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悌僪
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1 第二十一章免疫缺陷病免疫缺陷病 (immunodeficiency disease, IDD) 是免疫系统先天发育不全或后天损害而使免疫细胞的发育分化增殖和代谢异常, 并导致免疫功能障碍所出现的临床综合征 ( 图 21-1) 图 21-1 免疫细胞的发育异常与免疫缺陷病 IDD 按病因不同分为原发性免疫缺陷病 (primary immunodeficiency disease, PIDD) 和获得性免疫缺陷病 (acquired immunodeficiency disease, AIDD) 两大类 ; 根据主要累及的免疫系统成分不同, 可分为体液免疫缺陷细胞免疫缺陷联合免疫缺陷吞噬细胞缺陷和补体缺陷等 IDD 的主要临床特点是 : 1. 感染患者对各种病原体的易感性增加, 易发生反复感染且难以控制, 往往是造成死亡的主要原因感染的性质主要取决于免疫缺陷的类型, 如体液免疫缺陷吞噬细胞和补体缺陷导致的感染, 主要由化脓性细菌如葡萄球菌链球菌和肺炎双球菌等引起, 临床表现为气管炎肺炎中耳炎等等细胞免疫缺陷导致的感染主要由病毒真菌胞内寄生菌和原虫引起 2. 肿瘤 PIDD 患者尤其是 T 细胞免疫缺陷者, 恶性肿瘤的发病率比同龄正常人群高 100~300 倍, 以白血病和淋巴系统肿瘤等居多 3. 自身免疫病 PIDD 有高度伴发自身免疫病的倾向, 正常人群自身免疫病的发病率约 0.001%~0.01%, 而免疫缺陷者可高达 14%, 以 SLE 类风湿性关节炎和恶性贫血等多见 4. 遗传倾向多数 PIDD 有遗传倾向性, 约 1/3 为常染色体遗传,1/5 为性染色体隐性遗传 15 岁以下 PIDD 患者多为男性第一节原发性免疫缺陷病 PIDD 又称为先天性免疫缺陷病 (congenital immunodeficiency disease,

2 CIDD), 是由于免疫系统遗传基因异常或先天性免疫系统发育障碍而致免疫功能不全引起的疾病根据所累及的免疫细胞或免疫分子, 分为特异性免疫缺陷 ( 如 B 细胞或 T 细胞缺陷联合免疫缺陷 ) 和非特异性免疫缺陷 ( 如补体缺陷和吞噬细胞缺陷 ) 随着分子生物学技术的发展, 目前已对某些原发性免疫缺陷病的基因突变或缺失进行了定位 ( 表 21-1), 从而为阐明其发病机制及临床诊断和治疗奠定了基础表 21-1 原发性免疫缺陷病及基因缺失病名发病机制免疫缺陷遗传方式缺陷基因位点 B 细胞缺陷病 X- 性连锁无丙种球蛋白血症 Btk 缺陷无成熟 B 细胞 XL Xq21 X- 性连锁高 IgM 综合征 CD40L 缺陷无 Ig 类别转换 XL Xq26 选择性 IgA 缺乏综合征未确定低或无 IgA AR 或 AD 未明对感染的易感性胞外菌病毒胞外菌呼吸道感染 T 细胞缺陷病 DiGeorge 综合征胸腺发育不全 T B 细胞发育障碍 AD 22q11 T 细胞信号转导缺陷 CD3ε 或 γ 链基因缺陷 TCR-CD3 表达或功能受损未明普遍联合免疫缺陷病严重联合免疫缺陷 RAG-1/RAG-2 缺陷无 TCR 和 Ig 基因重排 AR 11p13 (SCID) ADA 缺陷 T B 细胞代谢障碍 AR 20q13 PNP 缺陷 T B 细胞代谢障碍 AR 14q13 JAK-3 缺陷 IL-2,4,7,9,15 信号缺陷 AR 19p13 MHC Ⅱ 类基因启动子缺陷无 MHC Ⅱ 类分子 AR 16p13 ( 裸淋巴细胞综合征 ) XSCID γc 链缺失无 T 细胞 Wiskott-Aldrich 综合征 WASP 基因缺陷对多糖的抗体应答缺陷 XL Xp11 T 细胞和血小板受损 IFN-γ 受体缺陷病 IFN-γ 受体缺陷抗分枝杆菌免疫受损 AR 6q23 毛细血管共济失调同源 PI-3 激酶缺陷 T 细胞减少 AR 11q22 吞噬细胞缺陷病慢性肉芽肿 cyt p91 phox 缺陷无杀菌性呼吸爆发 XL Xp21 cyt p67 phox 缺陷无杀菌性呼吸爆发 AR 1q25 cyt p22 phox 缺陷无杀菌性呼吸爆发 AR 16q24 Chediak-Higashi 综合征细胞间转运蛋白缺陷溶菌作用缺乏 AR 1q42 白细胞黏附缺陷病整合素 β2 缺陷白细胞外渗 AR 21q22 补体缺陷病普遍胞内菌病毒呼吸道感染胞外菌真菌胞外菌

3 补体固有成分缺陷补体固有成分缺陷免疫复合物病和反复感染 AR 阵发性夜间血红蛋白尿 pig-α 基因缺陷红细胞膜缺乏 DAF 和 MIRL 遗传性血管神经性水肿 C1INH 缺陷 C2a 产生过多 AD AR: 常染色体隐性遗传 AD: 常染色体显性遗传 XL:X- 性连锁 ADA: 腺苷脱氨酶 PNP: 嘌呤核苷磷酸化酶一原发性 B 细胞缺陷原发性 B 细胞缺陷是 B 细胞先天性发育不全, 或由于 B 细胞不能接受 T 细胞传递的信号, 而导致抗体产生减少的一类疾病该病以体内 Ig 水平降低或缺失为特征, 患者外周血 B 细胞减少或缺失,T 细胞数目正常, 临床表现为反复化脓性细菌感染及对某些病毒 ( 如脊髓灰白质炎病毒 ) 的易感性增加 ( 一 )X 性联无丙种球蛋白血症 X 性连锁无丙种球蛋白血症 (X-linked agammaglobulinaemia, XLA ) 是最常见的原发性 B 细胞缺陷病, 又称 Bruton 病, 为 X 性连锁隐性遗传, 多见于男性婴幼儿该病的发病机制为 B 细胞的信号转导分子酪氨酸激酶 (Bruton s tyrosine kinase, Btk) 基因缺陷在 B 细胞分化成熟的早期, 胞浆中 Btk 被磷酸化后, 与 G 蛋白 Src 家族成员结合, 参与细胞内活化信号转导若该基因突变或缺失, 则酪氨酸激酶合成障碍,B 细胞发育停滞于前 B 细胞状态, 导致成熟 B 细胞数目减少, 甚至缺失该病特点是血循环和淋巴组织中 B 细胞数目减少或缺失, 血清中各类 Ig 水平明显降低或缺失 (IgG<2g/L), 而 T 细胞数量及功能正常患儿出生 6~9 个月后发病, 临床上以反复化脓性细菌感染为特征, 某些患儿还伴有自身免疫病 ( 二 ) 选择性 IgA 缺陷选择性 IgA 缺陷 (selective IgA deficiency) 是一种最常见的选择性 Ig 缺陷, 为常染色体显性或隐性遗传该病主要特点是 : 血清 IgA<50mg/L,SIgA 含量极低,IgM 和 IgG 水平正常或略高 ; 患者细胞免疫功能正常, 多无明显症状, 或仅表现为呼吸道消化道泌尿生殖道反复感染, 少数可出现严重感染 ; 患者常伴有自身免疫病和超敏反应性疾病 ( 三 ) X- 性联高 IgM 综合征

4 X- 性联高 IgM 综合征 (x-linked hyperimmunoglobulin M syndrome, XHM) 是一种罕见的免疫球蛋白缺陷病, 为 X 性联隐性遗传该病发病机制是 X 染色体上 CD40L 基因突变, 使 T 细胞表达 CD40L 缺陷,T 细胞与 B 细胞相互作用受阻, 导致 B 细胞不能增殖和不能进行 Ig 类别转换患者 IgG IgA IgE 缺乏, 但 IgM 增高, 有时高达 10mg/ml( 正常为 1.5mg/ml); 外周血和淋巴组织中有大量分泌 IgM 的浆细胞 ; 血清中含大量抗中性粒细胞血小板和红细胞的自身抗体患儿易反复感染, 尤其是呼吸道感染, 比低水平免疫球蛋白缺陷病表现更为严重二原发性 T 细胞缺陷原发性 T 细胞缺陷是涉及 T 细胞发育分化和功能障碍的遗传性缺陷病 T 细胞缺陷不仅缺乏效应 T 细胞, 也间接致单核 / 巨噬细胞和 B 细胞功能障碍, 故常伴有体液免疫缺陷以 T 细胞缺陷为主的疾病包括 DiGeorge 综合征和 T 细胞信号转导缺陷等 ( 一 )DiGeorge 综合征 DiGeorge 综合征 (DiGeorge syndrome) 又称先天性胸腺发育不全 (congenital thymic hypoplasia,cth), 是因 22 号染色体某区域缺失, 胚胎早期第 Ⅲ Ⅳ 对咽囊发育不全所致患儿胸腺甲状旁腺主动脉弓唇和耳等发育不良, 具有鱼状唇眼间距宽和耳朵位置偏低等面部特征患者 T 细胞数目降低, 缺乏 T 细胞应答 ;B 细胞数目正常, 但用特异性 TD 抗原刺激后不产生相应抗体胸腺移植可有效治疗 T 细胞缺陷 DiGeorge 综合征临床表现为 : 易反复感染病毒真菌原虫及胞内寄生菌 ; 接种卡介苗牛痘麻疹等减毒活疫苗可发生严重不良反应, 甚至导致死亡 ( 二 )T 细胞活化和功能缺陷 T 细胞膜分子表达异常或缺失可导致 T 细胞活化和功能缺陷如 CD3ε 或 γ 链基因变异引起 TCR-CD3 复合物表达或功能受损 ;ZAP-70 基因变异, 不能产生 ZAP-70 蛋白, 导致 TCR 信号向下游转导障碍,T 细胞不能增殖及不能分化为效应细胞三原发性联合免疫缺陷

5 联合免疫缺陷病 (combined immunodeficiency disease,cid) 是一类因 T B 细胞均出现发育障碍或缺乏细胞间相互作用所致的疾病, 多见于新生儿和婴幼儿 ( 一 ) 重症联合免疫缺陷病重症联合免疫缺陷病 (severe combined immunodeficiency disease,scid) 是源自骨髓干细胞的 T B 细胞发育异常所致的疾病, 包括常染色体隐性遗传和 X- 性联隐性遗传两种类型 1.X- 性连锁重症联合免疫缺陷病 (X-linked SCID, XSCID) 是 SCID 中最为常见者, 约占 SCID 的 50%, 为 X 性联遗传缺陷该病发病机制是 IL-2Rγ 链基因突变 IL-2Rγ 链参与 IL-2 IL-4 IL-7 等等多种细胞因子的信号转导, 并调控 T 细胞 B 细胞分化发育和成熟 γc 基因突变使 T 细胞发育停滞于 pro-t 阶段, 从而发生 SCID 患者 T 细胞和 NK 细胞缺乏或显著减少 ;B 细胞数量正常但功能障碍 2. 常染色体隐性遗传重症联合免疫缺陷病 (1) 腺苷脱氨酶 (adenosine deaminase,ada) 和嘌呤核苷磷酸化酶 (purine nucleotide phosphorylase, PNP) 缺陷引起的 SCID: 属常染色体遗传性 SCID, 由 ADA 基因缺陷或 PNP 基因缺陷所致 ADA 或 PNP 基因缺陷导致两种相应酶缺乏, 使对淋巴细胞有毒性作用的核苷酸代谢产物 datp 或 dgtp 积聚, 它们抑制 DNA 合成所必需的核糖核苷还原酶, 影响淋巴细胞的生长和发育该病主要表现为 T 及 B 细胞受损, 患者反复出现病毒细菌和真菌的感染 (2)MHC Ⅰ 类分子或 MHC Ⅱ 类分子缺陷引起的 SCID 1)MHC Ⅰ 类分子缺陷 : 该病为常染色体隐性遗传, 由于 TAP 基因突变, 内源性抗原不能经 TAP 转运至内质网中未结合抗原肽的 MHC Ⅰ 类分子难以表达于淋巴细胞表面, 使 CD8 + T 细胞介导的免疫应答缺乏, 患者常表现为慢性呼吸道病毒感染 2)MHC Ⅱ 类分子缺陷 : 又称裸淋巴细胞综合征 (bare lymphocyte syndrome, BLS), 为常染色体隐性遗传该病发病机制是 :Ⅱ 类反式活化子 (class Ⅱ transactivator, CⅡTA) 基因缺陷导致 MHC Ⅱ 类分子表达障碍, 或因 RFX5 和 RFXAP 基因突变, 不能合成与 MHC Ⅱ 类分子 5' 启动子相结合的蛋白质患者 B

6 细胞巨噬细胞和树突状细胞均低表达或不表达 MHC Ⅱ 类分子, 使抗原提呈过程受阻胸腺基质上皮细胞 MHC Ⅱ 类分子表达异常, 导致 T 细胞阳性选择障碍, 影响 CD4 + T 细胞分化患者表现为迟发型超敏反应及对 TD 抗原的抗体应答缺陷, 对病毒易感性增加 ( 二 ) 其他 SCID 1. 伴湿疹血小板减少的免疫缺陷病 (Wiskott-Aldrich syndrome, WAS) 为 X 性联免疫缺陷病, 发病机制是 X 染色体短臂编码 WAS 蛋白的基因缺陷 WAS 蛋白表达于胸腺脾脏淋巴细胞和血小板表面, 能调节细胞骨架的组成在抗体生成过程中,T B 细胞相互作用时,T 细胞的细胞骨架重新定向, 或向 B 细胞处集中患者因 WAS 蛋白基因缺陷, 细胞骨架不能发生移动, 使免疫细胞间相互作用受阻 T 细胞数目减少及功能障碍, 对多糖抗原的抗体应答能力降低临床表现以反复细菌感染血小板减少症 ( 血小板数目减少, 寿命缩短 ) 和皮肤湿疹为特征, 可伴发自身免疫病和恶性肿瘤 2. 毛细血管扩张性共济失调综合征 (ataxia telangiectasia syndrome, ATS) 为常染色体隐性遗传性疾病, 发病机制可能为 TCR 和 Ig 重链基因断裂 DNA 修复障碍及磷脂酰肌醇 3- 激酶 (PI-3 kinase) 基因缺陷患者血清 IgA IgG2 和 IgG4 减少或缺失,T 细胞数量和功能下降, 临床表现以进行性小脑共济失调眼结膜和面部毛细血管扩张反复呼吸道感染为特征四补体系统缺陷补体缺陷病多为常染色体隐性遗传 ( 少数为显性遗传 ), 属最少见的原发性免疫缺陷病在补体系统中, 参与补体激活的固有成分补体调节蛋白或补体受体中任一成分缺陷均可导致此类疾病补体固有成分缺陷患者主要表现为单纯抗感染能力低下, 易发生化脓性细菌感染补体调节蛋白或补体受体缺陷者, 除抗感染能力有不同程度降低外, 还表现某些特有的症状和体征, 如 C1INH 缺陷所致的遗传性血管神经性水肿及 DAF(CD55) 膜反应性溶解抑制物(MIRL,CD59) 缺陷引起的阵发性夜间血红蛋白尿 ( 一 ) 遗传性血管神经性水肿遗传性血管神经性水肿为常见的补体缺陷病, 由 C1INH 基因缺陷所致这种

7 补体调节蛋白缺乏可引起 C2 裂解失控,C2a 产生过多, 导致血管通透性增高患者表现为反复发作的皮肤黏膜水肿, 若水肿发生于喉头可导致窒息死亡 ( 二 ) 阵发性夜间血红蛋白尿阵发性夜间血红蛋白尿的发病机制是编码糖基磷酯酰肌醇 (glycosyl phosphatidylinositol,gpi) 的 pig-α 基因 (phosphatidylinositol glycan complementation calss A gene) 翻译后修饰缺陷补体调节成分衰变加速因子 (decay accelerating factor, DAF) 和 MAC 抑制因子 (membrane inhibitor of reactive lysis, MIRL) 是补体溶细胞效应的抑制因子, 它们通过 GPI 锚定在细胞膜上由于 GPI 合成障碍, 患者红细胞膜因缺乏 DAF 和 MIRL 而发生补体介导的溶血临床表现为慢性溶血性贫血全血细胞减少和静脉血栓形成, 晨尿中出现血红蛋白五吞噬细胞缺陷吞噬细胞缺陷包括吞噬细胞数量减少和功能异常, 临床表现为化脓性细菌或真菌反复感染, 轻者仅累及皮肤, 重者则感染重要器官而危及生命 ( 一 ) 中性粒细胞数量减少按中性粒细胞数量减少的程度, 临床上可分为粒细胞减少症 (granulocytopenia) 和粒细胞缺乏症 (agranulocytosis), 前者外周血中性粒细胞数低于 1500/mm 3, 后者几乎无此类细胞遗传因素导致的髓样干细胞分化发育障碍是引起此病的主要原因患者常出现严重咽炎, 重症者可死于败血症或脑膜炎 ( 二 ) 吞噬细胞功能缺陷吞噬细胞趋化作用黏附能力和杀菌活性等发生障碍, 均可导致吞噬细胞功能缺陷代表性疾病分别为白细胞懒惰综合征 (lazy-leukocyte syndrome) 整合素 β2 亚单位 (CD18) 基因突变引起的白细胞黏附缺陷 (leukocyte adhesion deficiency,lad) 慢性肉芽肿病(chronic granulomatous disease,cgd) 和 Chediak-Higashi 综合征除约三分之二的 CGD 为性连锁遗传外, 其他均系常染色体隐性遗传 CGD 是常见的吞噬细胞功能缺陷性疾病, 为编码 NADPH 氧化酶系统的基因缺

8 陷所致 NADPH 氧化酶存在于胞浆膜内, 当吞噬细胞吞入病原微生物时,NADPH 经一系列代谢活动 ( 呼吸爆发 ) 产生活性氧而直接杀伤微生物 CGD 患者吞噬细胞缺乏 NADPH 氧化酶, 杀菌过程受阻, 被吞噬的细菌能在细胞内继续存活和繁殖, 并随吞噬细胞游走播散至其他组织器官持续的慢性感染可引起吞噬细胞在局部聚集, 并持续刺激 CD4 + T 细胞形成肉芽肿患者表现为反复化脓性感染, 在淋巴结肺脾肝骨髓等多个器官中形成化脓性肉芽肿第二节获得性免疫缺陷病获得性免疫缺陷病 (acquired immunodeficiency disease, AIDD) 是后天因素造成的继发于某些疾病或使用药物后产生的免疫缺陷性疾病一诱发获得性免疫缺陷病的因素 1. 非感染性因素 (1) 恶性肿瘤何杰金病 (Hodgkin s disease, HD) 骨髓瘤等免疫系统肿瘤, 常可进行性损伤患者免疫系统, 导致免疫功能障碍 (2) 营养不良是引起获得性免疫缺陷病最常见的因素 (3) 医源性免疫缺陷免疫抑制药物和放射性损伤等均可引起免疫缺陷 2. 感染某些病毒细菌和寄生虫感染, 均可不同程度地影响机体免疫系统, 导致获得性免疫缺陷导致免疫缺陷的常见病原微生物有 : 人类免疫缺陷病毒 (human immunodeficiency virus, HIV) 麻疹病毒风疹病毒巨细胞病毒 EB 病毒以及结核杆菌麻风杆菌等, 其中对人类危害最大的是感染 HIV 后诱发的获得性免疫缺陷综合征 (acquired immune deficiency syndrome, AIDS) 二获得性免疫缺陷综合征 AIDS 是因 HIV 侵入机体, 引起细胞免疫严重缺陷, 导致以机会性感染恶性肿瘤和神经系统病变为特征的临床综合征自 1981 年发现首例艾滋病病例以来,AIDS 在全世界广泛蔓延, 截止 2003 年底, 全球艾滋病病毒感染者已达 4000 万, 每年新增感染人数约 500 万, 艾滋

9 病已成为人类第四大死亡原因据中国疾病预防控制中心报道, 我国自 1985 年发现第一例艾滋病以来, 截止 2003 年底, 感染人数已超过 84 万 AIDS 的传染源主要是 HIV 携带者和 AIDS 患者 HIV 存在于血液精液阴道分泌物乳汁唾液和脑脊液中, 主要有三条传播途径 :1 性接触传播 : 包括同性恋双性恋或异性恋 ;2 血液传播 : 输入 HIV 污染的血液或血制品, 静脉毒瘾者共用 HIV 污染的注射器和针头 ;3 母婴垂直传播 :HIV 可经胎盘或产程中母血或阴道分泌物传播, 产后可通过乳汁传播 ( 一 )HIV 的分子生物学特征 HIV 属逆转录病毒, 分为 HIV-1 和 HIV-2 两型目前世界上流行的 AIDS 主要由 HIV-1 所致, 约占 95% HIV 基因组全长约 9.7kb, 两端是长末端重复序列 (long terminal repeat, LTR ) 从 5' 末端的 LTR 后, 依次是 gag pol env 三个结构基因及 tat rev 两个调节基因和 vif nef vpr vpμ 等附属基因 ( 图 21-1) gag 基因编码核心蛋白 p17 p24 p9 和 p7;pol 基因编码蛋白酶 (protease, PR) 逆转录酶(reverse transcriptase, RT) 和整合酶 (integrase, IN) env 基因编码包膜糖蛋白 gp120 和 gp41 在 gp120 肽链上, 某些区段 (V1-V5) 的氨基酸序列呈高度易变性, 某些区段的氨基酸序列 (C1-C4) 则较为恒定图 21-2 HIV 基因结构图 ( 二 )AIDS 的发病机制 1.HIV 侵入免疫细胞的机制 HIV 主要侵犯宿主的 CD4 + T 细胞以及表达 CD4 分子的单核 / 巨噬细胞树突状细胞和神经胶质细胞等 HIV 通过其外膜的 gp120 与靶细胞膜表面 CD4 分子结合, 同时与表达于靶细胞膜表面的趋化性细胞因子受体 CXCR4 或 CCR5 结合, 形成 CD4-gp120-CCR/CXCR 三分子复合物, 导致 gp120 构象改变, 暴露出被其掩盖的 gp41 gp41 的 N 末端由一段高度保守的疏水序列组成, 该序列起着桥的作用, 可直接与细胞膜相互作用, 将 HIV 与靶细胞膜连接起来, 故称为 HIV- 融合肽当融合肽插入宿主细胞膜后,N 端螺旋和 C 端螺旋在亮氨酸 / 异亮氨酸拉链结构的作用下, 形成暂时的超螺旋发夹前体, 将病毒

10 包膜和细胞膜拉近, 利用膜自身的疏水作用介导病毒包膜与细胞膜融合, 使病毒核心进入靶细胞 ( 图 21-3) 图 21-3 HIV 侵入免疫细胞机制示意图 2.HIV 损伤免疫细胞的机制 HIV 在靶细胞内复制, 可通过直接或间接途径损伤多种免疫细胞 (1)CD4 + T 细胞 :CD4 + T 细胞是 HIV 在体内感染的主要靶细胞 AIDS 患者体内 CD4 + T 细胞不仅数量减少, 且功能发生改变, 表现为 :IL-2 分泌能力下降 ;IL-2 受体表达降低 ; 对各种抗原刺激的应答能力减弱, 等等 HIV 感染损伤 CD4 + T 细胞的机制为 : 1)HIV 直接杀伤靶细胞 :1 病毒包膜糖蛋白插入细胞膜或病毒颗粒以出芽方式从细胞释放, 引起细胞膜损伤 ;2 抑制细胞膜磷脂合成, 影响细胞膜功能 ; 3 感染 HIV 的 CD4 + T 细胞表面表达 gp120 分子, 与周围未感染细胞的 CD4 分子结合, 导致细胞融合或形成多核巨细胞, 加速细胞死亡 ;4 病毒增殖时产生大量未整合的病毒 RNA 及核心蛋白分子在胞质内大量积聚, 干扰细胞正常代谢, 影响细胞生理功能 ;5HIV 感染骨髓 CD34 + 前体细胞, 在造成细胞损伤的同时, 还削弱其生成增殖性骨髓细胞克隆的能力同时, 由于骨髓基质细胞被感染, 使骨髓微环境发生改变, 导致造血细胞生成障碍 2)HIV 间接杀伤靶细胞 :1HIV 诱导感染细胞产生细胞毒性细胞因子, 并抑制正常细胞生长因子的作用 ;2HIV 诱生特异性 CTL 或抗体, 通过特异性细胞毒作用或 ADCC 效应而杀伤表达病毒抗原的 CD4 + T 细胞 ;3HIV 编码的超抗原引起携带某些型别 TCRVβ 链的 CD4 + T 细胞死亡 3)HIV 诱导细胞凋亡 :1 可溶性 gp120 HIV 感染 DC 表面的 gp120 可与 T 细胞表面 CD4 分子交联, 通过激活钙通道而使胞内 Ca 2+ 浓度升高, 导致细胞凋亡 ; 2gp120 与 CD4 分子交联, 促使靶细胞表达 Fas 分子, 通过 Fas 途径诱导凋亡 ; 3HIV 附属基因编码的 tat 蛋白可增强 CD4 + T 细胞对 Fas/FasL 效应的敏感性, 从而促进其凋亡 (2)B 细胞 :gp41 的羧基末端肽段能诱导多克隆 B 细胞激活, 导致高丙种

11 球蛋白血症并产生多种自身抗体由于 B 细胞功能紊乱及 Th 细胞对 B 细胞的辅助能力降低, 患者抗体应答能力下降 (3) 巨噬细胞 :HIV 感染单核 / 巨噬细胞, 可损伤其趋化黏附和杀菌功能, 同时减少细胞表面 MHC II 类分子表达, 使其抗原提呈能力下降由于 Mφ 能被 HIV 感染但不易将 HIV 杀死, 使其成为 HIV 的庇护所 HIV 可随 Mφ 游走至全身许多组织细胞, 造成多脏器损害 (4) 树突状细胞 : 滤泡树突状细胞 (FDC) 是 HIV 感染的重要靶细胞和病毒的庇护所淋巴结和脾脏中的滤泡树突状细胞通过 Fc 受体结合病毒 - 抗体复合物, 其表面成为 HIV 的贮存库, 不断感染淋巴结和脾脏内的 Mφ 和 CD4 + T 细胞, 致使外周免疫器官发生结构和功能损坏 HIV 感染后, 组织和外周血中树突状细胞数目大幅减少, 功能下降 (5) NK 细胞 :HIV 感染后, NK 细胞数目并不减少, 但其分泌 IL-2 IL-12 等细胞因子的能力下降, 使其细胞毒活性下降正常人体内, 约 90% 的 NK 细胞表型为 CD16 + CD56 +, 但 HIV 患者体内 CD16 弱阳性 CD56 - NK 细胞数目增多, 后者的 ADCC 活性及 IFN-γ TNF-α 分泌能力下降 3.HIV 逃逸免疫攻击的机制 HIV 感染机体后, 可通过不同机制逃避免疫系统识别和攻击, 以利于病毒在体内长期存活并不断复制 (1) 表位序列变异与免疫逃逸 :HIV 抗原表位可频繁发生变异, 从而影响 CTL 识别, 产生免疫逃逸的病毒株另外,HIV 抗原表位改变 ( 甚至仅有一个氨基酸的差别 ) 使其能逃避中和抗体的作用 (2) 滤泡树突状细胞与免疫逃逸 : 滤泡树突状细胞表面的 DC-SIGN ( dentritic cell specific intracellular adhesion molecule -grabbing nonintegrin,dc-sign) 为 HIV 受体, 能特异性高亲和力地与 gp120 结合, 使树突状细胞能完整地包裹病毒颗粒, 使之免于失活和被吞噬在适当条件下,DC 可直接或间接将病毒颗粒传递给 CD4 + T 细胞等靶细胞, 从而提高病毒感染率并有效保持病毒的传染性 (3) 潜伏感染与免疫逃逸 :HIV 感染细胞后, 既可不断复制, 也可进入潜伏状态被病毒潜伏感染的细胞表面并不表达 HIV 蛋白, 从而有利于 HIV 逃避机体免疫系统识别和攻击另外,HIV 的 Nef 蛋白可使细胞表面 CD4 和 MHC 分子表

12 达下降, 从而影响 CTL 识别受感染细胞 ( 三 ) HIV 诱导的免疫应答 HIV 感染机体后, 进行性破坏机体免疫系统 ( 尤其是细胞免疫 ), 但在病程不同阶段, 机体免疫系统可通过不同应答机制以阻止病毒复制 1. 体液免疫应答 HIV 感染后, 机体可产生不同的抗病毒抗体 (1) 中和抗体 :HIV 的中和抗体一般针对病毒包膜蛋白 ( 如 V1-V3 片段 CD4 结合部位等 ) 中和抗体对 HIV 有抑制作用, 可阻断病毒向淋巴器官播散由于能诱发中和抗体的抗原表位常被遮蔽, 故体内中和抗体的效价一般较低低效价抗体使 HIV 有时间使其抗原表位逐渐变异另外, 多数抗包膜抗体不能识别完整病毒, 且中和抗体一般为毒株特异性, 即不具有广泛交叉反应性, 一旦发生抗原表位突变, 即丧失中和作用 (2) 抗 P24 壳蛋白抗体 : 抗 P24 抗体消失通常与 CD4 + T 细胞下降及出现艾滋病症状相关联, 但尚不清楚该抗体是否对机体具有保护作用 (3) 抗 gp120 和抗 gp41 抗体 : 此类抗体主要为 IgG, 可通过 ADCC 而损伤靶细胞 2. 细胞免疫应答机体主要通过细胞免疫应答阻遏 HIV 感染 (1)CD8 + T 细胞应答 :HIV 感染后, 特异性激活 CD8 + T 细胞, 杀伤 HIV 感染的靶细胞 CTL 可针对 HIV 编码的所有蛋白质, 包括 gag pol Env 调节蛋白和附属蛋白等 HIV 感染者体内几乎均存在包膜蛋白特异性 CTL 体外细胞培养中,CD8 + CTL 能明显抑制 HIV 在 CD4 + T 细胞中复制 CTL 细胞毒效应和血浆中病毒水平直接与病程及预后有关 : 在急性期, 机体不断产生特异性抗体和 CTL, 使 HIV 复制被抑制 ; 在疾病晚期,CD4 + T 细胞数目不断下降,HIV 特异性 CTL 也开始下降, 对病毒复制的抑制作用减弱, 病毒数目大幅增加 (2)CD4 + T 细胞应答 :HIV 刺激的 CD4 + T 细胞可分泌各种细胞因子, 辅助体液免疫和细胞免疫在无症状期,AIDS 患者外周血淋巴细胞以分泌 IL-2 IFNγ 为主 ; 出现临床症状后,PBL 以分泌 IL-4 IL-10 为主, 提示 Th1 为主的细胞免疫对宿主有保护性作用 ( 四 ) 预防和治疗

13 1. 预防主要的预防措施为 : 宣传教育 ; 控制并切断传播途径, 如禁毒控制性行为传播对血液及血制品进行严格检验和管理 ; 防止医院交叉感染控制 AIDS 流行的最有效措施是加强个人防护和接种疫苗迄今尚未研制成非常有效的 HIV 疫苗, 主要是因对 HIV 的免疫原种类及三维机构的研究还不透彻, 且 HIV 病毒株的多样性和高度变异性, 使得特定疫苗的效果难以持久探寻能覆盖多种病毒株且能产生长时间免疫力的免疫原相当困难, 以前主要用 GP120 重组蛋白疫苗, 效果不明显, 现在发展诱导 CTL 应答的疫苗, 正在临床试验中 2. 治疗临床上目前常用的抗 HIV 药物主要为 : (1) 核苷类和非核苷类逆转录酶抑制剂 : 此类药物的作用机制是干扰 HIV 的 DNA 合成 (2) 蛋白酶抑制剂 : 其作用机制是抑制 HIV 蛋白酶水解, 使病毒的大分子聚合蛋白不被裂解而影响病毒成熟与装配临床上采用高效抗逆转录病毒治疗法 (highly active anti-retroviral therapy,haart) 取得一定效果, 其原理是选择一种蛋白酶抑制剂与两种逆转录酶抑制剂联合用药 ( 三合一鸡尾酒疗法 ), 增强抑制病毒复制效果, 对清除病毒血症延长病人生命起显著作用, 但因不能清除在 FDC 等细胞潜伏的病毒, 一旦停药,AIDS 即复发 ( 五 )AIDS 的免疫学诊断 HIV 感染的免疫学诊断方法主要包括检测病毒抗原抗病毒抗体免疫细胞数目和功能等 1.HIV 抗原检测常用 ELISA 法检测 HIV 的核心抗原 P24 该抗原出现于急性感染期和 AIDS 晚期, 可作为早期或晚期病毒量的间接指标在潜伏期, 该抗原检测常为阴性 2. 抗 HIV 抗体检测此为艾滋病的常规检测指标一般借助 ELISA 法对抗 HIV 抗体进行初筛由于 HIV 的全病毒抗原与其它逆转录病毒抗原存在交叉反应, 故对初筛阳性者须借助免疫印迹法 (Western blot, WB) 检测抗不同结构蛋白的抗体, 以进行确认按我国制定的标准, 符合以下结果一项者, 即可判断为 HIV 阳性 :1 至少出现两条 Env 带 ;2 至少同时出现一条 Env 带和一条 p24 带 ( 详见第二十四章, 第一节 )

14 3.CD4 + T 细胞计数 HIV 感染对免疫系统的损害主要表现为 CD4 + T 细胞数量减少以及 CD4 + T 细胞和 CD8 + T 细胞比例失调因此,CD4 + T 细胞计数是反映 HIV 感染患者免疫系统损害状况的最明确指标美国疾病控制中心将 CD4 + T 细胞计数作为艾滋病临床分期和判断预后的重要依据当 CD4 + T 细胞低于 500μl -1, 则易机会性感染 ; 低于 200μl -1, 则发生 AIDS 第三节免疫缺陷病治疗原则免疫缺陷病基本治疗原则为 : 尽可能减少感染并及时控制感染 ; 通过过继免疫细胞或移植免疫器官以替代受损或缺失的免疫系统组分 1. 抗感染应用抗生素治疗反复发作的细菌感染, 并应用抗真菌抗原虫抗支原体抗病毒药物, 以控制感染, 缓解病情 2. 免疫重建借助造血干细胞移植以补充免疫细胞, 重建机体免疫功能, 目前已用于治疗 SCID WAS DiGeorge 综合征和 CGD 等 3. 基因治疗某些原发性免疫缺陷病 ( 如 ADA 或 PNP 缺乏导致的联合免疫缺陷白细胞黏附缺陷病等 ) 是单基因缺陷所致, 通过基因治疗可获得良好疗效例如, 分离患者 CD34 + 细胞, 转染正常 ADA 基因后再回输患者体内, 可成功治疗 ADA 缺乏导致的 SCID 同样,IL-2Rγ 链 JAK-3 ZAP-70 等基因缺陷也可通过此方法治疗 4. 免疫制剂即补充各种免疫分子 ( 免疫球蛋白细胞因子 ) 以增强机体免疫功能例如 : 用混合 γ 球蛋白治疗抗体缺乏的免疫缺陷病, 以维持免疫球蛋白缺乏症患者血清免疫球蛋白水平, 有助于防止普通细菌感染 ; 应用基因工程抗体预防特异病原体感染 ; 应用重组 IFN-γ 治疗 CGD; 应用重组 IL-2 增强 AIDS 患者免疫功能 ; 应用重组 ADA 治疗 ADA 缺乏所致 SCID 等小结 IDD 是免疫系统先天发育不全或后天损害所致的疾病, 分为 PIDD 和 AIDD 两大类 IDD 的临床特点是 : 反复感染 ; 高发恶性肿瘤和自身免疫病 ; 有一定遗传倾向重要的 IDD 有 :XLA 是最常见的先天性 B 细胞缺陷病, 由 Btk 基因突变导

15 致 B 细胞发育障碍所致 ;CD40L 基因缺陷导致 XHM; 胸腺发育不全导致 DiGeorge 综合征 ;T 细胞信号转导缺陷导致以 T 细胞缺陷为主的 PIDD;MHC Ⅱ 类分子表达缺陷 γc 链缺陷 ADA 或 PNP 缺陷等可引起 SCID AIDS 是一种最常见的 AIDD HIV 主要侵犯宿主 CD4 + T 细胞以及表达 CD4 分子的单核 / 巨噬细胞树突状细胞和神经胶质细胞等 HIV 感染后,CD4 + T 细胞数目不断减少, 淋巴组织结构逐渐破坏, 最终导致严重的细胞免疫和体液免疫缺陷思考题 1. 一名 7 月龄男婴, 因发热和呼吸急促就诊此前, 患儿身体健康并按常规进行预防接种, 未出现并发症无家族史, 患儿姐姐 (3 岁 ) 健康状况良好胸片诊断为间质性肺炎, 痰标本革兰染色有正常菌群, 但银盐染色卡氏肺孢菌阳性实验室检查结果为 :Hb 和白细胞计数正常 ; 不能检出血清 IgA 和 IgE, 血清 IgM 4.0mg/ml IgG 0.22mg/ml,; 抗破伤风抗体阴性 ; 血型为 A 型, 抗 B 效价为 1:256 根据上述临床表现和实验室检测情况, 可初步诊断为哪种 PIDD? 为确诊还需进行哪些检测? 该病预后如何? 2. 常见联合免疫缺陷病有哪些? 试分析其可能的发病机制 3. 试分析导致 AIDS 患者 CD4 + T 细胞数目减少的可能原因 4. 哪些免疫学指标可用于监测 HIV 感染过程? 参考文献 1.Richard AG, et al. Immunology.5 th ed. New York:W.H.Freeman and Company, Abul KA. and Andrew HL. Cellular and molecular immunology 5 th ed. Philadelphia :SAUNDER, Geijtenbeedk TB, et al. DC-SIGN: a novel HIV receptor on DCs that mediates HIV-1transmission. Curr Top Microbiol Immunol.2003;276: Servet C,et al, Dendritic cells in innate immune responses against HIV,Curr Mol Med, 2002, 2(8):739-56

16 5. 周光炎主译. 免疫学. 第六版. 北京 : 人民卫生出版社,2002

第二十七章免疫缺陷病及其免疫检验

第二十七章免疫缺陷病及其免疫检验免疫缺陷性疾病及其免疫检验学习要点免疫缺陷病的分类和特征 B 细胞缺陷病的基本特征和代表性疾病 T 细胞缺陷病的基本特征和代表性疾病 AIDS 的病因免疫学特点及临床特征免疫缺陷病的主要免疫学检测方法具体内容第一节免