免疫应答（immuneresponse）.doc

免疫应答（immune response）

要点：
抗原提呈细胞（APC）：是一类能摄取和处理抗原，并把抗原信息传递给淋巴细胞而使淋巴细胞活化的细胞。通常所说的APC多指的是单核-巨噬细胞、树突状细胞、B淋巴细胞等能表达MHCⅡ类分子的细胞。
内源性抗原：细胞内合成的抗原称为内源性抗原，如被病毒感染细胞合成的病毒蛋白和肿瘤细胞内合成的蛋白。内源性抗原在细胞内合成后直接被细胞加工、处理并以抗原肽-MHCⅠ类复合物的形式提呈给CD8+T细胞。
外源性抗原：来源于细胞外的抗原称为外源性抗原，如被吞噬细胞吞噬的细菌细胞、蛋
白质抗原等。需经APC摄取至细胞内才能被加工、处理，并以抗原肽-MHCⅡ类
复合物的方式提呈给T细胞。
抗原提呈：是指转移至细胞表面的抗原肽与MHC分子结合的复合体被提呈给T淋巴细胞，并与T细胞表面的TCR结合为TCR-抗原肽-MHC三元体，从而活化T细胞的全过程。

一、免疫应答的概念

免疫应答（immune response） 是指动物机体免疫系统受到抗原物质刺激后，免疫细胞对抗原分子的识别并产生一系列复杂的免疫连锁反应和表现出一定的生物学效应的过程。这一过程包括抗原递呈细胞（巨噬细胞等）对抗原的处理、加工和递呈，抗原特异性淋巴细胞即T、B淋巴细胞对抗原的识别、活化、增殖、分化，最后产生免疫效应分子抗体与细胞因子以及免疫效应细胞——细胞毒性T淋巴细胞（CTL)和迟发型变态反应性T细胞(TD)，并最终将抗原物质和对再次进入机体的抗原物质产生清除效应。本节描述的免疫应答是指特异性的免疫应答，而广义的免疫应答还包括非特异性免疫应答因素，如炎症与吞噬反应、补体系统等。
参与机体免疫应答的核心细胞是T、B淋巴细胞，巨噬细胞等是免疫应答的辅佐细胞，也是免疫应答所不可缺少的。免疫应答的表现形式为体液免疫和细胞免疫，分别由B、T细胞介导。免疫应答具有三大特点，一是特异性，即只针对某种特异性抗原物质；二是具有一定的免疫期，这与抗原的性质、刺激强度、免疫次数和机体反应性有关，从数月至数年，甚至终身；三是具有免疫记忆。通过免疫应答，动物机体可建立对抗原物质（如病原微生物）的特异性抵抗力，即免疫力，这是后天获得的，因此又称获得性免疫。

二、免疫应答的基本过程

免疫应答是一个十分复杂的生物学过程，除了由单核-巨噬细胞系统和淋巴细胞系统协同完成外，在这个过程中还有很多细胞因子发挥辅助效应。这一过程可人为地划分为致敏阶段、反应阶段、效应阶段。
1. 致敏阶段（sensitization stage）
又称感应阶段，是抗原物质进入体内，抗原递呈细胞对其识别、捕获、加工处理和递呈以及抗原特异性淋巴细胞(T细胞和B细胞)对抗原的识别阶段。
2. 反应阶段（reaction stage）
又称增殖与分化阶段，此阶段是抗原特异性淋巴细胞识别抗原后活化，进行增殖与分化，以及产生效应性淋巴细胞和效应分子的过程。T淋巴细胞增殖分化为淋巴母细胞，最终成为效应性淋巴细胞，并产生多种细胞因子；B细胞增殖分化为浆细胞，合成并分泌抗体。一部分T、B淋巴细胞在分化的过程中变为记忆性细胞(Tm和Bm)。这个阶段有多种细胞间的协作和多种细胞因子的参加。
3. 效应阶段（effect stage）
此阶段是由活化的效应性细胞CTL与TD细胞和效应分子抗体与细胞因子发挥细胞免疫效应和体液免疫效应的过程，这些效应细胞和效应分子共同作用清除抗原物质。

三、抗原递呈细胞对抗原的加工与递呈

（一）抗原递呈细胞（antigen presenting cell, APC）
这是一类能摄取和处理抗原，并把抗原信息传递给淋巴细胞而使淋巴细胞活化的细胞。按照细胞表面的主要组织相容性复合体MHCI类和II类分子，可把抗原递呈细胞分为两类，一类是带有MHCII类分子的细胞，包括单核-巨噬细胞、树突状细胞、B淋巴细胞、郎罕细胞等，主要进行外源性抗原的递呈；另一类是带有MHC I类分子的抗原递呈细胞，包括所有的有核细胞，可作为内源性抗原的递呈细胞。B细胞作为抗原递呈细胞是现代免疫学的一个发现，特别是活化的B细胞，其抗原递呈能力与巨噬细胞相近。B细胞可依靠其抗原受体SmIg捕获抗原物质。
（二）对外源性抗原的加工与递呈
巨噬细胞等对外源性抗原的识别大多是随机捕获，无特异性识别能力，也可通过细胞膜上的受体如FcR, C3bR捕获抗原并摄入细胞内，摄取方式有吞噬、吞饮、吸附和调理等。抗原被摄取后，经内化形成吞噬体，吞噬体与溶酶体融合形成吞噬溶酶体，或称内体（endosome )，外源性抗原在内体的酸性环境中被水解为抗原多肽，在其内与由内质网转运来的MHCII类分子结合，形成抗原肽与MHC II类分子的复合物，然后被高尔基体运送至抗原递呈细胞的表面，供CD4+TH细胞识别。B细胞可非特异性地吞饮抗原物质，也可借助其受体特异性地与抗原表位结合，然后内化入细胞内，抗原载体部分在B细胞内被加工处理后，以与MHCII类分子复合物的形式，运送到B细胞表面，外露的载体部分可供TH细胞的TCR所识别（图10-13）。
巨噬细胞等作为外源性抗原的抗原递呈细胞，其递呈抗原的分子基础是其MHCII类分子，它是由α链与β链二条肽链组成的糖蛋白，其分子中由αl与β 1片段组成一个称为凹槽或裂隙(cleft）的肽结合区，约可容纳15个氨基酸残基的肽段。由APC处理后的抗原变成13～15个氨基酸的肽段，在此凹槽内与MICII类分子结合，形成抗原肽-MHCII类分子复合物，最后递呈给CD4+的TH细胞。
（三）对内源性抗原的加工与递呈
以病毒感染细胞为例，病毒复制产生的病毒蛋白，被细胞的蛋白酶体（proteasome)摄取并酶解成肽段，与抗原加工转运体（transporter antigen in processing, TAP）结合，然后与内质网中合成的MHCI类分子结合，形成多肽-MHC I类分子复合物，被高尔基体运至细胞表面，供CD8+的CTL所识别。
所有有核细胞均可作为内源性抗原物质的抗原递呈细胞，凡是受到病毒或胞内菌感染的机体细胞以及肿瘤细胞均可递呈抗原，其分子基础是有核细胞表达的MHCI类分子，它是由一条重链（α链）和一条轻链组成，由α链的α1和α2片段组成一个长约2.5nm, 宽约1nm, 深约lnm的凹槽，即为MHCI类分子的肽结合区，该区域的大小和形状适合于经处理后的抗原肽段，约可容纳8～20个氨基酸残基肽段。内源性抗原经处理后形成约9个氨基酸的抗原肽，结合于MHCI类分子的肽结合区，形成抗原肽-MHCI类分子的复合物，然后递呈给CD8+的CTL细胞（图10-13）。

图10-13 抗原递呈细胞对外源性和内源性抗原的加工与递呈（据杜念兴）

四、T细胞对抗原的识别

由CD4+的TH细胞和CD8+的CTL分别识别外源性和内源性抗原（图10-14）。T细胞识别抗原的分子基础是其抗原受体（TCR）和抗原递呈细胞的MHC分子，它不能识别游离的、未经抗原递呈细胞处理的抗原物质，只能识别经抗原递呈细胞处理并与MHCI类和II类分子结合了的抗原肽，因此细胞免疫只能由蛋白质抗原引起。T细胞仅能识别肽类的线性决定簇（即载体决定簇），而不能识别构象决定簇。
（一） TH细胞对外源性抗原的识别
TH细胞依靠其细胞表面的抗原受体TCR，识别抗原肽-MHCII类分子复合物，与此同时，还有多种细胞表面分子参与TH细胞的识别及活化。其中CD3是参与TH细胞识别的一个重要分子，CD3分子与TCR以非共价键结合形成TCR-CD3复合物，在TCR识别抗原后，CD3分子将抗原的信息传递到细胞内，启动细胞内的活化过程，因此CD3是一种信息传递分子。此外，TH细胞上
的CD4分子作为MHCII类分子的受体，与MHCII类分子结合对TCR与抗原肽的结合起 到巩固的作用。一些免疫黏附分子也参与抗原递呈、识别与信息传递过程，如TH细胞上的CD2(LFA-2,淋巴细胞功能相关抗原-2)与APC上的CD58 (LFA-3)分子相互作用，以及淋巴细胞上的CD11a(LFA-1)与APC上的CD54 (ICAM-1，免疫细胞黏附分子-1)分子相互作用，淋巴细胞上的CD28与APC上的B7(CD80)间的相互作用等均可促进TH细胞与APC之间的直接接触。而这对于细胞内传递活化信号也是必须的。CD45分子也对抗原刺激信号的传递起重要作
用，这些分子间的相互作用又称为T 图10-14 T细胞对抗原的识别
细胞识别的共刺激信号。
（二）CTL对内源性抗原的识别
由内源性抗原递呈细胞递呈的抗原供细胞毒性T细胞识别，CTL也是依靠其细胞表面的TCR识别靶细胞抗原肽-MHCI类分子复合物，然后直接杀伤靶细胞。在CTL识别抗原的过程中也有一些免疫黏附分子参与。
（三）T细胞对超抗原的识别
超抗原（SAg）只需极低浓度即可诱发最大的免疫应答的抗原物质。这类抗原物质在被T细胞识别之前不需要经抗原递呈细胞的处理，它直接与抗原递呈细胞的MHCII类分子的肽结合区以外的部位结合，并以完整蛋白分子形式被递呈给T细胞，而且SAg-MHCII类分子复合物仅与T细胞的TCR的β链结合，因此可激活多个T细胞克隆，其激活作用也不受MHC的限制。

五、B细胞对抗原的识别

B细胞识别抗原的物质基础是其膜表面抗原受体SmIg。 B细胞通过不同的机制识别TI（非胸腺依赖性抗原）和TD（胸腺依赖性抗原）抗原。
(一)B细胞对TI抗原的识别
TI抗原又分为1型和2型抗原，前者有细菌的LPS（脂多糖）和多聚鞭毛素等，这类抗原在高浓度时可与B细胞上的丝裂原受体结合，从而活化大多数B细胞，这类抗原活化B细胞与B细胞抗原受体（B cell receptor, BCR）无关。TI-1型抗原在低浓度下无多克隆激活作用，但可被B细胞表面抗原受体所识别，并将它们聚集在B细胞的表面而活化B细胞。TI-2型抗原有肺炎链球菌多糖和D氨基酸聚合物等，这类抗原具有适当间隔的、高度重复的决定簇，呈线状排列，在体内不易被降解，可长期地持续吸附于巨噬细胞表面，并能与具有高亲和力的特异性B细胞BCR交联，进而使B细胞活化。现在认为TI抗原主要活化B细胞的B1亚群。
（二）B细胞对TD抗原的识别
大部分抗原物质均属于TD抗原，都需要巨噬细胞的处理后递呈给TH细胞，然后，B细胞对其加以识别，因此B细胞 图10-15 B细胞对TD抗原识别的“抗原桥”
对TD抗原的识别需要巨噬细胞和
TH细胞参加，经过巨噬细胞处理和递呈的抗原肽上含有两种决定簇，一是供TH细胞识别的载体决定簇，二是供B细胞识别的抗原表位（即抗原决定簇）。TH细胞与B细胞相互作用，将抗原的信息传递给B细胞，B细胞对半抗原决定簇加以识别，形成所谓的“抗原桥”（图10-15）。

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