造血干细胞PPT课件.ppt

1、免疫细胞的生成免疫细胞的生成1 内容：内容：一、造血干细胞的特性和分化一、造血干细胞的特性和分化二、二、B B淋巴细胞的发育淋巴细胞的发育 三、三、T T淋巴细胞的发育淋巴细胞的发育 2全能干细胞全能干细胞 可以自我更新，分化方向未定可以自我更新，分化方向未定 （受精卵，胚胎干细胞）（受精卵，胚胎干细胞）多能干细胞多能干细胞 可以自我更新，分化方向已定可以自我更新，分化方向已定 （造血干细胞、肝脏干细胞）（造血干细胞、肝脏干细胞）定向祖细胞定向祖细胞 有一定但是有限的分化和自我更新能力有一定但是有限的分化和自我更新能力前体细胞前体细胞 向终末端细胞分化向终末端细胞分化终末分化细胞终末分化细胞3

2、多能造血干细胞的表面标志为多能造血干细胞的表面标志为CD34和和CD117（c-Kit, SCFR），），具有自我更新和定向分化潜能。具有自我更新和定向分化潜能。4集落形成单位集落形成单位Colony forming unit (CFU)Colony forming unit (CFU)：由单一骨髓干细胞发育分化的细胞集落由单一骨髓干细胞发育分化的细胞集落脾集落形成单位脾集落形成单位CFUCFUS S 培养集落形成单位培养集落形成单位CFUCFUC C红细胞集落形成单位红细胞集落形成单位CFUCFUE E巨核细胞集落形成单位巨核细胞集落形成单位CFUCFUMegMeg粒细胞单核细胞集落形成单位

3、粒细胞单核细胞集落形成单位CFUCFUGMGM5细胞因子影响造血细胞的分化细胞因子影响造血细胞的分化6Role of Cytokines in Hematopoesis7二、二、B B淋巴细胞的发育淋巴细胞的发育8B B细胞发育经历细胞发育经历4 4个阶段个阶段 9Mature peripheral naive B cell subset天然免疫天然免疫T T细胞非依赖抗原细胞非依赖抗原粘膜免疫粘膜免疫 B1 B cellB1a（非骨髓产生（非骨髓产生, CD5hi IgM hi CD11blow) B1b（骨髓产生（骨髓产生, CD5neg，IgM hi，CD11blow ）Follicul

4、ar (FO) B cells （IgMmed, CD21med, IgDhi, CD23hi, CD45Rhi，CD5neg, and CD11bneg）Marginal zone (MZ) B cells （IgMhi, CD21hi, IgDlow, CD23low, CD45Rmed，CD5neg, and CD11bneg）有些像有些像B1B1细胞，针对来细胞，针对来自血液的抗原反应，识自血液的抗原反应，识别多糖脂类抗原，诱导别多糖脂类抗原，诱导T T不依赖的不依赖的B B细胞应答细胞应答诱导诱导T T细胞依赖的细胞依赖的B B细胞应细胞应答答10脾的淋巴组织组成脾的淋巴组织组成11

5、FO BFO B细胞的生成细胞的生成 12B B细胞的发育过程细胞的发育过程经耐受选择后移到周围淋巴器官Nave B细胞13B B细胞的早期发育依赖于骨髓基质细胞（表达黏附分细胞的早期发育依赖于骨髓基质细胞（表达黏附分子和子和B B细胞生长因子）细胞生长因子）14B B细胞发育过程中轻链重链的重排过程细胞发育过程中轻链重链的重排过程15影响影响B B细胞的发育的其它蛋白细胞的发育的其它蛋白 RAG: recombination activating geneTdT: terminal deoxynucleotidyl transferase 16在在pre-Bpre-B细胞阶段，细胞阶段，重链

6、、重链、IgIga a和和IgIgb b、由由l l5 5和和VpreBVpreB组成的组成的替代轻链形成复合替代轻链形成复合物物 17 重重/ /轻链重排正确的轻链重排正确的B B细胞才能存细胞才能存活。由于阅读框架错误或者假基因活。由于阅读框架错误或者假基因的存在，少于的存在，少于1/31/3的的B B细胞能够在基细胞能够在基因重排后存活。因重排后存活。18 B B细胞离开骨髓经由血流进入次级淋巴器官。细胞离开骨髓经由血流进入次级淋巴器官。 B B细胞细胞需要在次级淋巴器官的需要在次级淋巴器官的滤泡中生存。滤泡中生存。 每天小鼠新生成的每天小鼠新生成的B B细胞大约为总细胞大约为总B B细

7、胞库的细胞库的5 51010。B B细胞库的细胞数量是基本恒定的。细胞库的细胞数量是基本恒定的。19来自骨髓不成熟的来自骨髓不成熟的B B细胞迁移到外周，经过细胞迁移到外周，经过T1(CD21T1(CD21lolo,IgM,IgMhihi) )和和T2T2（(CD21(CD21hihi,IgM,IgMhihi) )两个阶段的转变才两个阶段的转变才从不成熟的从不成熟的B B细胞转变为成熟的细胞转变为成熟的NaNave Bve B细胞，其中需要细胞，其中需要B B细胞生长因子细胞生长因子BAFFBAFF作用。作用。20Antigen-independent development of B cel

8、lsNat Rev Immunol 2005; 5:230:21B B细胞的阴性选择细胞的阴性选择22 如果骨髓中不成熟如果骨髓中不成熟B B细胞与骨髓基细胞与骨髓基质细胞表达的自身抗原反应，那么细质细胞表达的自身抗原反应，那么细胞会发生凋亡或者变得没有反应性。胞会发生凋亡或者变得没有反应性。 23 与成熟与成熟B B细胞不同，不成熟的细胞不同，不成熟的B B细胞表面交连后会细胞表面交连后会凋亡或者变得无反应性。凋亡或者变得无反应性。 24 每天每只小鼠生成35x106个large pre-B细胞，但是仅有1020 x106个B细胞在骨髓中生成，成活的B细胞仅占pre-B细胞的一半。大量的不恰

9、当的基因重排和自身反应B细胞在骨髓中被清除掉了。 25 如果骨髓中如果骨髓中B B细胞免疫球蛋白基因重排产生的细胞免疫球蛋白基因重排产生的BCRBCR可以识别自身抗原，则这种可以识别自身抗原，则这种BCRBCR基因被删除，基因被删除，取而代之的是新的重排，这种现象叫做取而代之的是新的重排，这种现象叫做受体修正受体修正（Receptor editingReceptor editing）。）。 26受体修正的实验证明受体修正的实验证明 27轻链的受体修正轻链的受体修正28重链的受体修正重链的受体修正29B B细胞群体的产生细胞群体的产生30B B2 2细胞发育过程总结细胞发育过程总结3132三、三

10、、T T淋巴细胞的发育淋巴细胞的发育33 T T细胞与细胞与B B细胞的发育方式很相近。细胞的发育方式很相近。 T T细胞也来自骨髓干细胞，不过细胞也来自骨髓干细胞，不过T T细胞不是在骨细胞不是在骨髓而是在胸腺中发生基因重排并分化成熟的髓而是在胸腺中发生基因重排并分化成熟的。 ab abT T细胞只识别细胞只识别MHCMHC分子结合的抗原肽，分子结合的抗原肽，T T细胞细胞必须是自身抗原耐受的，必须是自身抗原耐受的，这两项性质是通过阳性这两项性质是通过阳性和阴性选择来完成的。和阴性选择来完成的。 34T T细胞在胸腺中的发育细胞在胸腺中的发育 35T T细胞前体迁移到胸腺中发育成熟细胞前体迁

11、移到胸腺中发育成熟 胸腺中，不成熟的胸腺中，不成熟的T T细胞（胸腺细胞）经过重排、阳细胞（胸腺细胞）经过重排、阳性选择和阴性选择发育成为成熟性选择和阴性选择发育成为成熟T T细胞。细胞。36胸腺小叶的结构胸腺小叶的结构胸腺皮质含不成熟的胸腺细胞，胸腺髓质含成熟的胸腺细胞。胸腺皮质含不成熟的胸腺细胞，胸腺髓质含成熟的胸腺细胞。37上皮细胞组成的胸腺基质为胸腺细胞发育提供了微环境上皮细胞组成的胸腺基质为胸腺细胞发育提供了微环境38 T T细胞前体进入胸腺，经过一个星期左右的细胞前体进入胸腺，经过一个星期左右的分化，进入大量快速增殖期。分化，进入大量快速增殖期。 刚成年的小鼠的胸腺有刚成年的小鼠的

12、胸腺有1 12 2 x 10 x 108 8胸腺细胞，胸腺细胞，每天产生每天产生5 5 x 10 x 107 7新胸腺细胞，但是只有新胸腺细胞，但是只有1 12 2 x x 10106 6细胞（大约细胞（大约3 3）离开胸腺成为成熟）离开胸腺成为成熟T T细胞，细胞，约约9898的胸腺细胞在胸腺中凋亡了。的胸腺细胞在胸腺中凋亡了。39 凋亡的胸腺细胞被胸腺皮质中的巨噬细胞吞噬掉了。凋亡的胸腺细胞被胸腺皮质中的巨噬细胞吞噬掉了。40 胸腺中T细胞的发育阶段Nat Rev Immun 2008； 8：9ETP：early T-cell precursors CCR9：CC-chemokine re

13、ceptor 9ISP：immature single positiveLMPP：lymphoid primed multipotent progenitor小鼠祖细胞进入胸腺到T细胞离开胸腺大约要花3周时间。41胸腺细胞不同分化阶段的标志胸腺细胞不同分化阶段的标志 缺乏成熟缺乏成熟T细胞细胞的表面分子，的表面分子，TCR还未重排还未重排 少量少量gdgdT细胞，细胞，大量前大量前ababT细细胞胞在阳性选在阳性选择过程中择过程中死亡死亡 经过阴经过阴性选择性选择 42不同发育阶段的胸腺细胞处于胸腺的不同部位不同发育阶段的胸腺细胞处于胸腺的不同部位43a a和和b b链的重排与胸腺链的重排与胸

14、腺细胞的发育阶段细胞的发育阶段 44T T细胞的阳性选择和阴性选择细胞的阳性选择和阴性选择 45胸腺细胞经过阳性选择和胸腺细胞经过阳性选择和阴性选择才能成熟阴性选择才能成熟46阳性选择失败的细胞仅停留在双阳性阶阳性选择失败的细胞仅停留在双阳性阶段，段，3 34 4天之后在胸腺中死亡。天之后在胸腺中死亡。47骨髓不是决定对自身骨髓不是决定对自身MHCMHC反应性的场所反应性的场所镶嵌型小鼠：具有镶嵌型小鼠：具有MHCaxb基因型的骨髓细基因型的骨髓细胞和胞和MHCa 或或MHCb基基因型的其它细胞。因型的其它细胞。48T T细胞是在胸腺基质中进行阳性选择的细胞是在胸腺基质中进行阳性选择的 基因型

15、为基因型为MHCMHCaxbaxb的无胸腺的小鼠的无胸腺的小鼠将将MHCMHCa a的胸腺基质移植到这些小鼠中，除了胸腺基质，的胸腺基质移植到这些小鼠中，除了胸腺基质，这些小鼠的细胞都带有这些小鼠的细胞都带有MHCMHCa a和和MHCMHCb b基因型。基因型。这种小鼠的这种小鼠的T T细胞只识别细胞只识别MHCMHCa a递呈的抗原，而不识别递呈的抗原，而不识别MHCMHCb b递呈的抗原递呈的抗原49胸腺皮质上皮细胞介导阳性选择，但是不清楚胸腺上胸腺皮质上皮细胞介导阳性选择，但是不清楚胸腺上皮细胞递呈抗原的方式是否与其它皮细胞递呈抗原的方式是否与其它APC不同不同50阳性选择决定细胞辅助

16、受体的类型阳性选择决定细胞辅助受体的类型 TCR TCR只识别只识别MHCIMHCI类分子类分子 TCRTCR只识别只识别MHCIIMHCII类分子类分子51双阳性细胞是如何受双阳性细胞是如何受MHCMHC分子的影响变为单分子的影响变为单阳性的呢？阳性的呢？ 阳性选择时阳性选择时TCRTCR结合的要么是结合的要么是MHC IMHC I类分子要么是类分子要么是MHC IIMHC II类分子结合的肽。如果是类分子结合的肽。如果是I I类分子，则结合受类分子，则结合受CD8CD8分子帮助，使分子帮助，使CD8CD8的表达稳定化而的表达稳定化而CD4CD4分子的表达分子的表达下调。若是下调。若是III

17、I类分子，则结合受类分子，则结合受CD4CD4分子帮助，使分子帮助，使CD4CD4的表达稳定化而的表达稳定化而CD8CD8分子的表达下调，最终转变分子的表达下调，最终转变成单阳性的细胞。成单阳性的细胞。52 成熟的成熟的T T细胞在外周遭遇细胞在外周遭遇APCAPC递呈的递呈的相应抗原时，细胞活化。相应抗原时，细胞活化。 发育中的胸腺细胞遭遇由胸腺基质发育中的胸腺细胞遭遇由胸腺基质细胞或骨髓细胞递呈的抗原时，胸腺细胞或骨髓细胞递呈的抗原时，胸腺细胞凋亡。这种选择称之为阴性选择。细胞凋亡。这种选择称之为阴性选择。53自身反应性自身反应性T T细胞在胸腺中被清除细胞在胸腺中被清除54 虽然对自身肽

18、可以结合的虽然对自身肽可以结合的T T细胞在胸细胞在胸腺发育阶段即被清除了，但是并不是所腺发育阶段即被清除了，但是并不是所有的自身蛋白都在胸腺表达，在周围器有的自身蛋白都在胸腺表达，在周围器官中官中T T细胞肯定能遇到可以结合的自身细胞肯定能遇到可以结合的自身抗原，但是却不被激活，这和免疫耐受抗原，但是却不被激活，这和免疫耐受机制有关。机制有关。55 阳性选择只与胸腺皮质上皮细胞有阳性选择只与胸腺皮质上皮细胞有关，而阴性选择与胸腺中的好几种细关，而阴性选择与胸腺中的好几种细胞有关。其中最重要的是来自骨髓的胞有关。其中最重要的是来自骨髓的树突状细胞和巨噬细胞。树突状细胞和巨噬细胞。 56 为什么

19、为什么TCRTCR与自身肽与自身肽/ /自身自身MHCMHC复合物的识复合物的识别会导致两个结果，即阳性选择使胸腺细别会导致两个结果，即阳性选择使胸腺细胞进一步成熟而阴性选择使细胞死亡？胞进一步成熟而阴性选择使细胞死亡？ 57能发生阳性和阴性选择必须能发生阳性和阴性选择必须有两个前题。有两个前题。第一，阳性选择出来的细胞第一，阳性选择出来的细胞一定比阴性选择多。一定比阴性选择多。第二，阳性选择和阴性选择第二，阳性选择和阴性选择的结果必须显示不同的信号。的结果必须显示不同的信号。 58决定胸腺细胞的阳性和阴性选择的决定胸腺细胞的阳性和阴性选择的亲合力假说亲合力假说（avidity hypothesis）59阳性选择和阴性选择选择导致不同的信号转导途径阳性选择和阴性选择选择导致不同的信号转导途径 Annu. Rev. Immunol. 2003. 21:13960TregTreg处于处于中高亲合力中高亲合力Nature Immunology 2005; 6:32761重点：重点： B细胞和细胞和T细胞发育过程的异同细胞发育过程的异同6263