二、免疫耐受机制
根据免疫耐受形成时期不同,免疫耐受分为:中枢耐受(central tolerance)和外周耐受(peripheral tolerance)。中枢耐受是指胚胎期及出生后T细胞、B细胞在中枢免疫器官发育过程中遇自身抗原所形成的耐受。外周耐受是指成熟的T细胞、B细胞遇内源性或外源性抗原,不产生免疫应答,而显示免疫耐受。
(一)中枢耐受
T细胞、B细胞在胸腺和骨髓内发育过程中,大部分自身反应性T细胞、B细胞在阴性选择阶段(negative selection)时被删除,产生中枢性耐受。中枢性耐受的破坏可导致自身免疫病。胸腺T淋巴细胞前体(又叫胸腺细胞)开始表达重组激活基因(RAG)蛋白酶并且开始重组αβTCR T细胞受体基因。既不表达CD4分子又不表达CD8分子的胸腺细胞被称为双阴性(DN)胸腺细胞。双阴性胸腺细胞增殖,经过大约20个细胞分裂,开始组装TCRβ链,仅仅表达了TCRβ链的双阴胸腺细胞将会进入下一步开始同时表达CD4和CD8分子,被称为双阳性(DP)胸腺细胞,双阳性胸腺细胞开始表达TCRα链和TCR,此时随机重组的TCR受体被称为种系TCR受体库(Germline repertoire)。这些淋巴细胞进行阳性和阴性选择,少于5%的细胞得以被选择而存活,离开胸腺成为naive成熟T 细胞。除了αβT 细胞,自然杀伤NK T细胞和γδT细胞也在胸腺里发育,过程稍微不同。
双阳性胸腺T细胞和胸腺皮层上皮细胞(thymic epithelial cell,TEC)相互作用,通过TCR上皮细胞MHC分子与自身抗原肽复合物相结合。双阳性胸腺T细胞内激活RAG蛋白酶,TCR受体α链被持续地重排,增大TCR受体与上皮细胞自身MHC分子结合的可能性。只有当TCR受体与上皮细胞MHC分子与自身抗原肽复合物共同结合后,RAG 蛋白酶表达才会停止,T细胞开始表达特定的αβTCR受体。当TCR受体与上皮细胞MHC分子/自身内源性蛋白复合物共同结合对于双阳性胸腺T细胞接收存活信号是必需的,这被称为阳性选择(positive selection)。阳性选择过程中双阳性胸腺T细胞TCR受体和上皮细胞MHC分子/自身抗原肽复合物之间发生轻微的结合力,那些没有结合力的或者强结合力的T细胞会收到死亡信号从而导致细胞凋亡,前者被称为忽视性死亡(death by neglect),后者被称为阴性选择(negative selection)。
MHC分子自身抗原肽复合物对于阳性选择和阴性选择是必须的。自身抗原肽的来源有两种。一种是来自体内组织细胞普遍表达的自身抗原,另一种是只在特定组织表达的特异性抗原。一种被称为自身免疫调节因子(autoimmune regulator,AIRE)的转录调控分子,可使胸腺髓质上皮细胞表达一般仅在外周组织特异表达的抗原,比如胰岛素、腮腺蛋白、甲状腺球蛋白等。
(二)外周耐受
中枢性免疫耐受是不完全的。在中枢免疫器官中未被删除的自身反应性成熟T、B细胞进入外周后受到外周耐受的制约。外周耐受机制如下。
1.克隆清除 自身反应性淋巴细胞在外周遭遇自身抗原后,如果自身抗原高水平表达,且与TCR具有高亲和力,经APC提呈后将为T细胞活化提供有效的第一信号,若APC因某种原因不能提供足够强度的第二信号,T细胞不仅不能被活化,反而会被诱导凋亡。若高水平的自身抗原导致B细胞受体广泛交联,且缺失T细胞提供的辅助信号,B细胞也将被诱导发生凋亡。
2.免疫忽视 免疫系统对低水平抗原或亲和力抗原不发生免疫应答的现象称为免疫忽视。自身抗原表达水平很低,不能有效活化相应的T细胞或B细胞,即发生免疫忽视。(https://www.daowen.com)
3.克隆失能 在外周,自身反应性T细胞、B细胞常以克隆失能状态存在。自身抗原特异性T细胞、B细胞在识别抗原时,如缺乏第二信号而不能充分活化,呈克隆失能状态。
4.免疫调节细胞的作用 调节性T细胞(regulatory T cells,Treg)具有负调节作用,抑制免疫反应,尤其对自身免疫反应的抑制。Treg可分为两种,天然调节性T细胞(n Treg)和诱导型调节性T细胞(iTreg)。n Treg在胸腺里自然分化而成,在周围组织CD4+T细胞中占到5%~10%,天然调节性T细胞一般经细胞间的直接接触抑制发挥免疫抑制作用。除了胸腺自然分化的n Treg,成熟T细胞离开胸腺后也可以经诱导获得调节性T细胞的表型和功能,被称为iTreg。由初始T细胞诱导产生的iTreg主要通过分泌TGF-β和IL-10等免疫抑制性细胞因子发挥免疫抑制功能。此外,除了Treg,调节性B细胞、调节性DC、髓源性抑制细胞(myeloid-derived suppressor cell,MDSC)也起到一定免疫调节作用。
5.免疫豁免部位的抗原在生理条件下不引起免疫应答 脑、眼前房等免疫隔离部位的抗原因双重机制而处于免疫耐受状态。
(1)生理屏障(如血脑屏障)阻止免疫豁免部位内的抗原进入淋巴和血液循环,阻止免疫细胞进入豁免部位。
(2)局部微环境易诱导免疫偏离,促进Th2型反应,抑制Th1型反应。
(3)表达Fas配体,诱导表达Fas的淋巴细胞凋亡。
(4)产生TGF-β为主的抑制性细胞因子,或通过表达PD-1配体抑制T细胞应答。
6.细胞因子 抑制性细胞因子、细胞存活因子和生长因子的水平(比如IL-17和BAFF)影响到T细胞、B细胞的存活,进而影响免疫耐受,导致自身免疫疾病。
7.信号转导 T细胞和B细胞在活化过程中受到负调节信号分子(比如CTLA-4)的调控,如果出现问题将会导致免疫耐受的破坏。