《病原體識(shí)別》課件

病原體識(shí)別課程概述課程目標(biāo)理解病原體識(shí)別機(jī)制掌握模式識(shí)別受體與病原相關(guān)分子模式了解免疫應(yīng)答激活過程主要內(nèi)容免疫系統(tǒng)基礎(chǔ)病原體類型識(shí)別機(jī)制信號(hào)傳導(dǎo)學(xué)習(xí)方法理論結(jié)合案例分子機(jī)制與臨床應(yīng)用第一部分：免疫系統(tǒng)概述1防御系統(tǒng)抵御外來入侵者2識(shí)別系統(tǒng)區(qū)分自身與非自身3監(jiān)視系統(tǒng)清除異常細(xì)胞4平衡系統(tǒng)免疫系統(tǒng)的組成分子抗體、細(xì)胞因子、補(bǔ)體細(xì)胞T細(xì)胞、B細(xì)胞、NK細(xì)胞、巨噬細(xì)胞器官免疫系統(tǒng)的功能免疫監(jiān)視識(shí)別并消除異常細(xì)胞免疫防御抵抗病原體入侵免疫調(diào)節(jié)維持免疫平衡免疫記憶快速響應(yīng)再次感染先天性免疫和適應(yīng)性免疫先天性免疫出生即具備快速響應(yīng)非特異性識(shí)別無免疫記憶模式識(shí)別為基礎(chǔ)適應(yīng)性免疫后天獲得響應(yīng)較慢高度特異性具免疫記憶抗原特異性識(shí)別協(xié)同作用先天免疫觸發(fā)適應(yīng)性免疫適應(yīng)性免疫增強(qiáng)先天反應(yīng)信號(hào)分子交叉調(diào)控第二部分：病原體的類型細(xì)菌原核生物，獨(dú)立生存，細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)病毒非細(xì)胞結(jié)構(gòu)，依賴宿主復(fù)制真菌真核生物，細(xì)胞壁含特殊多糖寄生蟲復(fù)雜多細(xì)胞生物，生活史復(fù)雜細(xì)菌結(jié)構(gòu)特點(diǎn)細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、無核膜分類革蘭陽性菌、革蘭陰性菌、無細(xì)胞壁菌致病機(jī)制毒素產(chǎn)生、黏附侵入、免疫逃逸免疫識(shí)別特征肽聚糖、脂多糖、鞭毛蛋白病毒基本結(jié)構(gòu)核酸、衣殼蛋白、包膜2分類DNA病毒、RNA病毒、逆轉(zhuǎn)錄病毒復(fù)制依賴宿主細(xì)胞機(jī)制免疫識(shí)別特征雙鏈RNA、單鏈RNA、CpGDNA真菌結(jié)構(gòu)特點(diǎn)細(xì)胞壁含殼聚糖和葡聚糖真核細(xì)胞分類酵母菌絲狀真菌二形性真菌致病特點(diǎn)表面定植組織侵入毒素產(chǎn)生免疫識(shí)別特征β-葡聚糖甘露聚糖幾丁質(zhì)寄生蟲多樣性原蟲、蠕蟲、節(jié)肢動(dòng)物生命周期多階段復(fù)雜生活史免疫識(shí)別特征糖脂質(zhì)、表面蛋白、分泌物第三部分：模式識(shí)別受體（PRR）識(shí)別捕獲病原體分子模式傳導(dǎo)激活下游信號(hào)通路調(diào)控啟動(dòng)炎癥基因表達(dá)防御激活防御機(jī)制PRR的定義和功能定義識(shí)別病原體保守分子模式的受體先天免疫系統(tǒng)的哨兵進(jìn)化上高度保守分布表達(dá)于免疫細(xì)胞表面存在于胞質(zhì)內(nèi)可分泌至細(xì)胞外功能識(shí)別病原分子模式激活先天免疫反應(yīng)促進(jìn)適應(yīng)性免疫應(yīng)答PRR的類型膜結(jié)合型Toll樣受體，C型凝集素受體胞質(zhì)型NOD樣受體，RIG-I樣受體分泌型甘露糖結(jié)合凝集素，C反應(yīng)蛋白內(nèi)體型TLR3、TLR7、TLR9Toll樣受體（TLR）結(jié)構(gòu)特征富含亮氨酸重復(fù)序列TIR結(jié)構(gòu)域傳導(dǎo)信號(hào)細(xì)胞分布細(xì)胞膜或內(nèi)體膜上多種免疫細(xì)胞表達(dá)識(shí)別特點(diǎn)識(shí)別多種PAMPs啟動(dòng)防御性炎癥反應(yīng)TLR的主要類型受體定位配體識(shí)別病原體TLR1/2細(xì)胞膜三酰基脂肽細(xì)菌TLR3內(nèi)體雙鏈RNA病毒TLR4細(xì)胞膜脂多糖革蘭陰性菌TLR5細(xì)胞膜鞭毛蛋白鞭毛細(xì)菌TLR9內(nèi)體CpGDNA細(xì)菌、病毒NOD樣受體（NLR）結(jié)構(gòu)特征中央核苷酸結(jié)合域C端富含亮氨酸重復(fù)區(qū)N端效應(yīng)結(jié)構(gòu)域主要成員NOD1：識(shí)別細(xì)菌肽聚糖NOD2：識(shí)別細(xì)菌肽聚糖衍生物NLRP3：形成炎癥小體NLRC4：識(shí)別細(xì)菌鞭毛蛋白功能特點(diǎn)胞質(zhì)內(nèi)病原體傳感器激活NF-κB信號(hào)通路調(diào)控炎癥小體形成誘導(dǎo)抗菌肽產(chǎn)生RIG-I樣受體（RLR）3主要成員RIG-I、MDA5、LGP22配體類型病毒RNA，特定修飾結(jié)構(gòu)4結(jié)構(gòu)域數(shù)RNA解旋酶域，CARD域等RIG-I樣受體是胞質(zhì)內(nèi)的病毒RNA傳感器，識(shí)別病毒復(fù)制過程中產(chǎn)生的特異性RNA分子激活后引發(fā)I型干擾素產(chǎn)生，誘導(dǎo)抗病毒狀態(tài)C型凝集素受體（CLR）識(shí)別特性鈣依賴性識(shí)別病原體碳水化合物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)含碳水化合物識(shí)別結(jié)構(gòu)域分布樹突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞表面功能識(shí)別真菌多糖，促進(jìn)吞噬第四部分：病原相關(guān)分子模式（PAMP）細(xì)菌病毒真菌寄生蟲PAMP在不同病原體中的分布情況，細(xì)菌PAMPs種類最多，研究最透徹PAMP的定義和特點(diǎn)病原體特有分子標(biāo)記宿主細(xì)胞不表達(dá)此類分子進(jìn)化保守性高病原體生存必需，難以變異多種病原體共有相似結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在多種微生物中易被PRR識(shí)別結(jié)構(gòu)暴露，適合與受體結(jié)合細(xì)菌PAMP肽聚糖細(xì)胞壁主要成分被TLR2和NOD1/2識(shí)別脂多糖（LPS）革蘭陰性菌外膜成分被TLR4識(shí)別鞭毛蛋白細(xì)菌鞭毛主要成分被TLR5和NLRC4識(shí)別病毒PAMP核酸特征雙鏈RNA單鏈RNACpGDNA5'三磷酸RNA識(shí)別受體TLR3TLR7/8TLR9RIG-I激活效應(yīng)I型干擾素產(chǎn)生促炎癥細(xì)胞因子釋放抗病毒蛋白表達(dá)真菌PAMP1β-葡聚糖真菌細(xì)胞壁主要成分2甘露聚糖細(xì)胞壁外層成分3幾丁質(zhì)細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)多糖真菌細(xì)胞壁由多層多糖和糖蛋白復(fù)合結(jié)構(gòu)組成，提供了多種可被模式識(shí)別受體識(shí)別的分子模式這些結(jié)構(gòu)被Dectin-1、Dectin-2、TLR2/4等多種受體識(shí)別寄生蟲PAMP糖基磷脂酰肌醇膜錨定糖脂被TLR2/4識(shí)別表面蛋白多種結(jié)構(gòu)蛋白被多種PRR識(shí)別基因組DNA含CpG基序被TLR9識(shí)別分泌酶組織入侵酶激活多種受體第五部分：PRR與PAMP的相互作用10-12納米級(jí)分子相互作用尺度10-9摩爾典型親和力范圍<1s秒級(jí)結(jié)合反應(yīng)時(shí)間PRR與PAMP之間的相互作用是高度特異的分子識(shí)別過程，通過多個(gè)接觸位點(diǎn)形成穩(wěn)定復(fù)合物識(shí)別后引發(fā)構(gòu)象變化，激活下游信號(hào)傳導(dǎo)TLR4與LPS的識(shí)別LPS結(jié)合LBP脂多糖結(jié)合蛋白捕獲LPSCD14轉(zhuǎn)運(yùn)CD14將LPS轉(zhuǎn)運(yùn)至MD-2MD-2/TLR4結(jié)合LPS與MD-2結(jié)合形成復(fù)合物TLR4二聚化觸發(fā)下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)TLR5與鞭毛蛋白的識(shí)別TLR5識(shí)別細(xì)菌鞭毛蛋白保守區(qū)域，通過多步驟結(jié)合形成高親和力復(fù)合物結(jié)合導(dǎo)致TLR5二聚化，招募MyD88，激活NF-κB通路TLR3與病毒dsRNA的識(shí)別識(shí)別位點(diǎn)TLR3胞外馬蹄形結(jié)構(gòu)N端和C端都參與結(jié)合識(shí)別dsRNA骨架結(jié)構(gòu)識(shí)別特點(diǎn)長度依賴性：>40bppH依賴性：酸性環(huán)境內(nèi)體定位識(shí)別信號(hào)傳導(dǎo)招募TRIF而非MyD88激活I(lǐng)RF3和NF-κB誘導(dǎo)I型干擾素產(chǎn)生NOD1/2與肽聚糖的識(shí)別NOD1識(shí)別γ-D-谷氨酰-間二氨基庚酸主要識(shí)別革蘭陰性菌誘導(dǎo)NF-κB和MAPK活化NOD2識(shí)別胞壁?；淖R(shí)別革蘭陽性和陰性菌Crohn病相關(guān)基因招募RIP2激酶識(shí)別機(jī)制直接結(jié)合肽聚糖片段誘導(dǎo)構(gòu)象變化暴露CARD域招募下游分子RIG-I與病毒RNA的識(shí)別結(jié)構(gòu)要素N端CARD信號(hào)域中央RNA解旋酶域C端識(shí)別域識(shí)別配體短雙鏈RNA5'三磷酸RNA病毒復(fù)制中間體激活過程構(gòu)象變化CARD域暴露MAVS聚集Dectin-1與β-葡聚糖的識(shí)別初始識(shí)別碳水化合物識(shí)別域結(jié)合β-1,3-葡聚糖聚集形成多個(gè)Dectin-1分子聚集胞內(nèi)激活I(lǐng)TAM基序磷酸化Syk招募激活下游信號(hào)通路Dectin-1是識(shí)別真菌細(xì)胞壁β-葡聚糖的主要受體，激活后觸發(fā)吞噬作用和炎癥反應(yīng)第六部分：病原體識(shí)別后的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)PRR識(shí)別病原體后激活的主要信號(hào)通路相對(duì)強(qiáng)度，不同途徑具有偏向性的下游效應(yīng)MyD88依賴途徑TLR激活二聚化暴露TIR結(jié)構(gòu)域MyD88招募接頭蛋白結(jié)合受體TIR域IRAK激酶復(fù)合物形成髓樣分化因子復(fù)合體TRAF6泛素化激活TAK1和IKK復(fù)合物NF-κB活化轉(zhuǎn)錄因子入核啟動(dòng)基因表達(dá)TRIF依賴途徑1TLR3/4激活內(nèi)體TLR3或內(nèi)吞TLR4激活TRIF2招募信號(hào)分子TRAF3和TBK1/IKKε形成復(fù)合物3IRF3磷酸化TBK1磷酸化IRF34啟動(dòng)基因表達(dá)I型干擾素和促炎基因表達(dá)NF-κB活化靜息狀態(tài)NF-κB與抑制蛋白IκB結(jié)合2IκB磷酸化IKK復(fù)合物磷酸化IκB3IκB降解泛素化修飾后蛋白酶體降解核轉(zhuǎn)位NF-κB入核結(jié)合DNA元件NF-κB激活是多種PRR信號(hào)通路的共同下游事件，控制促炎癥細(xì)胞因子和趨化因子的表達(dá)IRF3/7活化病原體核酸感應(yīng)TLR3/4、RLR、STING等激酶活化TBK1、IKKε磷酸化IRF2IRF二聚化磷酸化IRF形成同源二聚體核轉(zhuǎn)位與轉(zhuǎn)錄激活干擾素基因表達(dá)4炎癥小體的激活NLRP3炎癥小體響應(yīng)多種微生物信號(hào)激活Caspase-1NLRC4炎癥小體識(shí)別細(xì)菌鞭毛蛋白需要NAIP輔助AIM2炎癥小體識(shí)別胞質(zhì)內(nèi)雙鏈DNA通過ASC激活Caspase-1第七部分：效應(yīng)機(jī)制抗病原體防御直接清除入侵病原體2炎癥反應(yīng)招募和活化免疫細(xì)胞3細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)免疫系統(tǒng)各組分適應(yīng)性免疫激活形成特異性長期免疫防御炎癥反應(yīng)的啟動(dòng)感染后時(shí)間(小時(shí))炎癥因子水平血管通透性中性粒細(xì)胞浸潤炎癥反應(yīng)在病原體識(shí)別后迅速啟動(dòng)，各項(xiàng)指標(biāo)在時(shí)間軸上呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化細(xì)胞因子的產(chǎn)生TNF-α主要促炎介質(zhì)誘導(dǎo)血管擴(kuò)張?jiān)鰪?qiáng)細(xì)胞黏附分子表達(dá)IL-1β需炎癥小體激活誘導(dǎo)急性期反應(yīng)促進(jìn)T細(xì)胞活化IL-6多功能細(xì)胞因子促進(jìn)急性期蛋白合成調(diào)節(jié)T細(xì)胞分化IL-12連接先天和適應(yīng)性免疫促進(jìn)Th1反應(yīng)激活NK細(xì)胞趨化因子的產(chǎn)生4-10恒定因子免疫穩(wěn)態(tài)時(shí)低水平表達(dá)100-500誘導(dǎo)倍數(shù)感染后表達(dá)大幅上調(diào)50-500濃度梯度形成定向遷移通路(ng/ml)趨化因子CXCL8(IL-8)和CCL2(MCP-1)等在病原體識(shí)別后由表皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等大量產(chǎn)生形成化學(xué)濃度梯度，吸引中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞等遷移至感染部位I型干擾素的產(chǎn)生關(guān)鍵因子IFN-αIFN-βIFN-ωIFN-εIFN-κ產(chǎn)生細(xì)胞漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞巨噬細(xì)胞被感染上皮細(xì)胞成纖維細(xì)胞誘導(dǎo)因素病毒RNA識(shí)別病毒DNA識(shí)別細(xì)菌核酸IRF3/7活化I型干擾素通過IFNAR受體作用，誘導(dǎo)數(shù)百種干擾素刺激基因（ISG）表達(dá)，建立抗病毒狀態(tài)抗微生物肽的產(chǎn)生防御素α-防御素：中性粒細(xì)胞產(chǎn)生β-防御素：上皮細(xì)胞產(chǎn)生穿孔細(xì)菌膜形成孔道cathelicidinLL-37：人源主要形式破壞微生物膜結(jié)構(gòu)趨化性招募免疫細(xì)胞再生蛋白主要在腸道上皮產(chǎn)生穩(wěn)定黏膜屏障功能抑制細(xì)菌定植吞噬作用的增強(qiáng)巨噬細(xì)胞吞噬主要吞噬細(xì)胞PRR激活增強(qiáng)吞噬能力中性粒細(xì)胞快速響應(yīng)釋放活性氧和酶類樹突狀細(xì)胞專職抗原提呈細(xì)胞連接先天和適應(yīng)性免疫第八部分：適應(yīng)性免疫的激活病原體識(shí)別PRR識(shí)別PAMPAPC活化提高抗原處理和提呈能力T細(xì)胞激活識(shí)別MHC-抗原復(fù)合物B細(xì)胞應(yīng)答產(chǎn)生特異性抗體抗原提呈細(xì)胞的活化抗原攝取吞噬或內(nèi)吞病原體抗原處理蛋白酶體/溶酶體降解2MHC結(jié)合抗原肽與MHC結(jié)合3表面提呈MHC-肽復(fù)合物表達(dá)共刺激分子的上調(diào)分子表達(dá)細(xì)胞配體主要功能CD80/CD86APCCD28T細(xì)胞活化CD40APCCD40LAPC完全活化ICOSLAPCICOS促進(jìn)T細(xì)胞增殖OX40LAPCOX40維持T細(xì)胞反應(yīng)PRR激活導(dǎo)致共刺激分子表達(dá)上調(diào)，為T細(xì)胞活化提供必要的第二信號(hào)T細(xì)胞的活化抗原識(shí)別TCR識(shí)別MHC-抗原復(fù)合物共刺激CD28與CD80/86結(jié)合細(xì)胞因子刺激IL-12、IFN-γ等塑造分化方向增殖分化形成效應(yīng)和記憶T細(xì)胞B細(xì)胞的活化抗原識(shí)別B細(xì)胞受體(BCR)直接識(shí)別抗原形成BCR-抗原復(fù)合物T細(xì)胞幫助CD40L-CD40相互作用細(xì)胞因子刺激生發(fā)中心反應(yīng)抗體親和力成熟形成記憶B細(xì)胞和漿細(xì)胞第九部分：病原體的免疫逃逸策略抗原變異頻繁改變表面分子，逃避識(shí)別抑制信號(hào)干擾PRR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)屏蔽暴露形成生物膜，隱藏PAMPs逃避PRR識(shí)別修飾PAMPs修改LPS結(jié)構(gòu)減弱TLR4識(shí)別隱藏PAMPs宿主膜包裹，避免暴露3分子模擬表達(dá)類似宿主結(jié)構(gòu)4降解PRRs分泌蛋白酶降解受體干擾信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)阻斷接頭分子病毒蛋白阻斷MyD88或TRIF降解信號(hào)分子促進(jìn)關(guān)鍵組分泛素化降解2修飾蛋白脫磷酸化或去泛素化競(jìng)爭(zhēng)性抑制表達(dá)與宿主相似的抑制結(jié)構(gòu)抑制效應(yīng)分子的產(chǎn)生細(xì)胞因子干擾分泌細(xì)胞因子拮抗劑捕獲促炎細(xì)胞因子干擾細(xì)胞因子受體干擾素抑制阻斷IRF活化干擾JAK-STAT信號(hào)抑制ISG表達(dá)抗微生物肽抵抗改變膜電荷減少結(jié)合分泌蛋白酶降解肽類主動(dòng)外排肽類抑制適應(yīng)性免疫的激活1抗原呈遞抑制下調(diào)MHC分子表達(dá)2共刺激抑制阻斷CD80/86表達(dá)3調(diào)節(jié)性因子分泌誘導(dǎo)IL-10和TGF-β產(chǎn)生4免疫細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)T細(xì)胞和B細(xì)胞死亡第十部分：臨床應(yīng)用100+臨床試驗(yàn)P