1、第九章 免疫耐受与免疫调节 第一部分 免疫耐受 免疫耐受n免疫耐受（immunologic tolerance）是指免疫活性细胞接触抗原性物质时所表现的一种特异性的无应答状态（a state of specific unresponsiveness）。n免疫耐受是免疫应答的另一种重要类型，同非特异性的免疫抑制不同。天然耐受与获得耐受n免疫耐受既可天然获得，亦可人工诱导。前者称天然耐受（natural tolerance），后者称获得耐受（acquired tolerance）。n外来的或自身的抗原均可诱导免疫耐受，这些抗原称耐受原（toleragen）。n针对自身抗原呈现的免疫耐受称自身耐受（
2、self tolerance）。免疫耐受的分类n按照免疫耐受的程度，又可分为完全耐受和不完全耐受。n不完全耐受尚可表现为抗体分泌细胞在再次受抗原刺激后，产生低亲和力抗体或缺失，抗体类别转换，示为免疫偏离（immune deviation）。免疫耐受的分类n按对T细胞或B细胞产生的耐受分另称T细胞耐受或B细胞耐受。n对抗原分子上的某一特定决定簇产生耐受而不涉及对其它决定簇的应答，这些现象称为分离耐受（split tolerance）。免疫耐受与免疫抑制的比较 免疫耐受免疫抑制原因细胞系消失或不活化Ts细胞的抑制作用免疫活性细胞发育缺损或增殖分化障碍产生条件可先天或后天获得，特别是免疫功能未成熟或
3、减弱时容易形成先天缺损或人为产生，X-射线，免疫抑制药物，抗淋巴细胞血清的作用特异性高无持续性长期的，终生一时性临床应用实验治疗阶段已应用于变态反应，自身免疫和移植合并症无感染与肿瘤一、影响免疫耐受形成的因素 抗原方面的因素机体因素（一）抗原方面的因素 n抗原的性质 耐受原仅是一个功能性定义，有许多因素可影响某抗原使之成为免疫原或耐受原。一般，可溶性抗原常为致耐原，而颗粒性抗原则易于引起正相免疫应答。n抗原的剂量 抗原剂量越大所诱导的耐受越完全和持久。一般，小剂量抗原引起T细胞耐受，而大剂量抗原则引起T细胞和B细胞都耐受。致耐受所需抗原量与个体的年龄有关，也与抗原的类别有关。n抗原注射途径 一
4、般情况下，抗原经静脉注射最易诱导耐受性，腹腔注射次之，皮下及肌肉注射最难。（二）机体因素 n年龄因素 年龄与耐受易感程度密切相关，胚胎期与新生期的免疫系统接触抗原后，极易导致终生或长期的耐受性。n遗传因素 小鼠免疫耐受诱导及维持的难易程度随品系不同而异。n免疫抑制剂的联合应用 单独使用抗原一般不易对成年机体诱发耐受性，而常需要与各种免疫抑制措施联合应用。常用的有效方法是全身淋巴组织照射，应用抗淋巴细胞血清（anti-lymphocyte serum，ALS），抗TH细胞抗体，环磷酰胺，环孢素A，糖类皮质激素等免疫抑制药物。二、免疫耐受的维持和终止 n影响免疫耐受持续时间n免疫耐受的终止（一）影
5、响免疫耐受持续时间的因素 n抗原因素 抗原的持续存在是维持机体免疫耐受性的必要因素。免疫系统中不断有新的免疫活性细胞产生，持续存在的抗原可使新生成的免疫细胞不断耐受。多次重复注射耐受原可使耐受状态延长，持续时间长短与使用抗原次数有关。抗原的性质与耐受性维持时间也有关。n机体因素 免疫系统处于未成熟状态时，如胎儿、新生期，经适当的免疫抑制措施后，所诱导的免疫耐受性维持时间长。（二）免疫耐受的终止 n自发终止 免疫耐受性随着体内抗原被清除而自行消退。n特异终止 使用各种模拟抗原物质，可特异地破坏已建立的耐受性。如：注射化学结构改变的耐受原，注射转换载体的新抗原，注射与耐受原有交叉反应的抗原。三、免
6、疫耐受的机制 n1958年著名的免疫学家Barnet提出克隆选择学说，并以克隆清除（clonal deletion）学说解释免疫耐受现象。nPeter Medawar 进一步人工诱导免疫耐受性。他事先用CBA系小鼠的脾细胞注射到另一品系A系胎鼠或新生鼠体内，A系小鼠成长后可接受CBA系小鼠皮肤移植，而未经上述处理的则发生排斥反应。由于对免疫耐受现象的发现和理论上的阐明，使Burnet和Medawar获得1960年诺贝尔奖。（一）克隆清除 Macfarlane Burnet的克隆选择学说提出：n体内约存在105107具有免疫活性的细胞克隆，每一克隆细胞都具有特异的能与其相应抗原决定簇起反应的受体
7、。n处于未成熟阶段的T、B细胞系因接触抗原而被清除，则造成免疫耐受。现已知大量未成熟自身反应性T细胞在胸腺内因接触相应的自身抗原后，发生程序性死亡而被清除，这是维持自身耐受最有效的机制。（二）克隆不应答 n免疫活性细胞缺乏激活信号 n免疫活性细胞激活受阻 n缺乏辅助细胞 1.免疫活性细胞缺乏激活信号 nT细胞必须的激活信号有由特异抗原与自身MHC I类或II类抗原的复合物激发的信号，由协同刺激因子（costimulator）激发的信号。缺乏足够的激活信号则导致免疫不应答。2.免疫活性细胞激活受阻 n由于免疫活性细胞表面抗原受体被封闭，n也可能由于抗原不能抵达免疫活性细胞表面（体液中抗体过剩，中
8、和相应抗原），因而也可造成免疫无反应性。3.缺乏辅助细胞 n胸腺依赖抗原（TD），激发免疫应答均需TH细胞和巨噬细胞的参与，若缺乏辅助细胞，免疫活性细胞单独不能作出有效应答。（三）抑制细胞的作用 nTs细胞的作用 Ts细胞的作用通常是抗原特异性的，它可能是通过阻止抗原呈递，阻断TH细胞的功能，抑制B细胞分化以及阻断B细胞分化为抗体分泌细胞等环节发挥作用。n自然抑制细胞的作用 自然抑制（natural suppressor，NS）细胞主要抑制T细胞参与的免疫应答。n巨噬细胞的抑制作用 体内存在着抑制性单核巨噬细胞。n抗独特型网络的作用 抗独特型抗体（anti-idiotypic antibodi
9、es）四、免疫耐受的临床意义 n免疫耐受的诱导，维持和破坏影响着许多临床疾病的发生，发展和转归。n人们企图诱导和维持免疫耐受性来防治超敏性疾病，自身免疫性疾病以及移植的排斥反应。n某些感染性疾病以及肿瘤生长过程中，设法解除免疫耐受，激发免疫应答将有利于对病原体的清除及肿瘤的控制。第二部分 免疫调节 免疫调节(Immunoregulation)n免疫调节机制是维持机体内环境稳定的关键，如果免疫调节功能异常，对自身成分产生强烈的免疫攻击，造成细胞破坏，功能丧失，就会发生自身免疫疾病。n如果对外界病原微生物感染不能产生适度的反应，也可造成对机体的有害作用。n因此免疫调节的机制不仅决定了免疫应答的发生
10、，而且也决定了反应的强弱。一、免疫系统内的调节 n抗原的调节 n抗体的调节 n抗原抗体复合物的调节作用 抗原的调节n抗原的存在是应答发生的前提，但是抗原在体内可被分解代谢，而浓度逐渐降低，抗体产生也不断下降。抗体的调节 n抗体对免疫应答也有反馈调节作用，抗体是免疫应答的产物，抗体产生之后，又可抑制其后的抗体产生。抗原抗体复合物的调节作用 n免疫复合物中抗原可与B细胞表面的抗原受体结合，复合物中的抗体可与B细胞表面Fc受体结合，当B细胞表面的抗原受体和Fc受体因抗原抗体复合物的作用而发生交联时，就可产生抑制信号，可抑制B细胞分化为抗体形成细胞。n当抗原量多，抗体量少时形成的复合物可与抗原呈递细胞
11、（APC）表面的Fc受体结合，同可增强抗原呈递细胞的功能，进而增强B细胞产生抗体的反应。n所以免疫复合物的调节作用在反应初期由于抗原量大，多表现为增强反应，而后期由于抗体量增多可中和抗原而起抑制作用。抗原抗体复合物的调节作用二、免疫细胞的调节作用 T细胞和单核巨噬细胞既是免疫应答的效应细胞，也参预免疫应答的调节。nTH细胞的调节作用 nTS细胞的调节作用 nTC细胞的调节作用 TH细胞的调节作用 n抗原刺激在机体内发生的体液免疫或细胞免疫都是由抗原呈递细胞和TH的相互作用开始的。nTH细胞因分泌细胞因子种类不同而分成TH1和TH2两类，诱发体液免疫作用的是TH2，诱发细胞免疫起辅助作用的是TH
12、1。nTH1和TH2还可通过各自分泌的细胞因子相互制约，发挥正反馈调节作用。TS细胞的调节作用 n 经辅助性T细胞（CD4+T）的作用可活化抑制性细胞（Ts），使之分化成为效应Ts细胞，它可分泌抗原特异及非特异抑制因子，可抑制杀伤T细胞（Tc），辅助性T细胞（TH）及B细胞的功能，发挥负反馈调节作用。Tc细胞的调节作用 n由Tc细胞杀伤T或B细胞而干预免疫抑制作用。三、独特型网络调节 n免疫网络学说的提出 n独特型网络细胞 n独特型网络理论的应用意义 免疫网络学说的提出1974年N.K.Jerne继Bernet“克隆选择学说”后提出免疫系统内部调节的独特型和抗独特型的网络理论。并于1984年获
13、得诺贝尔奖。免疫网络学说：n在同一动物体内一组抗体分子上的独特型决定簇可被另一组抗独特型抗体分子所识别。n而一组淋巴细胞表面抗原受体分子亦可被另一组淋巴细胞表面抗独特型抗体分子所识别。n这样在体内就形成了淋巴细胞与抗体分子所组成的网络结构。n抗体的产生在免疫应答的调节中起着重要作用，使受抗原刺激增殖的克隆受到抑制，而不至于无休止地进行增殖，籍以维持免疫应答的稳定平衡。独特型网络n独特型决定簇存在于Ig的V区，也可存在于各类T细胞及B细胞的抗原识别受体的V区。因此在体内形成由独特型（idiotype，Id）和抗独特型（anti Id）组成的免疫网络。n机体对某一特定抗原的应答不只表现为抗原反应细
14、胞的应答，而是通过独特型联结起来的一个庞大的免疫网络整体反应，它们通过连续不断的识别过程，产生促进或抑制作用，以维持机体免疫应答的相对稳定状态。独特型网络理论的应用意义 n独特型理论为人工调控免疫应答提供新的思路，特别是处于超敏状态下如过敏症，自身免疫病和器官移植n现已经利用抗Id抗体的抑制作用进行实验治疗成功。四、神经内分泌与免疫网络调节 n神经内分泌对免疫系统的调节n免疫系统对神经内分泌系统的调节（一）神经内分泌对免疫系统的调节 n免疫细胞上有接受神经递质和激素刺激的受体，这些内分泌激素和神经递质都具有免疫调节功能。（二）免疫系统对神经内分泌系统的调节作用 n免疫细胞产生的内分泌激素 n免
15、疫细胞产生的细胞因子对神经分泌系统的作用 免疫细胞产生的内分泌激素 n免疫细胞本身可以产生和释放内分泌激素，影响神经内分泌功能。目前已发现免疫细胞合成的神经递质和激素达10余种。免疫细胞产生的内分泌激素名 称产生细胞名 称产生细胞ACTH淋巴细胞、巨噬细胞生长抑制素单核细胞、肥大细胞、多形核白细胞内啡肽淋巴细胞、巨噬细胞脑啡肽辅助性T细胞生长激素淋巴细胞精氨酸 压素胸腺上皮细胞生乳素淋巴细胞催产素胸腺上皮细胞绒毛膜促性腺素T细胞神经垂体激素胸腺上皮细胞血管活性肠肽单核细胞、肥大细胞、多形核白细胞运载蛋白（TSH）T细胞免疫细胞产生的细胞因子对神经分泌系统的作用 n免疫细胞产生的淋巴因子和单核因
16、子除对自身活动进行调节外，还可作用到神经内分泌系统，从而影响全身各系统的功能活动，其中报导较多的有IL-I，IL-2及干扰素等。干细胞及干细胞生物工程干细胞及干细胞生物工程近年来在干细胞理论和技术研究方面取得了长足的进展。1999 年12 月,美国科学杂志把干细胞生物学和以干细胞临床应用为内容的干细胞生物工程评为20 世纪世界科学进展的最重要领域。已经成为继人类基因组大规模测序之后最具活力、最有影响和最有应用前景的生命科学研究领域之一。n干细胞(Stem Cell)是一种具有自我复制功能和多分化潜能的早期未分化细胞。n在特定条件下,它可以分化成不同的功能细胞,形成多种细胞和器官。n按其分化阶段
17、不同,干细胞大致可分为胚胎和成体干细胞。n80 年代,英国剑桥大学的Evans 和Kaufman 从小鼠囊胚中分离出胚胎干细胞。n1995 年,美国Thomson 从恒河猴胚囊中分离、克隆建立了第1 个灵长类动物的胚胎干细胞系。n1998 年,Thomson 又利用临床上自愿捐献的体外受精的胚胎内细胞团建立了人胚胎干细胞系。n胚胎干细胞又称全能干细胞。它是从胚胎细胞团中分离出来、能在体外培养的一种高度未分化细胞,是一种具有全能性或多向性分化潜能的细胞。n其特点是能大量繁殖并保持未分化状态;n在一定条件下能向内、中、外3 个胚层组织和细胞分化;n易于进行基因改造操作,注入囊胚后能广泛参与宿主胚胎
18、各组织器官的生长发育,形成嵌合体;n在体外培养扩增时,经遗传操作、选择和冻存,均不失其全能性;在不同生长条件下具有不同的功能状态。n成体干细胞又称多能干细胞。它是指到了个体发育的一定阶段甚至成体仍有分化能力的部分细胞,它们负责组织的更新和修复。n这类细胞有时还可向其它组织分化,称之为横向分化。例如肌肉细胞在一定条件下可以分化成为有增殖能力的骨髓细胞,血液前体细胞可以变为肌肉细胞,甚至长出肝细胞或脑细胞,故称其为多能干细胞,如多能造血干细胞等。n其特点是可分化为特定组织,当组织受到外伤、老化、疾病等损伤时,这些干细胞就增殖分化,产生新的组织来代替它们,以保持机体的动态平衡;可横向分化为其它组织。
19、n预测并阐明横向分化机制,就有可能利用病人自身健康组织的干细胞诱导分化成病损组织的功能来治疗疾病。n这样既可解决免疫排斥问题,又可避免胚胎细胞来源不足和社会伦理问题。n目前研究的成体干细胞主要有造血干细胞、角膜缘干细胞、神经干细胞、皮肤干细胞、脂肪干细胞和胰腺干细胞等。n干细胞生物工程是指在体外对干细胞进行操作,包括体外增殖,定向诱导,横向分化,基因修饰和组织成形等。n干细胞生物工程科学价值在于其诱人的应用前景,用细胞技术治疗疾病将是未来医学发展的方向n已从干细胞中培养出血液、内皮、心肌、骨、软骨、肌腱、神经细胞等。n胚胎干细胞可形成生物个体的所有组织细胞。n人们正致力于人类胚胎干细胞的识别、
20、分离、体外培养扩增与分化诱导工作。n目前的研究表明,人类胚胎干细胞可在体外诱导为造血干细胞、神经干细胞和心肌干细胞等。n在适当控制的条件下,胚胎干细胞有可能在体外培养体系中形成各种人体组织甚至人体器官。n如果这一目标得以实现,将使临床上器官移植所面临的器官来源紧缺以及免疫排斥等棘手问题得以解决。n现已可能在体外诱导形成肌肉、骨、软骨、韧带、肌腱以及脂肪组织等。同时,人们正致力于利用胚胎干细胞来制备肺和肾等人体器官。n胚胎干细胞也可能与基因治疗技术结合起来,治疗某些遗传性疾病。n由于蛋白质只能作用于细胞表面分子而发生作用;而且基因治疗常有依赖病毒序列作为基因载体的弊病,因此限制了“分子治疗”的应
21、用。n干细胞具有自我扩增和分化功能,因此导入的“外源基因”可以有效地得以扩散;干细胞可以在体外进行操作,对基因的改造和修饰可以在体外完成并经筛选后再导入体内,避免由于基因插入而导致的细胞失常;干细胞是人体细胞,作为载体其毒性最小,而且作为生命的最小单元,是导入组织的最佳形式。n定向诱导是指在体外把胚胎干细胞定向诱导分化为成熟的功能细胞n而横向分化则是把一种组织的成体干细胞诱导分化成另一种组织的“干细胞”或功能细胞。n不论定向诱导还是横向分化,它们的共同基础就是干细胞基因表达的调控。n干细胞可为组织工程研究提供良好的种子细胞,深入研究多能干细胞的分化机制、建立体外三维立体培养条件及开发可在体内应用的新型生物材料、在体外构建不同的组织器官用于临床是干细胞生物工程研究的核心。n干细胞生物工程的研究还处在一个初始阶段,特别是许多理论问题尚未阐明;技术上所面临的困难和障碍也很多,如细胞的来源、培养细胞的方法、诱导生长以及组织和器官的三维结构重建等等。思考题n了解免疫耐受与免疫调节的概念n掌握抗原抗体复合物的调节作用的机理n了解免疫耐受的维持和终止的影响因素n掌握免疫耐受的机制n掌握免疫网络学说和克隆选择学说下一堂课的内容为 “超敏反应与自身免疫病”
