上QQ阅读APP看书,第一时间看更新
第五节 免 疫 调 节
100.为什么免疫调节是网络化的调节模式
答:免疫调节(immune regulation)是指免疫系统中的免疫细胞之间、免疫细胞和免疫分子之间以及免疫系统与机体其他系统间的相互作用,构成一个相互协调与制约的网络,感知机体免疫应答并实施调控,从而维持机体的内环境稳定(homeostasis)。因此,免疫调节不仅决定了免疫应答的发生,而且也决定了反应的强弱。这一调节作用是精细的、复杂的,可分为:①自身调节:免疫系统内部的免疫细胞、免疫分子的相互作用;②整体调节:免疫系统与神经和内分泌系统之间可以构成调节性网络,抗原受体库多样性(TCR/BCR)参与制约整体水平免疫应答的特异性和强度;③群体调节:MHC的多态性向整个群体提供应对各种病原体侵扰的能力并决定种群适应性。因此,免疫调节是一个多方位,多水平的网络。
101.为什么免疫调节紊乱会导致多种疾病
答:免疫调节是指在免疫应答中,各种免疫细胞和免疫分子相互促进和制约,构成正负作用的网络结构,并在遗传基因控制下实现免疫系统对抗原的识别和应答,并维持机体内环境稳定。免疫应答作为一种生理功能,无论是对自身成分的耐受,还是对 “非己”抗原的排斥都是在免疫调节机制的控制下进行的。免疫调节贯穿于整个免疫应答过程,由多种免疫分子、多种免疫细胞和机体多个系统共同参与。免疫系统在清除抗原的同时,也可能损伤宿主自身正常细胞,必须经过严密的免疫调节才可以达到既排斥 “非己”抗原,又迅速恢复内环境稳定。如果免疫调节功能失调或异常,对 “非己”抗原不能产生有效的免疫应答,就会丧失有效的免疫保护作用,发生持续感染等疾病;同样,如果对自身成分产生强烈的免疫应答,就会发生自身免疫病。因此,免疫调节任何一个环节的紊乱,可引起全身或局部免疫应答的异常,出现自身免疫病、超敏反应、持续感染或肿瘤等多种疾病。
102.为什么免疫系统受内分泌-神经系统的调节
答:免疫系统是一个复杂而精细的生理系统,它能对环境中千差万别、各式各样的刺激产生相应的应答,这些应答的发生、发展、强度和类型可受多种因素影响和调节,从而维持机体内环境的稳定。免疫系统行使功能时,往往与其他系统发生相互作用,特别是神经和内分泌系统。神经-内分泌-免疫系统在体内构成极其复杂的调节网络,调控全身与局部的免疫应答,从而维持免疫自稳。免疫系统受神经-内分泌系统的整体调控:①神经-内分泌因子影响免疫应答:免疫细胞上有能接受各种激素信号的受体,皮质类固醇和雄激素等内分泌因子可通过相应受体下调免疫反应;而雌激素、生长激素、甲状腺素、胰岛素等则增强免疫应答;②抗体和细胞因子作用于神经-内分泌系统:针对神经递质受体和激素受体的抗体将和相应配体发生竞争,并可出现类似抗抗体(抗独特型抗体)的结构,以网络形式相互制约。
103.为什么激活诱导的细胞死亡是抗原特异性的生理性反馈调节
答:激活诱导的细胞死亡(activated-induced cell death,AICD)是指免疫细胞活化并发挥免疫效应后,诱导的一种自发的细胞凋亡。它属于一类抗原高度特异性的生理性反馈调节,发生凋亡的不是所有的淋巴细胞,仅仅是被抗原活化并发生克隆扩增的那一小部分。因而AICD其目标是限制抗原特异淋巴细胞克隆的容量。在这个意义上,T、B淋巴细胞一旦被激活,也就为自身的死亡创造了条件。通常认为AICD的机制是免疫细胞活化后表达Fas增加,活化的CTL和NK细胞大量表达和分泌FasL,FasL/Fas结合,诱导细胞凋亡,其中效应T细胞的自身凋亡也称为 “自杀”,周边T细胞和分泌FasL结合后发生的凋亡称为 “自相残杀”,活化B细胞的凋亡又称为 “他杀”。
104.为什么独特型-抗独特型网络可以维持免疫平衡
答:独特型(idiotype)指同一个体不同T、B细胞克隆所表达的TCR/BCR以及抗体分子都存在着独特型表位。该表位存在于Ig的V区,也存在于T细胞和B细胞的抗原受体的V区,它们都可以刺激机体产生抗独特型抗体(anti-idiotype antibody, AId), 通过独特型和抗独特型相互识别,形成潜在的调节网络。其免疫调节机制主要包括:①抗原进入机体前,体内已存在Ab2、Ab3,但其数量未达到引起连锁反应的阈值,故独特型网络保持相对平衡;②随着抗原进入而大量出现Ab1,免疫平衡被打破,并产生Ab2;③Ab2分为Ab2α和Ab2β。Ab2α可阻断Ab1与Ag及相应BCR的结合,抑制免疫应答;Ab2β具有类似抗原的作用(称抗原的内影像),促进免疫应答;④由Ab2β诱导产生Ab3,其特异性与Ab1相同。因此,独特型-抗独特型免疫网络在抗原的诱导下出现一个新的平衡,有助于机体维持稳定的免疫应答水平。
105.为什么免疫细胞表面抑制性受体能够介导免疫调节作用
答:免疫细胞活化过程中,激活性受体胞内段通常携带免疫受体酪氨酸激活基序(immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif,ITAM),招募蛋白酪氨酸激酶(PTK),启动激活信号的转导;而抑制性受体胞内段携带免疫受体酪氨酸抑制基序(immunoreceptor tyrosine-based inhibitorymotif,ITIM),招募的蛋白酪氨酸磷酸酶(PTP)可对抗PTK的作用而终止激活信号的转导。抑制信号启动后,激活信号转导通路即被阻断,使得免疫应答得以保持在适度的时空范围内。不同免疫细胞的抑制性受体各有不同,但都是通过相似的ITIM及PTP发挥作用。
(1)共刺激分子对T细胞增殖的反馈调节:
在CD28家族中,能够激活T细胞的共刺激分子是CD28,带有ITAM;抑制性受体主要包括CTLA-4和PD-1等,胞内段有ITIM。CD28及CTLA-4的配体皆为B7-1/B7-2。CD28组成性表达,CTLA-4一般在T细胞激活后约24小时被诱导性表达。由于B7-1/B7-2对CTLA-4的亲和力明显高于CD28,CTLA-4一旦表达,激活信号随即被CTLA-4与B7-1/B7-2相互结合所传递的抑制信号所取代,启动对T细胞活化的反馈调节。
(2)B细胞通过FcγRⅡb受体实施对体液免疫应答的反馈调节:
B细胞的抑制性受体主要为FcγRⅡb,胞内段带有ITIM。FcγRⅡb发挥抑制作用需要与BCR发生交联,参与交联的主要成分为抗BCR的IgG抗体(抗抗体)。该抗抗体的抗原结合部位识别BCR分子,其Fc段与同一B细胞表面的FcγRⅡb结合,传递抑制信号。
(3)NK细胞抑制性受体的免疫调节作用:
NK细胞表面同时表达的激活性和抑制性受体,后者胞内段带有ITIM。抑制性受体一旦被激活,由激活性受体转导的信号遂告失效,NK细胞难以显示杀伤活性。
106.为什么调节性细胞能参与机体免疫调节
答:免疫应答过程有赖于体内多系统、多细胞和多分子间相互协同,共同调节其发生、发展和转归,并控制其质和量维持免疫自稳。体内各种类型免疫细胞均存在发挥调节作用的功能亚群通过不同机制和不同环节调节免疫应答。
(1)调节性T细胞(Treg):
在胸腺中分化而来的Treg优势表达特征性转录因子Foxp3,可通过直接接触或分泌抑制性细胞因子抑制效应性T细胞,并可通过负调节DC功能间接抑制T细胞激活和功能,从而在机体自身耐受和免疫自稳中发挥关键作用。
(2)调节性B细胞(Breg):
是一类可抑制体液免疫应答的B细胞亚群,主要通过分泌IL-10和TGF-β等发挥作用,可负调控持续感染和自身免疫病。
(3)调节性DC(DCreg):
也称为耐受型DC,在维持肠道耐受、肿瘤免疫耐受、母胎耐受中发挥关键作用。
(4)M2型巨噬细胞:
是一类可调控免疫应答的巨噬细胞群,其高表达抑制性细胞因子如IL-10,低表达炎症细胞因子如TNF-α。
(5)iNKT细胞:
是一类兼有NK细胞表型和TCR多样性有限的调节性细胞,识别有CD1d提呈的脂类抗原并分泌IFN-γ、IL-4调节多种免疫细胞功能。
(6)髓系来源抑制细胞(MDSC):
是一群具有Gr1 +CD11b +表型的异质性细胞群,在肿瘤、炎症和感染过程中,MDSC保留其未成熟表型而富集于肿瘤灶及外周淋巴器官。
107.为什么调节性T细胞具有多元负向免疫调节作用
答:调节性T细胞(Treg)是一类具有免疫负调节功能的T细胞亚群,占外周血CD4 +T细胞的5%~10%,另外CD8 +T细胞也存在调节性细胞亚群。Treg细胞通常不对抗原的刺激直接起反应,而是以免疫效应细胞为作用对象,负向调控后者介导的免疫应答。Treg细胞具有免疫无能和免疫抑制性两大特征,可以通过以下多种方式负向调节免疫应答:①组成性表达CTLA-4或跨膜型TGF-β,通过细胞间直接接触而下调靶细胞表达IL-2Rα,抑制靶细胞增殖;②分泌IL-35、IL-10和TGF-β等细胞因子,发挥免疫抑制作用;③通过颗粒酶A、颗粒酶B及穿孔素途径溶解CTL和NK细胞;④表达IL-2的高亲和力受体,通过与IL-2高亲和力结合而耗竭邻近活化T细胞所需IL-2,导致其增殖抑制和凋亡;⑤Treg细胞表面CTLA-4与DC表面CD80及CD86结合,抑制DC成熟及其抗原提呈功能,Treg细胞分泌IL-35,可诱导DC表达PD-L1,促进抑制性DC产生。通过上述作用机制,Treg细胞在维持机体内环境稳态、肿瘤免疫监视、诱导移植免疫耐受及自身免疫病发生中发挥重要作用。
108.为什么自然调节T细胞和诱导性调节T细胞存在表型和功能差异
答:通常所称的Treg是CD4 +CD25 +Foxp3 +的T细胞。Foxp3是一种转录因子,不仅是Treg的重要标志,也参与Treg的分化和功能。Treg细胞在免疫耐受、自身免疫病、感染性疾病、器官移植及肿瘤等多种疾病中发挥重要作用,根据来源大致分为自然调节性T细胞和诱导性调节T细胞。它们的生物学特性差异如表2-1所示。
表2-1 自然调节T细胞和诱导性调节T细胞生物学特性差异
109.为什么Th1和Th2细胞也具有免疫调节作用
答:Th1和Th2细胞是效应性T细胞,但也具有免疫调节作用。Th1细胞产生的IFN-γ可激活Th1细胞亚群专一性转录因子T-bet,T-bet可促进 IFNG基因转录而抑制 IL4基因转录。相反,Th2细胞产生的IL-4可激活Th2细胞亚群专一性转录因子Gata-3,后者促进 IL4基因转录而抑制IFNG基因转录。其结果是,Th1和Th2成为一类各自以对方为负调节对象的细胞亚群。
110.为什么程序性死亡受体-1抗体是一类新型抗肿瘤免疫制剂
答:程序性死亡受体-1(programmed death 1,PD-1)是一种重要的免疫抑制分子,隶属CD28超家族成员,PD-1主要在激活的T细胞和B细胞中表达,抑制细胞的过度激活,是免疫系统的一种正常的自稳机制。但肿瘤微环境会诱导浸润的T细胞高表达PD-1分子,肿瘤细胞会高表达PD-1的配体PD-L1和PD-L2,导致肿瘤微环境中PD-1通路持续激活,T细胞功能被抑制,无法杀伤肿瘤细胞。针对PD-1的抗体可以阻断这一通路,部分恢复T细胞的功能,使这些细胞能够继续杀伤肿瘤细胞。2016年美国癌症研究协会(AACR)提出使用抗PD-1抗体药物pembrolizumab作为一线药物治疗,可诱导高度恶性默克尔细胞癌(Merkel cell carcinoma)并取得显著疗效。目前该疗法还有望应用于经典型霍奇金淋巴瘤、头颈部鳞状细胞癌和黑色素瘤等更多类型肿瘤的治疗。
111.为什么调节性T细胞介导肿瘤免疫逃逸
答:肿瘤免疫逃逸(tumor escape)是指肿瘤细胞通过多种机制逃避机体免疫系统的识别和攻击,得以在体内生存、增殖和转移的现象。机体免疫系统能够产生抗肿瘤免疫应答,但肿瘤细胞仍可在机体内生长,表明肿瘤细胞能够逃避宿主免疫系统的攻击,或是通过某种机制使机体下调有效的抗肿瘤免疫应答。研究发现肿瘤局部微环境Treg细胞可通过主动诱导机体免疫耐受,解除机体对肿瘤的免疫监视,是肿瘤发生、转移和复发的重要原因之一。所以通过消除体内的Treg能够有效增强机体的抗肿瘤免疫功能,为肿瘤的免疫治疗提供新的靶点。
(盛慧明 阎淑)