細胞與免疫調節本課件旨在全面介紹細胞與免疫調節的基本原理、組成部分、調節機制以及在疾病治療中的應用。通過學習本課件，您將深入了解免疫系統如何識別、應對病原體，以及免疫失調如何導致疾病。此外，還將探討最新的免疫治療策略，為未來的研究和臨床實踐奠定基礎。免疫系統的組成免疫器官免疫器官是免疫細胞發育、成熟和執行免疫應答的場所，包括骨髓、胸腺、脾臟、淋巴結和黏膜相關淋巴組織（MALT）。骨髓是各種免疫細胞的起源地，胸腺是T細胞成熟的場所，脾臟和淋巴結是免疫應答的主要場所。免疫細胞免疫細胞是執行免疫功能的細胞，主要包括淋巴細胞（T細胞、B細胞、NK細胞）、吞噬細胞（巨噬細胞、中性粒細胞）、樹突狀細胞和固有淋巴細胞（ILC）。這些細胞通過相互作用，共同構成復雜的免疫網絡。免疫分子免疫分子是參與免疫應答的各種分子，包括抗體、細胞因子、補體、MHC分子和共刺激分子等。抗體能特異性識別抗原，細胞因子調節免疫細胞的功能，補體增強抗體介導的免疫反應，MHC分子參與抗原提呈，共刺激分子調節T細胞的活化。固有免疫細胞概述1巨噬細胞存在于各種組織中，執行吞噬、抗原提呈和細胞因子分泌等功能。2樹突狀細胞專業的抗原提呈細胞，能激活T細胞，啟動適應性免疫應答。3自然殺傷細胞能識別并殺傷被病毒感染的細胞和腫瘤細胞。4固有淋巴細胞包括ILC1、ILC2、ILC3等，參與組織穩態和炎癥反應。巨噬細胞：吞噬與激活吞噬作用巨噬細胞通過吞噬作用清除病原體、細胞碎片和異物。細胞因子分泌巨噬細胞分泌細胞因子，如TNF-α、IL-1β和IL-6，調節炎癥反應和免疫應答。抗原提呈巨噬細胞能將抗原提呈給T細胞，啟動適應性免疫應答。樹突狀細胞：抗原提呈的關鍵抗原捕獲樹突狀細胞通過多種機制捕獲抗原，如吞噬作用、胞飲作用和受體介導的內吞作用。抗原加工樹突狀細胞對抗原進行加工，將其分解成小肽片段。抗原提呈樹突狀細胞將抗原肽提呈給T細胞，激活T細胞，啟動適應性免疫應答。自然殺傷細胞：識別與殺傷識別NK細胞通過激活性受體和抑制性受體識別靶細胞。1活化當激活信號超過抑制信號時，NK細胞被激活。2殺傷激活的NK細胞釋放顆粒酶和穿孔素，殺傷靶細胞。3固有淋巴細胞：ILC家族1ILC1分泌IFN-γ，參與抗病毒和抗胞內菌免疫。2ILC2分泌IL-5和IL-13，參與抗寄生蟲和過敏反應。3ILC3分泌IL-22和IL-17，參與黏膜免疫和組織修復。適應性免疫細胞概述1T細胞胸腺依賴性淋巴細胞，參與細胞免疫和輔助B細胞產生抗體。2B細胞產生抗體的淋巴細胞，參與體液免疫。T細胞：胸腺依賴性淋巴細胞T細胞的發育T細胞在胸腺中發育成熟，經歷陽性選擇和陰性選擇，確保其能識別自身MHC分子并避免攻擊自身組織。T細胞的分類T細胞主要分為CD4+T細胞和CD8+T細胞。CD4+T細胞輔助其他免疫細胞，CD8+T細胞殺傷被感染的細胞。T細胞受體與共刺激分子T細胞受體（TCR）識別抗原肽-MHC復合物CD28與B7分子結合，提供共刺激信號CTLA-4與B7分子結合，抑制T細胞活化CD4+T細胞亞群：Th1,Th2,Th17等Th1細胞分泌IFN-γ，參與細胞免疫，抵抗胞內菌感染。Th2細胞分泌IL-4、IL-5和IL-13，參與體液免疫，抵抗寄生蟲感染。Th17細胞分泌IL-17，參與炎癥反應，抵抗胞外菌和真菌感染。CD8+T細胞：細胞毒性T淋巴細胞穿孔素CD8+T細胞釋放穿孔素，在靶細胞膜上形成孔道。顆粒酶CD8+T細胞釋放顆粒酶，通過孔道進入靶細胞，激活細胞凋亡。B細胞：產生抗體的淋巴細胞抗原結合B細胞受體（BCR）特異性結合抗原。活化抗原結合和T細胞輔助活化B細胞。分化活化的B細胞分化為漿細胞和記憶B細胞。抗體產生漿細胞產生大量抗體，參與體液免疫。B細胞受體與信號轉導抗原結合BCR結合抗原，啟動信號轉導。1Igα/IgβBCR與Igα/Igβ形成復合物，介導信號轉導。2酪氨酸激酶酪氨酸激酶磷酸化Igα/Igβ的ITAM序列。3下游信號激活下游信號通路，如PI3K、MAPK和NF-κB。4抗體的結構與功能結構抗體由重鏈和輕鏈組成，包含可變區和恒定區。可變區負責抗原結合，恒定區介導效應功能。功能抗體能中和毒素、調理病原體、激活補體和介導ADCC作用。免疫球蛋白類別轉換IgM初始B細胞產生的抗體主要是IgM。類別轉換在T細胞輔助下，B細胞發生類別轉換，產生IgG、IgA或IgE。效應功能不同類別的抗體具有不同的效應功能，參與不同的免疫應答。免疫調節概述1細胞因子調節細胞因子調控免疫細胞的活化、分化和功能。2共刺激分子調節共刺激分子提供T細胞活化的第二信號。3免疫檢查點調節免疫檢查點抑制T細胞活化，維持免疫耐受。4調節性T細胞調節Treg抑制其他免疫細胞，維持免疫穩態。細胞因子：免疫系統的信號分子細胞因子功能IL-2促進T細胞增殖IL-4促進B細胞類別轉換為IgEIFN-γ激活巨噬細胞TNF-α誘導炎癥反應細胞因子網絡與冗余性細胞因子網絡細胞因子之間相互作用，形成復雜的網絡，調節免疫應答。冗余性多種細胞因子具有相似的功能，確保免疫應答的可靠性。趨化因子：引導免疫細胞遷移趨化因子受體免疫細胞表達趨化因子受體，識別趨化因子。趨化作用趨化因子引導免疫細胞遷移到炎癥部位和淋巴器官。補體系統：增強抗體功能激活補體系統通過經典途徑、旁路途徑和甘露糖結合凝集素途徑激活。效應補體系統能調理病原體、激活炎癥反應和直接殺傷病原體。共刺激與共抑制分子分子功能CD28共刺激，促進T細胞活化CTLA-4共抑制，抑制T細胞活化PD-1共抑制，抑制T細胞活化CTLA-4與PD-1通路CTLA-4CTLA-4與B7分子結合，抑制T細胞活化。1PD-1PD-1與PD-L1或PD-L2結合，抑制T細胞活化。2免疫檢查點抑制劑的應用1腫瘤治療免疫檢查點抑制劑能阻斷CTLA-4和PD-1通路，激活T細胞，殺傷腫瘤細胞。免疫耐受機制1中樞耐受在胸腺和骨髓中，消除或修飾能識別自身抗原的T細胞和B細胞。2外周耐受在外周組織中，通過失活、抑制和調節性T細胞等機制，維持免疫耐受。中樞耐受：胸腺與骨髓胸腺T細胞在胸腺中發育，經歷陽性選擇和陰性選擇，消除能強烈識別自身抗原的T細胞。骨髓B細胞在骨髓中發育，消除能強烈識別自身抗原的B細胞。外周耐受：失活與抑制失活T細胞或B細胞識別抗原但缺乏共刺激信號，導致失活。抑制調節性T細胞抑制其他免疫細胞，維持免疫耐受。調節性T細胞：Treg的功能抑制細胞Treg通過多種機制抑制其他免疫細胞的活化和功能。細胞因子Treg分泌IL-10和TGF-β等抑制性細胞因子。維持穩態Treg維持免疫穩態，防止自身免疫反應。免疫豁免部位腦1眼2睪丸3胎盤4免疫豁免部位是指免疫系統難以進入的組織，如腦、眼、睪丸和胎盤。這些組織通過多種機制，如物理屏障和免疫抑制分子，限制免疫應答，保護自身組織免受損傷。免疫缺陷病：先天與獲得性1先天性免疫缺陷病基因突變導致免疫系統發育或功能異常。2獲得性免疫缺陷病感染、藥物或營養不良導致免疫系統功能受損。重癥聯合免疫缺陷病1基因突變影響T細胞和B細胞發育的基因突變。2臨床表現嚴重感染、生長遲緩和自身免疫。3治療造血干細胞移植和基因治療。HIV感染與艾滋病HIV感染HIV病毒感染CD4+T細胞，導致CD4+T細胞數量下降。艾滋病CD4+T細胞數量低于200/μL，出現機會性感染和腫瘤。自身免疫病：病理機制自身抗體產生針對自身組織的抗體。自身反應性T細胞激活能識別自身抗原的T細胞。系統性紅斑狼瘡自身抗體產生針對DNA、核蛋白和紅細胞的抗體。免疫復合物抗體與抗原形成免疫復合物，沉積在組織中。炎癥免疫復合物激活補體和炎癥反應，導致組織損傷。類風濕性關節炎滑膜炎癥滑膜細胞增生，炎癥細胞浸潤。1軟骨破壞炎癥因子和酶破壞關節軟骨。2骨侵蝕破骨細胞激活，侵蝕關節骨骼。3多發性硬化癥1髓鞘破壞自身反應性T細胞攻擊神經髓鞘。炎癥性腸病1腸道炎癥免疫系統對腸道菌群產生過度反應。免疫與腫瘤：免疫監視免疫監視免疫系統能識別并清除腫瘤細胞。腫瘤抗原腫瘤細胞表達腫瘤特異性抗原。腫瘤免疫逃逸機制PD-L1表達腫瘤細胞表達PD-L1，抑制T細胞活化。Treg浸潤調節性T細胞浸潤腫瘤微環境，抑制抗腫瘤免疫應答。腫瘤微環境免疫細胞腫瘤微環境中包含T細胞、B細胞、NK細胞和巨噬細胞等免疫細胞。細胞因子腫瘤微環境中存在多種細胞因子，如TGF-β、IL-10和VEGF。血管腫瘤微環境中的血管異常，影響免疫細胞的浸潤。腫瘤免疫治療策略免疫檢查點抑制劑阻斷CTLA-4和PD-1通路，激活T細胞，殺傷腫瘤細胞。1細胞治療CAR-T細胞治療和TIL細胞治療。2疫苗腫瘤疫苗刺激免疫系統，產生抗腫瘤免疫應答。3細胞治療：CAR-T細胞1基因修飾T細胞基因修飾，表達CAR受體。2腫瘤殺傷CAR-T細胞特異性識別并殺傷腫瘤細胞。免疫檢查點抑制劑1抗CTLA-4抗體2抗PD-1抗體3抗PD-L1抗體免疫檢查點抑制劑能阻斷CTLA-4和PD-1通路，激活T細胞，殺傷腫瘤細胞。常用的免疫檢查點抑制劑包括抗CTLA-4抗體、抗PD-1抗體和抗PD-L1抗體。這些抗體能增強T細胞的抗腫瘤活性，提高腫瘤治療的效果。疫苗：預防與治療預防性疫苗預防感染性疾病，如乙肝疫苗和HPV疫苗。治療性疫苗治療腫瘤，如腫瘤疫苗。移植免疫：排斥反應T細胞活化受者T細胞識別供者MHC分子，活化T細胞。組織損傷活化的T細胞攻擊移植器官，導致組織損傷。超急性排斥反應預存抗體受者體內存在針對供者MHC分子的預存抗體。補體激活抗體激活補體系統，導致血管損傷和血栓形成。移植失敗移植器官迅速壞死，導致移植失敗。急性排斥反應T細胞介導受者T細胞攻擊移植器官，導致組織損傷。慢性排斥反應1血管損傷慢性炎癥導致血管損傷和纖維化。2器官功能器官功能逐漸喪失。移植物抗宿主病1供者T細胞供者T細胞攻擊受者組織。免疫調節在移植中的應用免疫抑制劑使用免疫抑制劑抑制免疫應答，防止排斥反應。誘導耐受誘導移植器官的免疫耐受，減少免疫抑制劑的使用。免疫應答的調控機制總結細胞因子調節細胞因子調控免疫細胞的活化、分化和功能。共刺激分子調節共刺激分子提供T細胞活化的第二信號。免疫檢查點調節免疫檢查點抑制T細胞活化，維持免疫耐受。調節性T細胞調節Treg抑制其他免疫細胞，維持免疫穩態。正向調控與負向調控正向調控促進免疫應答的分子和細胞，如IL-2和CD28。負向調控抑制免疫應答的分子和細胞，如CTLA-4和PD-1。免疫穩態的維持免疫耐受1免疫調節2免疫監視3免疫穩態是指免疫系統在維持機體健康和防止自身免疫反應之間的平衡狀態。免疫耐受、免疫調節和免疫監視共同維持免疫穩態，確保機體能夠有效地抵抗病原體，同時避免對自身組織造成損傷。臨床免疫學進展1免疫治療腫瘤免疫治療和自身免疫病治療。免疫治療的新靶點1LAG-32TIM-33TIGIT除了CTLA-4和PD-1，還有許多新的免疫檢查點分子，如LAG-3、TIM-3和TIGIT。這些分子也參與免疫抑制，是免疫治療的新靶點。針對這些靶點的藥物正在研發中，有望提高腫瘤免疫治療的效果。個性化免疫治療生物標志物利用生物標志物預測免疫治療的療效。個體化方案根據患者的基因和免疫特征，制定個體化的免疫治療方案。免疫組學基因組學研究免疫細胞的基因組。轉錄組學研究免疫細胞的轉錄組。蛋