第二节　免疫耐受(Immune Tolerance)

免疫耐受(immune tolerance)是指机体对抗原刺激表现的一种特异性不应答现象。能引起免疫耐受的抗原称为耐受原(toleragen)。目前认为免疫耐受不是单纯的免疫无应答性，而是一种特殊形式的免疫应答，具有免疫应答的某些共性，如耐受需经抗原诱导产生，具有特异性和记忆性。免疫耐受属负免疫应答的范畴。

免疫耐受与免疫应答一样是机体免疫功能的重要组成部分。对自身抗原的耐受在维持自身稳定，避免自身免疫病的发生中具有重要意义。

一、免疫耐受的概念、特点

免疫耐受是指机体免疫系统在接受某种抗原刺激后所产生的对该抗原的特异性无应答状态。这一现象早在1945年为Owen氏所发现，他观察到在异卵双生小牛中除有自身血型外，同时还有同胎的另一小牛血型，成为天然的血型嵌合体，两头小牛在成年后可互相接受皮肤移植而不发生排斥反应。后来用人工方法使两个个体在胚胎时期进行抗原交流，同样亦可获得如上述小牛那样的免疫耐受(图14-7)。根据Owen的观察，Medawar等将CBA品系小鼠的骨髓输给新生期的A品系小鼠，在A系小鼠出生8周后，移植以CBA系鼠的皮肤，此移植的皮肤能长期存活，不被排斥(图14-8)。Medawar等的实验不仅证实了Owen的观察，而且揭示当体内的免疫细胞处于发育阶段时，人工可诱导其对“非己”Ag产生耐受。免疫耐受是免疫系统的一种主动反应过程(active response)，需经抗原诱导，有一定潜伏期，对抗原有特异性，具有记忆性，是一种负免疫应答。小鼠新生期免疫耐受的诱导，A系小鼠新生期移植CBA小鼠骨髓，成年期移植CBA或Ballb/c小鼠皮肤，前者存活，后者排斥。

二、免疫耐受的人工实验诱导

免疫耐受的人工实验诱导主要与抗原物质和机体两方面的因素有关。

1.抗原方面的因素

(1)抗原结构和性质　非聚合形式的可溶性抗原易于诱导免疫耐受。

(2)抗原剂量　只有注射适宜剂量的抗原才导致正免疫应答，抗原剂量过高或过低均可引起免疫耐受，分别称为低带耐受(low-zone tolerance)和高带耐受(high-zone tolerance)。T细胞耐受易于诱导，所需抗原量低，而且发生快，24小时内可达高峰，耐受持续时间长，可持续数月至数年；而诱导B细胞耐受，需要较大剂量的抗原，B细胞耐受持续时间短，大约只维持数周。T细胞与B细胞免疫耐受性比较见表14-2。

图14-7　牛异卵双胎，构成血型嵌合体(Owen实验)

图14-8　Medawar实验

表14-2　T、B细胞免疫耐受性比较

(3)抗原的免疫途径　抗原经静脉注射最易诱导耐受，腹腔注射次之，皮下及肌肉注射最难。在静脉注射中以肠系膜静脉和门静脉注射最易诱导耐受。另外，口服抗原，可诱导胃肠道局部黏膜免疫，而致全身免疫耐受。此种现象称为耐受分离(split tolerance)。

(4)抗原决定基特点　用鸡卵溶菌酶(HEL)免疫小鼠可诱导免疫耐受。如去除N端3个氨基酸，可诱导抗体产生，这是因为HEL N端氨基酸构成的抗原决定基能诱导免疫耐受，去除3个氨基酸后其决定基结构发生改变所致。

2.机体因素

胚胎期与新生期的免疫系统接触抗原后，极易诱导终身或长期的耐受性。而在成年个体，一般不易诱导耐受，所需抗原剂量大，耐受持续时间短，且常需联合应用其他免疫抑制措施。另外，免疫耐受的形成还与机体的遗传因素有关。

(1)免疫状态　机体的免疫细胞发育程度与免疫耐受的建立密切相关。胚胎期或新生期由于免疫细胞未成熟较易诱发耐受；成年期免疫细胞已发育成熟，不易建立免疫耐受。在医学实践中常采用幼龄动物进行耐受性实验。若诱导成年机体免疫耐受，则需与其他免疫抑制措施如全身淋巴组织照射、应用免疫抑制药物等联合应用，才能取得满意的效果。

(2)种属和品系　动物的种属和品系对建立免疫耐受也有一定影响，如大鼠和小鼠，无论在胚胎期还是新生期均可诱发免疫耐受，但兔、有蹄类和灵长类只在胚胎期才能建立耐受；用0.1mg人丙种球蛋白(HGG)可诱导C57BL/6小鼠发生耐受，对A/J小鼠则需1mg，而对BALB/C小鼠即使注射10mg也难以建立耐受。

(3)免疫抑制的联合应用　临床上常用的免疫抑制剂有抗淋巴细胞血清(anti-lymphocyte serun，ALS)、抗CD4(L3T4)、环磷酰胺、环胞素A和糖皮质激素等。诱导免疫耐受时免疫抑制剂必须联合使用，才能诱导特异的免疫耐受，重要是阻断抗原刺激后免疫活性细胞的分化。也可用铅板隔开胸腺及二级淋巴器官，使其淋巴细胞均为幼年期，在抗原刺激下来诱导免疫耐受。

三、产生免疫耐受的机制

免疫耐受根据发生的部位不同，可分为中枢耐受和外周耐受两种类型。中枢耐受(central tolerance)是指未成熟淋巴细胞在中枢淋巴器官中接触自身抗原所形成的耐受，此种耐受持续终身。外周耐受(peripheral tolerance)是指T、B淋巴细胞在外周淋巴器官中遇到外源或内源性抗原形成的免疫不应答状态。此种耐受往往由某些诱导因素引起，随着诱导因素的消失，耐受可逐渐解除。中枢耐受的形成主要与克隆清除有关，而外周耐受涉及克隆清除(clonal deletion)、克隆无能(clonal anergy)、免疫抑制(immune suppression)三方面。T、B细胞耐受的机制相似，但不完全相同，一般认为外周耐受对B细胞耐受更为重要。

(一)中枢耐受

当T细胞及B细胞分别在胸腺及骨髓微环境中发育，致表达功能性抗原识别受体(T细胞，TCR-CD3；B细胞，BCR(mIgM)-Igα/Igβ)TCR及BCR分别与微环境基质细胞表面表达的自身抗原肽-MHC分子及其自身抗原呈高亲和力结合时，引发阴性选择，启动细胞程序性死亡，致克隆清除。T细胞及B细胞发育阶段经受的克隆清除，显著减少出生后的自身免疫病。如胸腺及骨髓微环境基质细胞缺陷，阴性选择下降或障碍，生后易患自身免疫病。小鼠及人发生Fas及FasL基因突变，胸腺基质细胞不表达功能性Fas或FasL，阴性选择下降，生后易发生系统性红斑狼疮(SLE)，即为例证。出生后，T细胞及B细胞发育仍在进行，对自身抗原应答的不成熟T、B细胞施加的克隆消除亦仍进行。如生后胸腺及骨髓微环境基质细胞缺陷，阴性选择障碍，则自身免疫病增加。人类的重症肌无力与胸腺微环境基质细胞缺陷密切相关。

诱导胸腺及骨髓中克隆消除的自身抗原，是体内各组织细胞普遍表达的共同自身抗原(ubiquitous self-antigen)。外周器官表达的组织特异性抗原(tissue-specific antigen)，并不在胸腺及其骨髓基质细胞表达，对这些组织特异性自身抗原应答的T、B细胞克隆不被消除，它们发育成熟，输至外周，但处于克隆不活化状态(clonal inactivation)。这些自身应答性T、B细胞中的少数克隆有致自身免疫疾病潜在危险。

(二)外周耐受

诱导外周T、B细胞发生免疫耐受的抗原分自身抗原及非自身抗原两类，耐受形成机制不尽相同。

1.克隆无能及免疫忽视

对外周组织特异性自身抗原应答的T、B细胞克隆，存在于外周淋巴器官及组织中，有机会接触自身抗原。但绝大多数组织特异性自身抗原浓度太低，不足以活化相应的T、B细胞。如外周组织特异抗原浓度适宜，当相应的自身Ag应答的T细胞克隆与表达该组织特异Ag(结合于MHCⅠ类分子)接触时，则TCR-CD3活化产生第一信号，但组织细胞不表达B7及CD40等协同刺激分子，在无炎症情况下，抗原提呈细胞(APC)不活化，不能产生第二信号。只有第一信号，而无第二信号时，细胞不能充分活化，呈克隆无能状态(clonal anergy)。多数无能细胞易发生凋亡，而被克隆消除。有一些克隆无能淋巴细胞，因不明原因，仍能长期存活。在IL-2提供下，可进行克隆扩增，进行免疫应答，致自身免疫病。

体内有一类组织特异性抗原，其浓度不足以诱导初始T细胞发生耐受，即不能导致应答克隆的消除或无能，但其浓度足以活化效应T细胞，而有致自身免疫病危险。这种自身应答T细胞克隆与相应组织特异抗原并存，在正常情况下，不致产生自身免疫病的状态，称为免疫忽视(immunological ignorance)。免疫忽视现象在动物实验中得到证明。小鼠的实验性变态反应性脑脊髓炎(EAE)是由对自身碱性髓鞘蛋白(myelin basic protein，MBP)的多肽特异应答的Th1细胞被活化所致。在人工建立的对MBP特异识别的TCR转基因小鼠体内，大部分T细胞均表达转基因的MBP特异性TCR，但不能致EAE，小鼠正常生活。其原因是外周组织表达MBP量很低，只有在中枢神经系统MBP表达量才高，但该处是免疫隔离部位，初始T细胞不能进入，不致病。如注射加有弗氏完全佐剂的MBP，则外周APC被活化，转基因MBP-TCR⁺T细胞被活化，进行免疫应答，产生效应Th1细胞，其表面所表达的黏附分子(LFA-1，VLA-4)，使其能穿越血脑屏障，进入CNS，与表达MBP的细胞结合，致EAE。在自然情况下，这些免疫忽视的自身应答性T细胞，会因感染、病原体与自身抗原的分子模拟作用，使APC活化，进行免疫应答，产生效应T细胞，伤害相应自身组织细胞。随感染的控制及消失，APC不再活化，这种自身应答细胞又恢复静止的免疫忽视状态。

外周组织特异抗原浓度适宜时，虽能活化自身应答B细胞，但Th细胞不活化，不能提供B细胞扩增及分化所需细胞因子，B细胞呈免疫无能状态。自身应答性B细胞亦有免疫忽视类型，在感染时，Th细胞被旁路活化，提供所需细胞因子时，则发生免疫应答，产生相应的IgG型自身抗体，能致自身免疫病。外来可溶性Ag如去除其中的聚体，只有单体形式，虽能与B细胞表面BCR结合，但不能使BCR交联，B细胞不活化，可致无能及克隆消除。B细胞克隆在对外来Ag应答过程中，可发生高频突变，而产生自身应答克隆，但这些克隆在生发中心与大量可溶性自身Ag相遇，易致凋亡，维持免疫耐受。

2.免疫抑制细胞的作用

机体中存在着一类抑制性T细胞(superessor T cell，Ts)，Ts细胞经可分泌TGFβ，抑制Th及CTL功能。Ts细胞的抑制作用具有抗原特异性，它通过分泌TGFβ，阻断抗原提呈过程，阻止Th细胞的功能，抑制B细胞分化等机制诱导T、B细胞耐受。Medawar的实验性免疫耐受模型中，对同种异型抗原产生免疫耐受的小鼠体内，存在一类免疫耐受淋巴细胞，将耐受小鼠的淋巴细胞转输给正常小鼠，则此小鼠亦对移植的、表达此同种异型抗原的皮肤显示耐受，移植的皮肤存活，若将耐受小鼠血液中的T细胞杀伤消除后，再行淋巴细胞转输，则不能转移免疫耐受，故证明耐受小鼠体内抑制性T细胞的存在。在人类，因麻风分枝杆菌的感染，患有瘤型麻风的患者，其Ts细胞呈优势活化，这类Ts细胞能抑制Th1细胞应答，从而抑制迟发型变态反应的过程，不能杀菌及抑菌，患者虽有Ab，但对细菌无抑制作用，疾病严重进展。

(三)免疫隔离部位的抗原在生理条件下不致免疫应答

脑及眼的前房部位为特殊部位，移植同种异型抗原组织，不诱导免疫应答，移植物不被排斥。这些部位被称为免疫隔离部位(immunologically privileged sites)。胎盘亦为免疫隔离部位，使遗传有父亲的MHC的胎儿不被排斥。

免疫隔离部位因双重机制，使其表达抗原的组织不易引起免疫应答，或不被免疫损害：①生理屏障，使免疫隔离部位的细胞不能随意穿越屏障；②抑制性细胞因子如TGFβ及Th2类细胞因子，如IL-4及IL-10，抑制Th1类细胞功能。

生理性屏障并非有绝对隔离作用，如在正常怀孕时，由胎盘作为屏障分隔开胎儿与孕母，但仍有少量胎儿细胞进入母体，可以使母体产生抗同种异型MHC分子的Ab，然而，胎盘的绒毛膜滋养层细胞及子宫内膜上皮细胞，均可产生TGFβ、IL-4及IL-10，抑制排斥性免疫应答。

在免疫隔离部位表达组织特异性抗原的细胞，几乎无机会活化自身抗原应答T细胞克隆，因而这些T细胞克隆处于免疫忽视状态。然而，在临床交感性眼炎情况下，因一只眼受外伤，其眼内蛋白成分释放至局部淋巴结，活化自身应答性T细胞，进行应答，产生效应T细胞，其眼内蛋白成分释出至局部淋巴结，活化自身应答性T细胞，进行应答，产生效应T细胞，因其表面黏附分子的增加及血管内皮细胞表达的相应黏附分子的受体亦增加，使之能随血流循环进入健康眼，而致免疫损害。故当一只眼球有严重外伤时，只有及时摘除，才能免于祸及另一只健康眼，得以保持视力。

四、免疫耐受与临床

免疫耐受对机体来说，由于对自身组织产生了免疫耐受，故可避免自身免疫病的发生。但在肿瘤或感染的患者，产生了免疫耐受，就可抑制抗肿瘤和抗感染的免疫，导致病情加重。当机体进行异体移植时，为了使移植物不被排除，常常人为建立特异性免疫耐受。耐受原可以是异己抗原，也可以是自身抗原。针对自身抗原的免疫耐受称为天然耐受(natural tolerance)或自身耐受(self torlerance)，由外来抗原诱导产生的免疫耐受称为获得性耐受(acquired tolerance)或人工诱导的免疫耐受。在临床上我们可以通过建立免疫耐受或打破免疫耐受来达到治疗目的。

1.建立免疫耐受

抗原物质进入机体，是成为免疫原还是耐受原，由抗原性质、剂量、进入途径以及机体多方面因素决定。因而选择合适的抗原、剂量、进入途径等，可通过主动免疫诱导机体产生针对该抗原的耐受。肾移植前接受多次输血的病人比没有接受同种输血的病人移植物存活几率高，可能与Ts细胞的活化、封闭抗体或抗T细胞独特型抗体的产生有关。用非聚合可溶性形式的变应原或自身抗原主动免疫诱导免疫耐受的实验也取得一定成功。另外，口服抗原诱导耐受，也是一种诱导免疫耐受的方法，为自身免疫病等疾病的治疗带来了曙光。口服耐受是指通过口服抗原，诱导针对该抗原或相关抗原的全身性低免疫应答状态。一般认为，其机制也与克隆清除、克隆无能和免疫抑制有关，口服低剂量抗原主要是通过免疫抑制来发挥作用。在多种自身免疫病实验性动物模型中，已通过口服耐受成功地使自身免疫病得到缓解。然而，在临床研究中，口服自身抗原的疗效远不如动物实验，并不能使类风湿性关节炎或多发性硬化症等病情缓解。要将口服耐受用到自身免疫病的临床治疗中，尚有相当长的一段路要走，还有赖于对口服耐受机制的深入研究。

通过阻断免疫应答也能诱导免疫耐受。T细胞的活化是免疫应答的中心环节，针对参与T细胞活化的多种分子，用抗体或阻断分子来阻断T细胞的活化，有可能诱导免疫耐受。另外移植骨髓和胸腺可建立或恢复免疫耐受。在移植物长期存活的受者体内，发现存在供者骨髓来源的细胞，它们在受者体内迁延并长期存活，形成所谓微嵌合状态(microchimerism)。一般认为，嵌合状态的形成与同种器官移植存活有密切关系。因而在同种异型器官移植前，移植同种异型骨髓及胚胎胸腺，可诱导出嵌合状态，使受者产生对供者器官的耐受，延长移植物存活时间。在自身免疫病，可通过给病人移植骨髓及胚胎胸腺，可部分建立正常免疫系统的网络调节功能，减轻或缓解自身免疫病。

2.打破免疫耐受

临床上多通过激发和增强免疫应答来打破免疫耐受。例如：由于肿瘤细胞表达肿瘤抗原密度低、MHC分子下调或协同刺激分子缺失，使肿瘤细胞逃避机体的免疫攻击。因而，可用基因修饰的“瘤苗”激发和增强机体的抗肿瘤免疫。实验表明，将编码细胞因子或协同刺激分子的基因导入动物的肿瘤细胞内，再将这些细胞接种于它们原来的宿主体内，确实诱导了显著的抗肿瘤免疫应答。已转导的细胞因子和辅助分子包括IL-2、IL-4、IL-6、GM-CSF、IFN-γ、TNF、B7、ICAM等，其中以IL-2基因和GM-CSF基因修饰的“瘤苗”效果最好。这是因为IL-2是细胞免疫反应中居中心地位的细胞因子，GM、CSF可能与能增强局部浸润DC的抗原提呈作用有关。部分基因转导瘤苗的临床实验已经开始。为瘤细胞提供激活T细胞所需的辅助信号的另一种方法是将瘤细胞与活化B细胞的融合细胞作为“瘤苗”，简单而且能同时提供多种协同刺激分子。另外，随着对肿瘤抗原及其基因的不断认识，使得利用肿瘤抗原来进行免疫成为可能。一方面可将编码肿瘤的抗原基因在体外转染宿主细胞或APC细胞，再将它们回输入患者体内。也可将抗原基因重组入痘苗病毒的基因中，用病毒来进行免疫接种。另一方面，也可人工合成肿瘤抗原肽，将肿瘤抗原肽单独或佐以细胞因子或免疫佐剂进行免疫，也可用肿瘤抗原刺激APC如DC细胞后，将负载抗原肽的DC细胞回输机体。

本章小结(Summary)

免疫调节存在于免疫应答的不同阶段和水平，在维护自身内环境的稳定中发挥重要作用。抗原的剂量、性质、引入方式以及与MHC分子的亲和力，都会影响免疫应答的性质，抗体、补体亦能对免疫应答进行调节。独特型网络在免疫应答中起着调节和平衡作用。T、B淋巴细胞及NK细胞和肥大细胞皆表达功能相反的激活性受体和抑制性受体，后者通过免疫细胞酪氨酸抑制基序，激活蛋白酪氨酸磷酸酶，抑制由蛋白酪氨酸激酶介导的激活信号，发挥负反馈调节作用。Th细胞活化后，在不同细胞因子作用下分化为Th1和Th2亚群，能以其分泌的细胞因子调节两亚群的比例，制约疾病的发生和发展。专职调节性T细胞(CD4⁺CD25⁺Treg)具有重要的免疫调节功能。活化诱导的细胞凋亡造成效应性淋巴细胞的短寿性，形成对特异性免疫应答的反馈调节。在整体水平的非特异性免疫应答中，神经-内分泌-免疫网络的调节发挥重要作用。

免疫耐受是T、B淋巴细胞对抗原的特异性不应答表现，分为中枢耐受和外周耐受两种类型。中枢耐受主要是引发阴性选择，启动细胞程序性死亡，导致克隆清除，外周耐受的机制主要为克隆无能及免疫忽视、免疫抑制细胞的作用及免疫隔离部位的抗原在生理条件下不致免疫应答。免疫耐受与临床医学密切相关，建立耐受，可使移植物存活，恢复对自身抗原耐受，可治疗自身免疫病。反之，打破免疫耐受，恢复免疫应答，在抗感染、抗肿瘤中起重要作用。

复习思考题(Review Questions)

1.叙述Th细胞间的相互调节作用。

2.抗体和抗原抗体复合物是如何对机体进行免疫负反馈调节的?

3.试述免疫耐受形成的主要机制。

胡艺兰