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第十五章 免疫耐受
在生理条件下，机体免疫系统对外来抗原进行“免疫正应答”，以清除病原；对体内组织细胞表达的自身抗原，却表现为“免疫不应答”（unresponsiveness）或“免疫负应答”，不引起自身免疫病。这种对抗原特异应答的T细胞与B细胞，在抗原刺激下，不能被激活，不能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，称为免疫耐受（immunological tolerance）。诱导免疫耐受的抗原称耐受原（toleragen）。免疫耐受具有免疫特异性，即只对特定的抗原不应答，对不引起耐受的抗原，仍能进行良好的免疫应答。因而，在一般情况下，不影响适应性免疫应答的整体功能，这不同于免疫抑制药物引起的对免疫系统的普遍的抑制作用。免疫耐受和免疫正应答两者均是免疫系统的重要功能，一方面对自身抗原的耐受，避免发生自身免疫病；另一方面，免疫系统对外来抗原或内源新生抗原应答，执行抗感染、抗肿瘤的防卫功能。免疫应答与免疫耐受的平衡实际上是“阴”与“阳”的平衡，保持免疫系统的自身（内环境）稳定（homeostasis）。
第一节 免疫耐受的形成及表现
在胚胎发育期，不成熟的T及B淋巴细胞接触抗原，不论是自身抗原或外来抗原，都会形成对所接触抗原的免疫耐受，出生后如再遇相同抗原，免疫系统不予应答，或不易应答。原则上，这种免疫耐受长期持续，不会轻易被打破。在后天过程中，原本对抗原应答的T及B细胞克隆，受多种因素影响，也会发生免疫耐受，这类耐受能持续一段时间，部分耐受可能随诱导因素的消失而逐渐解除，重新恢复对相应抗原的免疫应答能力。
一、 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年首先报道了在胚胎期接触同种异型抗原所致免疫耐受的现象。他观察到异卵双胎小牛的胎盘血管相互融合，血液自由交流。出生后，两头小牛体内均存在两种不同血型抗原的红细胞，构成红细胞嵌合体（chimeras），互不排斥（图15-1A）。且将一头小牛的皮肤移植给其孪生小牛，亦不产生排斥。然而，将无关小牛的皮肤移植给此小牛，则被排斥，故这种耐受具有抗原特异性，是在胚胎期接触同种异型抗原所致的免疫耐受。

2．在胚胎期人工诱导的免疫耐受 根据Owen的观察，Medawar等设想，可能是在胚胎期接触同种异型抗原诱导了免疫耐受的产生。Medawar等将CBA（H-2k）品系小鼠的骨髓输给新生期的A品系（H-2a）的小鼠。在A系小鼠出生8周后，移植以CBA系鼠的皮肤，此移植的皮肤能长期存活，不被排斥，但移植无关品系Balb/c小鼠（H-2d）的皮肤，则被排斥（图15-1B）。Medawa等的实验不仅证实了Owen的观察，而且揭示当体内的免疫细胞处于早期发育阶段，而尚未成熟时，可人工诱导其对“非己”抗原产生免疫耐受。
Medawar等的实验,证实了Burnet的推测，即在胚胎发育期，不成熟的自身免疫应答细胞接触自身抗原后，会发生克隆清除，从而形成对自身抗原的耐受。故Burnet和Medawar于1960年共同获得诺贝尔生理学或医学奖。
二、后天接触抗原导致的免疫耐受
同一种抗原，因条件不同，既可是免疫原，即在适宜的共刺激活化信号的协同作用下，可使T细胞和B细胞发生活化，产生特异性免疫应答；但不适宜的抗原量及抗原表位的变异，亦可使抗原成为耐受原，导致T细胞和B细胞发生免疫耐受。T细胞须接受双信号，才能活化。T细胞即使接触适宜的抗原，若缺乏第二信号，亦不能充分活化；B细胞除接受抗原刺激外，亦须有辅助活化信号，缺乏任一活化信号，细胞均不能活化。若缺乏生长因子及分化因子，活化的T及B细胞则不能进行克隆扩增，不能分化为效应细胞，表现为免疫耐受现象。再则，在胚胎发育期，并非所有自身应答细胞均被清除，这些未被清除的自身应答细胞，以免疫耐受状态存在于外周淋巴组织中。
（一）抗原因素
1．抗原剂量 抗原剂量与免疫耐受的关系首先由Mitchison于1964年报导，他给小鼠注射不同剂量的牛血清白蛋白（BSA），观察Ab产生， 发现注射低剂量（10-8M）及高剂量（10-5M）牛血清白蛋白（BSA）均不引起Ab产生，只有注射适宜剂量BSA（10-7M）才致高水平的Ab产生。Mitchison将抗原剂量太低及太高引起的免疫耐受，分别称为低带（low-zone）及高带（high-zone）耐受。抗原剂量过低，不足以激活T及B细胞，不能诱导免疫应答，致（抗原）低带耐受。以T细胞活化为例，抗原提呈细胞（APC）表面必须有10~100个相同的抗原肽-MHC分子复合物，与相应数目的TCR结合后，才能使T细胞活化，低于此数目，不足以使T细胞活化。抗原剂量太高，则诱导应答细胞凋亡，或可能诱导抑制性T细胞活化，抑制免疫应答，呈现为特异负应答状态，致高带耐受。T与B细胞一旦形成耐受，会持续一段时间。通常T细胞耐受易于诱导，所需抗原量低，耐受持续时间长（数月~数年）；而诱导B细胞耐受，需要较大剂量的抗原，B细胞耐受持续时间较短（数周）。

2．抗原类型及剂型 天然可溶性蛋白中存在有单体（monomer）分子及聚体（aggregates）分子。以BSA免疫小鼠，可产生Ab。若将BSA先经高速离心，去除其中的聚体，再行免疫小鼠，则致耐受，不产生Ab。其原因是蛋白单体不易被巨噬细胞（Mf）吞噬处理，不能被APC提呈，T细胞不能被活化。蛋白聚合体则易被Mf吞噬处理和提呈，在Th的辅助下，B细胞产生相应 Ab。注射可溶性抗原，不能活化APC，易被降解排泄，不易诱发免疫应答；若抗原联合佐剂使用，可活化APC，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。口服抗原，经胃肠道诱导派氏集合淋巴结及小肠固有层B细胞，产生分泌型IgA，发挥局部黏膜免疫效应，但却致全身的免疫耐受。这种“耐受分离”(split tolerance)现象有其实用意义（见第三节）。抗原经皮内或皮下免疫，会活化APC，激活特异T细胞的免疫应答。
4. 抗原持续存在 在无活化的APC提供的共刺激信号下，单纯被自身抗原反复刺激的特异应答T细胞，易发生活化后凋亡，致对自身抗原的特异耐受。
5. 抗原表位特点 以鸡卵溶菌酶 (HEL)蛋白免疫H-2b小鼠，致免疫耐受，现知HEL的N端氨基酸构成的表位能诱导调节性T细胞（Treg）活化，而其C端氨基酸构成的表位，则诱导Th细胞活化，用天然HEL免疫，因Treg细胞活化，抑制Th细胞功能，致免疫耐受，不能产生 Ab；如去除HEL的N端的3个氨基酸，则去除其活化Treg细胞的表位，而使Th细胞活化，Th-B细胞协同，B细胞应答产生 Ab。这种能诱导Treg细胞活化的抗原表位，称为耐受原表位（tolerogenic epitope）。
6. 抗原变异 在易发生变异的病原体感染中，如人类免疫缺陷病毒（HIV）,丙型肝炎病毒（HCV）等病原体发生抗原变异后，不仅使机体原有免疫力失效，亦会因变异而产生模拟抗原，这类抗原能与一特异应答的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。
（二）机体方面的因素
每个个体的免疫应答状态受客观环境因素的影响，呈动态变化。可根据个体所处的环境分析免疫应答程度和耐受程度。

第二节 免疫耐受机制
免疫耐受按其形成时期的不同，分为中枢耐受及外周耐受。中枢耐受(central tolerance)是指在胚胎期及出生后T与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。两类耐受诱因及形成机制有所不同。
一、中枢耐受
当T细胞在胸腺微环境中发育，编码TCR的V区基因片段（β链V区为V、D、J基因片段；α链V区为V、J基因片段）发生随机重排，会产生识别自身抗原的TCR，发育至表达功能性抗原识别受体（TCR-CD3）阶段，这类TCR与微环境基质细胞表面表达的自身抗原肽-MHC分子复合物呈高亲和力结合可启动凋亡程序被清除而发生阴性选择，致克隆消除。B细胞发育到不成熟B细胞阶段，其细胞表达mIgM-Igα/Igβ BCR复合物，当它们在骨髓及末梢中与自身抗原呈高亲和力结合时，亦被克隆消除。表达对自身抗原识别的B细胞受体（BCR）的克隆，亦可因受体编辑（receptor editing），形成新的BCR的B细胞克隆，不再对自身抗原应答。T及B细胞发育阶段经受的克隆消除，显著减少生后的自身免疫病的发生。

诱导胸腺及骨髓中克隆消除的自身抗原有两类：一类是体内各组织细胞普遍存在的自身抗原(ubiquitous self-antigen)，它们亦表达于胸腺及骨髓基质细胞，诱导克隆消除。另一类为组织特异抗原（tissue-specific antigens）。近来研究发现，部分内分泌相关蛋白，如胰岛素及甲状腺球蛋白，可表达于胸腺髓质区上皮细胞，这类蛋白虽为组织特异性，由于受自身免疫调节基因（autoimmune regulator gene, AIRE）编码蛋白调控，亦可在胸腺髓质上皮细胞的表达，从而发生针对组织特异性抗原T细胞克隆的消除。若AIRE基因缺陷，这些蛋白不能在胸腺髓质上皮细胞表达，相应自身反应性T细胞可能逃逸阴性选择而进入外周血，可引起多器官特异自身免疫病。在胸腺内，若Foxp3基因突变，则不能产生Treg细胞，易致自身免疫病，显示为免疫调节障碍。有些体内外周器官表达的组织特异性抗原，并不在胸腺及骨髓基质细胞表达，对这些组织特异性自身抗原应答的T及B细胞克隆不被消除，它们发育成熟，输至外周，但处于克隆无能（clonal anergy）或克隆不活化（clonal inactivation）状态。这些自身应答性T及B细胞有致自身免疫病潜在危险。
二、外周耐受
诱导外周T及B细胞发生免疫耐受的抗原，分自身抗原及非自身抗原两类，其耐受形成机制不尽相同。
　　（一）克隆清除及免疫忽视
对外周组织特异性自身抗原应答的T及B细胞克隆，不能均在胸腺/骨髓中被消除，它们离开胸腺后，存在于外周淋巴器官及组织中，有机会接触自身抗原。如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，可经抗原提呈细胞（APC）提呈，但此类未经活化的APC表达的辅助刺激分子很少，不能提供第二信号，致此类被自身抗原活化的T细胞发生凋亡，克隆清除。如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，虽未由活化的APC提呈，因缺乏第二信号，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，称为免疫忽视（immunological ignorance）。若将免疫忽视细胞以适宜量的自身抗原刺激，仍可致免疫正应答。
（二）克隆无能及不活化
在外周耐受中，自身应答细胞常以克隆无能或不活化状态存在。克隆无能及不活化可能由多种原因所致，最常见者是由不成熟树突状细胞（iDC）提呈的自身抗原，虽经TCR-CD3活化，产生第一信号，但iDC不充分表达B7及MHC Ⅱ类分子，且不能产生IL-12，不能产生第二信号。组织细胞虽表达自身抗原，但不表达B7及CD40等协同刺激分子，因此也只有第一信号，而无第二信号，细胞不能充分活化，呈克隆无能状态。
自身应答B细胞亦以类似原因，呈免疫耐受状态。无能B细胞寿命较短，易由FasL+ Th细胞诱导其表达Fas，而致细胞凋亡、克隆清除，故B细胞耐受持续较短。
（三）免疫调节细胞的作用
上世纪90年代，发现人与小鼠体内的CD4+CD25+Foxp3+的Treg细胞，其具有负调节作用，在胸腺中，经发育产生的Treg细胞称自然产生Treg细胞，Treg细胞经细胞-细胞间的直接接触，抑制CD4+及CD8+T细胞的免疫应答。后天亦可诱导产生Treg细胞及具有免疫抑制功能的其他类型的T细胞，它们经分泌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，及抑制Th1及CD8+T细胞功能。
（四）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。如前所述，由胸腺及骨髓迁出的对外来抗原应答的淋巴细胞，仍保持有对自身抗原的低应答。外周淋巴器官中初始T及B细胞，在未遇外来抗原前，由于其对自身抗原的低应答，T及B细胞分别在IL-7及B细胞活化因子(B-cell-activating factor , BAFF)细胞因子刺激下，得以存活，并进行有限的增殖，维持外周淋巴细胞库容。
（五）信号转导障碍与免疫耐受
在T及B细胞的活化过程中，活化信号经信号转导途径最终活化转录因子，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。如果这些负调控分子表达不足或缺陷，会破坏免疫耐受，致自身免疫病。
（六）免疫隔离部位的抗原在生理条件下不致免疫应答
脑及眼的前房部位为特殊部位，移植同种异型抗原的组织，不诱导应答，移植物不被排斥。这些部位被称为免疫隔离部位（immunologically privileged sites）。
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，则疾病发展及迁延。在临床的一些治疗中，希望建立免疫耐受，达治疗目的，如对同种异体器官或异种器官的移植，若能使受者的T及B细胞对供者的器官组织特异抗原不发生应答，则移植物可长期存活。免疫耐受的打破，会致不同临床后果。打破生理性的对自身组织抗原的耐受，则自身应答性T及B细胞克隆被活化，发生自身免疫病；反之，打破对感染性病原体及肿瘤的免疫耐受，使适宜的特异免疫应答得以进行，则有助于清除病原体及杀伤肿瘤，疾病得以控制及治愈。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，直接进入临床试验及治疗者尚少。
一、 建立免疫耐受
建立免疫耐受，可从抑制特异免疫应答及拮抗免疫原两方面入手。
1．口服免疫原 口服免疫原，可致局部肠道黏膜特异免疫，但抑制全身免疫应答。试用口服热休克蛋白HSP65，治疗RA有一定效果，其机制可能与诱导Treg细胞有关。
2．静脉注射抗原 在器官移植前，静脉注射供者的表达同种异型抗原的血细胞，能建立一定程度的免疫耐受，延长移植器官的存活。
　　3．移植骨髓及胸腺　 前已提及，T细胞及B细胞分化发育阶段，接触适量抗原，可通过阴性选择，诱导免疫耐受。在小鼠实验中，于同种异型器官移植前，植以同种异型骨髓及胚胎胸腺，既可预防移植物抗宿主反应（GVHR），又可延长移植物存活时间。
4．转染基因　 在同种异基因的器官移植中，排异发生于受者淋巴细胞对同种异型基因产物的识别，将此同种异型基因转染入受者骨髓干细胞，其分化产生的T细胞及B细胞，视此同种异型抗原为自身抗原，移植此类供者器官，则不被排斥。
　　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-g及TGF-b产生，抑制IgE型抗体产生，促进IgG的产生，达脱敏目的。
　　6．防止感染 自身免疫病常因感染而诱发。由于病原体的某些抗原与自身组织抗原的相似性（mimicry），病原体感染可诱导产生的效应免疫细胞，不仅可杀伤病原体感染细胞，而且对自身组织细胞亦有攻击作用。另一方面，感染所致的树突状细胞的成熟与活化，及Th细胞的旁路作用，亦可导致自身反应性细胞的活化、增殖。防止感染可减少自身免疫病发生，或使之缓解。
　　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细胞的应答所导致的病理过程，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，抗独特型T细胞拮抗效应Th1细胞功能，从而抑制EAE。
　　8．自身抗原肽拮抗剂的使用 在致自身免疫病的自身抗原肽鉴定清楚后，可从人工肽库中，筛选其拮抗肽。应用拮抗肽拮抗抗原肽与相应T细胞及B细胞的TCR及BCR的结合，抑制诱导免疫应答。

二、 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，如缺乏活化型辅助刺激分子，及Treg占优势，导致免疫耐受的发生；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免疫治疗 在瘤细胞表面不易形成足够的抗原肽-MHC分子复合物，不足以活化免疫应答T细胞。此外，肿瘤患者的抗原提呈细胞亦有缺陷，如B7、CD40表达水平下调等可致第二信号缺陷。为此，相应纠正措施有：①经基因克隆TSA/TAA，产生足量重组蛋白，可作为肿瘤抗原疫苗；②对瘤细胞转染以MHC基因及B7或CD40基因，提高MHC分子及B7分子在瘤细胞表面的表达水平，通过提供T细胞活化的第二信号，增强其免疫应答；③TSA免疫原性通常较低，显示“免疫耐受”，以同源异种分子免疫，可增强其免疫原性，打破免疫耐受。
2．抗免疫抑制分子及调节性T细胞用于肿瘤免疫治疗 抗CTLA-4单抗可阻断CTLA-4对免疫应答的负调控作用。
　　3．细胞因子及其抗体的合理使用 IFN-g能诱导Mf及APC上调MHCⅡ类分子，增强抗原处理及提呈能力。IFN-g自身及其诱导的Mf产生的IL-12可诱导Th1细胞功能，增强迟发型超敏反应及效应CTL产生。
　　4．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，在感染过程中，因病毒突变产生抗原拮抗分子，则病毒长期复制，病程迁延。在HIV感染早期，及时采用综合药物疗法，抑制病毒的逆转录酶及蛋白酶，从多种途径切断病毒复制，可使绝大多数病毒消失，其突变机率显著降低，疾病得以缓解。
免疫耐受的产生及调节其产生的机制，仍待仔细研究，深入揭示。

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