第二节　固有免疫应答(Innate Immune Response)

20世纪90年代初，Janeway等提出，固有免疫细胞表达一类“模式识别受体”(pattern recognition receptor，PRR)，可识别广泛存在于病原体等异物上的“病原相关分子模式”(pathogen associated molecular pattern，PAMP)。固有免疫应答由固有免疫细胞、固有免疫分子介导，与适应性免疫应答不同，固有免疫细胞主要识别多种“非己”异物共同表达的分子，通过特殊的信号传导机制，在病原体等异物入侵的早期发挥免疫效应。

一、固有免疫应答阶段

1.即刻固有免疫应答阶段

发生于感染0～4小时之内。由屏障结构直接阻挡病原体，血液及组织中的吞噬细胞(中性粒细胞、单核/巨噬细胞)吞噬杀伤，补体、溶菌酶等分子裂解病原体。如果机体免疫功能正常，入侵的病原体数量少、毒力弱，则大多数病原体感染在此期被终止。

2.早期固有免疫应答阶段

发生于感染4～96小时之内。如即刻固有免疫应答未能完全清除病原体等异物，则炎症细胞被趋化因子招募至感染部位、活化，同时产生大量的细胞因子和炎性介质，进一步增强固有免疫应答。同时B1细胞、NK细胞、γδT细胞和NKT细胞也发挥清除异物的作用。

3.适应性免疫应答诱导阶段

发生于感染96小时之后。活化的巨噬细胞和树突状细胞作为抗原提呈细胞，将摄入的病原体等异物加工成抗原肽，以MHCⅠ或MHCⅡ类分子途径提呈给Th或Tc细胞，诱导适应性免疫应答。

二、固有免疫应答机制

1.固有免疫细胞识别特点

(1)病原相关分子模式(pathogen associated molecular pattern，PAMP)病原相关分子模式主要是指病原微生物等病原体(及其产物)某些共有的、高度保守的分子结构，也包括宿主衰老、凋亡细胞表面某些特定的分子结构，是固有免疫细胞表面“模式识别受体”识别结合的配体。不同种类的病原体(如病毒、革兰氏阴性和阳性菌、真菌)可表达不同的PAMP，多属糖脂化合物，包括：LPS、G⁺菌的磷壁酸(lipoteichoic acid，LTA)和肽聚糖(peptidoglycan，PGN)、分枝杆菌和螺旋体的脂蛋白、真菌的甘露糖、细菌和病毒的DNA、双链RNA、宿主凋亡细胞表面的磷脂酰丝氨酸等。

(2)模式识别受体(pattern-recognition receptors，PRR)模式识别受体是主要表达于固有免疫细胞表面的能够直接识别结合PAMP的一类受体分子。PRR可识别几乎所有病原生物的一些结构组分和代谢产物(图13-4)。

PRR具有与TCR或BCR不同的特点(表13-1)：PPR是胚系基因编码产物，较少多样性；同一类型细胞(如巨噬细胞)表达的PRR具有相同的特异性，非克隆性表达。

PRR有三种存在形式，即膜型PRR、分泌型PRR和胞内型PRR。几类重要的PRR如下(见图13-5)：

图13-4　模式识别受体(PRR)识别不同病原体

①甘露聚糖结合凝集素(mannan-binding lectin，MBL)：MBL属于一种分泌型PRR，在病原体感染早期，由肝细胞合成和分泌的一种急性期蛋白，是一种钙依赖性糖结合蛋白，可识别并结合病原体表面甘露聚糖、岩藻糖等糖结构，通过激活补体从而清除病原体。

图13-5　固有免疫细胞表面PRR

②甘露糖受体(mannose receptor，MR)：MR表达于巨噬细胞、树突状细胞及内皮细胞亚群等表面，有8个C型凝集素结构，可识别并结合病原体表面相应PAMP(糖蛋白和糖脂分子末端的甘露糖和岩藻糖残基)，介导各种效应。如巨噬细胞表面的MR介导对病原菌的吞噬、破坏，参与对病原菌的降解及其抗原肽的加工和提呈。

③清道夫受体(scanvenger receptor，SR)：SR属于一种膜型PRR，表达于吞噬细胞表面，此受体至少有6种不同的分子形式，其识别的配体为乙酰化低密度脂蛋白及LPS和G⁺菌磷壁酸等细菌成分、凋亡细胞膜外翻的磷脂酰丝氨酸，以及某些衰老的宿主细胞。可与细菌细胞壁的某些组分结合，有效地清除血循环中的细菌。MR与SR又称为内吞型PRR。

④CD14：有膜型CD14(mCD14)和分泌型CD14(sCD14)两种形式，mCD14通过糖基磷脂酰激醇(GPI)附着在吞噬细胞膜表面，后者表达于树突状细胞、内皮细胞、上皮细胞和平滑肌细胞等表面，CD14识别的配体为感染时血浆中形成的LPS-LBP(脂多糖结合蛋白)复合物，LBP是感染时产生的一种急性期蛋白，介导不同细胞对病原体的反应。CD14缺乏胞内区，不能直接传导LPS活化信号，是TLR4接受LPS传导信号的辅助受体。

⑤NIR：NIR属胞浆型PRR，其命名来源于NAIP(neuroral apoptosis inhibitory protein)、CⅡA(classⅡtransactivator)、HET-E和TP1的缩写，目前已知NLR有22个成员，负责识别“内部”信号，其配体为胞浆中病原体的产物(如胞壁酰二肽等)，参与IL-1、IL-18的加工，分泌IL-1β或诱导细胞凋亡。

⑥Toll样受体(Toll-like receptor，TLR)：是一类Ⅰ型跨膜受体，因其胞外段与果蝇蛋白Toll同源而得名，1997年首次发现TLRs，目前已发现人类TLR家族至少有10个成员(TLR1-TLR10)，分布于不同的免疫细胞。TLR胞外区有18～31个数目不等的富含亮氨酸重复序列，TLR常以二聚体形式，与其他辅助受体结合形成受体复合物，识别并结合相应PAMP(表13-2)。胞质区与IL-1R胞质区结构相似，称Toll-IL-1受体结构域Toll/IL-1(receptor homologous region，TIR)，是TLR向下游传递信号的核心元件。

表13-1　固有免疫与适应性免疫的识别特点

表13-2　人类主要TLR及其识别的相应配体

2.PRR介导的信号传导

PRR介导的信号传导十分复杂，不同的PRR其信号传导途径不尽相同，生物学效应也不同。下面以TLR4为例介绍(图13-6)。

TLR是以二聚体形式启动信号途径的，其胞内信号传导途径分为MyD88(myeloid differentiation protein 88.髓样分化蛋白88)依赖途径和MyD88非依赖途径。哺乳动物中第一个被发现的是TLR4，主要表达于单核细胞、巨噬细胞，在树突状细胞、γδT细胞、B1细胞及某些小肠细胞系也有表达。LPS通过TLR4介导的MyD88依赖信号途径是目前该领域研究的热点，具体机制为：来源于G^－菌等病原体的循环LPS首先与血清中的LBP LPS结合蛋白(LPS-binding protein)结合形成复合物，此复合物再与细胞表面的高亲和力LPS受体(即CD14)结合，LBP随之被释放，细胞表面TLR4受刺激后形成TLR4/TLR4同质二聚体，并在分泌性因子MD-2分子协助下，活化的TLR4识别LPS并启动活化信号。活化的TLR4通过其胞浆区TIR功能域与胞浆内接头蛋白MyD88的C端结合成复合物，再利用MyD88的N端死亡结构域(DD)募集结合胞浆中含有DD的丝氨酸/苏氨酸激酶-IL-1受体相关激酶(IRAK)，活化的IRNK与TNF受体相关的因子6(TRAF6)结合，可使TGF-β活化的激酶(TAK-1)等活化，进而通过JNK、P38MAPK和NF-κB信号级联途径，再分别通过核转录因子AP-1、NF-κB启动相关靶基因转录，诱导一系列炎性细胞因子及黏附分子的表达，趋化巨噬细胞和中性粒细胞向病原体入侵部位浸润，主要介导炎症反应。另外，还能在募集活化NK细胞、树突状细胞等方面发挥作用。

图13-6　TLR4介导的MyD88依赖信号途径

3.固有免疫应答的效应

PRR一旦识别PAMP，相应效应细胞即被激活，并通过胞内信号传导，启动相关靶基因转录，诱导一系列炎性细胞因子及黏附分子的表达，趋化巨噬细胞和中性粒细胞向病原体入侵部位浸润，还能募集活化NK细胞、树突状细胞，主要介导炎症反应、调理吞噬、活化补体等效应，一般不涉及细胞克隆增殖。同时也作为固有免疫与适应性免疫的桥梁，参与及调节适应性免疫的各个阶段。