Immunological tolerance

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1 Immunological tolerance
免疫耐受 Immunological tolerance

2 第十五章 免疫耐受 免疫耐受（immunological tolerance ）：在抗原刺激下，T与B细胞不能被激活产生特异免疫效应细胞及（或）特异性抗体，从而不能执行正免疫应答的现象。 免疫应答与免疫耐受的平衡

3 机 体 Ag1 → → T、B细胞活化，I R ( + ) 免疫效应物→ 排斥Ag1(免疫原)
机　体 Ag1 → 　 → T、B细胞活化，I R ( + ) 免疫效应物→ 排斥Ag1(免疫原) Ag2 →　　→ T、B细胞不活化，I R ( - ) 耐受 无效应物 → 不排斥Ag2(耐受原)

4 第一节 免疫耐受的形成及表现 第二节 免疫耐受机制 第三节 免疫耐受与临床医学

5 第一节 免疫耐受的形成及表现 胚胎期及新生期接触抗原所致的免疫耐受
1.胚胎期嵌合体形成中的耐受 owen于1945年首先报道了胚胎期接触同种异型抗原所致免疫耐受的现象。这种耐受具有抗原特异性。 2.在胚胎期人工诱导的免疫耐受 owen和medawar等设想，可能是在胚胎期接触同种异型抗原诱导而诱导了免疫耐受的产生。

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7 天然特异免疫耐受的形成 新 生 期 新 生 期 成年期移植CBA皮肤 成年期移植Balb/c皮肤 A系 A系CBA A系CBA
CBA CBA Balb/c 成年期移植Balb/c皮肤 CBA 天然特异免疫耐受的形成

8 胚胎期免疫系统尚未发育成熟，抗原异物的刺激导致抗原特异性免疫细胞克隆被排除，从而产生免疫耐受。
结论: 处于早期发育阶段的免疫细胞接触抗原(自 身或同种异型)可诱导免疫耐受。 机制： 胚胎期免疫系统尚未发育成熟，抗原异物的刺激导致抗原特异性免疫细胞克隆被排除，从而产生免疫耐受。 此期所形成的耐受具有特异性、持久性。

9 后天接触抗原导致的免疫耐受 （一）抗原因素与免疫耐受 1.抗原剂量 1964年Mitchison的实验, BSA剂量在
10-8M ~ M M 耐受 有应答,抗体生成 耐受

10 低带耐受：TDAg量过低不足以诱导有效应答而引起T细胞耐受。APC的MHC-Ag肽须达10-100以上才能有效提呈并激活T细胞(单一的TCR结合产生的活化信号不足以活化T细胞)。
高带耐受：抗原剂量太高，则诱导应答细胞凋亡，或可能诱导调节性T细胞活化，抑制免疫应答，呈现为特异性负应答状态，致T/B细胞耐受。

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12 低剂量→ 低带耐受 → 仅使T细胞耐受。 高剂量 → 高带耐受 → T、B细胞均耐受。 TI-Ag 需高剂量才能诱导耐受； TD-Ag低剂量和高剂量均可诱导耐受。 T细胞耐受易于B细胞耐受。

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14 HGG 耐受原（HGG） 检测应答（抗HGG） ＋ HGG ＋ 检测应答（抗HGG） X射线照射受者 耐受T 细胞 正常B细胞 正常T细胞
不同时间 HGG 正常T细胞 耐受B 细胞 ＋ 检测应答（抗HGG） X射线照射受者

15 T细胞和B细胞耐受特点比较 T 细 胞 B 细 胞 抗 原 TDAg 剂量高 / 低 TI Ag 剂量高 诱导期 短 1—2天 长 数十天
T 细 胞 B 细 胞 抗 原 TDAg 剂量高 / 低 TI Ag 剂量高 诱导期 短 1—2天 长 数十天 维持时间 长，数月至数年 短，数周 耐受形成 易 难

16 2.抗原类型及剂型 抗原单体分子易形成免疫耐受，其原因是由于蛋白单体不易被巨噬细胞吞噬处理，不能被APC提呈,T细胞不能被活化；可溶性抗原，不易诱发免疫应答；抗原联合佐剂使用或蛋白聚合体，可诱导正免疫应答。 3.抗原免疫途径 静脉注射及口服易致全身耐受；经皮内或皮下免疫，激活特异T细胞的免疫应答。 4.抗原持续存在

17 5.抗原表位特点 如：鸡卵溶菌酶(HEL)蛋白→免疫H-2b小鼠 →形成耐受； 去除HEL的N端三个氨基酸（即Treg 的表位）→免疫
H-2b小鼠 →耐受解除→Th细胞活化 →辅助B细胞产生Ab。 将能诱导Treg细胞活化的抗原表位，称为耐受原表位（tolerogenic epitope)。

18 6.抗原变异与免疫耐受 病原体发生抗原变异（如HIV、HCV），不仅使原有免疫力失效，亦会因变异而产生模拟抗原，这类抗原能与特异应答的T及B细胞表达的受体结合，却不能产生使细胞活化的第一信号，使细胞处于免疫耐受状态。

19 （二）机体方面的因素 年龄： 胚胎期 > 新生期 > 成年期 遗传因素： 不同种属 同一种属不同品系
与免疫系统的发育成熟度有关。 遗传因素： 不同种属 小鼠和大鼠：胚胎期 或 新生期 可致耐； 家兔、有蹄类和灵长类：胚胎期才可诱导耐受。 同一种属不同品系 HGG(0.1mg) C57BL/6小鼠  产生耐受性； HGG(1.0mg) A/J小鼠  产生耐受性； HGG(10mg) BALB/c小鼠  产生耐受性。

20 第二节 免疫耐受机制 免疫耐受按其形成时期的不同，分为中枢耐受和外周耐受。
第二节 免疫耐受机制 免疫耐受按其形成时期的不同，分为中枢耐受和外周耐受。 中枢耐受（central tolerance)是指在胚胎期及出生后T及B细胞发育的过程中，遇自身抗原所形成的耐受。 外周耐受（peripheral tolerance)是指成熟的T及B细胞遇内源性或外源性抗原，不产生正免疫应答，而显示免疫耐受。

21 一、中枢耐受 概念：中枢免疫器官(胸腺和骨髓)内，发育中尚未成熟的T、B淋巴细胞，识别自身抗原的细胞克隆被清除而形成的自身耐受。
2.骨髓内发育中的B细胞(表达mIgM的未成熟B细胞) 阴性选择  识别自身抗原的未成熟B细胞克 隆消除或处于无反应性(anergy)状态。

22 一、中枢耐受 T及B细胞发育阶段经受的克隆消除，显著减少出生后自身免疫病的发生；
诱导胸腺及骨髓中克隆消除的自身抗原包括：体内各组织细胞普遍存在的自身抗原（ubiquitous self-antigen）与组织特异抗原（tissue specific antigen）。

23 T细胞的中枢免疫耐受 皮质区 髓质区 输出胸腺 >95% 细胞凋亡 <5% CD 3+ 4+ 8+ γ α β δ
α: β 4+8+ CD3+pT CD3+ CD4+ 8－ CD4－ 8+ DC >95% 细胞凋亡 <5% 输出胸腺 皮质区 髓质区 T细胞的中枢免疫耐受 CD4+CD25+Foxp3+

24 二、外周耐受 1. 克隆清除及免疫忽视 克隆清除（deletion）：T细胞克隆的TCR对组织特异自身抗原具有高亲和力，且这种组织特异自身抗原浓度高者，则经抗原提呈细胞（APC）提呈，致此类T细胞克隆清除。 免疫忽视（immunological ignorance）：T细胞克隆的TCR对组织特异自身抗原的亲和力低，或这类自身抗原浓度很低，经APC提呈，不足以活化相应的初始T细胞，这种自身应答T细胞克隆与相应组织特异抗原并存，在正常情况下，不引起自身免疫病的发生。

25 但若以适宜剂量自身抗原刺激免疫忽视细胞，仍可致免疫正应答。
免疫忽视动物模型： 小鼠实验性变态反应性脑脊髓炎(EAE) ，是由对自身碱性髓鞘蛋白(MBP)的多肽特异应答的 Th1 细胞被活化所致的 中枢神经组织的迟发性超敏反应（DTH）。 ① 碱性髓鞘蛋白MBP为神经组织特异抗原 属隐蔽抗原，正常小鼠对其处于耐受状态 。

26 ② 人工建立对MBP特异识别的TCR转基因小鼠
　 体内有大量MBP特异性T细胞，但不发生EAE 。 因外周组织表达MBP量低，只有中枢神经组织MBP浓 度高，而该处是免疫隔离部位，初始T细胞不能进入。 ③ MBP+弗氏完全佐剂注入小鼠，则诱发EAE 因外周MBP抗原浓度增高，外周APC被活化，转基因MBP-TCR+T细胞活化，发生免疫应答，其表面所表达的粘附分子 （ LFA-1,VLA-4）,使其穿越血脑屏障，进入中枢神经组织 ，与表达MBP的细胞结合，致EAE。

27 免疫忽视的机制： 免疫忽视的打破： 感染：病原体与自身抗原的分子模拟作用； 1）组织特异性抗原浓度低，不足以活化初始T
(异嗜性抗原) 外伤：组织特异性抗原暴露增多； 相继APC活化、粘附分子表达增多，活化 初始T，效应TH1穿过隔离屏障致自身免疫病。 随感染的控制及消失，免疫忽视又可 恢复。

28 2. 克隆无能及不活化 概念：克隆无能指成熟的自身反应性T/B细胞遇外周特异性抗原时，表现为不活化状态。
转归：克隆无能的细胞部分凋亡，部分可长期存活， 在IL-2提供下，进行克隆扩增，导致自身免疫病。

29 克隆无能的原因 某些组织细胞不表达MHC-Ⅱ类分子。 2）缺乏第二活化信号 不成熟DC( iDC )不充分表达B7和MHC -Ⅱ类
分子，不产生 IL-12； 组织细胞表达自身抗原，但不表达B7、CD40等； (炎症时可表达，感染可诱发自身免疫病) 外周组织特异抗原浓度适宜时,虽能活化自身应答B细胞,但Th细胞不活化,不能提供B细胞扩增及分化所需的细胞因子,B细胞呈免疫无能状态。

30 3. 免疫调节细胞的作用 CD4+ CD25+Foxp3+ Treg等细胞具有负调节作用，经分泌IL-10 及TGF-β等细胞因子，抑制iDC分化为成熟DC，促进iDC诱导免疫耐受，抑制Th1及CD8+ T细胞功能。 与临床的关系： 具有抑制作用的T细胞经产生 TGF-β ，抑制DC、Th / CTL功能。如瘤型麻风的患者，Treg细胞呈优势活化，抑制Th1细胞应答，使得患者细胞免疫↓， Mφ、CTL活性↓，不能杀菌及抑菌，患者虽有抗体，但对细菌无抑制作用，疾病进展迅速。

31 4. 细胞因子的作用 除上述具有抑制作用的T细胞分泌的抑制性细胞因子外，细胞存活及生长因子的水平，亦涉及免疫耐受。外周免疫器官中初始T及B细胞，在未遇外来抗原前，因其对自身抗原的低应答，T及B细胞分别在 IL-7、 B细胞活化因子（B-cell-activating-factor,BAFF）刺激下存活与有限增殖；但如BAFF分泌过多，致B细胞增殖超限，易致自身免疫病如SLE、类风湿性关节炎等。

32 5. 信号转导障碍与免疫耐受 在T及B细胞活化过程中，活化信号经信号转导途径最终活化转导因子，启动相应基因，使细胞增殖并分化，表达效应功能。此过程亦受负信号分子反馈调控。如果这些负信号分子表达不足或缺陷，会破坏免疫耐受，导致自身免疫疾病。如：Lyn、CD5、PTEN(一种磷酸酶)、CTLA-4和PD-1等负调控分子缺陷，均易致自身免疫病。

33 6. 免疫隔离部位的抗原在生理条件下不致免疫应答
脑及眼前房,胎盘等均为免疫隔离部位。 产生免疫隔离部位的原因： 生理屏障；PD-1的负调控作用；抑制性细胞因子抑制Th1类细胞功能。 在免疫隔离部位的表达组织特异抗原的细胞，几乎无机会活化自身抗原应答T细胞克隆，因而这些T细胞克隆处于免疫忽视状态。 正常发育的个体，主要靠外周耐受机制及免疫调节维持对自身抗原的耐受；否则，致自身免疫病。

34 交感性眼炎 一只眼外伤时，晶体蛋白等眼内蛋白成分外溢，剌激自身应答性T细胞活化，产生效应性T细胞，其粘附分子(VCAM等)↑、血管内皮细胞粘附分子受体表达↑，活化的效应细胞进入健康眼，而致免疫损害。 一只眼外伤时，晶体蛋白等眼内蛋白成分外溢，剌激自身应答性T细胞活化，产生效应性T细胞，其粘附分子(VCAM等)↑、血管内皮细胞粘附分子受体表达↑活化的效应细胞进入健康眼。 血液循环

35 B细胞耐受机制： 1.单体抗原不能使BCR交联，而致B无能；
2.能使B细胞活化的抗原浓度，T细胞已耐受, 而无Th和细胞因子辅助，B细胞不能活化； 3.B细胞也有免疫忽视，感染时旁路活化的Th细胞可致自身免疫。 4.在生发中心，B细胞对外来抗原应答发生高频突变产生的自身应答克隆，与大量可溶性自身抗原相遇，导致B细胞凋亡消除。

36 第三节 免疫耐受与临床医学 免疫耐受与临床疾病的发生、发展及转归密切相关。生理性的免疫耐受对自身组织抗原不应答，不发生自身免疫疾病；病理性的免疫耐受，对感染的病原体或肿瘤细胞抗原不产生特异免疫应答，不能执行免疫防卫功能，则疾病发展及迁徙。为临床治疗目的，打破或建立免疫耐受，多处于临床前实验阶段。

37 建立免疫耐受 治疗移植排斥反应和自身免疫病等 1.口服免疫原 口服免疫原，可致局部肠道粘膜特异免疫，而抑制全身免疫应答。 应用： 口服 自身碱性髓鞘蛋白(MBP)→缓解EAE 口服 热休克蛋白HSP65→诱导Treg细胞→ 治疗类风湿性关节炎(RA)

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39 建立免疫耐受 2.静脉注射抗原 静脉注射单体抗原，能诱导免疫耐受。 3.移植骨髓及胸腺
在T及B细胞分化发育阶段，接触适量抗原，可通过阴性选择，诱导耐受。 剌激造血，增强阴性选择；恢复中枢耐受。 4.转染基因 将供者同种异型基因转染入受者骨髓干细胞，移植此类供者器官，则不被排斥。

40 5.脱敏治疗 在Ⅰ型速发型超敏反应中，皮下多次注射小剂量变应原，可诱导IFN-γ及TGF-β产生，抑制IgE型抗体产生，促进产生IgG ，达到脱敏目的。 6.防止感染 自身免疫常因感染而诱发。病原体的某些抗原与自身组织抗原的相似性，则病原体感染诱导产生的效应免疫细胞，不仅对病原体及被感染细胞有攻击作用，且对自身组织细胞亦有攻击作用。且感染所致DC的成熟与活化，也致自身反应性细胞的活化、增殖。

41 7.诱导产生具有特异拮抗作用的调节性细胞 小鼠EAE是特异Th1细胞的应答所致的病理过程，此特异Th1细胞表达的独特型TCR，可经独特型－抗独特型网络调节，诱导抗独特型T细胞产生，拮抗效应Th1细胞功能，从而抑制EAE。 8.自身抗原肽拮抗剂的使用 应用拮抗肽阻断自身抗原肽与相应T及B细胞的TCR及BCR结合，不能诱导免疫应答。已在动物试验中证实。

42 APC T细胞 免疫原肽 拮抗肽 活化 阻断 TCR MHC 拮抗肽阻断抗原肽的活化信号

43 打破免疫耐受 在慢性感染及肿瘤患者中，常因诱导免疫应答的条件缺陷，致免疫耐受；提供相应条件，可望恢复免疫应答。
1.免疫原及免疫应答分子用于肿瘤患者的治疗 重组TSA或TAA，作为肿瘤抗原疫苗； 增加MHC分子、B7、CD40等分子的表达； 以同源异种分子免疫，增强免疫原性，打破 免疫耐受。

44 打破免疫耐受 2.细胞因子及其抗体的合理使用。 3.多重抗感染措施，防止病原体产生抗原拮抗分子
IFN-γ、IL-12→ Th1↑→ CTL↑ GM-CSF → Mo,DC↑→抗肿瘤免疫应答→免疫治疗 抗TGF-βAb → 拮抗肿瘤细胞产生的TGF的 免疫抑制作用 3.多重抗感染措施，防止病原体产生抗原拮抗分子 易突变病毒，如HIV和HCV，感染过程中，因病毒突变产生抗原拮抗分子。后者能被MHC分子提呈，并与TCR结合，却产生不完全的活化信号，失去免疫防卫作用，病毒长期复制。早期控制感染，减少突变及抗原拮抗分子的生成。

45 肿瘤细胞转染表达MHC I类分子和B7分子，以提供第1和第2信号
晶体蛋白 屏障 血流 损伤（破坏）天然屏障（交感性眼炎） CD40L CD40 T细胞 HGG LPS B细胞 提供协同刺激信号 肿瘤细胞 B7 MHC I类分子 肿瘤细胞转染表达MHC I类分子和B7分子，以提供第1和第2信号

46 小 结 免疫耐受的概念： T或B细胞对抗原的特异性不应答状态 免疫耐受机制： 中枢耐受：克隆消除 外周耐受：克隆清除及免疫忽视
小 结 免疫耐受的概念： T或B细胞对抗原的特异性不应答状态 免疫耐受机制： 中枢耐受：克隆消除 外周耐受：克隆清除及免疫忽视 克隆无能及不活化，CK ， Treg细胞 免疫隔离部位，信号转导障碍

47 抗原剂量(低、高带耐受)， 免疫耐受的条件 免疫耐受与临床医学 抗原性质(单体) 抗原特异表位 T、B细胞耐受比较
建立：自身耐受，治疗自身免疫病； 外源耐受，治疗超敏反应和移植排斥反应。 打破：外源耐受，抗感染、抗肿瘤。

48 The End