自2020年以来,人类遭遇了一次可能是有史以来最大的瘟疫—新冠病毒。
新冠病毒的发病机理是什么,为什么这么可怕?
马上,你就能知道答案。
首先,我们来照本宣科一下。
人体的三道防线:
1.皮肤和黏膜是保卫人体的第一道防线
2.体液中的杀菌物质和吞噬细胞是保卫人体的第二道防线
3.人体的第三道防线是由免疫系统组成的
我们也看到了,课本上说的东西只是一些基础的东西,那么我们就先来简单的探索一下人体的免疫系统。
我们就拿一个被治好病人来讲吧。
一.潜伏期
众所周知,新冠病毒是一种β属单属正链的RNA[核糖核酸]病毒
我们先来瞅瞅什么是RNA病毒:
RNA病毒(RNA virus) 也称RNA型病毒。植物病毒,除少数例外(如花椰菜花叶病毒Caulif- lower mosaic virus),几乎都是RNA病毒。RNA病毒冠状病毒直径为80~160nm,为有包膜的单股RNA病毒RNA的复制过程中,其错误修复机制的酶的活性很低很低,几乎是没有的,所以其变异很快。而疫苗是要根据病毒的固定基因或蛋白进行开发制作的,所以RNA病毒 疫苗较难开发。只要记住相对少数的RNA 病毒例子就可以了。繁殖:是专性活细胞内寄生物。它不可单独进行繁殖,必须在活细胞内才可进行。
新冠病毒携带一种“诱惑蛋白”,这使它<或遗传物质>能进入细胞并大肆复制,当病毒冲破被感染的细胞并开始向四周蔓延时,所谓的“潜伏期”就慢慢结束了。
二.非特异性免疫期
当新冠病毒开始疯狂复制时,<巨噬细胞>就会发现它然后尝试吃掉它,当巨噬细胞感觉力不从心时,就会释放<炎症因子>,然后<嗜中性粒细胞>就会顺着蛋白差赶到发病地点,并立即进入狂暴状态,杀死一切病毒及被病毒感染的细胞。
大脑感受到炎症反应蛋白后,开始发生<炎症反应>
专业词汇解释
巨噬细胞:
巨噬细胞属免疫细胞,有多种功能,是研究细胞吞噬、细胞免疫和分子免疫学的重要对象。巨噬细胞容易获得,便于培养,并可进行纯化。巨噬细胞属不繁殖细胞群,在条件适宜下可生活2-3周,多用做原代培养,难以长期生存。[1]巨噬细胞(英语:Macrophages,缩写为mø[1])是一种位于组织内的白血球,源自单核细胞,而单核细胞又来源于骨髓中的前体细胞。巨噬细胞和单核细胞皆为吞噬细胞,在脊椎动物体内参与非特异性防卫(先天性免疫)和特异性防卫(细胞免疫)。它们的主要功能是以固定细胞或游离细胞的形式对细胞残片及病原体进行噬菌作用(即吞噬以及消化),并激活淋巴球或其他免疫细胞,令其对病原体作出反应。
炎症因子:
参与炎症反应的各种细胞因子。
在众多的炎症细胞因子中,起主要作用的是TNF-α,IL-1β,,IL-β,IL-8,IL-10等。
嗜中性粒细胞:
简介
嗜中性粒细胞描述:最多,形态不规则,外周常有突起,胞质淡红色。胞核幼稚型的呈杆状或马蹄形,成熟的呈分叶状,三叶的较多见。
结构
该细胞内含许多弥散分布的细小的浅红或浅紫色的特有颗粒,颗粒中含有髓过氧化物酶、酸性磷酸酶、吞噬素、溶菌酶等。髓过氧化物酶是中性粒细胞所特有,即使在有强吞噬作用的巨噬细胞中也极少或完全没有这种酶。在细胞化学上,一般将这种髓过氧化物酶作为中性粒细胞的标志。中性粒细胞具有很强的趋化作用。所谓趋化作用,就是细胞向着某一化学物质刺激的方向移动。对中性粒细胞起趋化作用的物质,称为中性粒细胞趋化因子。中性粒细胞膜上有趋化因子受体,受体与趋化因子结合,激活胞膜上的钙泵,细胞向前方伸出片足,使细胞移向产生趋化因子的部位。
中性粒细胞的片足与产生趋化因子的异物接触后,接触处周围的胞质形成隆起即伪足,接触部位的细胞膜下凹,将异物包围,形成含有异物的吞噬体或吞噬泡。中性粒细胞膜表面有IgGFc受体和补体C3受体,可加速吞噬作用。被吞噬的异物裹有抗体和补体时,与中性粒细胞膜上的相应受体结合,而加强了细胞对它的吞噬作用,称为调理作用。
细胞随着吞噬作用的开始,导致细胞膜紊乱而引起呼吸爆发,细胞耗氧量增加,产生大量的过氧化物及超氧化物等细胞毒性效应分子,对寄生虫具有杀伤活性。在IFN-γ和TNF刺激下,则可产生更多的过氧代谢阴离子,杀死胞外寄生虫。中性粒细胞在杀死吞噬的细菌等异物后,本身也死亡,死亡的中性粒细胞称为脓细胞。
中性粒细胞受细菌产物、抗原抗体复合物等作用时,细胞的颗粒内容物向细胞外释放。释出的酸性蛋白酶和中性蛋白酶,可以分解血管基膜、肾小球基膜、结缔组织的胶原蛋白与弹性蛋白以及血浆中的补体C5、C15和激肽原等。其分解产物有的又是中性粒细跑趋化因子,能吸引更多的中性粒细胞。中性粒细胞释放的物质中,还有嗜酸性粒细胞趋化因子、中性粒细胞不动因子(NIF)、激肽酶原、血纤维蛋白溶酶原、凝血因子、白三烯等(成令忠,1993)。
来源
中性粒细胞来源于骨髓的造血干细胞,在骨髓中分化发育后,进入血液或组织。在骨髓、血液和结缔组织的分布数量比是28:1:25,成年人血液中中性粒细胞的数量约占白细胞总数的55%一70%。中性粒细胞属多形核白细胞的一种,由于其数量在粒细胞中最多,因此有人将多形核白细胞指中性粒细胞。
作用
抗体直接作用于组织或细胞上的抗原,中性粒细胞通过其Fc受体与靶细胞表面的IgGFc段结合,发挥ADCC作用,从而导致细胞毒型变态反应损害;当抗原抗体比例适合而形成19S大小的免疫复合物,不易被吞噬,沉积于毛细血管壁,激活补体,吸引中性粒细胞至局部。中性粒细胞通过Fc受体和C3b受体与免疫复合物结合并吞噬之。吞噬过程中脱颗粒,释放出一系列溶酶体酶类,造成血管和周围组织的损伤;在IgE介导的速发型变态反应的部位,也有中性粒细胞的聚集,说明中性粒细胞也参与了速发型变态反应导致的病理损害
炎症反应:
简介
炎症是临床常见的一个病理过程,可以生于机体各部位的组织和各器官,例如毛囊炎、扁桃体炎、肺炎、肝炎、肾炎等。急性炎症平时具有红、肿、热、痛、机能掩藏等变化,同随时常伴有发热、白细胞增多等全身反应。这方面变化的产生实质上是机体与致炎因子进行全抗争的规律反映。这种分歧抗争穿过在炎症过程的始终。致炎因子作用于机体后,一方面引发组织细胞的损坏,使片面组织细胞显现变性、坏死;另一方面,鼓舞机体抗病机能增加,以益于打扫致炎因子,使受损坏的组织得手治理,从而使机体蒙受损坏后,机体的内坏境以及内境界和外坏境之间达到新的均衡。通常来说,炎症是机体的一种抗病反应,是对机体有利的,例如炎性充血,能使表面组织得到较多的氧、营养物质和守卫物质;表面组织代谢和抗击力增加;渗出液能稀释毒素,其中所含的抗体能打扫带病菌并中和毒素;渗出的纤维蛋白元凝结而成假膜,设立成一道遮蔽,能掩埋病原菌向深部蔓延;渗出物中的中性白细胞和巨噬细胞能吞噬带菌,还能吞噬打消坏死崩解的细胞碎屑;炎区的浆细胞和淋巴细胞能产生抗体中和毒素;组织增生能治理炎区所造成缺损。
但是,我们要用一分为二的见解来分析炎症。炎症反应中的某些利于因素,在一定条件下,可以向着各自相反的方向转化而成对机体有害的因素。例如,渗出液过多则时常造成有关器官的机能掩藏,如胸腔积液可压制肺,显现喘气难处;心包积液攀扯心脏搏动,同样炎症晚期的结缔组织增生及硬化虽然有益于组装治理,但又时常成立粘连或实质性器官的硬变,严重地攀扯该器官的性能。
由此可视,我们必要精通初期炎症分歧的重要方面和分歧转化的规律,调整片面炎症和团体攀扯之间的关系,促进炎症向有益于机体精壮方面进展。
注:艾滋病患者不会有炎症,因自身免疫系统已被破坏。
三.特异性免疫期
这时,<树突状细胞>会收集病毒的蛋白信息,并赶到<淋巴结>寻找<T细胞>并激活它,然后T细胞就会疯狂分裂,同时<细胞毒T细胞>会赶到现场给病毒或被感染的细胞注射毒素,同时<辅助T细胞>会去找<B细胞>最后,T细胞与B细胞等会联合杀灭病毒。
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专业词汇解释
淋巴结:
基本组成
淋巴结主要由淋巴组织和淋巴窦组成,外面包以致密结缔组织被膜,被膜向淋巴结内伸入,形成许多间隔或小梁,构成淋巴结的网状支架,并把淋巴结实质分隔成许多部分。淋巴结内靠近周围部分称为皮质,内含由淋巴细胞聚集而成的一些团块,称为淋巴小结。小结的中央常有细胞分裂增殖现象,故称生发中心。淋巴结的中央部分称为髓质,主要由淋巴组织构成条索状的髓索构成。淋巴结内,凡是淋巴所循行的通道,称为淋巴窦。淋巴从输入管进入淋巴结的淋巴窦,再经输出管流出。当淋巴流经淋巴窦时,淋巴才获得了由淋巴组织所产生的淋巴细胞。淋巴结数目较多,有浅、深之分,一般都沿血管周围配布,多成群位于身体较隐蔽的凹窝处,如腋窝、腹股沟、器官门或胸腹腔大血管附近。
临床意义
人体各部位或器官的淋巴管,一般都先汇至附近的局部淋巴结,当身体某局部或某器官发生病变或炎症时,细菌、毒素等异物可随淋巴经淋巴管扩散到附近相应的淋巴结。该局部淋巴结具有阻截和清除这些细菌或毒素等异物的作用,成为阻止病变蔓延和扩散的防御屏障。此时淋巴结内的细胞迅速增殖,机能旺盛,体积增大,故局部淋巴结肿大,可反映该淋巴结收纳淋巴的部位有病变。如局部淋巴结不能阻截和清除这些细菌或毒素时,则病变还可沿该局部淋巴结的输出管向远处蔓延和扩散。所以,了解局部淋巴结的位置、收纳淋巴的范围和淋巴导流的方向,具有重要的临床意义。
超声诊断
以往对淋巴结的诊断通常用手触诊进行,但临床上有些淋巴结不能触及,这些不能触及的淋巴结往往是体积较小、部位较深的淋巴结。
超声诊断由于它为无创性检查方法,可以反复多次地检查,对淋巴结能定量评估,因此超声可作为理想的随访手段。超声诊断是根据淋巴结的大小和结构来评估放疗、化疗疗效的,当淋巴结缩小至初始值的25%以上时为放疗阳性反应。典型的放疗反应是淋巴结在缩小的同时,其轮廓变得不清晰,内部回声不均匀。恶性肿瘤在治疗早期,结构改变往往不明显,绝大多数是在化疗中期发生改变,因此这期间最适合于随访。超声随访的优点不仅在于对淋巴结作出准确评估,而且可对照射范围进行及时的修正。
树突状细胞:
树突状细胞的发现
树突状细胞(Dendritic cells, DC)是机体功能最强的专职抗原递呈细胞(Antigen presenting cells, APC),它能高效地摄取、加工处理和递呈抗原,未成熟DC具有较强的迁移能力,成熟DC能有效激活初始T细胞,处于启动、调控、并维持免疫应答的中心环节。
分布
它们通常少量分布于与外界接触的皮肤(黏膜)部位,主要为皮肤(在皮肤上的,称为Langerhans细胞[注:Paul Langerhans (1847-1888), German anatomist]),和鼻腔、肺、胃与肠的内层。 血液中也可发现他们的未成熟型式。他们被活化时,会移至淋巴组织中与T细胞与B细胞互相作用,以刺激与控制适当的免疫反应。
在一段成长过程中他们长出树枝状的突起,原文dendrite来自希腊文的dentrites(关于树的),因此本文译为树突状的细胞。然而,这些并不与神经元有特殊的关联,虽然其也有相似的部位。未成熟的树突状细胞也叫做隐匿性细胞,不若树枝状的突起,它们具有大量的、细胞质的菌幕。
来源
树突状细胞
人树突状细胞起源于造血干细胞(hemopoieticstemcell)。DC的来源有两条途径:①髓样干细胞在GM-CSF的刺激下分化为DC,称为髓样DC(myeloid dendritic cells,MDC),也称DCl,与单核细胞和粒细胞有共同的前体细胞;包括朗格汉斯细胞(Langerhans cells ,LCs),间皮(或真皮)DCs以及单核细胞衍生的DCs等②来源于淋巴样干细胞,称为淋巴样DC(Lymophoid dendritic cells,LDC)或浆细胞样DC(plasmacytoid dendritic cells,piX;),即DC2,与T细胞和NK细胞有共同的前体细胞。树突状细胞(DC)尽管数量不足外周血单核细胞的1%,但表面具有丰富的抗原递呈分子(MHC-Ⅰ和MHC-Ⅱ)、共刺激因子(CD80/B7-1、CD86/B7-2、CD40、CD40L等)和粘附因子(ICAM-1、ICAM-2、ICAM-3、LFA-1、LFA-3等),是功能强大的专职抗原递呈细胞(APC)。DC自身具有免疫刺激能力,是目前发现的惟一能激活未致敏的初始型T细胞的APC。
功能
人体内大部分DC处于非成熟状态,表达低水平的共刺激因子和粘附因子,体外激发同种混合淋巴细胞增殖反应的能力较低,但未成熟DC具有极强的抗原吞噬能力,在摄取抗原(包括体外加工)或受到某些因素刺激时即分化为成熟DC,而成熟的DC表达高水平的共刺激因子和粘附因子。DC在成熟的过程中,由接触抗原的外周组织迁移进入次级淋巴器官,与T细胞接触并激发免疫应答。DC作为目前发现的功能最强的APC,能够诱导特异性的细胞毒性T淋巴细胞(cytotoxic T lymphocyte,CTL)生成。近年来研究表明,应用肿瘤相关抗原或抗原多肽体外冲击致敏DC,回输或免疫接种于载瘤宿主,可诱发特异性CTL的抗肿瘤免疫反应。
DC与肿瘤的发生、发展有着密切关系,大部分实体瘤内浸润的DC数量多则患者预后好。有效的抗肿瘤免疫反应的核心是产生以CD8+ T细胞为主体的细胞免疫应答,这也是DC作为免疫治疗手段的基础。
树突状细胞
DC抗肿瘤的机制如下:①DC可以高表达MHC-Ⅰ类和MHC-Ⅱ类分子,MHC分子与其捕获加工的肿瘤抗原结合,形成肽-MHC分子复合物,并递呈给T细胞,从而启动MHC-I类限制性CTL反应和MHC-Ⅱ类限制性的CD4+ Thl反应。同时,DC还通过其高表达的共刺激分子(CD80/B7-1、CD86/B7-2、CD40等)提供T细胞活化所必须的第二信号,启动了免疫应答。②DC与T细胞结合可大量分泌IL-12、IL-18激活T细胞增殖,诱导CTL生成,主导Th1型免疫应答,利于肿瘤清除;激活穿孔素P颗粒酶B和FasL/Fas介导的途径增强NK细胞毒作用;③DC分泌趋化因子(Chemotactic Cytokines, CCK)专一趋化初始型T细胞促进T细胞聚集,增强了T细胞的激发。保持效应T细胞在肿瘤部位长期存在,可能通过释放某些抗血管生成物质(如IL-12、IFN-γ)及前血管生成因子而影响肿瘤血管的形成。上述CCK进一步以正反馈旁分泌的方式活化DC,上调IL-12及CD80、CD86的表达;同时DC 也直接向CD8+T细胞呈递抗原肽,在活化的CD4+ T细胞辅助下使CD8+ T细胞活化,CD4+ 和CD8+T细胞还可以进一步通过分泌细胞因子或直接杀伤,增强机体抗肿瘤免疫应答。
荣誉
2011年10月3日,瑞典卡罗林斯卡医学院宣布,将2011年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家布鲁斯・比特勒、法国科学家朱尔斯・霍夫曼和加拿大科学家拉尔夫・斯坦曼,以表彰他们在人类免疫系统领域做出的独特发现。其中,拉尔夫・斯坦曼因他在“树状细胞及其在适应性免疫系统方面作用的发现”取得的成就,获得2011年诺贝尔生理学或医学奖的1/2。
令人遗憾的是,洛克菲勒大学当日晚些时候证实,2011年诺贝尔生理学或医学奖得主加拿大细胞生物学家拉尔夫·斯坦曼于9月30日(上周五)逝世,享年68岁。洛克菲勒大学称:“4年前,拉尔夫·斯坦曼被诊断患有胰腺癌,他利用自己发明的基于树突细胞的免疫疗法,延长了生命。”欣慰的是,我们可以从中看到树突状细胞(DC)在治疗癌症等病症的广阔前景。
T细胞:
简介
T淋巴细胞(T lymphocyte)简称T细胞,是由来源于骨髓的淋巴干细胞,在胸腺中分化、发育成熟后,通过淋巴和血液循环而分布到全身的免疫器官和组织中发挥免疫功能。
发育和分化
多能干细胞转变为淋巴样前体细胞(Lymphoid precursor)迁移至胸腺,在胸腺素的诱导下,经历一系列有序的分化过程,逐渐在胸腺发育成熟为识别各种抗原的T细胞库。T淋巴细胞进入胸腺后首先经历两个阶段:①早期T淋巴细胞发育阶段,即始祖CIM和CD8双阴性T淋巴细胞(double negative cell,DN)分化为CD4和CD8双阳性T细胞(double positive cell,DP);②DP细胞分别经历阳性选择阶段和阴性选择阶段获取MHC限制性识别能力和对自身抗原的耐受性,发育为其表面标志为CD4或CD8的单阳性T细胞(single positive cell,SP),迁往周围淋巴器官定居。T淋巴细胞
T细胞是相当复杂的不均一体、又不断在体内更新、在同一时间可以存在不同发育阶段或功能的亚群,但分类原则和命名比较混乱,尚未统一。按免疫应答中的功能不同,可将T细胞分成若干亚群,一致公认的有:
1、辅助性T细胞(Helper T cells,Th),具有协助体液免疫和细胞免疫的功能;
2、抑制性T细胞(Suppressor T cells,Ts),具有抑制细胞免疫及体液免疫的功能;
3、效应T细胞(Effector T cells,Te),具有释放淋巴因子的功能;
4、细胞毒性T细胞(Cytotoxic T cells,Tc),具有杀伤靶细胞的功能;
5、迟发性变态反应T细胞(Delayed type hypersensitivityT cells,Td),有参与Ⅳ型变态反应的作用;放大T细胞(Ta),可作用于Th和Ts,有扩大免疫效果的作用;
6、原始的或天然T细胞(Virgin or Natural T cells),他们和抗原接触后分化成效应T细胞和记忆T细胞;
7、记忆T细胞(Memory T cell,Tm),有记忆特异性抗原刺激的作用。T细胞在体内存活的时间可数月至数年。其记忆细胞存活的时间则更长。
其中,Th细胞又被称为CD4+细胞,因为其在表面表达CD4(cluster of differentiation 4)。通过与MHCⅡ(主要组织相容性复合体,major histocompatibility complex)递呈的多肽抗原反应被激活。MHCⅡ在抗原递呈细胞(antigen presenting cells,APCs)表面表达。一旦激活,可以分泌细胞因子,调节或者协助免疫反应。Tc细胞又名为CD8+细胞,其表面表达CD8.这类细胞可以通过MHCI 与抗原直接结合。
流式细胞分析仪FCM根据淋巴细胞表面标志的不同来检测各淋巴细胞亚群:
T淋巴细胞(T4噬菌体)
淋巴细胞主要包括T淋巴细胞(CD3+),B淋巴细胞(CD19+),NK细胞(CD16+CD56+),
其中T淋巴细胞可进一步测定辅助/诱导T淋巴细胞(CD3+CD4+)、抑制/细胞毒T淋巴细胞(CD3+CD8+)、CD4+T细胞纯真亚群(CD4+CD45RA+/ CD4+CD45RA+62L+)和记忆亚群(CD4+CD45RA-/ CD4+CD45RO+)、功能亚群(CD28+)、激活亚群(CD38+、HLA-DR+)、凋亡亚群(CD95+)等。
T细胞按照功能和表面标志可以分成很多种类:
1、细胞毒T细胞(cytotoxic T cell):消灭受感染的细胞。这些细胞的功能就像一个“杀手”或细胞毒素,因为它们可以对产生特殊抗原反应的目标细胞进行杀灭。细胞毒T细胞的主要表面标志是CD8,也被称为杀手T细胞。
2、辅助T细胞(helper T cell)在免疫反应中扮演中间过程的角色:它可以增生扩散来激活其它类型的产生直接免疫反应的免疫细胞。辅助T细胞的主要表面标志是CD4。 T细胞调控或“辅助”其它淋巴细胞发挥功能。它们是已知的HIV的目标细胞,在艾滋病发病时会急剧减少。
3、调节/抑制T细胞(regulatory/suppressor T cell):负责调节机体免疫反应。通常起着维持自身耐受和避免免疫反应过度损伤机体的重要作用。调节/抑制T细胞有很多种,目前研究最活跃的是CD25+ CD4+ T细胞。
4、记忆T细胞 (memory T cell):在再次免疫应答中起重要作用。但暂时没有发现记忆T细胞表面存在非常特异的表面标志物,相信随着研究的深入,人们对记忆T细胞将会有一个更深入的了解。
表面标志
1、T细胞抗原受体(TCR):TCR是T细胞识别外来抗原并与之结合的特异性受体,可表达于所有成熟的T细胞表面。大多数成熟T细胞(约95%)的TCR分子由α链和β链两条异二聚体肽链组成,小部分由γ、δ链组成。T细胞发育的过程中,编码α及β的基因决定TCR的高度多态性,不同的T细胞克隆有不同的TCR,能识别不同的抗原表位(决定簇)。TCR不能直接识别和结合游离的可溶性抗原,只识别经抗原提呈细胞加工并与MHC分子连接的抗原分子,TCR与抗原结合后不能直接活化T细胞,需依赖其邻近的CD3分子向细胞内传递活化信息,CD4和CD8协同和加强这一作用。
2、有丝分裂原受体:有丝分裂原可通过相应的受体激活静止期的淋巴细胞转化为淋巴母细胞,刺激多克隆T、B细胞增生、分化。主要包括植物血凝素(PHA)、刀豆蛋白A(ConA)、脂多糖(LPS)、美洲商陆丝裂原(PWM)、葡萄球菌A蛋白(SPA)和聚合鞭毛素等。
3、E受体(CD2):存在于外周T细胞和胸腺细胞表面,能与绵羊红细胞结合,属黏附分子,为淋巴细胞功能相关抗原一2(LFA一2),其配体是抗原提呈细胞和其他靶细胞上的LFA一3,促进T细胞与抗原提呈细胞的结合和相互作用,诱导活化。
4、CD3:存在于外周血T细胞和部分胸腺细胞表面。与TCR形成TCR-CD3复合体分子,将抗原信号传递到细胞内。
5、CD4和CD8:胸腺皮质前T细胞可同时表达CD4和CD8,外周血T细胞只表达其中一种分子。CD4与CD8分别与MHC-Ⅱ和MHC-1分子结合,稳定TCR与抗原肽一MHC分子复合物的结合,有助于激活信号传递。CD4分子是HIV进入靶细胞的主要受体,故HIV选择性破坏CD4+的细胞,导致获得性免疫缺陷。
6、CD5抗原:存在于所有外周血T细胞上,极小部分B细胞和慢性B淋巴细胞白血病细胞上表达CD5。抗CD5抗体能增强有丝分裂原对T细胞的增生反应。
7、CDll a/18:亦称LFA-1,配体为细胞问黏附分子-1(ICAM-1)和细胞间黏附分子-2(ICAM-2),协同刺激信号,诱导T细胞活化。
8、CD28:其配体是抗原提呈细胞表面的B,分子,两者结合产生协同刺激信号,诱导T细胞活化。
9、HLA抗原:静息状态下的外周血T细胞只表达HLA-I类抗原,某些活化T细胞可同时表达I、Ⅱ类抗原。
lo、白细胞介素受体:T细胞在不同发育阶段表达不同的白细胞介素受体(IL-R),如IL-1 R、IL一2R、IL一4R和IL-6R等。
免疫检测
T细胞分化抗原测定
【中文名称】
T细胞分化抗原测定
【概述】
T细胞膜表面有100多种特异性抗原,现已制备了多种单克隆抗体,WHO(1986)统称为白细胞分化抗原(cluster differentiation,CD)。例如CD3代表总T细胞,CD4代表T辅助细胞(TH),CD8代表T细胞毒性细胞(TC)等。应用这些细胞的单克隆抗体与T细胞表面抗原结合后,再与荧光标记二抗(兔或羊抗鼠IgG)反应,在荧光显微镜下或流式细胞仪中计数CD的百分率。
【参考值】
免疫荧光法(IFA):CD3为63.1%±10.8%;CD4(TH)为42.8%±9.5%;CD8(TS)为19.6%±5.9%;CD4/CD8(TH/TS)为(2.2±0.7)/1。流式细胞术:CD3为61%~85%;CD4为28%~58%;CD8为19%~48%;CD4/CD8为0.9~2.0/1。
【临床意义】
①CD3降低:见于自身免疫性疾病,如SLE、类风湿关节炎等。
②CD4降低:见于恶性肿瘤、遗传性免疫缺陷症、艾滋病、应用免疫抑制剂者。
③CD8减低:见于自身免疫性疾病或变态反应性疾病。
④CD4/CD8比值增高:见于恶性肿瘤、自身免疫性疾病、病毒性感染、变态反应等;CD4/CD8比值减低:见于艾滋病(常<0.5)。
⑤监测器官移植排斥反应时CD4/CD8比值增高预示可能发生排斥反应。
⑥CD3、CD4、CD8较高且有CD1、CD2、CD5、CD7增高则可能为T细胞型急性淋巴细胞白血病。
生物学功能
T细胞是淋巴细胞的主要组分,它具有多种生物学功能,如直接杀伤靶细胞,辅助或抑制B细胞产生抗体,对特异性抗原和促有丝分裂原的应答反应以及产生细胞因子等,是身体中为抵御疾病感染、肿瘤而形成的英勇斗士。T细胞产生的免疫应答是细胞免疫,细胞免疫的效应形式主要有两种:与靶细胞特异性结合,破坏靶细胞膜,直接杀伤靶细胞;另一种是释放淋巴因子,最终使免疫效应扩大和增强。
T细胞,是由胸腺内的淋巴干细胞分化而成,是淋巴细胞中数量最多,功能最复杂的一类细胞。按其功能可分为三个亚群:辅助性T细胞、抑制性T细胞和细胞毒性T细胞。它们的正常功能对人类抵御疾病非常重要。到目前为止,有关T细胞的演化以及它与癌症的研究取得了不少进展。特别是21世纪初人类开始的生命方舟计划对于T细胞的演化以及它与癌症的研究更是取得了突破性的进展。
造血干细胞又称多能干细胞,是存在于造血组织中的一群原始造血细胞。其最大特点是能自身复制和分化,通常处于静止期,当机体需要时,分裂增殖,一部分分化为定向干细胞,受到一定激素刺激后,进一步分化为各系统的血细胞系。其中淋巴干细胞进一步分化有两条途径。一些干细胞迁移到胸腺内,在胸腺激素影响下,大量增殖分化成为成熟淋巴细胞的一个亚群,被称之为T淋巴细胞。T细胞的“T”字,是采用“胸腺”的拉丁文第一个字母命名的。第二个细胞群在类似法氏囊的器官或组织内受激素作用,成熟并分化为淋巴细胞的另一个亚群,被称为B淋巴细胞。B细胞的“B”字,是采用“囊”的拉丁文第一个字母命名的。法氏囊是鸟类特有的结构,位于泄殖腔后上方,囊壁充满淋巴组织。人和哺乳动物无法氏囊,其类似的结构可能是骨髓或肠道中的淋巴组织(集合淋巴结,阑尾等),亦有法氏囊作用。
T细胞不产生抗体,而是直接起作用。所以T细胞的免疫作用叫作“细胞免疫”。B细胞是通过产生抗体起作用。抗体存在于体液里,所以B细胞的免疫作用叫作“体液免疫”。大多数抗原物质在刺激B细胞形成抗体过程中;需T细胞的协助。在某些情况下,T细胞亦有抑制B细胞的作用。如果抑制性T细胞因受感染、辐射、胸腺功能紊乱等因素的影响而功能降低时,B细胞因失去T细胞的控制而功能亢进,就可能产生大量自身抗体,并引起各种自身免疫病。例如系统性红斑狼疮,慢性活动性肝炎、类风湿性关节炎等。同样,在某些情况下,B细胞也可控制或增强T细胞的功能。由此可见,身体中各类免疫反应,不论是细胞免疫还是体液免液,共同构成了一个极为精细、复杂而完善的防卫体系。
抗癌研究
2013年1月初,日本科学家首次培育出能够杀死癌细胞的T细胞。他们表示这一研究突破为直接将T细胞注入癌症患者体内,用以对抗癌症铺平了道路。实际上,人体可天然产生T细胞,但数量较少。成功培育T细胞让将这种细胞大量注入患者体内,以增强免疫系统成为一种可能。
为了培育这种细胞,他们首先对专门杀死一种确定癌细胞的T淋巴细胞进行“再编程”,使其变成另一种细胞,被称之为“诱导性多功能干细胞”,诱导性多功能干细胞随后发育成功能齐备的T淋巴细胞。诱导性多功能干细胞发育而成的T淋巴细胞未来可充当一种潜在的癌症治疗手段。
日本科学家将专门对抗一种皮肤癌的T淋巴细胞培育成诱导性多功能干细胞,方式是将这种淋巴细胞暴露在“山中因子”环境下。山中因子是一组化合物,能够让细胞退回到“非专业性”阶段。在实验室,研究人员将诱导性多功能干细胞变成T淋巴细胞。与最初的T淋巴细胞一样,此时的T淋巴细胞也专功同样的皮肤癌。它们的基因构成与最初的T淋巴细胞相同,能够表达癌症特异性受体。研究发现这种新型T淋巴细胞非常活跃,可以产生一种抗癌化合物。
川本浩博士表示:“我们成功培育出具有特定抗原的T细胞,方式是培育诱导性多功能干细胞,而后让它们变成功能性T细胞。下一步工作是研究这些T细胞到底是具有选择性地杀死癌细胞还是连同其他细胞一起杀死。如果选择性杀死癌细胞,这些T细胞便可直接注入患者体内,用于对抗癌症。在不太遥远的将来,我们便可为癌症患者实施这种疗法。”研究发现刊登在《干细胞》杂志上。[1]
免疫应答
1.感应阶段:
T细胞
⑴靶细胞对内源性抗原的加工、处理及递呈
⑵CD8+T细胞对抗原的识别(双识别)
CDR1和CDR2识别MHC-Ⅰ类分子TCR→CDR3识别抗原肽的T细胞表位
HC限制性
2.反应阶段:
⑴T细胞的充分活化需要双信号
第一信号:抗原特异性信
TCR — 抗原肽-MHC-Ⅰ类分子复合物
CD8 — MHC-Ⅰ类分子
第二信号:协同刺激信号
CD28 — B7(CD80、CD86)
CD2(LFA-2)— CD58(LFA-3)
LFA-1 —ICAM-1
⑵活化CTL细胞增殖、分化为效应性CTL 细胞的过程中需要Th1细胞辅助。
⑶在CTL细胞的分化过程中也有记忆性
CTL细胞形成(疫苗接种的基础)。
3.效应阶段:
⑴CTL杀伤靶细胞的过程:
特异性识别与结合阶段
致死性打击阶段
靶细胞的裂
⑵CTL杀伤靶细胞的特点:
具有明显的特异性杀伤作用
对靶细胞的杀伤受MHC-Ⅰ类分子的限制
在短时间具有连续杀伤靶细胞的功
3)CTL杀伤靶细胞的机制:
穿孔素
颗粒酶系统
Fas/FasL介导的细胞凋亡
分化
多能干细胞转变为淋巴样前体细胞(Lymphoid precursor)迁移至胸腺,在胸腺素的诱导下,经历一系列有序的分化过程,逐渐在胸腺发育成熟为识别各种抗原的T细胞库。T淋巴细胞进入胸腺后首先经历两个阶段:①早期T淋巴细胞发育阶段,即始祖CIM和CD8双阴性T淋巴细胞(double negative cell,DN)分化为CD4和CD8双阳性T细胞(double positive cell,DP);②DP细胞分别经历阳性选择阶段和阴性选择阶段获取MHC限制性识别能力和对自身抗原的耐受性,发育为其表面标志为CD4或CD8的单阳性T细胞(single positive cell,SP),迁往周围淋巴器官定居。
亚群
应用CD4和CD8单克隆抗体可将外周淋巴器官或外周血中的T细胞分为CD4 CD8-和CD4-CD8 两个主要的亚群。每个亚群按照某些表面标志和功能又可分为不同的功能亚群。一CD4阳性细胞群
⒈ 应用Th细胞克隆培养技术和细胞因子产生的不同,已发现小鼠CD4阳性细胞群是一个不均一的亚群,可分为Th1和Th2,主要区别见表7-6。
Th1细胞能合成IL-2、IFN-γ、,LT、IL-3、TNF-α和GM-CSF,但不能合成IL-4、ⅡL-5、IL-6、IL-10和IL-13;而Th2能合成TNF-α、IL-3、GM-CSF、IL-4、IL-5、IL-6、ⅡL-10(细胞因子合成抑制因子,CSIF)和IL-13,不能合成IL-2、IFN-γ和LT。此外Th1和Th2都能分泌三巨噬细胞炎症蛋白和前脑啡肽原。Th1和Th2都能辅助B合成抗体,但辅助的强度和性质不同。体外实验表明,IL-4明显促进B细胞合成和分泌IgE,如使LPS刺激小鼠B细胞合成IgE能力增强10-100倍。少量IFN-γ能完全阴断IL-4对IgE合成的促进作用。Th2分泌IL-4对IgE合成有正调节作用,而Th1分泌IFN-γ则起负调节作用。此外,Th2通过分泌IL-4和IL-5辅助IgA合成,分泌IL-10(CSIF),抑制Th1细胞合成细胞因子,而Th1对IgG1合成则有抑制作用,但辅助其它几种类型Ig的合成。由于Th1和Th2合成淋巴因子的种类不同,因而介导不同的超敏反应。IL-3和IL-4均能促进肥大细胞增殖,且相互有协同作用,IL-5除辅助B细胞合成IgA外,还能刺激骨髓嗜酸性粒细胞的集落形成,因而Th2与速发型超敏反应关系密切。Th1通过产生IFN-γ阻断IgE合成,对速发型超敏反应有抑制作用。Th1与迟发型超敏反应有关,可能与IL-2、IFN-γ等对巨噬细胞活化和促进CTL分化作用有关,此外LT也有直接杀伤靶细胞作用。两群Th克隆均能诱导抗原提呈细胞(APC)表达MHCⅡ类抗原,Th1通过IFN-γ诱导Mφ表达Ia抗原,而Th2通过IL-4对Mφ和B细胞Ia抗原表达起正调节作用。在人类Th1和Th2细胞亚群尚未得到最后证实。从发表资料来看,CD4CD45RO前体细胞向Th2效应细胞分化,而IFN-γ则对前体细胞向Th2分化过程起抑制作用,因此IL-4和IFN-γ在决定CD4 CD45RO 前体细胞向Th1或Th2分化过程中起着重要的调节作用。人T细胞经多克隆活化后,在CD4阳性细胞中IL-4mRNA阳性比便不到5%,而60%的CD4 细胞有IFN-γ和IL-2mRNA的转录。
⒉抑制细胞诱导亚群和辅助细胞诱导亚群 应用CD45RA、CD45RO、CD29和CD31单克隆抗体可将CD4阳性细胞群分为抑制细胞诱导亚群和辅助细胞诱导亚群。
⑴CD31:发现CD31是一种新的、激活后表达水平不发生明显变化的抑制细胞诱导亚群的表面标记。CD31是一种血小板-内皮细胞胞粘附分子(PECAMgpⅡa),分子量为140kDa,其结构属于免疫球蛋白超家族成员。从外周血新鲜分离的CD4细胞中,CD31McAb主要与CD45RA亚群反应,对B细胞合成IgG辅助作用不明显,对ConA和自身MHC(自身MLR)反应较为敏感;而CD31-的CD4细胞群中,发现有大量辅助B细胞合成IgG的活性和对某些抗原刺激的回忆反应。CD45RA 的CD4细胞大激活后,尽管细胞表面丢失CD45RA,但表面CD31的表达仍不发生明显变化;而CD45RO CD45RA-的CD4细胞激活后不能获得CD31表达。由于CD31在CD4细胞激活后仍不变化,对于鉴别抑制细胞诱导亚群和辅助细胞诱导亚群是一种有用的标志。
许多粘附分子如CD11a/CD18(LFA-1)LFA-3,CD2和CD29(VLAβ链)主要表达在CD45RO T细胞表面。而CD31则表达在CD45RA CD4细胞表面。抗CD31McAb作用于naiveT细胞能触发其VLA-4介导的粘附作用。内皮细胞表面CD31及其配体与T细胞表面CD31及其配体相互作用很可能触发整合素介导的粘附作用。CD31如何参与CD45RA CD4 T细胞功能以及诱导抑制性T细胞产生还有待进一步研究。
⑵CD45:CD45为异构型分子。CD45细胞膜外部多肽链可由A、B和C三种外显子编码。人幼稚T细胞只表达被抗CD45RA识别的CD45A型;记忆T细胞不表达任何A、B、C外显子产物而被抗CD45RO识别。抗CD45RA和抗CD45RO识别的都是休止型细胞,抗CD45RO所识别的记忆T细胞往往也可低水平表达一系列活化表面标记,如CD25、MHCⅡ类抗原、CD54、CD26等,提示这类细胞可能新近被激活过,由此推论记忆T细胞可能是由于持久性抗原或交叉抗原的低剂量、持续刺激得以维持其长时间存活。体外实验观察到细胞活化后见有从CD45RA向CD45RO的单向性转变,这与幼稚T细胞向记忆T细胞分化相平行。
⑶自身混合淋巴细胞反应:外周血B细胞和单核细胞等非T细胞在体外培养时能诱导某些自身T细胞发生增殖反应,称为自身混合淋巴细胞的应(autologousmixed lymphocytereactionAMLR)。这一部分T细胞称为自身反应性T细胞。作为刺激细胞的B细胞和单核细胞主要是通过其细胞表面的MHCⅡ类抗原来刺激自身反应性T细胞,在体外培养时加入抗MHCⅡ类抗原的抗体可阻断AMLR。可能是机体的一种免疫调节机制。
二CD8阳性细胞群
根据CD28阳性或阴性可将CD8 细胞分为细胞毒性T细胞(CD8 CD28+)和抑制性T细胞(CD8 CD28-)。CD28McAb能与60-80%T细胞发生反应,包括全部CD4细胞和部分CD8细胞。
⒈在人类CTL表型为CD3 CD4-8 CD28。小鼠CTL表型为Thy-1 、Lyt-1 、Lyt-2 /Lyt-3。
⑴CTL的分化:静止的CTL以前体细胞(precursor)(CTL-P)形式存在,外来抗原进入机体被抗原提呈细胞(APC)加工处理,形成外来抗原与APC自身MHcI类抗原的复合物,被相应CTL克隆细胞膜表面TCR/CD3所识别,抗原刺激信号和APC释放IL-1共同存在的条件下,CTL-p被活化,并表达IL-2R、IL-4R、IL-6R等多种细胞因子受体,在IL-2、IL-4、IL-6、IFN-γ等细胞因子诱导下,迅速增殖,并分化为成熟的效应杀伤性T细胞(effectorCTL)。CTL具有识别抗原的特异性,即能杀伤具有特定的外来抗原(如病毒感染靶细胞膜表面的病毒抗原)与自身MHcI类抗原结合的复合物的靶细胞。有关CTL杀伤靶细胞受到MHCI类抗原的限制,从肿瘤组织周围分离获得的CTL称为肿瘤浸润淋巴细胞(tumorinfiltratinglymphocyteTIL)。TIL在体外加IL-2培养后,具有很高的杀伤肿瘤作用,已用于临床的肿瘤治疗。
⑵CTL的识别机制:多种粘附分子参与CTL对靶细胞的识别和粘附,主要有:①LFA-1/ICAM-1、ICAM-2、ICAM-3,可溶性ICAM-1(sICAM-1)可抑制CTL杀伤肿瘤细胞;②CD2/LFA-3(CD58),抗CD2McAb或抗CD58McAb均可抑制CTL效应细胞对靶细胞的杀伤;③CD8/MHcI类抗原的非多态性结构域。
CTL的杀伤机制:TCL杀伤靶细胞的机理认为主要通过释放多种的介质和因子介导的。
①穿孔素(perforin):又称成孔蛋白(pore-fomingprotein,PFP)、C9相关蛋白(C9relatedprotein)或溶细胞素(cytolysin),贮存于电子稠密胞浆颗粒(electron-densecytoplasmicgranules),成熟的穿孔素分子由534个氨基酸残基组成,分子量为56-75kDa,IP为6.4,穿孔素分子中央部位170-390之间的氨基酸序列与C9328-560氨酸酸序列约有20%同源性,这个区域与穿孔素和C9的多聚化和以管状形式插入到细胞膜有关。在杀伤相时,CTL细胞脱颗粒,穿孔素从颗粒中释放,在Ca2 存在下,插入靶细胞膜上,并多聚化形成管状的多聚穿孔素(polyperforin),约含12-16个穿孔素分子,分子量可达1000kDa。多聚穿孔素在靶细胞膜上形成穿膜的管状结构,内径平均16nm。这种异常的通道使Na 、水分进入靶细胞内,K 及大分子物质(如蛋白质)从靶细胞内流出,改变细胞渗透压,最终导致细胞溶解。此过程与补体介导的溶细胞过程类似,溶解细胞过程比较迅速。CTL本身可能释放A型硫酸软骨素蛋白聚糖(proteoglycansofchondroitinsulphateAtype)、硫酸软骨素A限制因子(homologousrestrictionfactor,HRF),因此可避免穿孔素对CTL自身细胞的攻击。
②丝氨酸酯酶(serineestersse):活化CTL释放多种丝氨酸酯酶,如CTLA-1(又称CCP1或granzymeB)、CTLA-3(又称H因子或granzymeA),其作用可能类似补体激活过程中的酯酶作用,通过活化穿孔素而促进杀伤作用。
T淋巴细胞
⒉Ts和Ts亚群 抑制性T细胞(suppressorTlymphocyteTs)对免疫应答有重要的负调节功能,抑制性T细胞功能的异常,常与T自身免疫性疾病、第I型超敏反应等疾病发生有关。
⑴抑制性T细胞的证实:绵羊红细胞(sheepredbloodcellSRBC)对于小鼠是良好的免疫原,合适剂量的SRBC可诱导小鼠产生高效价的抗SRBC抗体。当过高剂量SRBC免疫小鼠时,则抗体合成水平反而明显下降,称为高剂量免疫耐受。动物实验研究发现,将高剂量免疫耐受小鼠脾细胞转移到免疫原剂量刺激的小鼠体内时,则小鼠抗体应答水平明显下降。如高剂量免疫耐受小鼠脾细胞经抗Thy-1和补体处理后再转移到免疫原剂量免疫的小鼠体内,则高剂量免疫耐受小鼠脾细胞的抑制作用消失。实验证明了在高剂量免疫耐受小鼠的脾细胞中存在有抑制作用的T细胞。
这种抑制细胞的表型为CD3 CD4-CD8 (小鼠CD8单抗常用Lyt-2)。人的抑制性T细胞表型为CD3 CD4-CD8 CD28-。Ts细胞不仅对B细胞合成和分泌抗体有抑制作用,而且对Th辅助作用、迟发型超敏反应以及Tc介导的细胞毒作用都有负调节作用。
⑵Ts细胞的亚群:Ts细胞还可分为Ts1、Ts2和Ts3不同亚群,分别起着诱导抑制、转导抑制和发挥抑制效应的作用。它们之间相互作用的确切机理还不十分清楚,可能是通过释放可溶性介质相互作用的。Ts1(Tsi,抗原特异性抑制性T细胞)分泌TsF1(TsiF,抑制诱导因子)→作用于Ts2(Tst,抑制转导细胞),分泌TsF2(TstF)→作用于Ts3(Tse,抑制效应细胞),分泌Ts3F(TseF),作用于Th细胞,通过对Th的抑制作用,从而对各种免疫功能起负调节作用。Ts细胞群具有高度异质性,除Ts1、Ts2、Ts3亚群外,还有一群反抑制性T细胞亚群(contra-suppressorTcel,Tcsl)。Tcs活化后分泌反抑制性T细胞因子TcsF,直接作用于Th细胞,解除Ts细胞的抑制作用,使Th细胞恢复辅助活性。
B细胞:
介绍
B淋巴细胞亦可简称B细胞。来源于骨髓的多能干细胞。禽类是在法氏囊内发育生成,故又称囊依赖淋巴细胞(bursa dependent lymphocyte)/骨髓依赖性淋巴细胞简称B细胞,是由骨髓中的造血干细胞分化发育而来。与T淋巴细胞相比,它的体积略大。这种淋巴细胞受抗原刺激后,会增殖分化出大量浆细胞。浆细胞可合成和分泌抗体并在血液中循环。B细胞淋巴瘤是一种最常见的淋巴细胞白血病,有关这种疾病的研究不断涌现。在哺乳类是在类囊结构的骨髓等组织中发育的。又称骨髓依赖淋巴细胞。从骨髓来的干细胞或前B细胞,在迁入法氏囊或类囊器官后,逐步分化为有免疫潜能的B细胞。成熟的B细胞经外周血迁出,进入脾脏、淋巴结,主要分布于脾小结、脾索及淋巴小结、淋巴索及消化道粘膜下的淋巴小结中,受抗原刺激后,分化增殖为浆细胞,合成抗体,发挥体液免疫的功能。目前使用的大多数疫苗就是通过刺激这类B淋巴细胞产生抗体的。B细胞在骨髓和集合淋巴结中的数量较T细胞多,在血液和淋巴结中的数量比T细胞少,在胸导管中则更少,仅少数参加再循环。B细胞的细胞膜上有许多不同的标志,主要是表面抗原及表面受体。这些表面标志都是结合在细胞膜上的巨蛋白分子。B1细胞为T细胞非依赖性细胞。B2为T细胞依赖性细胞。B细胞在体内存活的时间较短,仅数天至数周,但其记忆细胞在体内可长期存在[1]。
分化
综述
哺乳类动物B细胞的分化过程主要可分为前B细胞、不成熟B细胞、 成熟B细胞、活化B细胞和浆细胞五个阶段。其中前B细胞和不成熟B细胞的分化是抗原非信赖的,其分化过程在骨髓中进行。抗原依赖阶段是指成熟B细胞在抗原刺激后活化,并继续分化为合成和分泌抗体的浆细胞,这个阶段的分化主要是在外周免疫器官中进行的。
前B细(pre-Bcell)
前B细胞是从骨髓中淋巴干细胞分化而来,只存在于骨髓和胎肝等造血组织。前B细胞胞浆中可检测到IgM的重链μ链,但无轻链,也无膜表面Ig的表达,因此缺乏对抗原的反应能力。末端脱氧核甘酸转移酶(terminal deoxy nucleotidyl transferase TdT)以及共同型急性淋巴母细胞白血病抗原(common acute lymphoblastic leukaemia antigen CALLA)即CD10可表达在前B细胞,进入非成熟B细胞后这两种标志即消失,因此TdT和CD10对于区分前B细胞与B细胞其它发育阶段非常有用。CD19、CD20和MHCⅡ类抗原在此阶段开始表达。前B细胞对抗原无应答能力。
不成熟B细胞(immature B cell)
开始表达mIgM,但如与抗原结合,则产生负应答,使B细胞转变为受抑制状态,不能继续分化为成熟的B细胞,这是形成自身免疫耐受的机制之一。不成熟B细胞CD19、CD20和MHCⅡ类抗原表达量增加,并可开始表达CD21抗原。
成熟B细胞(matrue B cell
骨髓中发育成熟B细胞经血液迁移至外周淋巴器官,此时膜表面同时表达mIgM和mIgD,mIgD的表达防止了B细胞与抗原结合后所引起的免疫耐受。成熟B细胞表达补体受体1(CR1)、致有丝分裂原受体以及多种细胞因子受体。
活化B细胞(activated B cell)
成熟B细胞被相应抗原或多克隆刺激剂刺激后成为活化B细胞,继而发生增殖和分化,在此过程中,膜结合Ig水平逐渐降低,而分泌型Ig逐渐增加,并可发生免疫球蛋白基因重链类别的转换。活化B细胞中的一部分可分化为小淋巴细胞,停止增殖和分化,并可存活数月至数年,当再次与同一抗原接触时,很快发生活化和分化,产生抗体的潜伏期短,抗体水平高,维持时间长,这种B细胞称为记忆B细胞(memory B cell)。
浆细胞(plasma cell PC)
又称抗体分泌细胞(antibody secreting cell)。成熟B细胞接受抗原刺激后,在抗原提呈细胞和Th细胞的辅助下成为活化B细胞,进而分化为浆细胞,合成和分泌各类免疫球蛋白,同时获得了PC-1(plasma cell antigen-1)等浆细胞特异性标志,而mIg,MHCⅡ类抗原、CD19、CD20、CD21等标记消失。
发育
综述
鸟类的法氏囊是B细胞分化的场所。哺乳类动物在胚胎早期,B细胞分化的最早部位是卵黄囊,此后在脾和骨髓,出生后则在骨髓内分化成熟。 B细胞分化过程可分为二个阶段,即抗原非依赖期和抗原依赖期。在抗原非依赖期,B细胞分化与抗原刺激无关,主要在中枢免疫器官内进行。而抗原依赖期是指成熟B细胞受抗原刺激后,可继续分化为合成和分泌抗体的浆细胞阶段,主要在周围免疫器官内进行。
骨髓微环境
早期B细胞的增殖与分化,其发生是与骨髓造血微环境(hemopoietic inductive microenviroment HIM)密切相关。HIM是由造血细胞以外的基质细胞(stroma cell)及其分泌的细胞因子和细胞外基质(extracellular matrix ECM)组成。基质细胞可包括巨噬细胞、血管内皮细胞、纤维母细胞、前脂肪细胞、脂肪细胞等。由间质细胞分泌的纤粘连蛋白、胶原蛋白及层粘连蛋白等形成细胞外基质,此外还可合成和分泌众多的细胞因子。HIM的作用主要是通过细胞因子可调节造血细胞的增殖与分化,通过粘附分子可使造血细胞与间质细胞相互直接接触,有利于造血细胞的定位和成熟细胞的迁出。
B细胞在骨髓内的发育
B细胞与其它血细胞一样,也是由骨髓内多能干细胞分化而来。认为T和B细胞可能来自共同的淋巴样干细胞,但对基分化途径、分化部位以及其特异的表面标志尚未明确,有待进一步研究。
已证明,B细胞在骨髓内的发育,可经过祖B细胞(pro-B)、前B细胞(pre-B)、不成熟B细胞(immature B)及成熟B细胞(mature)几个阶段。成熟B细胞释放至周围
淋巴细胞
淋巴组织,构成B细胞库,在此阶段经抗原刺激后,可继续分化为合成和分泌抗体的浆细胞,即抗原依赖的分化阶段。B细胞在骨髓内分化各阶段的主要变化为免疫球蛋白基因的重排和膜表面标志的表达。B细胞在发育分化过程中,同样也经历选择作用,以除去非功能性基因重排B细胞和自身反应性B细胞,形成周围成熟的B细胞库。
1.祖B细胞 这种发育早期的B细胞,发生在人胚胎约第9周开始,小鼠约第14天开始。尚未表达B细胞系的特异表面标志,也未发生lg基因重排,仍处于胚系基因(germline)阶段。但祖B细胞的晚期可出现B系特异标志,Thy-1 、Tdt 、B200 、mb-1 等分子。
2.前B细胞 是由祖B细胞分化而来,约占成人骨髓有核细胞的5%。前B细胞能检出的最早标志是lg重链基因重排,随后在胞浆中可检测出IgM的重链分子,即μ链。但无轻链基因重排,因此也无膜Ig表达。
但在小鼠前B细胞株中,克隆出二个前B细胞特有的基因,并与Cγ与Vγ同源,分别命名为λ5和Vpre-B基因,在人也证明前B细胞中存在此种基因。它们编码的蛋白Vpre-B和λ5可非共价结合,形成伪轻链(pseudo L chainФl)或替代轻链(surrogateL chain)。此伪L链可与μ链结合形成μ重链与伪L链复合体,并表达于前B细胞膜上构成其受体,与信号传导有关,对前B细胞的进一步分化具有重要作用。
此阶段还表达MHCⅡ、Tdt、CD19、CD10、CD20和CD24等分化抗原。其中CD19、CD20、和CD22在胞浆中的出现均早于μ链。前B细胞对抗原无应答能力,不表现免疫功能。
3.不成熟B细胞 此阶段发生L链基因重排,故可组成完整的IgM分子,并表达于膜表面(IgM),可称为Bμ细胞。此种细胞如与抗原结合,易使膜受体交联,产生负信号,使B细胞处于受抑状态,不能继续分化为成熟B细胞。这种作用可能是使自身反应B细胞克隆发生流产,是形成B细胞自身耐受的机制之一。不成熟B细胞开始丧失Tdt和CD10,但可表达CD22、CD21及FcR。同时CD19、CD20以及MHCⅡ类分子表达量增加。
4.成熟B细胞 随着B细胞的进一步分化,可发育为成熟B细胞,并离开骨髓进入周围免疫器官。此时膜表面可同时表达sIgM和sIgD,但其V区相同,而C区不同,故其识别抗原特异性是相同的。成熟B细胞可发生于一系列膜分子变化,可表达其它多种膜标志分子,如丝裂原受体、补体受体、Fc受体、细胞因子受体,病毒受体以及一些其它分化抗原等。
5.浆细胞(PC) 成熟B细胞可在周围淋巴器巴接受抗原刺激,在TH细胞及抗原呈递细胞的协助下,及其产生的细胞因子作用下可使B细胞活化,增殖并分化为合成和分泌抗体的浆细胞。此阶段B细胞可逐渐丢失一些膜分子如CD19和CD22等。并可发生Ig的类别转换,从产生IgM转换为产生IgG 、IgA或IgE的B细胞。
在此期分化过程中,有部分B细胞可恢复为小淋巴细胞,并停止增殖和分化,SIgD可消失,且寿命长,可生存数月至数年。当再次与同抗原相接触时易于活化和分化,故称此种细胞记忆B细胞,与机体的再次免疫应答相关。
当成熟B细胞分化为浆细胞时,B细胞表面的部分标志消失,并出现一些新的浆细胞特有标志,如浆细胞抗原-1(PCA-1)等分子。一种浆细胞只能产生一种类别的Ig分子,并且丧失产生其它类别的能力。浆细胞寿命长较短,其生存期仅数日,随后即死亡。
膜表面
综述
B细胞表面有多种膜表面分子,籍以识别抗原、 与免疫细胞和免疫分子相互作用,也是分离和鉴别B细胞的重要依据。B细胞表面分子主要有白细胞分化抗原、MHC以及多种膜表面受体。
CD抗原
在B细胞表面重要的CD抗原,与B细胞识别、粘附、活化有关的CD分子结构和功能
B淋巴细胞
。应用某些B细胞CD抗原相应的单克隆抗体可鉴定和检测B细胞的数量、比例、不同的分化阶段和功能状态。
主要组织兼容性复合体抗原(MHC)
B细胞不仅表达MHCI类抗原,而且表达较高比便和密度的MHCⅡ类抗原。除了浆细胞外,从前B细胞至活化B细胞均表达MHCⅡ类抗原。B细胞表面的MHCⅡ类抗原在B细胞与T细胞相互协作时起重要作用,此外,还参与B细胞作为辅佐细胞的抗原提呈作用。
膜表面受体
B细胞膜表面具有多种类型的受体。
1.膜表面免疫球蛋白(surface membrane immunoglobulin mIg)这是B细胞特异性识别抗原的受体,也是B细胞重要的特征性标志。不成熟B细胞表达mIgM,成熟B细胞又表达了mIgD,即同时表达mIgM和mIgD,有的成熟B细胞表面还mIgG、mIgA或mIgE。在B细胞分化过程中,前B细胞的胞浆中可有IgM的重链μ链,但无mIgM;当发育为不成熟B细胞时,胞浆中μ链消失,胞膜上开始表达mIgM。在单个B细胞表面所有Ig的可变区都由相同的VH和VL基因所编码,因此它们的独特型和结合抗原的特异性是相同的。抗原刺激后的B细胞mIgD很快消失,记忆B细胞表面不存在mIgD。作为B细胞受体(B cell receptor BCR)的mIgM外,还有Igα和Igβ两种多肽链,分别命名为CD79a和CD79b,共同与mIg形成BCR复合物。
2.补体受体(complementreceptor CR) B细胞膜表面具有CR1和CD2。CR1(CD35)可与补体C3b和C4b结合,从而促进B细胞的活化。CD2(CD21)的配体是C3d,C3d与B细胞表面CR2结合亦可调节B细胞的生长和分化。
3.EB病毒受体 CR2(CD21)也是EB病毒受体,这与EB病毒选择性感染B细胞有关。在体外可用EB病毒感染B细胞,可使B细胞永生化(immortlaized)而建成B细胞母细胞样细胞株,在人单克隆抗体技术和免疫学中有重要应用价值。在体内,EB病毒感染与传染性单核细胞增多症、Burkitt氏淋巴瘤以及鼻咽癌等的发病有关。
4.致有丝分裂原受体美洲商陆丝分裂原(poke weed mitogen PWM)对T细胞和B细胞均有致有丝分裂作用。在小鼠,脂多糖(lipopolysaccharide LPS)是常用的致有丝分裂原。此外金黄色葡萄球菌CowanI株(Staphylococcus aureusstrain CowanI SAC)因含有金黄色葡萄球菌A蛋白(staphylococcal protein ASPA),可通过与mIg结合刺激人B细胞的增殖。此外,大豆凝集素(soybean agglutinin SBA)可凝集B细胞。
5.细胞因子受体 多种细胞因子调节B细胞的活化、增殖和分化是通过与B细胞表面相应的细胞因子受体结合而发挥调节作用的。B细胞的细胞因子受体主要有IL-1R、IL-2R、IL-4R、IL-5R、IL-6R、IL-7R、IL-11R、IL-12R、IL-13R、IL-14R、IL-γR、IL-αR和TGF-βR等。
争议
50年前,Good、Cooper和他们的同事Raymond Peterson在《自然》杂志上发表论文,提出淋巴细胞有两种类型的观点。这左右了现代免疫学的进程,并且影响了对免疫缺陷疾病和免疫系统肿瘤的研究和治疗以及强大的研究工具和治疗方法——单克隆抗体的发展
<分支一>
免疫细胞完全杀灭了病菌,并在<记忆T细胞>内留下了永久的记忆
你获得了对该疾病的永久的一定免疫性
<分支二>
吞噬细胞疯狂的释放的炎症因子导致血液中的蛋白浓度相似
嗜中性粒细胞无法识别“战场”在你的全身大肆破坏,导致你的全身多器官衰竭。
最后,免疫系统放手一搏,产生了<细胞因子风暴>杀死了你。
专业词汇解释
细胞因子风暴:
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细胞因子风暴(cytokine storm)是指机体感染微生物后引起体液中多种细胞因子如TNF-α、IL-1、IL-6、IL-12、IFN-α、IFN-β、IFN-γ、MCP-1和IL-8等迅速大量产生的现象,是引起急性呼吸窘迫综合症和多器官衰竭的重要原因。
免疫系统的日常工作是清除感染,但是如果免疫系统被激活到极限程度或者失去控制,它就会伤害宿主,极端的免疫攻击是“细胞因子风暴”。埃博拉病毒感染的最后阶段,细胞因子风暴才是夺命杀手,像禽流感和非典之类的很多病毒都一样,能够触发免疫系统对身体的猛烈攻击。
免疫细胞通过细胞因子彼此沟通,细胞因子是细胞释放到血液中的小分子,可以令免疫细胞冲到感染部位、吞噬遭到损伤的细胞,甚至穿透血管壁。细胞因子还可以引发炎症,令被破坏的机体肿胀、发热以及疼痛。
细胞因子风暴是一种求助信号,目的是让免疫系统霎时间火力全开。这最后一招自杀式的攻击能够损伤病毒,但也会留下一大堆连带伤害。血管承受了其中最主要的攻势。细胞因子风暴令血管壁变得更容易穿透。因此动脉、静脉和毛细血管都开始渗出血液和血浆。
细胞因子风暴还会引发一氧化氮的大量释放。这种物质会进一步稀释血液并破坏血管。所有这些因素综合起来,把血压降到了危险的水平,所以患者不是死于失血,而是死于某种类似严重感染性休克的问题。
埃博拉病毒会立刻瞄准并感染免疫系统的细胞,其中一个目标是树突状细胞。它会静悄悄地潜入树突状细胞内部,从根本上关闭它们的报警系统。因此免疫系统并不知道它应该制造针对埃博拉病毒的抗体。
治疗办法
在针对新型冠状病毒感染患者的治疗中,除依据国家卫健委正式公布认可的抗病毒治疗方案外,临床医生应密切关注细胞因子风暴带来的巨大冲击,这对于重症患者的治疗、降低病死率具有重大意义。经过初步临床观察,#2019-新型冠病毒感染重症患者出现了IL-6,TNF-a,IFN-γ等促炎性细胞因子的显著升高#,具有细胞因子风暴的特征。患者一经发现出现细胞因子风暴和全身炎症反应综合征,应果断采取相应的治疗手段。可参考的治疗办法包括:1.抗休克治疗(治标,先保命):输液保障血容量,应用血管活性药物,必要时机械通气,保护重要脏器的功能; 2.支持和对症治疗(恢复体力):常规输液,维持水、电解质及酸碱平衡,营养支持等;3.抑制过多的免疫细胞活化和细胞因子产生(治本,求康复):临床多采用适当剂量和疗程的激素治疗(肾上腺糖皮质激素等),应用非甾体类抗炎药和自由基清除剂(大量维生素C,维生素E)等。4. 抗体中和细胞因子风暴(精准治疗):针对升高的细胞因子通过单克隆抗体中和起作用,防止重症化和死亡。
<部分资料参考于搜狗百科>