）介導的細胞毒作用分泌細胞毒素及誘導靶細胞凋亡，殺傷帶抗原的靶細胞。1/13/202347a（3）致死性攻擊

1）穿孔素/顆粒酶途徑：

穿孔素（perforin）插入靶細胞形成孔道，使靶細胞崩解；顆粒酶（granzyme）進入靶細胞激活Caspase10，引發(fā)激聯(lián)反應，激活DNA內切酶，核小體斷裂，導致靶細胞死亡。2）Fas/FasL途徑：

效應CTL表達FasL，并分泌TNF-α、LT-α。這些效應分子與靶細胞表面的Fas和TNFR結合，通過激活胞內胱天蛋白酶（Caspase）參與的信號轉導途徑，導致靶細胞凋亡。1/13/202348a

1）穿孔素/顆粒酶途徑：