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免疫学免疫学T细胞应答细胞应答第十二章第十二章 T T淋巴细胞介导的细胞免疫应答淋巴细胞介导的细胞免疫应答T cell mediated immune response省高校免疫学重点实验室省高校免疫学重点实验室2机体受抗原刺激后，体内抗原特异性淋巴机体受抗原刺激后，体内抗原特异性淋巴细胞识别抗原，发生活化、增殖、分化，细胞识别抗原，发生活化、增殖、分化，进而表现出一定生物学效应的全过程。进而表现出一定生物学效应的全过程。适应性免疫应答 类型类型细胞免疫应答细胞免疫应答-T 细胞细胞体液免疫应答体液免疫应答-B 细胞细胞3相相 关关 内内 容容 复复 习习T细胞的发育分化：细胞的发育分化：表达一种功能TCR；经历两次生死选择：阳性和阴性选择；发生三次表型变化：双阴、双阳、单阳。T细胞表面重要的膜分子：细胞表面重要的膜分子：TCR-CD3复合物CD4和和CD8CD28（CTLA4）-CD80/86。APC的概念、种类和特点；抗原提呈的的概念、种类和特点；抗原提呈的MHC-I类分子途径类分子途径和和MHC-II类分子途径。类分子途径。456概述一、细胞免疫应答：T细胞介导的免疫应答，从初始T细胞接受抗原刺激到分化成效应T细胞并将抗原清除的过程。二、过程（三个阶段）：T细胞特异性识别抗原阶段 T细胞活化、增殖和分化阶段 效应性T细胞的产生及效应阶段主要内容主要内容7抗原识别（抗原识别（antigen recognition）初始初始T细胞膜表面的受体细胞膜表面的受体TCR与与APC表面的抗原表面的抗原肽肽-MHC分子复合物特异结合的过程。分子复合物特异结合的过程。T细胞特异活化的第一步。细胞特异活化的第一步。MHC限制性（限制性（MHC restriction）TCR在特异性识别在特异性识别APC所提呈的抗原肽的过程中，所提呈的抗原肽的过程中，必须同时识别与抗原肽形成复合物的必须同时识别与抗原肽形成复合物的MHC分子。分子。第一节第一节 T细胞对抗原的识别细胞对抗原的识别8一、一、APC向向T细胞提呈抗原的过程细胞提呈抗原的过程MHC II+肽肽外源性抗原外源性抗原CD4+Th细胞细胞APCMHC I+肽肽内源性抗原内源性抗原CD8+T细胞细胞APC9大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静继续保持安静继续保持安静继续保持安静二、二、APC与与T细胞的相互作用细胞的相互作用（一）（一）T细胞与细胞与APC的非特异性结合的非特异性结合（二）（二）T细胞与细胞与APC的特异性结合的特异性结合11（一）（一）T细胞与细胞与APC的非特异性结合的非特异性结合粘附分子配对；作用可逆且短暂;T细胞从抗原肽-MHC复合物中筛选相应的特异性抗原肽；未能识别特异性抗原肽的T细胞与APC分离，再次进入淋巴细胞循环。LFA-1 ICAM-1CD2 LFA-3T CellAPC“相互选择相互选择”的过程的过程12（二）（二）T细胞与细胞与APC的特异性结合的特异性结合TCR 识别识别MHC-抗原肽复合分子抗原肽复合分子T CellAPCICAM-1LFA-3LFA-1CD2TCRMHC TCR-CD3+肽肽-MHC复合物复合物 CD4/CD8辅助受体：辅助受体：LFA-1/ICAM-1：共刺激分子：共刺激分子：13中心是TCR与抗原肽-MHC复合物，以及T的辅助分子（CD4、CD8分子）和相应配体，周边是粘附分子。APC与与T细胞接触部位形成的特细胞接触部位形成的特殊结构殊结构-免疫突触，又称免疫突触，又称T细细胞突触（胞突触（T cell synapse）。）。免疫突触免疫突触（immunological synapse）14免疫突触形成的三个阶段免疫突触形成的三个阶段MHC-肽肽CD4 TCRCD4 TCRMHC-肽肽ICAM-1LFA-1 免疫分子的相互连接免疫分子的相互连接MHC-肽肽CD4 TCRICAM-1LFA-1多肽多肽-MHC复合体的移动复合体的移动MHC-肽肽CD4 TCRICAM-1LFA-1LFA-1ICAM-1免疫突触的形成免疫突触的形成15免疫突触的特征和作用免疫突触的特征和作用增强增强TCRTCR和抗原肽和抗原肽-MHC-MHC复合物相互作用的亲合力复合物相互作用的亲合力促进促进T T细胞信号传导分子的相互作用；细胞信号传导分子的相互作用；参与参与T T细胞的激活和细胞效应的有效发挥；细胞的激活和细胞效应的有效发挥；TCR-CD3+抗原肽抗原肽-MHCLFA-1/ICAM-1；CD45第二节第二节 T细胞的活化、增殖和分化细胞的活化、增殖和分化四、抗原特异性四、抗原特异性T细胞克隆性增殖和分化细胞克隆性增殖和分化三、三、T细胞活化信号涉及的靶基因细胞活化信号涉及的靶基因二、二、T细胞活化的信号传导途径细胞活化的信号传导途径一、一、T细胞活化涉及的分子细胞活化涉及的分子17（一）（一）T T细胞活化的第一信号细胞活化的第一信号（二）（二）T T细胞活化的第二信号细胞活化的第二信号（三）细胞因子促进（三）细胞因子促进T T细胞充分活化细胞充分活化一、一、T细胞活化涉及的分子细胞活化涉及的分子18 T细胞活化的第一信号细胞活化的第一信号TCR MHC-肽肽1TCR-CD3CD4MHC-II TCR识别识别APC提呈的抗原肽提呈的抗原肽-MHC复合物复合物 CD3分子的活化：分子的活化：ITAM 酪氨酸磷酸化酪氨酸磷酸化;Lck、Fyn、ZAP-70的活化，通过级联反应活化靶基因。的活化，通过级联反应活化靶基因。形成应答的特异性；诱导表达高亲合力的形成应答的特异性；诱导表达高亲合力的IL-2R。特异性信号特异性信号T cellAPC19 T细胞活化的第二信号细胞活化的第二信号协同刺激分子的配对协同刺激分子的配对ICAM-1 B7-1 B7-1（CD80CD80）B7-2B7-2（CD86CD86）LFA-1ICAM-1LFA-3B7（CD80/86）CD28CD28CD28CD28LFA-1CD2CTLA-4T CellAPC2 2表达表达IL-2？正性信号正性信号促进促进IL-2基因转录，稳定基因转录，稳定IL-2 mRNA。抗原识别时缺乏第二信号，则导致抗原识别时缺乏第二信号，则导致T细胞无能（细胞无能（anergy）。）。20信号转导：信号转导：TCR胞外区可识别抗原肽，但胞胞外区可识别抗原肽，但胞质区很短，需借助质区很短，需借助CD3、CD4/CD8和和CD28等分子的辅助等分子的辅助才能将抗原刺激信号传递至细胞才能将抗原刺激信号传递至细胞内部。内部。二、二、T细胞活化的信号转导途径细胞活化的信号转导途径21 T T细胞活化信号的转导细胞活化信号的转导TCR结合结合抗原肽抗原肽PTK激活激活ITAM磷酸化磷酸化转录因子活化转录因子活化靶基因的转录靶基因的转录受体交联受体交联ZAP-70活化活化TCR的位置的位置和构象改变和构象改变MAPK途径途径PLC-途径途径22抗原刺激（胞外）抗原刺激（胞外）细胞内细胞内细胞核细胞核基因转录基因转录执行效应执行效应23基因表达基因表达IL-2基因：作为基因：作为T细胞自分泌生长因子，细胞自分泌生长因子，IL-2基基因的转录对因的转录对T细胞的活化是必须的。细胞的活化是必须的。临床应用的免疫抑制剂如环孢霉素临床应用的免疫抑制剂如环孢霉素A和和FK506的的作用机制就是抑制作用机制就是抑制IL-2基因的转录。基因的转录。24分化分化记忆记忆记忆记忆T T效应效应效应效应T T增殖增殖抗原抗原刺激刺激活化活化抗原抗原及及表位表位四、抗原特异性四、抗原特异性T细胞克隆性增殖和分化细胞克隆性增殖和分化IL-2是参与了是参与了T细胞活化与增殖的最重要的细胞因子。细胞活化与增殖的最重要的细胞因子。IL-4，6，10，15，18等也发挥重要作用。等也发挥重要作用。高亲和力高亲和力IL-2 R 低亲和力低亲和力IL-2R中等亲和力中等亲和力IL-2 RIL-2IL-2 受体的三种类型受体的三种类型未活化未活化T细胞细胞活化活化T细胞细胞IL-2选择性作用于活化选择性作用于活化T细胞细胞初始初始T细胞细胞活化活化T细胞细胞抗原抗原IL-2分泌分泌旁旁/自分泌自分泌1.CD4+T细胞的增殖分化细胞的增殖分化Th1+IL-12IFN-+IL-4IL-2 IFN-IL-4 IL-10抑制抑制细胞免疫细胞免疫体液免疫体液免疫Th0Th2 Th 细细 胞胞 的的 分分 化化细胞因子促进细胞因子促进Th细胞分化细胞分化Th1和和Th2细胞；细胞；记忆性记忆性T细胞；细胞；Th3、Th17细胞；细胞；Treg细胞细胞（CD4+CD25+Foxp3+）。27生物学效应是杀伤靶细胞，因此初始性生物学效应是杀伤靶细胞，因此初始性CD8+T细胞细胞比比CD4+T细胞需要更强的共刺激信号。细胞需要更强的共刺激信号。根据共刺激信号的来源，根据共刺激信号的来源，CTL的活化有两种方式：的活化有两种方式：Th细胞依赖性细胞依赖性 Th细胞非依赖性细胞非依赖性2.CD8+T（CTL）细胞的增殖分化）细胞的增殖分化28CTL作用的靶细胞多低表达或不表达协同刺激分子；需要专职APC参与加工处理抗原；Th细胞分泌IL-2诱导CTL前体活化。Th依赖性依赖性CTL细胞活化细胞活化2.CD8+T细胞的增殖分化细胞的增殖分化需要需要APC和和Th1的辅助的辅助292.CD8+T细胞的增殖分化细胞的增殖分化 Th细胞非依赖性：细胞非依赖性：高表达协同刺激分子的病毒感染的高表达协同刺激分子的病毒感染的DC，无需，无需Th细胞的细胞的辅助直接刺激辅助直接刺激CD8+T细胞分化为细胞分化为CTL。30第三节第三节 T细胞的效应功能细胞的效应功能三、记忆性三、记忆性T细胞细胞二、二、CTL细胞的效应功能细胞的效应功能一、一、Th细胞的效应功能细胞的效应功能 Th1细胞的生物学活性细胞的生物学活性 Th2细胞的生物学活性细胞的生物学活性 Th17细胞的生物学特性细胞的生物学特性31一、Th细胞的效应功能 Th1细胞的生物学活性 介导细胞免疫主要清除胞内感染的病原体 参与迟发型（IV型）超敏反应1、Th1细胞对巨噬细胞的作用细胞对巨噬细胞的作用2、对淋巴细胞的作用、对淋巴细胞的作用3、对中性粒细胞的作用、对中性粒细胞的作用32激活巨噬细胞激活巨噬细胞诱生巨噬细胞诱生巨噬细胞募集巨噬细胞募集巨噬细胞IFN-、CD40LIL-3、GM-CSF HSCTNF、MCP-1黏附分子黏附分子(血管血管)T与与MM提呈的提呈的Ag作用诱导其活化作用诱导其活化 Th1细胞的生物学活性 1、Th1细胞对巨噬细胞的作用IL-12巨噬巨噬细胞细胞Th1IFN-AgCKCKCD40 CD40L 吞噬杀伤吞噬杀伤 B 提呈抗原，放大提呈抗原，放大Th1效应效应 C 造成组织损伤造成组织损伤巨噬细胞的作用巨噬细胞的作用33Multinucleated giant cell结核结节：巨噬细胞介导的病理性免疫效应结核结节：巨噬细胞介导的病理性免疫效应若巨噬细胞不能杀若巨噬细胞不能杀伤胞内菌伤胞内菌,则局部则局部形成慢性炎症反应形成慢性炎症反应-慢性肉芽肿慢性肉芽肿34TB 皮试阳性皮试阳性（严重）（严重）TB 皮试（典型）皮试（典型）结核菌素实验：现象和机制结核菌素实验：现象和机制问题：感染过结核杆菌的人为何皮试阳性，没有感染过结核问题：感染过结核杆菌的人为何皮试阳性，没有感染过结核杆菌的人为何杆菌的人为何TB皮试阴性？再次皮试还是阴性吗？为什么？皮试阴性？再次皮试还是阴性吗？为什么？352、Th1细胞对淋巴细胞的作用细胞对淋巴细胞的作用-分泌分泌IL-2等，促进等，促进Th1、CTL和和NK细胞增殖；细胞增殖；-分泌分泌IFN-等等辅助辅助B细胞分泌细胞分泌IgG，增强巨噬细胞的，增强巨噬细胞的 吞噬作用。吞噬作用。Th1细胞的生物学活性细胞的生物学活性Helper T Stimulates CTL and B Cells363、Th1细胞对中性粒细胞的作用细胞对中性粒细胞的作用通过产生淋巴毒素和通过产生淋巴毒素和TNF-活化、促进中性粒细活化、促进中性粒细胞吞噬杀伤功能。胞吞噬杀伤功能。Th1细胞的生物学活性细胞的生物学活性37IL-4，5，10，13 Th2 细胞细胞肥大细胞肥大细胞嗜酸（碱）嗜酸（碱）性粒细胞性粒细胞B 细胞细胞细胞增殖细胞增殖,IgM，IgG，IgA的分泌，的分泌，释放炎释放炎性介质性介质脱颗粒脱颗粒 Th2 细细 胞胞 的的 生生 物物 学学 效效 应应 Th2细胞的生物学活性细胞的生物学活性1.辅助体液免疫应答：辅助体液免疫应答：IL-4、5、10、13等等细胞因子。细胞因子。2.参与超敏反应性炎症：参与超敏反应性炎症：活化肥大细胞、嗜碱活化肥大细胞、嗜碱性粒细胞、嗜酸性粒性粒细胞、嗜酸性粒细胞，参与超敏反应细胞，参与超敏反应和抗寄生虫感染。和抗寄生虫感染。38 Th2细胞的生物学活性细胞的生物学活性39 Th17细胞的生物学活性细胞的生物学活性分泌分泌IL-17，刺激上皮细胞、内皮细胞、成纤维细，刺激上皮细胞、内皮细胞、成纤维细胞和巨噬细胞分泌细胞因子。胞和巨噬细胞分泌细胞因子。主要参与炎症反应、感染及自身免疫病。主要参与炎症反应、感染及自身免疫病。趋化作用：分泌趋化作用：分泌IL-8、MCP-1。促进造血：促进造血：G-CSF、GM-CSF，活化中性粒细，活化中性粒细胞。胞。诱导炎症：诱导炎症：IL-1、IL-6、TNF-和和PGE2。40二、二、CTL细胞的效应功能细胞的效应功能效应：主要杀伤效应：主要杀伤“改变改变”了的自身细胞，如胞内寄生病原体了的自身细胞，如胞内寄生病原体（病毒、胞内寄生菌）的细胞，肿瘤细胞或移植反应中的移（病毒、胞内寄生菌）的细胞，肿瘤细胞或移植反应中的移植细胞等。植细胞等。CTL原则上可识别清除所有改变了的自身细胞。原则上可识别清除所有改变了的自身细胞。表型：表型：CD8+T细胞。细胞。特点：高效、特异，不损伤正常细胞，受特点：高效、特异，不损伤正常细胞，受MHC-I类分子的严类分子的严格限制。格限制。41CTL细胞发挥细胞毒效应的基本过程：细胞发挥细胞毒效应的基本过程：效效-靶细胞结合靶细胞结合 CTL的极化的极化 致死性攻击致死性攻击42 效效-靶细胞结合（识别启动阶段）靶细胞结合（识别启动阶段）初始初始CTLT细胞细胞抗原抗原效应性效应性 CTL 趋化性趋化性细胞因子细胞因子感染部位感染部位LFA1 ICAM1CD2 LFA3CTL靶细胞靶细胞非特异性结合非特异性结合特异性结合特异性结合寻找攻击目标寻找攻击目标靶细胞靶细胞43 CTL的极化的极化 辅助受体向效靶接触部位聚集，辅助受体向效靶接触部位聚集，CTL内细胞骨架结构、内细胞骨架结构、高尔基体及胞浆颗粒等均向效高尔基体及胞浆颗粒等均向效-靶接触部位聚集并重新排列和靶接触部位聚集并重新排列和分布，从而保证分布，从而保证CTL分泌的非特异性效应分子只作用于所接分泌的非特异性效应分子只作用于所接触的靶细胞而不会对附近正常的细胞产生影响。触的靶细胞而不会对附近正常的细胞产生影响。CTL攻击前的武器准备攻击前的武器准备亚显微结构向效靶结合部位排列分布亚显微结构向效靶结合部位排列分布44 致死性攻击致死性攻击穿孔素穿孔素/颗粒酶途径颗粒酶途径Fas/FasL途径途径CTL对靶细胞进行攻击对靶细胞进行攻击多种机制诱导靶细胞凋亡多种机制诱导靶细胞凋亡CD8+CTL特异识别特异识别MHC I-肽复合物（靶细胞表面）肽复合物（靶细胞表面）穿孔素穿孔素 形成膜孔道形成膜孔道 靶细胞裂解死亡。靶细胞裂解死亡。颗粒酶颗粒酶进入靶细胞（通过膜孔道）进入靶细胞（通过膜孔道）激活凋亡相激活凋亡相关酶系统关酶系统细胞凋亡。细胞凋亡。1、穿孔素（、穿孔素（perforin）/颗粒酶（颗粒酶（granzyme）途径）途径452、Fas/FasL途径途径活化后活化后CTL表达表达FasL，并，并分泌分泌TNF，它可与靶细胞上，它可与靶细胞上的的Fas和和TNF受体结合，促受体结合，促使靶细胞凋亡。使靶细胞凋亡。致死性攻击致死性攻击46靶细胞靶细胞穿孔素穿孔素颗粒酶颗粒酶Caspase 8等等FasLFas CTLCTL:引发凋亡，直接杀伤靶细胞引发凋亡，直接杀伤靶细胞48三、记忆性三、记忆性T细胞细胞记忆性记忆性T细胞（细胞（memory T cell，Tm）：）：对特异性抗原有记忆能力，寿命较长的对特异性抗原有记忆能力，寿命较长的T淋巴细胞。淋巴细胞。表面标记：表面标记：CD45RA，CD45RO+49记忆性记忆性T细胞的产生细胞的产生初始初始T细胞细胞抗原抗原活化活化T细胞细胞活化活化T细胞细胞活化活化T细胞细胞增殖增殖记忆性记忆性T细胞细胞效应性效应性T细胞细胞效应性效应性T细胞细胞抗原抗原FirstAgain活化活化T细胞细胞活化活化T细胞细胞50记忆细胞的功能：记忆细胞的功能：更容易被激活，较低抗原浓度下即可活化更容易被激活，较低抗原浓度下即可活化活化时对协同刺激信号的信赖性降低活化时对协同刺激信号的信赖性降低分泌更多的细胞因子且对细胞因子的作用更加敏感分泌更多的细胞因子且对细胞因子的作用更加敏感n 产生更快、更强、更有效的再次免疫应答。产生更快、更强、更有效的再次免疫应答。n 存活？存活？51细胞免疫应答的基本过程T细胞对抗原的识别阶段细胞对抗原的识别阶段APC向向T细胞提呈抗原的过程细胞提呈抗原的过程APC与与T细胞的相互作用细胞的相互作用T细胞的活化、增殖、分化阶段细胞的活化、增殖、分化阶段T细胞活化涉及的分子细胞活化涉及的分子T细胞活化的信号转导途径及基因表达细胞活化的信号转导途径及基因表达 T细胞的增殖及分化细胞的增殖及分化 效应效应T细胞的应答阶段细胞的应答阶段 Th细胞的效应细胞的效应CTL细胞的效应细胞的效应记忆性记忆性T细胞的形成细胞的形成小小 结结细胞免疫应答的三个阶段；细胞免疫应答的三个阶段；T淋巴细胞活化的两个重要信号：淋巴细胞活化的两个重要信号：第一信号：第一信号：第二信号：正性和负性协同刺激信号第二信号：正性和负性协同刺激信号 效应性效应性Th和和CTL细胞的主要生物学功能细胞的主要生物学功能;CTL细胞杀伤靶细胞的基本过程和主要的机制。细胞杀伤靶细胞的基本过程和主要的机制。53TB 皮试阳性皮试阳性（严重）（严重）TB 皮试（典型）皮试（典型）结核菌素实验：现象和机制结核菌素实验：现象和机制问题：感染过结核杆菌的人为何皮试阳性，没有感染过结核问题：感染过结核杆菌的人为何皮试阳性，没有感染过结核杆菌的人为何杆菌的人为何TB皮试阴性？再次皮试还是阴性吗？为什么？皮试阴性？再次皮试还是阴性吗？为什么？54TB 皮试阳性皮试阳性（严重）（严重）TB 皮试（典型）皮试（典型）结核菌素实验：现象和机制结核菌素实验：现象和机制IV型超敏反应型超敏反应55