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03 第三章 免疫器官与组织.pptx

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本课件介绍免疫器官与组织,区分中枢免疫器官(骨髓、胸腺)与外周免疫器官(淋巴结、脾、黏膜相关淋巴组织),讲解B细胞在骨髓内与T细胞在胸腺内的发育过程、阳性选择与阴性选择,并说明黏膜免疫系统与淋巴细胞再循环。

第三章免疫器官与组织章节标题页,标示本章中枢与外周免疫器官的主题
本章教学大纲页,分掌握、熟悉、了解三层列出免疫器官组成、淋巴细胞发育与再循环等要求
病例标题页,引出先天性胸腺发育不良(DiGeorge综合征)的临床讨论
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第1页:第三章 免疫器官与组织

第三章 免疫器官与组织

第2页:本章教学大纲

本章教学大纲

掌握
中枢和外周免疫器官的组成及其功能
熟悉
B细胞在骨髓内的发育过程;T细胞在胸腺内发育过程;淋巴细胞再循环
了解
髓内造血干细胞的分化;黏膜免疫系统的组成和免疫学特性

第3页:病例

病例

第4页:DiGeorge综合征病例

  • 如新生儿期未死亡,生后3~4个月可发生各种严重的病毒、真菌(如念珠菌和卡氏肺囊虫)感染,而细菌感染较轻,接种牛痘疫苗、麻疹疫苗等减毒活病毒疫苗或卡介苗等细菌活菌苗时,易发生严重反应,甚至致死。
  • 为什么发生严重感染?

先天性胸腺发育不良(DiGeorge综合征)

第5页:前言:免疫器官分类

前言

免疫器官由淋巴样组织构成。按其功能不同,分为中枢免疫器官(又称初级淋巴器官)和外周免疫器官(又称次级淋巴器官)及组织。中枢免疫器官包括骨髓和胸腺,外周免疫器官包括脾、淋巴结和黏膜相关淋巴组织。两类免疫器官及组织间通过血液和淋巴液的循环相互连接。

第6页:免疫器官和组织

图示免疫器官和组织的整体分布,含骨髓、胸腺、脾、淋巴结及黏膜相关淋巴组织。

第7页:中枢免疫器官的概念与组成

第一节 中枢免疫器官

概念
中枢免疫器官是免疫细胞发生、分化和成熟的场所。
组成
胸腺和骨髓(人和哺乳动物);法氏囊(鸟类)

第8页:骨髓的功能

一、骨髓:骨髓是各类免疫细胞发生的场所。

造血干细胞(hematopoietic stem cells)
是存在于骨髓中的一群原始细胞,最终可分化为各种血液细胞成份。
骨髓基质细胞(stromal cells)
及其分泌的多种细胞因子为造血干细胞的发育、分化提供重要的微环境。

第9页:造血干细胞和基质细胞的分化

图示造血干细胞和基质细胞的分化,展示髓系与淋巴系各血细胞的分化谱系。

第10页:造血干细胞的分化

(一)造血干细胞的分化:造血干细胞首先分化成髓样祖细胞和淋巴样祖细胞。然后,分别向特定细胞系分化。髓样祖细胞将产生除淋巴细胞外的各种血细胞。淋巴样祖细胞分化为祖T/NK细胞和祖B细胞,祖B细胞在骨髓内发育为未成熟的B细胞,祖T细胞则进入胸腺,发育为成熟的T细胞。

第11页:B细胞在骨髓内的发育过程

(二)B细胞在骨髓内的发育过程

  1. 从淋巴样前体细胞经历祖B(pro-B)、前B(pre-B)细胞发育到未成熟B细胞阶段
  2. B细胞受体(BCR)的表达
  3. 免疫球蛋白以外其他分子的表达(CD45R、CD19、CD43、c-kit、IL-7R等)

第12页:骨髓基质细胞在B细胞发育中的作用

骨髓基质细胞在B细胞发育中的作用

  1. 细胞间黏附性接触
  2. 提供生长因子(SCF、IL-7等)

第13页:B细胞发育阶段特征分子表达表

不同发育阶段B细胞的免疫球蛋白基因重排及各种特征性分子的表达

B细胞不同发育阶段的免疫球蛋白基因重排
发育阶段H链基因重排L链基因重排表面Ig
干细胞胚系胚系-
早祖BD-J胚系-
晚祖BV-DJ胚系-
大前BVDJV-Jpre-B受体
小前BVDJVJ胞内μ链
未成熟BVDJVJIgM
成熟BVDJVJIgD和IgM

伴随表达的特征性分子还包括CD19、CD45R(B220)、Igα/Igβ、CD43、CD25、c-Kit、IL-7R、BP-1,以及胞内蛋白RAG-1/RAG-2、TdT、λ5、VpreB等,其表达随发育阶段依次开启与关闭。

说明:原表为多行列矩阵,表面分子各列的阳性与阴性标记在纯文本抽取中粘连严重,未能逐格安全切分,此处仅还原基因重排部分并列出分子名单,建议对照原课件图片核对。

第14页:胸腺是T细胞分化成熟的场所

二、胸腺——胸腺是T细胞分化成熟的场所。

船帆征:系婴幼儿正常胸腺在X线片上的投影。

第15页:胸腺微环境的构成

(一)胸腺微环境:胸腺微环境影响胸腺内T细胞的分化、增殖和选择性发育。由以下成份构成:

  • 胸腺上皮细胞
  • 树突状细胞
  • 巨噬细胞
  • 细胞外基质

第16页:胸腺上皮细胞与扫描电镜

(1)胸腺上皮细胞组成网状的胸腺基质,是胸腺微环境的最重要部分。胸腺上皮细胞以两种方式影响胸腺细胞的分化:①细胞—细胞间相互接触;②分泌细胞因子。

图示胸腺组织扫描电镜图片。

第17页:胸腺树突状细胞与巨噬细胞

(2)树突状细胞:较集中存在于皮质-髓质交界处,表达高水平的MHC-Ⅱ类分子。

(3)巨噬细胞:散在,表达低水平的MHC-Ⅱ类分子。与树突状细胞共同参与T细胞的选择发育。

(4)细胞外基质的功能:①维持胸腺内细胞的正常生理功能;②促进细胞—细胞间的相互接触;③胸腺细胞移行成熟。

第18页:T细胞在胸腺内的发育过程

(二)T细胞在胸腺内的发育

1.T细胞在胸腺内的发育过程:来自骨髓的淋巴样干细胞从被膜下区、皮质区(成为胸腺细胞)到髓质区移行。在移行中胸腺细胞从双阴性(CD4-CD8-)胸腺细胞,经历双阳性(CD4+CD8+)胸腺细胞,成熟为单阳性(CD4+或CD8+)胸腺细胞。

第19页:胸腺细胞发育阶段示意

图示胸腺细胞发育阶段:双阴性胸腺细胞(TCR基因重排)→ 双阳性胸腺细胞(对TCR的阳性选择、阴性选择)→ 单阳性胸腺细胞。

第20页:胸腺细胞表面分子的表达

2.胸腺细胞表面分子的表达

  1. 双阴性(CD4-CD8-)胸腺细胞主要存在于被膜下区和浅皮质区
  2. 双阳性(CD4+CD8+)胸腺细胞构成了皮质区胸腺细胞的大多数
  3. 单阳性(CD4+或CD8+)T细胞进入髓质后,经血液循环离开胸腺,到达外周淋巴组织,构成外周T细胞库

第21页:胸腺细胞发育中的TCR

3.胸腺细胞发育中的TCR

同一胸腺细胞内存在编码α、β、γ和δ四条肽链的基因。在胸腺细胞的发育过程中,β、γ和δ基因能否率先成功重排决定胸腺细胞将发育为γδT细胞还是αβT细胞,大部分分化为后者。TCR基因重排产生带有不同TCR的胸腺细胞,需经历选择过程,最终形成TCR的MHC限制性和成熟T细胞库的自身耐受性。

第22页:TCR基因的组成

图示TCR基因的组成,含α、β、γ、δ链基因的V、D、J片段排列。

第23页:胸腺细胞的阳性与阴性选择

4.胸腺细胞发育中的阳性选择与阴性选择

第24页:

第25页:阳性选择与阴性选择的概念

阳性选择(positive selection)
是指发育中的胸腺细胞表达的TCR同胸腺上皮细胞表面的MHC分子结合,使得能够识别自身MHC分子的胸腺细胞存活继续发育的过程。阳性选择决定T细胞对抗原肽应答的MHC限制性。
阴性选择(negative selection)
指胸腺内发育中的表达针对自身抗原TCR的T细胞与自身抗原结合后死亡,即自身反应性T细胞克隆被清除的过程。树突状细胞和巨噬细胞在这一过程中起重要作用。阴性选择决定成熟T细胞库的自身耐受性。

第26页:阳性选择示意图:中等亲和力存活

图示阳性选择:Pre-TCR与MHC II/MHC I中等亲和度结合的胸腺细胞存活(I’m ALIVE),继续发育为CD4或CD8单阳性T细胞。

第27页:阳性选择:低亲和力凋亡

图示阳性选择中TCR与MHC低亲和度结合的胸腺细胞走向凋亡(Game Over)。

(1)阳性选择(positive selection):指发育中的双阳性胸腺细胞表达的TCR同皮质区胸腺上皮细胞表面的MHC分子结合,使得能够识别自身MHC分子的胸腺细胞存活并继续发育成单阳性(CD8+或CD4+)T细胞的过程。阳性选择决定T细胞对抗原应答的MHC限制性。

第28页:阴性选择:自身抗原应答凋亡

图示阴性选择:TCR对自身抗原肽(Self peptide)发生应答的胸腺细胞在巨噬细胞与树突状细胞作用下凋亡(Game Over)。

第29页:阴性选择:不反应者存活

图示阴性选择中TCR对自身抗原肽不反应的胸腺细胞存活(I’m ALIVE)。

(2)阴性选择(negative selection):指胸腺内发育中的表达针对自身抗原TCR的T细胞与自身抗原结合后死亡,即自身反应性T细胞克隆被清除的过程。阴性选择中胸腺巨噬细胞和树突状细胞发挥重要作用。阴性选择决定成熟T细胞库的自身耐受性。

第30页:外周免疫器官与组织

第二节 外周免疫器官与组织

概念
外周免疫器官与组织是B细胞成熟的场所;也是成熟T、B细胞在抗原刺激下发生免疫应答的部位。
组成
淋巴结:组织来源的抗原;脾:血液来源的抗原;黏膜伴随淋巴组织:经黏膜表面进入的抗原

第31页:淋巴结的结构与功能

一、淋巴结:T细胞约占75%,B细胞约占25%。

基本结构
被膜;皮质:浅皮质区主要由淋巴滤泡构成,B细胞区;深皮质区(副皮质区),T细胞区(T细胞和树突状细胞);髓质:主要由髓索构成(富含巨噬细胞和浆细胞)
功能
树突状细胞摄取抗原后,经输入淋巴管进入淋巴结;游离抗原也可随淋巴液到达淋巴结

第32页:淋巴结结构示意图

图示淋巴结结构,标注被膜、浅皮质区淋巴滤泡、深皮质区(副皮质区)与髓质髓索。

第33页:脾的结构与功能

二、脾:T细胞占45%;B细胞占55%。

结构
被膜;白髓:动脉周围淋巴鞘(PALS)—T细胞区,PALS外周滤泡—B细胞区;边缘区;红髓:处理红细胞的部位
功能
收集来自血液的抗原;诱导免疫应答的发生、破坏衰老红细胞的场所

第34页:脾脏结构示意图

图示脾脏结构,标注白髓的动脉周围淋巴鞘(PALS)、淋巴滤泡、边缘区与红髓。

第35页:黏膜免疫系统的概念与功能

三、黏膜免疫系统

概念
由黏膜局部的黏膜相关淋巴组织(mucosal-associated lymphoid tissue, MALT)及免疫细胞组成。
功能
主要针对经黏膜表面进入的微生物抗原产生应答。

第36页:黏膜相关淋巴组织的组成

(一)黏膜相关淋巴组织的组成

黏膜伴随淋巴组织(MALT)指存在于呼吸道、消化道和泌尿生殖道黏膜局部的散在淋巴组织和一些带有淋巴滤泡的器官化的淋巴组织。

  • 肠道相关淋巴组织(GALT):包括扁桃体、增殖腺、阑尾和派氏集合淋巴结(Peyer patches)和孤立的淋巴滤泡
  • 鼻相关淋巴组织(NALT)
  • 支气管相关淋巴组织(BALT)

第37页:

第38页:黏膜免疫系统的淋巴细胞

(二)黏膜免疫系统的淋巴细胞

黏膜免疫系统含有与其他外周免疫系统不尽相同的淋巴细胞库。肠道黏膜上皮层内含有大量的淋巴细胞,称为肠上皮内淋巴细胞(intraepithelial lymphocyte,IEL),被认为是胸腺外发育的细胞亚群。固有层内含有器官化的派氏集合淋巴结和散在的淋巴细胞,还有巨噬细胞、树突状细胞、嗜酸性粒细胞和肥大细胞等。

第39页:黏膜B细胞合成分泌sIgA

(三)黏膜免疫系统B细胞合成分泌IgA(sIgA)

sIgA是同黏膜免疫相关联的抗体同种型,以IgA分子的二聚体和一个分泌片结合的形式存在,约占肠道黏膜分泌抗体成份的60%,是防御黏膜感染的重要抗体。

第40页:sIgA的合成与分泌过程

图示sIgA的合成与分泌过程:浆细胞合成的IgA二聚体与上皮细胞多聚Ig受体结合,经转运后连同分泌片释放到黏膜腔。

第41页:黏膜免疫系统的作用特性

(四)黏膜免疫系统的免疫学作用特性

  1. TCRγδ和CD8αα TCRαβ T细胞发挥生物学作用不具有MHC限制性。
  2. 黏膜免疫系统对大多数抗原诱导易产生免疫耐受性。
  3. 炎症反应会导致肠道局部适应性免疫应答的产生。

第42页:共同黏膜免疫系统

图示相互联系的共同黏膜免疫系统,展示不同黏膜部位淋巴细胞归巢与再分布的关联。

图片引自:McGhee JR, Fujihashi K (2012) Inside the Mucosal Immune System. PLoS Biol 10(9): e1001397.

第43页:相互联系的共同黏膜免疫系统

图示相互联系的共同黏膜免疫系统,展示呼吸道、消化道等黏膜淋巴组织之间的细胞迁移联系。

第44页:淋巴细胞再循环

第三节 淋巴细胞再循环

淋巴细胞再循环是指淋巴细胞在血液、淋巴液、淋巴器官或组织间反复循环的过程。此循环有助于T细胞、B细胞接触抗原物质产生免疫应答。

第45页:本章重点

本章重点

  1. 中枢免疫器官的组成和功能
  2. 外周免疫器官的组成和功能
  3. T细胞在胸腺中的发育及选择过程
  4. 淋巴细胞再循环
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