1、获得性免疫中的B细胞和T细胞B-cell and T-cell in adaptive immunityInnate and adaptive immunity u司职先天免疫的细胞：司职先天免疫的细胞：巨噬细胞巨噬细胞(Macrophage)、自然杀伤细胞、自然杀伤细胞(NK cell)、树突状细胞树突状细胞(DC cell)、补体系统、肥大细胞、补体系统、肥大细胞(Mast cell)等等等等u司职获得性免疫的细胞司职获得性免疫的细胞：T细胞、细胞、B细胞等细胞等Innate and adaptive immunity 淋巴系干细胞淋巴系干细胞髓系干细胞髓系干细胞粒细胞粒细胞(白细胞白细胞
2、)淋巴细胞淋巴细胞前前B细胞细胞前前T细胞细胞前前NK细胞细胞中性粒中性粒细胞细胞嗜酸性嗜酸性粒细胞粒细胞嗜碱性嗜碱性粒细胞粒细胞肥大细胞肥大细胞单核细胞单核细胞DC细胞细胞巨噬细胞巨噬细胞浆细胞浆细胞记忆记忆B细胞细胞辅助性辅助性T细胞细胞杀伤性杀伤性T细胞细胞多能干细胞多能干细胞(骨髓骨髓)先天免疫 v.s.获得性免疫先天免疫 v.s.获得性免疫脊椎动物为什么需要获得性免疫u先天系统能用来抵抗胞外病毒的一些武器。例如，补体蛋白能调理病毒，有利于巨先天系统能用来抵抗胞外病毒的一些武器。例如，补体蛋白能调理病毒，有利于巨噬细胞和中性粒细胞的吞噬作用；通过在病毒表面构建膜攻击复合物，补体蛋白能噬
3、细胞和中性粒细胞的吞噬作用；通过在病毒表面构建膜攻击复合物，补体蛋白能在包膜病毒（如在包膜病毒（如HIV-1）上打孔。）上打孔。u但是，一旦病毒进入细胞，先天免疫系统的防御作用相当有限了。但是，一旦病毒进入细胞，先天免疫系统的防御作用相当有限了。NK细胞和激活的细胞和激活的巨噬细胞分泌巨噬细胞分泌IFN-,IFN-和和TNF等细胞因子，在某些情况下，这些细胞因子能减等细胞因子，在某些情况下，这些细胞因子能减少感染细胞产生的病毒量，特定病毒感染细胞也能直接被少感染细胞产生的病毒量，特定病毒感染细胞也能直接被NK细胞或激活的巨噬细胞细胞或激活的巨噬细胞杀死。但是病毒一旦进入细胞，它们就能很好地保护
4、自己，这是一个重要的问题，杀死。但是病毒一旦进入细胞，它们就能很好地保护自己，这是一个重要的问题，因为，每个病毒感染的细胞都能产生上千个新病毒。因为，每个病毒感染的细胞都能产生上千个新病毒。u几乎几乎99的动物都只需要自然屏障和先天免疫系统就足以保其安全，但对于脊椎的动物都只需要自然屏障和先天免疫系统就足以保其安全，但对于脊椎动物（例如人类），还将有第三道防卫体系动物（例如人类），还将有第三道防卫体系获得性免疫系统。这个实际上能够获得性免疫系统。这个实际上能够使我们获得保护的防卫系统几乎能抵御所有的入侵病原体使我们获得保护的防卫系统几乎能抵御所有的入侵病原体尤其是先天免疫系尤其是先天免疫系统无
5、法有效防御的病毒感染。统无法有效防御的病毒感染。uB细胞细胞uT辅助细胞辅助细胞(Th)u杀伤性杀伤性T细胞细胞(CTL)u调节性调节性T细胞细胞(Treg)获得性免疫涉及的主要细胞T细胞和B细胞的一般发育过程淋巴系干细胞淋巴系干细胞早期训练早期训练特化训练特化训练分泌抗体激活巨噬细胞炎症反应激活B细胞杀伤感染细胞T细胞和B细胞的一般功能B细胞u分泌抗体分泌抗体u递呈抗原递呈抗原u免疫调节免疫调节B细胞细胞受体(BCR)和抗体(Ab)抗体(antibody)抗 体 又 称 免 疫 球 蛋 白抗 体 又 称 免 疫 球 蛋 白（immunoglobulin，简称，简称Ig），），是一种由是一种由
6、B细胞分泌，被免疫系统细胞分泌，被免疫系统用来鉴别与中和外来物质如细菌、用来鉴别与中和外来物质如细菌、病毒等的大型病毒等的大型Y形蛋白质，仅被发形蛋白质，仅被发现存在于脊椎动物的血液等体液中，现存在于脊椎动物的血液等体液中，及其及其B细胞的细胞膜表面。抗体能细胞的细胞膜表面。抗体能识别特定外来物的一个独特特征，识别特定外来物的一个独特特征，该外来目标被称为抗原。该外来目标被称为抗原。Key properties of antibodies relevant to therapyBinding functionExquisite specificityHigh avidity from two
7、binding sitesEffector functionComplementFc receptors(ADCC)Long half lifeLiver FcRn receptorCarrier function for other drugsAg BindingComplement Binding SitePlacental(胎胎盘）盘）TransferBinding to Fc Receptors抗体的类型u抗体的类型抗体的类型:IgG、IgM、IgA、IgEIgGIgEIgMIgA抗体的类型抗体的类型抗体的功能u 1、抗体的中和作用：通过特异性结合到病毒特定的功能性表位，阻碍病毒的结合
8、细胞、进入细胞、入胞后衣壳释放、或病毒释放等重要过程，从而起到阻止病毒感染和扩散的作用。抗体的功能u 2、抗体的免疫调理作用：通过特异性识别表达靶抗原的病原体或细胞(被感染的细胞)，介导补体系统活化、或引导NK执行ADCC、或引导吞噬细胞(如巨噬细胞,中性粒细胞)执行吞噬作用，从而起到清除游离病原和被感染细胞的作用。BCR的胚系基因uIGH(immunoglobulin heavy chain locus)locates on human chromosome14.uIGK(immunoglobulin light chain locus)locates on human chromosome
9、 2.uIGL(immunoglobulin light chain locus)locates on human chromosome22.14q32.3322q11.222p11.2BCR的胚系基因BCR的胚系基因对应产物nV：VariablenD：DiversitynJ：JoiningnC：ConservedIGH的胚系基因结构长约1250kb，包含170-176 genes基因数：nIGHV：123-129(45)nIGHD：27(27)nIGHJ：9(6)nIGHC：11(9)IGK的胚系基因结构长约1820kb，包含46-82 genesnIGKV：40-76(40)nIGKJ：5
10、(5)nIGKC：1(1)IGL的胚系基因结构长约1050kb，包含84-93 genesnIGLV：70-71(29-32)nIGLJ：7-11(4-5)nIGLC：7-11(4-5)BCR的产生:VDJ基因重排u 在每一个B细胞中，编码BCR重链基因的染色体具有4种类型DNA元件（基因片段）的多个拷贝存在，这4种片段分别称为V、D、J和C。而每一种片段的每一个拷贝之间可有一定的差异。u 在人类B细胞中，V片段大约有不同的45种，D片段大约有不同的27种，J片段大约有不同的6种等。u 每一个B细胞就是通过选择（或多或少是随机的）每类片段中的一种并将它们组合在一起，以组装一个成熟的重链基因重组
11、激活酶基因：重组激活酶基因：Rag1/Rag2末端脱氧核苷酸转移酶：末端脱氧核苷酸转移酶：TdTu编码BCR分子轻链的基因也是由选取不同基因片段再加以组合从而构成的。因为具有如此众多的不同基因片段可供混合排列，所以大约可以产生1千万个不同的抗体。u当基因片段组合在一起后，还会有额外的碱基插入或去除。加上这种结合，可产生超过1亿种不同的B细胞和抗体。这种利用组合设计和结合多样性的方式，仅需要少量的基因片段（大约300个）。BCR的产生:VDJ基因重排u抗体由重链（H）和轻链（L）组成，都是由VDJ重排形成的基因编码u最终形成H基因的基因片段定位于14号染色体上，每个B细胞有两条14号染色体，一条
12、来自父亲，另一条来自母亲。因为有两套H片段，为了防止B细胞产生两种不同的H蛋白就必须“沉默”1条14号染色体的片段。u图释为两条染色体作为玩家玩牌的游戏，这是一种“胜者至上”的游戏，在这个游戏中，每条染色体都要设法重排基因片段，直到这种排列能够工作。最先完成的玩家将是胜利者。BCR的产生:VDJ基因重排BCR的产生:VDJ基因重排u其中一条染色体最终发生了产生性重排，成功产生了H蛋白，并被转运到细胞表面，在该处把“游戏结束”的信号传递给另一条失败的染色体，导致后者被沉默。u如果重链重排是产生性的，轻链“玩家”将进一步进入游戏。游戏规则与重链游戏相似，但必须通过第二次检测，即产生的重链和轻链必须
13、正确地结合在一起才能产生完整的抗体。如果B细胞不能产生性重排生成重链和轻链；或者重链和轻链不能正确配对，B细胞就自杀。u因此每个成熟的B细胞产生且仅产生一种BCR或抗体，而这种BCR或抗体仅由一种重链和轻链组成。因为这种用于产生最终重链和轻链基因的混合和匹配策略，使不同的B细胞上的受体如此多样，以至于它们能选择性地识别任何可能存在的有机分子。等位排斥现象等位排斥现象:BCR多样性的原因：组合多样性Light chainLight chainHeavyHeavy chain chain H HV V403045D D0027J J546Diver.20012072903207290=233280
14、02106种组合BCR多样性的原因：连接多样性u连接处核苷酸缺失BCR多样性的原因：连接多样性u连接处N序列和P序列插入uP序列:DNA聚合酶Pol修复末端时增加的序列uN序列：TdT介导的末端连接时增加的序列。BCR多样性的原因：受体编辑BCR多样性的原因：体细胞高频突变Somatic hypermutationAID:Activation-induced cytidine deaminase活化诱导胞嘧啶核苷脱氨酶AID催化脱去基因组上胞嘧啶的氨基后,引起尿嘧啶错配和碱基剪切修复导致SHMBCR多样性的原因：体细胞高频突变Affinity maturnationB细胞的发育干细胞干细胞祖祖
15、B细胞细胞未成熟未成熟B细胞细胞成熟成熟B细胞细胞前前B细胞细胞B细胞的发育uBCR重链和轻链的VDJ重排不是同时进行的B细胞的发育uIg/Ig异源二聚体是介导抗原刺激后的信号转导upreBCR有已经完成重排的链和替代轻链(包括分别与轻链V区和C区同源的VpreB和5两种蛋白)，替代轻链可介导等位排斥B细胞的表面分子B细胞如何被激活？B细胞如何被激活？-BCRIgIgBCRproton channel HVCN1u B细胞受体的功能犹如细胞的眼睛，实际上由两部分组成：识别部分（由重链和轻链蛋白构成）和信号部分（由Ig和Ig构成）。u 就这些受体而言，将其所看到的信息转换成信号需要大量BCR簇集
16、。通过交联方式将与重链相关联的Ig和Ig信号分子拉近。据此，当有足够量的Ig和Ig信号分子相互交联并达到酶促活性阈值时，“受体介导”的信号就可被转运至B细胞核内。B细胞如何被激活？-BCRB细胞如何被激活？-共刺激信号u 原初型B细胞的激活需要两个要素，其一是B细胞受体的交联；其二是共刺激信号，后者通常由Th提供，且发生细胞细胞间的接触，在该过程中，位于Th表面的CD40L分子与B细胞表面的CD40蛋白相结合B细胞活化后的命运B细胞亚群:B1/B2uB1细胞主要定居在腹腔膜、胸腔膜和肠系粘膜固有层,CD5+uB2细胞是参加体液免疫应答的主要B细胞,CD5-Recombinant antibod
17、y productionRecombinant antibody productionT细胞u辅助性辅助性T细胞细胞(Th)u杀伤性杀伤性T细胞细胞(Tc or CTL)u调节性调节性T细胞细胞(Treg)T细胞受体 TCRu T细胞受体有两种和。每一个受体由两种蛋白组成，即和或和，就像B细胞受体的重链和轻链一样、和的基因都是由混合配对的基因片段组合起来的。实际上，无论是T细胞还是B细胞中，均由同样的蛋白（RAG1和RAG2）通过在染色体DNA上形成双链缺口而起始基因片段的剪接。u 大约有超过95循环中的T细胞具有型T细胞受体，此外，还表达一个CD4或CD8共刺激分子。绝大多数型T细胞不表达C
18、D4或CD8，含受体的T细胞在与外界接触的区域如肠道、子宫、舌部富集。u 型TCR受体由 和CD3蛋白复合物组成，后者又由4个不同蛋白质组成,和:Delta;:Zeta;:SigmaTCR/MHC-肽的相互识别TCR的胚系基因TCRA,14q11.2TCRA,7q35.0TCRD,14q11.2TCRG,7p15-p14 TCR的胚系基因结构nV：VariablenD：DiversitynJ：JoiningnC：ConservedTCR的胚系基因对应产物TCR的VDJ重排uTCR多样性的机制主要是组合多样性和连接多态性uTCR重排中N序列插入的几率远高于BCR重排uTCR多样性：1016uBC
19、R多样性：1011皮质皮质髓质髓质皮髓质交界处皮髓质交界处胸腺细胞胸腺细胞皮质上皮细胞皮质上皮细胞髓质上皮细胞髓质上皮细胞DC细胞细胞巨噬细胞巨噬细胞胸腺的结构T细胞的发育干细胞干细胞祖祖T细胞细胞成熟成熟T细胞细胞前前T细胞细胞 DPSPpreTCRT细胞的发育T细胞细胞B细胞细胞祖祖T细胞细胞祖祖B细胞细胞前前T细胞细胞前前B细胞细胞未成熟未成熟T细胞细胞未成熟未成熟B细胞细胞成熟成熟T细胞细胞成熟成熟B细胞细胞链重排链重排链重排链重排重链重排重链重排轻链重排轻链重排阳性选择阳性选择阴性选择阴性选择阴性选择阴性选择/克隆清除克隆清除T细胞的发育骨髓骨髓胎肝胎肝胸腺胸腺皮质皮质 髓质髓质外周
20、外周uT细胞来源于骨髓,在胸腺中”受训”u胸腺中的T细胞，循DN细胞、DP细胞、SP细胞的三个主要阶段进行发育u皮质区胸腺上皮细胞对DP细胞进行阳性选择u髓质区APC细胞对SP细胞进行阴性选择u皮质区胸腺上皮细胞对DP细胞进行阳性选择：赋予T细胞MHC限制性u髓质区APC细胞对SP细胞进行阴性选择：维持T细胞的中枢免疫耐受u皮质区胸腺上皮细胞对DP细胞进行阳性选择，在赋予T细胞MHC限制性的同时诱导DP细胞分化为SP细胞。uCD4+或CD8+的命运决定：一种解释是TCRco-receptor与MHC配体的相互作用发布指令给细胞采用哪种途径和哪一个不相称的共受体编码基因停止转录另一解释是，在随机
21、的世系选择和CD4或CD8的表达消失之后，进一步的成熟则依赖于一种信号，而这种信号则需要剩余的共受体的 MHC 类别特异性和细胞的TCR 相匹配T细胞的生活史T细胞的生活史外周淋巴结外周淋巴结胸腺胸腺被感染的部位被感染的部位(效应部位效应部位)T细胞的活化uCD4+Th细胞的活化信号：1、TCR识别APC上呈递的同源抗原 2、Th细胞表面上调CD40L,并与APC上CD40相互作用，形成共刺激信号uCD8+CTL细胞的活化信号：1、TCR识别APC上呈递的同源抗原 2、CTL细胞上的CD28与APC上的B7(CD80/CD86)相互作用，形成共刺激信号 3、Th细胞的辅助共刺激分子对PD1/P
22、DL1PD1/PDL1CD28/CD80(CD86)CD28/CD80(CD86)CTLA4/CD80(CD86)CTLA4/CD80(CD86)ICOS/B7RP1ICOS/B7RP1BTLA/HVEMBTLA/HVEMKIR/MHC(p)KIR/MHC(p)LAG3/MHC(p)LAG3/MHC(p)CD4(CD8)/MHC(p)CD4(CD8)/MHC(p)CD137/CD137LCD137/CD137LOX40/OX40LOX40/OX40LCD27/CD70CD27/CD70CD40L/CD40CD40L/CD40TIM3/GAL9TIM3/GAL9A2aR/AdenosineA2a
23、R/AdenosinePD1/PD-L1Merck KEYTRUDA(PD1抗体)2014年9月4日批准用于晚期黑色素瘤的治疗按所处的活化阶段：按所处的活化阶段：原初原初T细胞、效应细胞、效应T细胞、记忆性细胞、记忆性T细胞细胞按表达按表达TCR类型分：类型分：ababT细胞、细胞、gdgdT细胞细胞按特征性表面标志分：按特征性表面标志分：CD4+T细胞、细胞、CD8+T细胞细胞按免疫效应功能分：按免疫效应功能分：Th、CTL、TregT细胞的类型特征特征 T细胞细胞 T细胞细胞TCR多样性多少表型CD3/CD2100%100%CD4+CD8-60-65%1%CD4-CD8+30-35%20-
24、50%CD4-CD8-50%分布外周血60-70%5-15%组织外周淋巴组织皮肤表皮和粘膜上皮识别抗原8-17个氨基酸组成的肽HSP、脂类辅助细胞Th细胞杀伤细胞CTL细胞 T杀伤活性MHC限制性YesNo递呈抗原经典经典MHC类类MHC-I分子分子 T细胞&T细胞CD4 and CD8 T cell LineageTh cell:CD4+CD8-Treg cell:CD4+CD8-CTL cell:CD4-CD8+活化CTL的细胞毒作用和机制(CD8+)u释放穿孔素和颗粒酶B杀伤靶细胞：由CTL上的黏附分子将靶细胞紧紧连在一起，同时，CTL细胞将穿孔素和颗粒酶B的混合物运至靶细胞表面，并被后
25、者摄入，导致后者凋亡uFas/FasL途径杀伤靶细胞：CTL还通过一种位于CTL表 面 的 蛋 白 F a s 配 体（FasL）行使其杀伤作用。当FasL与靶细胞表面的Fas蛋白结合，就可启动靶细胞的自杀程序，进而，靶细胞通过凋亡而死亡。uTNF途径杀伤靶细胞：CTL分泌TNF-,TNF-与FasL的作用类似，可通过与其靶细胞上TNFR受体作用，募集并激活caspase8，最终使细胞死亡。Treg和Th细胞均为CD4+细胞活化Th细胞的类型和功能(CD4+)uTh1亚群：主要分泌IL-2、IFN-和TNF Th1型细胞因子可以引导先天免疫系统和获得性免疫系统产生对抗病毒和细菌特别有效的细胞和
26、抗体uTh2亚群：主要分泌IL-4、IL-5和IL-10 Th2型细胞因子是可以促使产生大量的抗体抵抗寄生虫（抗体为IgE）或黏膜感染（抗体为IgA）uTh17亚群：主要分泌TGF-、IL-17A、IL-17F、IL-22、IL23 Th17细胞产生的IL-17能有效地介导中性粒细胞的动员,从而有效地介导了前炎症反应,过量的Th17细胞会引发严重的自体免疫疾病Treg细胞的功能Treg cell:CD4+CD25+Foxp3+1、直接接触抑制靶细胞活化2、分泌TGF-、IL10等抑制免疫应答本章要点1.BCR和TCR多样性产生的机制2.B细胞和T细胞的是如何从淋巴干细胞发育成原初细胞的3.按照在免疫应答中执行的功能来划分，T细胞有哪些类型，各自执行哪些功能4.T细胞/APC细胞间执行正负调控的共刺激分子对有哪些5.通过治疗性抗体阻断T细胞/APC细胞间负调控信号，或者增强正调控信号为什么能够治疗肿瘤？
