Lecture免疫学概述.pptx
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1、The Origin of Immune Concept1.The term“Immunity”=Latin word“Immunitas”=Protection from legal prosecution(Roman senators)Biological definition=Protection from infectious diseases2.The concept of immunity=existed in ancient Greek&Chinese=the experienced view“天花天花”又名痘疮又名痘疮 中国从宋朝起用人痘接种预防天花3.The medical
2、view of immunity=Edward Jenner(1796)Observation=Milkmaids generally get No SmallpoxHypothesis=Pus from vaccinia(cowpox)=Protect milkmaids from smallpox Test=Inoculate materials from cowpox pus =Protect a young boy from smallpox (Protective immunity)The vaccination against smallpoxExudate from a cowp
3、ox pustule on the hand of milkmaid Sarah Nelmes was inserted into scratches on the arms of James Phipps,May 14,1796.Edward JennerEradication of smallpox200 yearsafter JennerWHO announcesmallpox eradicated1965197019751980Countries withmore than onesmallpox caseper month301504.The concept of“Immunity”
4、developed gradually over time through many scientific findings:=Robert Koch(1905 Nobel Laureate)=Infectious diseases caused by microorganisms=Louis Pasteur=Vaccines against cholera&rabies=These clinical successes=The search of underlying mechanism of“Protection of Infectious Diseases”=The developmen
5、t of“Immunology”5.Advances in technology(e.g.,Cell culture,Monoclonal Ab,Flow cytometry,Genetic engineeringetc)have facilitated our understanding of the immune system and its functions.“Descriptive Science”=“Experimental Science”免疫(免疫(immunity)immunity)传统概念指免除疫病、免除感染,指机体抗感染的防御能力。现代概念指机体对“自己”或“非己”的识别
6、并排除“非己”的功能。免疫的基本功能免疫的基本功能功能功能正常表现(有利)正常表现(有利)异常表现(有害)异常表现(有害)免疫防御免疫防御immune defenceimmune defence抗病原微生物抗病原微生物的侵袭的侵袭超敏反应超敏反应易受感染或免疫缺陷易受感染或免疫缺陷病病免疫稳定免疫稳定immune homeostasisimmune homeostasis清除损伤、衰老、清除损伤、衰老、死亡细胞死亡细胞 自身免疫性疾病自身免疫性疾病免疫监视免疫监视immune immune surveillancesurveillance清除突变或畸变的清除突变或畸变的恶性细胞恶性细胞 恶性肿
7、瘤恶性肿瘤 免疫系统免疫系统 (immune system)(immune system):机体执行免疫功能的组织、器官、细胞和分子构成免疫系统。The four kinds of pathogens that cause human disease常见的病原微生物常见的病原微生物常见的病原微生物常见的病原微生物Overview of immune responses固有免疫固有免疫(innate immunity)是机体抵御病原微生物入侵的第一道防线,并启动和参与适是机体抵御病原微生物入侵的第一道防线,并启动和参与适应性免疫应答。应性免疫应答。天然免疫(natural immunity)或非
8、特异性免疫(nonspecific immunity),是个体出生时就具有的免疫力,通过遗传获得,是生物在长期进化过程中逐渐形成的,其针对外来异物的范围广,反应迅速,其应答模式和强度不因与病原微生物的反复接触而改变。固有免疫应答的作用时相:固有免疫应答的作用时相:瞬时固有免疫应答阶段、早期固有免疫应答阶段、适应性免疫应答诱导阶段瞬时固有免疫应答阶段、早期固有免疫应答阶段、适应性免疫应答诱导阶段固有免疫系统的组成固有免疫系统的组成屏障屏障细胞细胞分子分子皮肤黏膜屏障:皮肤黏膜屏障:物理、化学、微生物物理、化学、微生物血血-脑屏障、血脑屏障、血-胸腺屏障胸腺屏障血血-胎屏障、气胎屏障、气-血屏障血
9、屏障巨噬细胞、中性粒细胞、树突状细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、树突状细胞、T 细胞、细胞、NK细胞、细胞、NKT细胞、细胞、B1细胞、肥大细胞、嗜碱性粒细胞细胞、肥大细胞、嗜碱性粒细胞和嗜酸性粒细胞等。和嗜酸性粒细胞等。抗菌肽、溶菌酶、急抗菌肽、溶菌酶、急性期蛋白、补体、细性期蛋白、补体、细胞因子和黏附分子、胞因子和黏附分子、Epithelial barriers prevent the entry of microbes固有免疫细胞固有免疫细胞 PhagocyteNKILLs(固有样淋巴细胞)(固有样淋巴细胞)DC MCBasophil Eosinophil T细胞细胞 NKT细胞细胞 B1细
10、胞细胞Monocyte-macrophageNeutrophil肺部巨噬细胞吞噬大肠杆菌Phagocytosis by innate immunityLeukocyte recruitment to sites of inflammationor DC固有性免疫分子固有性免疫分子指体表分泌液以及血浆和其它体液中能够识别或攻击病原体的指体表分泌液以及血浆和其它体液中能够识别或攻击病原体的可溶性分子。可溶性分子。抗菌肽抗菌肽 antimicrobial peptides溶菌酶溶菌酶 lysozyme急性期蛋白急性期蛋白(acute phase proteins,APP)脂多糖结合蛋白(脂多糖结合蛋
11、白(LBP)血清淀粉样蛋白(血清淀粉样蛋白(SAP)甘露糖结合蛋白(甘露糖结合蛋白(MBP)C反应蛋白等(反应蛋白等(CRP)补体补体 细胞因子和黏附分子细胞因子和黏附分子Complement activation pathways Elie Mechnikoff:The Pioneer of Innate Immunity1.The Discovery of Phagocytes&Phagocytosis2.The Nobel Laureate in Medicine 1908Adopted from Nature Immunology,July 2008 The development o
12、f modern Immunology in 20th century mainly centers on understanding the Adaptive Immune System.Charles A.Janeway,M.D.Yale Univ.The“Renaissance”of innate immunityIn 1989,Janeway=Immune recognition of microbes=Detection of conserved molecular patterns,referred to PAMPs(Pathogen-Associated Molecular Pa
13、tterns)with features:1.Invariant among a given class of microbes.2.Have essential roles in microbial physiology.3.Recognized by receptors of the innate immune system,called PRRs(Pattern-Recognition Receptors).4.Innate immunity regulates adaptive immunity Julie A.Hoffmann,Ph.D.Strasbourg,FranceThe“Re
14、naissance”of innate immunityIn 1996,Hoffmanns group Toll functions as a PRR in DrosophilaKey concepts in innate immunity1.The innate immune system mainly recognizes common structures shared by classes of microbes,=Pathogen Associated Molecular Patterns(PAMPs),e.g.,LPS,Peptidoglycan,Microbial DNA&RNA
15、.2.Host receptors that recognize PAMPs are called Pattern-Recognition Receptors(PRRs),which are encoded in “Germline”DNA=limited Diversity.3.Innate immunity not only provide the first line of defenses but link to the program of adaptive immunity.4.PRRs may also recognize components from injured or d
16、ead host cells=Autoimmune diseasesPattern Lipopolysaccharide(LPS)Lipoteichoic acid Bacterial lipopeptides Peptidoglycan Yeast and gram+bacteria Bacterial DNA(CpG)Flagellin Terminal mannose/fucose Viral DNA(CpG)ssRNA dsRNAPathogen-AssociatedMolecularPatterns(PAMP)是病原微生物(尤其是原核是病原微生物(尤其是原核生物)表面存在一些人体所生
17、物)表面存在一些人体所没有的,但可为许多相关微没有的,但可为许多相关微生物所共享、结构恒定、进生物所共享、结构恒定、进化保守的分子结构。化保守的分子结构。损伤相关分子模式损伤相关分子模式(damage-associated molecular patterns,DAMPs)机体自身细胞所释放的内源性分子,即内源性危险信号,来源于受损或坏死组织和某些激活的免疫细胞。主要有HMGB1、热体克蛋白等。PAMP vs DAMPSterile inflammationconserved microbial motifs VS non-microbial signals Toll-like Recepto
18、rsLocations of Different PRRsBody fluids-Soluble PRRsCellular PRRs-Cell surface-Endosomes-CytosolSurface receptors of macrophagesMac-1、CR3PRR甘露聚糖凝集素(甘露聚糖凝集素(MBL)C反应蛋白(反应蛋白(CRP)脂多糖结合蛋白(脂多糖结合蛋白(LBP)可溶性:体液和血液可溶性:体液和血液细胞吞噬型:细胞膜细胞吞噬型:细胞膜甘露糖受体(甘露糖受体(MR)清道夫受体(清道夫受体(SR)补体受体(补体受体(CR)Fc受体(受体(FcR)甲酰甲硫氨酰肽受体(甲酰甲
19、硫氨酰肽受体(fMLPR)信号转导型信号转导型细胞膜细胞膜内体、溶酶体内体、溶酶体细胞质细胞质TLR1、2、4、5、6、10、11TLR3、7、8、9NLRs、RLRs、ALRs固有免疫细胞表面、内体、溶酶体、细胞质中、可识别一种或固有免疫细胞表面、内体、溶酶体、细胞质中、可识别一种或多种多种PAMPs或或DAMPs的识别分子。的识别分子。Diversity of pattern recognition receptorsToll-Like Receptors(TLRs)MyD88-Dependent and independent SignalingNLRs are cytoplasmic
20、bacterial sensors that activate inflammasomes1Viral Pattern Recognition Receptors:Signaling and ConsequencesInteraction between innate and&adaptive immunity1.Innate immunity=Ag presentation(by Dendritic cells)2.Adaptive immunity=Ag recognition(by T&B lymphocytes)适应性免疫(adaptive immunity)是机体获得性、抗原特异性、
21、抵抗病原微生物感染是机体获得性、抗原特异性、抵抗病原微生物感染的高效防御机制。的高效防御机制。获得性免疫(获得性免疫(acquired immunity)或特异性或特异性免疫免疫(specific immunity),是个体出生后,在,是个体出生后,在环境中受抗原刺激所产生的免疫力,针对特定抗原,环境中受抗原刺激所产生的免疫力,针对特定抗原,有特异性、多样性、记忆性和耐受性。有特异性、多样性、记忆性和耐受性。1)特异性,对某个特定的异物性抗原能引起特异性免疫应答;指抗原特异性。特异性,对某个特定的异物性抗原能引起特异性免疫应答;指抗原特异性。2)多样性,机体可针对环境中多种多样的抗原,分别建立
22、起不同的特异性免疫多样性,机体可针对环境中多种多样的抗原,分别建立起不同的特异性免疫应答;多样性是特异性产生的基础。应答;多样性是特异性产生的基础。3)记忆性,当异物抗原再次入侵时,可产生快而强的再次免疫应答效应;记忆记忆性,当异物抗原再次入侵时,可产生快而强的再次免疫应答效应;记忆性淋巴细胞性淋巴细胞。4)耐受性,正常情况下,免疫系统对自身成分有保护性的免疫耐受;耐受性,正常情况下,免疫系统对自身成分有保护性的免疫耐受;抗原决定簇抗原决定簇Antigenic determinant,AD抗原分子表面具有特殊立体构型和免疫活性的化学抗原分子表面具有特殊立体构型和免疫活性的化学基团称为基团称为抗
23、原决定簇或抗原决定基抗原决定簇或抗原决定基。由于抗原决由于抗原决定簇通常位于抗原分子表面,因而又称为定簇通常位于抗原分子表面,因而又称为抗原表抗原表位位(epitope)。抗原决定簇抗原决定簇抗原决定基抗原决定基 抗原表位抗原表位 抗原决定簇决定抗原的特异性,即决定抗原与抗抗原决定簇决定抗原的特异性,即决定抗原与抗体发生特异性结合的能力体发生特异性结合的能力(实际是抗原(实际是抗原决定簇与决定簇与抗体的结合抗体的结合)。)。ADAD的数目、性质和空间构象决定抗原特异性的数目、性质和空间构象决定抗原特异性抗原以抗原以ADAD与相应抗原受体及抗体特异性结合与相应抗原受体及抗体特异性结合 T T细胞
24、表位和细胞表位和B B细胞表位细胞表位T T细胞表位细胞表位:TCRTCR识别识别 必须经降解加工处理后才能被必须经降解加工处理后才能被T T细胞识别细胞识别 线性决定簇线性决定簇B B细胞表位细胞表位:BCRBCR识别或抗体识别并结合识别或抗体识别并结合 直接识别直接识别 构象决定簇或线性决定簇构象决定簇或线性决定簇 抗原提呈细胞(antigen-presenting cell,APC)是指能摄取是指能摄取,加工处理抗原加工处理抗原,并将抗原信息提呈给淋并将抗原信息提呈给淋巴细胞的一类免疫细胞,在机体免疫应答过程中发巴细胞的一类免疫细胞,在机体免疫应答过程中发挥重要作用。挥重要作用。此类细胞
25、能辅助和调节此类细胞能辅助和调节T细胞、细胞、B细胞识别抗原并对细胞识别抗原并对其产生应答,故又称为辅佐细胞其产生应答,故又称为辅佐细胞(accessory cell),简,简称称A细胞。细胞。APC加工处理的抗原种类加工处理的抗原种类:外源性抗原外源性抗原(exogenous antigen):通过吞噬或吞通过吞噬或吞饮等作用被饮等作用被APC从细胞外摄入的抗原,以抗原肽从细胞外摄入的抗原,以抗原肽-MHC I I类分子复合物形式提呈给类分子复合物形式提呈给CD4+T细胞细胞。内源性抗原内源性抗原(endogenous antigen):细胞内合成的细胞内合成的抗原,以抗原肽抗原,以抗原肽-
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