二、特异性免疫
特异性免疫又称适应性免疫,是指体内特异性T或B细胞受抗原刺激后,活化、增殖、分化为效应淋巴细胞,产生一系列生物学效应的全过程。根据参与细胞和效应机制的不同,可分为B细胞介导的体液免疫和T细胞介导的细胞免疫(图13-5)。
图13-5 特异性免疫途径
(一)特异性免疫的基本过程
特异性免疫的基本过程分三个阶段。
1.感应阶段(抗原提呈与识别阶段) 感应阶段是抗原提呈细胞(APC)对抗原的摄取、加工、处理和提呈过程。
2.反应阶段(活化、增殖、分化阶段) 特异性T、B细胞接受抗原刺激后活化、增殖及分化为效应淋巴细胞的过程。在此阶段,部分效应细胞转化为记忆细胞。
3.效应阶段(免疫应答阶段) 效应分子和免疫效应细胞协同作用,完成细胞免疫和体液免疫。其结果可能为清除抗原或诱导免疫耐受,也可能引发免疫相关疾病。
(二)抗原的提呈
1.抗原提呈细胞 抗原进入机体后,首先是被抗原提呈细胞(APC)捕获,它是指具有摄取、处理、加工、提交抗原信息给T细胞和B细胞功能的细胞群,分为专职APC和非专职APC两类。
专职APC主要是指树突状细胞、巨噬细胞和B细胞。这些细胞来源于骨髓和淋巴组织,它们表达MHCⅡ类分子,而且含有其他多种特殊的结构,如摄取和表达抗原的协同刺激分子。
非专职APC,通常不表达MHCⅡ类分子,只有在炎症过程中受到刺激后才可表达MHCⅡ类分子。包括血管内皮细胞、各种上皮细胞和间质细胞、皮肤的成纤维细胞等。这通常与自身免疫病的发病机制或炎症等有关。
2.抗原提呈细胞对抗原的加工处理和提呈 T细胞不能直接识别可溶性游离蛋白抗原。抗原只能通过APC加工处理,降解为多肽片段,并与MHC分子结合为多肽-MHC分子复合物,转移至APC表面,才能被T细胞识别。该过程称为抗原提呈。
(1)APC对外源性抗原的加工处理和提呈:外源性抗原进入机体,APC将其摄入细胞内,蛋白酶等将其水解为多肽片段,抗原肽与新合成的MHCⅡ类分子结合,形成抗原肽-MHCⅡ类分子复合物,转运至APC表面,供CD4+Th细胞识别。
(2)APC对内源性抗原的加工处理及提呈:内源性抗原在细胞内蛋白酶的作用下降解为多肽,与新合成的MHCⅠ类分子结合形成抗原肽-MHCⅠ类分子复合物,再转运至细胞表面,供CD8+Tc细胞识别。
(三)B细胞介导的体液免疫应答
抗原刺激机体后,诱导B细胞活化增殖,分化为浆细胞,产生特异性抗体参与免疫应答,由于抗体存在于体液中,故将B细胞介导的免疫效应称为体液免疫。大多数蛋白抗原为TD-Ag,在对它们进行识别的过程中需要Th细胞辅助,此外还有小部分抗原(如多糖抗原)为TI-Ag,可以由B细胞直接进行识别而无须Th细胞辅助。
1.体液免疫的基本过程
(1)TD-Ag诱导的过程:
TD-Ag诱导的体液免疫应答在抗原提呈与识别阶段,抗原提呈细胞或B细胞必须将吞噬的抗原加工处理成抗原肽并与MHCⅡ类分子结合成复合物(TCR识别抗原肽、CD4识别MHCⅡ类分子称双识别),产生活化第一信号;APC表面的共刺激分子B7与CD4+Th细胞的共刺激分子CD28相互作用诱导产生活化第二信号。至此,CD4+Th细胞被活化。活化的Th细胞又可分泌一系列细胞因子,反过来作用于巨噬细胞和B细胞,进一步促进B细胞的活化。
B细胞与TD抗原特异性结合后,向胞内传递刺激信息的方式与Th细胞类似。BCR需要与相邻的穿膜蛋白Igα和Igβ相结合,传递活化第一信号。B细胞表面的CD40分子可与活化后T细胞表面的CD40L结合产生活化第二信号(图13-6)。在双信号的刺激下,B细胞进入活化、增殖、分化阶段。B细胞分化成熟为浆细胞,合成分泌各种特异性抗体,发挥体液免疫,部分浆细胞转化为记忆细胞。
图13-6 Th细胞与B细胞间的相互作用
(2)TI-Ag诱导的过程:
TI-Ag诱导的B细胞激活不需Th细胞辅助,一般也不需要巨噬细胞参与。这类抗原通常只能激活B1细胞。B1细胞产生于个体发育早期,只能产生IgM类抗体,不能产生记忆细胞,也不能引起再次应答。
2.体液免疫效应 主要是通过抗体发挥效应,包括以下内容。
(1)中和作用,抗体与病毒或外毒素结合,具有重要的抗感染作用,但抗体只有识别作用,不具有杀伤作用,还需借助免疫细胞或免疫分子的协同,才能发挥排异作用。(https://www.daowen.com)
(2)通过激活补体引起溶菌、溶细胞等效应。
(3)通过免疫调理作用增强吞噬细胞的活性。
(4)通过发挥ADCC效应,有助于杀伤肿瘤细胞及被病毒感染的靶细胞。
(5)在某些情况下,抗体还可参与超敏反应,引起病理性损伤。
3.抗体产生的一般规律
(1)初次应答:机体初次受某种抗原刺激,需要较长潜伏期才能在血液中出现抗体,具有以下特点:①潜伏期长(7~10天);②抗体以IgM为主;③抗体亲和力低;④抗体维持时间短;⑤抗体滴度低。
(2)再次应答:机体再次接触相同抗原时,抗体出现的潜伏期较初次明显缩短,具有如下特点:①潜伏期短(2~3天);②抗体以IgG为主;③抗体亲和力高;④抗体维持时间长;⑤抗体滴度高。初次应答和再次应答的差别主要是参加再次应答的细胞是记忆性T、B细胞(图13-7)。抗体产生的规律可以指导预防接种,免疫检测。
图13-7 初次应答与再次应答示意图
(四)T细胞介导的细胞免疫应答
T细胞介导的免疫应答即细胞免疫,通常由TD抗原引起,参与免疫应答的细胞有抗原提呈细胞、CD4+Th1细胞、CD8+Tc细胞。
1.T细胞对抗原的识别及活化过程
(1)CD4+Th1细胞的形成:CD4+Th细胞通过表面TCR-CD3复合物,与APC表面相应的抗原肽-MHCⅡ类分子复合物特异性结合,并通过CD3分子将原刺激信号转至细胞内,同时CD4分子与提呈抗原肽的MHCⅡ类分子的Ig样区结合,产生T细胞活化第一信号;APC表面的B7与Th表面CD28相互作用后,诱导产生T细胞活化第二信号。双信号导致CD4+Th细胞活化。活化的CD4+Th在以IL-12为主的细胞因子作用下分化为CD4+Th1细胞,即效应Th1细胞。
(2)CD8+Tc细胞的活化:CD8+Tc细胞的活化也需要双信号,即CD8+Tc细胞通过表面TCR-CD3复合物与APC表面相应的抗原肽-MHCⅠ类分子复合物特异性结合后,在CD8分子协助下,诱导产生T细胞活化第一信号;CD8+Tc细胞通过表面CD28等共刺激分子与APC表面B7等共刺激分子的相互作用,可分化增殖为致敏Tc细胞。
2.效应T细胞的应答效应
(1)Th1细胞介导的炎症反应:抗原刺激后产生的效应Th1细胞,可释放IL-2等多种细胞因子,刺激巨噬细胞生成,并增加局部组织血管内皮细胞黏附分子的表达,促进淋巴细胞和单核巨噬细胞浸润,诱发慢性炎症或迟发型超敏反应。经过激活的巨噬细胞,其吞噬杀伤能力得到极大增强,可吞噬结核分枝杆菌等胞内寄生菌。
(2)致敏Tc细胞介导的细胞毒效应:致敏Tc细胞与靶细胞上的抗原肽-MHC Ⅰ类分子复合物结合后,释放穿孔素、蛋白酶等细胞毒素。穿孔素可在靶细胞的膜上打孔,蛋白酶随之进入靶细胞激活胞内的核酸内切酶,降解靶细胞核酸,使靶细胞溶解破坏。致敏Tc细胞还可以表达Fas配体(FasL)与靶细胞表面的Fas分子结合诱导靶细胞的细胞凋亡(图13-8)。
图13-8 致敏Tc细胞杀伤靶细胞机制示意图
3.细胞免疫的生物学意义
(1)抗感染作用:细胞免疫主要抵抗胞内寄生菌(如结核分枝杆菌、伤寒杆菌等)、病毒、真菌及某些寄生虫感染。
(2)抗肿瘤作用:Tc细胞可直接杀伤带有相应抗原的肿瘤细胞。有些淋巴因子如肿瘤坏死因子(TNF)、干扰素等在抗肿瘤免疫中也具有一定作用。
(3)免疫损伤:参与移植排斥反应、迟发型超敏反应及自身免疫病。
点滴积累
(1)非特异性免疫亦称固有免疫,是生物体在长期种系进化过程中形成的一系列防御机制。固有免疫经遗传获得,与生俱来,对各种侵入的病原微生物或其他抗原性异物可迅速应答。
(2)特异性免疫又称适应性免疫,是体内抗原特异性T或B细胞受抗原刺激后,活化、增殖、分化为效应淋巴细胞,产生一系列生物学效应的全过程。根据参与细胞和效应机制的不同,可分为B细胞介导的体液免疫应答和T细胞介导的细胞免疫应答。