特异性T淋巴细胞应答.ppt

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1、特异性T淋巴细胞应答,概论T细胞对抗原的识别T细胞活化的过程效应T细胞的应答效应,概论,未与特异抗原相遇的成熟T细胞，即初始T细胞表面的TCR与APC表面的抗原肽：MHC分子复合物特异结合称为抗原识别。在其它辅助因素作用下，T细胞活化、扩增，分化成为能清除病原微生物的效应T细胞的过程称为免疫应答。其分为三个阶段：抗原识别阶段；T细胞活化、增殖、分化阶段；效应细胞产生及效应阶段。,第一节 T细胞对抗原的识别,APC向T细胞提呈抗原的过程APC与T细胞的相互作用TCR识别抗原的特点 TCR识别抗原肽的MHC限制性 T细胞进行抗原识别的部位,APC向T细胞提呈抗原的过程,抗原提呈细胞的抗原肽：MHC

2、分子复合物与T淋巴细胞表面的TCR结合，成为TCR/抗原肽：MHC分子三元体，提呈给T淋巴细胞从而活化T细胞的全过程。,APC与T细胞的相互作用,T细胞进行抗原识别的部位TCR与P-MHC结合的分子结构T细胞与APC的非特异结合T细胞与APC的特异性结合T细胞突触,T细胞进行抗原识别的部位,一般来说免疫应答发生在外周淋巴组织，如淋巴结、脾。所有上述外周淋巴组织中都有能捕获这些抗原的APC，它们携带经过处理的抗原至淋巴结的副皮质区及脾的小动脉周围淋巴鞘处，与T细胞结合，提呈抗原，进而活化T细胞。,T细胞与APC的非特异结合,表面粘附分子的结合 1.无特异性 2.低亲和性 3.短暂性无相应特异抗原

3、结合即分离，T再次进入淋巴循环,T细胞与APC的特异性结合,非特异结合后，TCR识别并结合p-MHC，CD3传递特异性识别信号：LFA-1构象改变，与ICAM亲和力增强（结合可达数天）CD4/CD8增强TCR-p-MHC亲和力共刺激分子互相结合，提供协同刺激信号T细胞突触的形成：,T细胞与APC的非特异性结合,TCR搜索特异性Ag肽-MHC复合物,免疫突触,成功,失败,分离,T细胞突触（T cell synapse),免疫突触：T细胞在和APC识别结合的过程中，多种跨膜分子聚集在富含神经鞘磷脂和胆固醇的“筏”状结构上，并相互靠拢成簇，形成细胞间相互结合的部位。中心：TCR-肽-MHC复合物内层

4、：B7-CD28；CD58-CD2外围：IFA-1ICAM-1；CD45等,免疫突触的平面模式图,TCR与P-MHC结合的分子结构,和链可变区的CDR1和CDR2区：MHC分子的多态区和抗原肽的两端CDR3区结合抗原肽中央的T细胞表位处所以决定TCR识别抗原特异性的是CDR3区。,TCR的MHC限制性识别,MHC限制性,任何个体T细胞仅识别由同一个体APC表面的MHC分子提呈的抗原肽,第二节 T细胞活化的过程,T细胞活化涉及的分子 T细胞活化的信号转导途径 T细胞活化信号涉及的靶基因抗原特异性T细胞克隆性增值和分化,T细胞活化、增殖、分化,活化CD4+T细胞双信号CD8+T细胞双信号+CD4+

5、T辅助增殖IL-2/IL-2R克隆性增殖分化CD4+T细胞Th1和Th2CD8+T细胞CTL,T细胞活化涉及的分子,T细胞活化的第一信号T细胞活化的第二信号细胞因子促进T细胞充分活化,T细胞活化的第一信号,来自抗原与其受体的结合，即抗原识别 TCR与抗原肽：MHC分子复合物的结合。CD3、CD4/CD8转导信号,T细胞活化的第二信号,T细胞表面的CD28与APC上的协同刺激分子B7-1（CD80）和B7-2（CD86）的结合。促IL-2合成无第二信号，导致T细胞无能，维持免疫耐受,细胞因子促进T细胞充分活化,T细胞的充分活化还有赖于许多细胞因子的参与。IL-1、IL-2、IL-6、IL-12等

6、,协同刺激分子提供的第二信号在T细胞活化上起重要作用：1、若缺乏协同刺激分子提供的第二信号，T细胞不能充分活化，也不能发挥效应。2、抗原识别时没有协同刺激信号，则使抗原特异性T淋巴细胞凋亡，或被诱导呈无能状态(anergy)。,抗原特异性T细胞克隆性增值和分化,抗原激活成熟的T细胞后，诱使其表达多种细胞因子及其受体如IL-2、IL-2R经自分泌或旁分泌作用，使T细胞克隆扩增，并使其子代细胞分化成效应细胞。IL-4、IL-6、IL-7、IL-12、IL-15、IL-18等也发挥重要作用。,抗原特异性T细胞克隆性增值和分化,T细胞增值后，定向分化为效应T细胞CD4：Th0Th1、Th2Tr、TmC

7、D8：Th细胞依赖性 Th细胞非依赖性,活化 T细胞的转归,T淋巴细胞活化信号的转导过程,概论信号的跨膜传递和转导通路的启动抗原激活信号胞内转导的主要途径T细胞信号转导抑制剂,概论,T、B淋巴细胞抗原受体特异性结合抗原后，将胞外刺激信号传递至细胞内部，使转录因子活化，转位到核内，活化相关基因。这一过程称为信号转导（signal transduction）。指一种信号形式转换成另一种形式。通过信号转导，细胞外信号被转换成胞内的生化事件，使信号进入细胞核，引起基因的转录激活和表达。,信号转导过程中涉及到的主要分子及事件,受体、聚合、靠拢/接触、相互磷酸化/反向磷酸化PTK：分为受体型（跨膜型）及非

8、受体型（胞内型）两大类。免疫细胞激活一般涉及非受体型PTK，又可进一步分为受体关联性和游离于胞质中的两种。PTPAdapter：接头蛋白/转接蛋白/信号分子、LAT、SH2携带蛋白/SHC、BLNKSH2结构域磷酸化、去磷酸化转录因子、转位、转录基因调控区（启动子、增强子）,参与T、B细胞激活信号转导的一些蛋白激酶家族（A）和PTK Src分子结构示意图（B）,信号的跨膜传递和转导通路的启动,抗原作用下跨膜分子信号转导成分的多聚化CD45对PTK Src的去抑制作用T细胞识别信号转导的起始步骤,抗原作用下跨膜分子信号转导成分的多聚化,抗原和细胞表面受体分子的结合，引起细胞膜上相关分子的一个重要

9、物理变化多聚作用（multimerization）。对T细胞指得是参与T细胞激活的各种跨膜分子如TCR/CD3、辅助受体CD4或CD8、CD45等相互靠拢成簇（clustering）受体关联性酪氨酸激酶相互靠近，相互磷酸化或反式磷酸化（trans-phosphorylation）,CD45对PTK Src的去抑制作用,PTK Csk专以PTK Src分子C端505位抑制性酪氨酸为靶目标。在Csk的作用下，该酪氨酸残基一直处于和磷酸根相结合的状态。由此形成了Src的SH2结构域和同一个分子上C端pY相结合的条件，这一结合使分子的C端卷曲起来，遮掩了PTK Src活性中心即催化结构域上的激活性酪氨

10、酸残基Y394，使之不能发生磷酸化。因而，在未致敏T细胞中，PTK Src是没有活性的。,CD45对PTK Src的去抑制作用,CD45分子胞内段上有两个结构域行使蛋白酪氨酸磷酸酶的功能。迅速作用于Src(主要是Fyn和Lck)分子C端的pY505，后者脱磷酸化后，Src分子的SH2即不再作用于pY505，放开C端，将PTK的活性中心暴露出来，为Fyn和Lck分子有效地发生相互磷酸化创造了条件。,PTK Src分子C端酪氨酸残基的磷酸化和脱磷酸化对受体关联性酪氨酸激酶活性的调节,T细胞识别信号转导的起始步骤,抗原作用下信号转导分子发生多聚化，PTP CD45解除PTK Src分子C端对激酶活性

11、的抑制作用胞内PTK Src分子(Fyn，Lck)因相互磷酸化而被激活激活的PTK Src使CD3分子(主要是CD3连)胞内段ITAM中的酩氨酸发生磷酸化；磷酸化的ITAM借助和SH2结合，招募PTK syk家族中的重要成员ZAP-70；然后，已活化的Src使得招募至CD3链附近的ZAP-70分子发生磷酸化。,T细胞识别信号转导的起始步骤,蛋白激酶ZAP-70因磷酸化而激活，引起跨膜的转接蛋白LAT胞内段上多个酪氨酸残基发生磷酸化(以Yp或pY表示)。磷酸化的LAT(有可能还通过另转接蛋白SLP-76)把各种带有SH2结构域的信号蛋白招募至TCR/CD3附近，其中包括胞膜内侧的磷脂酶C(PLC

12、-)和转接蛋白Grb-2。后两者启动（或参与启动）两条不同的信号转导途径。,TCR活化信号胞内转导的主要途径,磷脂酰肌醇途径/PLC-活化：含有SH2功能区的磷脂酶C-（phospholipse C-，PLC-）MAP激酶相关途径/MAP激酶活化：丝裂原激活的蛋白激酶（mitogen activated protein kinase）,T细胞抗原识别信号转导的两条主要途径,T细胞信号转导抑制剂,免疫嗜素（immunophilin）：T细胞专门和抑制剂起作用的蛋白质，它们可以和信号转导途径中的一些成分竞争性结合而阻断信号的传递。CsA、FK506、rapamycin,第四节 转录因子活化及基因表

13、达,转录因子活化：转录因子即DNA结合蛋白，可结合到有关基因的调控区，增强启动子的活性，而促使转录开始。如：AP-1、NF-B、NFAT等。T细胞基因表达：转录因子、细胞因子、MHC类分子、CD40L、Fas,效应T细胞的应答效应,细胞免疫的重要效应细胞有两类。其一是Th1型CD4+Th细胞，经活化M而诱生炎症，在宿主抗胞内病原感染中起重要作用。其二是CD8+CTL，它藉分泌细胞毒素杀伤表达抗原的靶细胞。,一、Th细胞的效应,Th1对巨噬细胞的作用Th1对淋巴细胞的作用Th1对中性粒细胞的作用Th2细胞的生物学活性,Th1细胞对巨噬细胞的作用,活化作用：1.释放细胞因子(如IFN-)活化巨噬细

14、胞；2.通过其表面的CD40L与巨噬细胞表面的CD40结合活化巨噬细胞，增强巨噬细胞的吞噬和杀菌能力；,Th1细胞对巨噬细胞的作用,诱生和趋化作用：1.产生IL-3及GM-CSF，它可刺激骨髓产生新的巨噬细胞。2.感染部位的Th1细胞分泌TNF-和TNF-(淋巴毒素)，它可使炎症部位的血管内皮细胞粘附分子表达增加，而使吞噬细胞粘附其表面。,Th1细胞对巨噬细胞的作用,与上述作用相反，M的活化也要受到严格的控制。首先，只有提呈抗原给T细胞的M会最直接、最快速地被活化。在其周围的没有感染的M不能被活化。另外，由于IFN-mRNA的半寿期短，大大限制其有效活性时间，藉此限制效应T细胞对M的活化。再者

15、，M可分泌IL-10，它可抑制IFN-产生，从而抑制M活化。,Th1细胞介导的细胞免疫应答,TD抗原,APC摄取、处理、提呈抗原,活化信号1,CD4+Th1细胞识别抗原肽-MHC-II类分子复合物,Th1细胞活化增殖,活化信号2,Th1细胞与APC接触,细胞因子,活化巨噬细胞,静止巨噬细胞,分泌炎性因子,迟发超敏反应（DTH）,细胞因子,CD4+Th1细胞介导的细胞免疫应答,TD抗原,APC摄取、处理、提呈抗原+Th1细胞,活化信号1,TCR/肽-MHC-II,CD4-MHC II,Th细胞活化增殖分化成Th1细胞,活化信号2,B7/CD28协同刺激分子,分泌细胞因子,活化巨噬细胞,静止巨噬细

16、胞,分泌炎性因子,迟发型超敏反应（DTH）,活化APC释放细胞因子,趋化、激活淋巴细胞,促进白细胞的血管渗出,Effector functions of Th1 cells,Th1对T淋巴细胞和中性粒细胞的作用,产生IL-2等细胞因子，促进T淋巴细胞增殖而放大免疫效应产生TNF-和TNF-活化中性粒细胞促进其杀伤作用,Th2细胞的生物学活性,辅助B细胞增值分化参与超敏反应性炎症,二、CD8+细胞毒性T细胞,杀伤T细胞的产生Tc杀伤靶细胞的过程,杀伤T细胞的产生,杀伤T细胞（CTL或Tc)在抗病毒感染和对癌细胞的免疫监视功能上很重要。CTL细胞的前体(CTLp)识别细胞表面与MHC-类分子结合的

17、抗原肽，此时它需要Th细胞的辅助。APC处理病毒抗原，进而 既表达抗原肽：MHCI类分子复合物，也表达抗原肽：MHC类分子复合物。,CTLp不能向Th提呈抗原，因此很可能Th和CTLp结合到同一个APC上，即该APC既表达抗原肽：MHC-I类分子复合物，也表达抗原肽：MHC-II类分子复合物。其中抗原肽：MHC-I类分子活化CTLp；而抗原肽：MHC-II类分子活化Th。Th活化后释放IL-2、IL-6等细胞因子，并在抗原肽：MHC-I类分子发出的特异活化信号作用下，CTLp增殖分化为效应CTL(Tc)。,杀伤T细胞的产生,也就是抗原肽：MHC I 类分子结合TCR后，活化 CTLp，抗原肽：

18、MHC类分子结合TCR后，活化Th。由激活的Th释放的细胞因子作用于与其密切相邻的CTLp。CTLp在IL-2、IL-6等细胞因子提供下，在抗原肽：MHC I类分子发出的特异活化信号作用下，CTLp增殖分化为效应CTL(Tc)。,CD8+TC细胞介导的细胞免疫应答,可溶性肿瘤或病毒抗原 APC摄取处理提呈,CTLpTCR识别抗原肽-MHC-I类分子复合物,APC/CTL粘附分子作用,CD4+Th细胞活化,CTLp活化增殖分化为效应CTL,脱颗粒释放穿孔素、颗粒酶,FasL/Fas,靶细胞死亡,活化信号,活化信号,2,1,分泌细胞因子,+靶细胞,或促进APC表达共刺激分子,效-靶细胞结合和CTL

19、的极化,效应T高表达粘附分子可有效结合表达相应受体的靶细胞，再识别特异性抗原后发生极化CTL的极化：CTL内亚显微结构向效-靶细胞接触部位重新排列和分布,Tc杀死靶细胞的过程,效应Tc细胞识别抗原而活化后，释放胞浆内的颗粒，其一是穿孔素(perforin)，在靶细胞膜上穿孔；其二是颗粒酶(granzyme)，诱导靶细胞凋亡。此外，Tc活化后除经释放胞内颗粒杀死或促进靶细胞凋亡，还可由于活化后Tc表达FasL，它可与靶细胞上的受体Fas分子结合，促使靶细胞凋亡。,记忆性T细胞的形成,记忆性T细胞（Tm）：对特异性抗原有记忆能力、寿命较长的T淋巴细胞，再次遇到相同抗原后，可迅速活化、增殖、分化为效

20、应细胞。,T细胞活化后诱导的细胞凋亡,活化诱导的细胞凋亡（AICD）：活化的T 细胞可高表达FasL,当他们与自身或相邻表达Fas 的效应淋巴细胞结合后，可通过Fas/FasL 途径使上述效应淋巴细胞凋亡被动细胞死亡：淋巴细胞所接受的抗原刺激和生存信号及所产生的生长因子减少导致胞内线粒体释放细胞色素C，通过caspase级联反应而致细胞凋亡,CTL杀伤具有高度的抗原特异性及严格的MHC限制性,Cytolysis,Cytolysis/Necrosis：Cytolysis is the form of uncontrolled cell death,which leads to lysis of

21、cells,inflammatory responses and,potentially,to serious health problems.perforin（Pf）,Apoptosis,Apoptosis/programmed cell death/cell death：Apoptosis,or programmed cell death,is a normal component of the development and health of multicellular organisms.Cells die in response to a variety of stimuli an

22、d during apoptosis they do so in a controlled,regulated fashion.指细胞遵循一定的程序，通过激活内源性DNA内切酶导致的生理性死亡。,Apoptosis主要特征,形态学上出现胞膜泡化，胞质紧缩，核染色质凝聚，凋亡小体（apoptotic body）形成；生化变化为DNA在核小体之间断裂降解，在电泳上呈“梯状”结构。,the cytoplasm begins to shrink following the cleavage of lamins and actin filaments(A).Nuclear condensation ca

23、n also be observed following the breakdown of chromatin and nuclear structural proteins,and in many cases the nuclei of apoptotic cells take on a horse-shoe like appearance(B).Cells continue to shrink(C),packaging themselves into a form that allows for easy clearance by macrophages.These phagocytic

24、cells are responsible for removing apoptotic cells from tissues in a clean and tidy fashion that avoids many of the problems associated with necrotic cell death.In order to promote their phagocytosis by macrophages,apoptotic cells often ungergo plasma membrane changes that trigger the macrophage res

25、ponse.One such change is the translocation of phosphatidylserine from the inner leaflet of the cell to the outer surface.Membrane changes can often be observed morphologically through the appearance of membrane blebs(D)or blisters which often appear towards the end of the apoptotic process.Small ves

26、icles called apoptotic bodies are also sometimes observed(D,arrow).,Apoptosis机制,CTL活化后大量表达FasL，结合靶细胞表面的Fas分子，其胞内段的死亡结构域（death domain，DD）激活一系列caspase（半胱天冬氨酸蛋白酶）破坏细胞骨架中的结构蛋白（肌动蛋白丝）及核蛋白（DNA修复酶、核纤层蛋白）等与细胞功能有关的重要蛋白死亡信号的逐级转导激活内源性DNA内切酶（CAD）核小体断裂 细胞结构毁损 细胞死亡。,A.extrinsic signals：death inducing ligands（1）or

27、 granzyme（4）.B.intrinsic signals：1.cell stress:radiation(2)or chemicals or to viral infection(3).2.growth factor deprivation or oxidative stress.In general intrinsic signals initiate apoptosis via the involvement of the mitochondria(5).,Apoptosis 机制,CTL通过颗粒胞吐释放颗粒酶 借助穿孔素构筑的小孔穿越细胞膜 激活另一个caspase 3、7、8、

28、10 引发caspase级联反应 靶细胞凋亡。,Apoptosis 机制,When T-cells recognise damaged or virus infected cells,they initiate apoptosis via granzyme in order to prevent damaged cells from becoming neoplastic(cancerous)or virus-infected cells from spreading the infection.,复习题,名词解释：T细胞抗原识别、协同刺激信号、抗原受体交联、信号转导、ITAM、穿孔素、颗粒酶、问答题：简述TCR识别抗原的特点、能活化T细胞的物质包括哪几类？举例说明、试述T细胞活化的双信号理论、简述巨噬细胞与CD4+Th1细胞之间的相互作用、CTLp是如何识别抗原肽进而增殖、分化成效应CTL的？简述效应Tc细胞杀伤靶细胞的过程和机制,