免疫毒理

1、免疫毒理學(xué),免疫毒理學(xué)（immunotoxicology）是研究外源化學(xué)物和物理因素等對(duì)機(jī)體免疫系統(tǒng)的損害作用、生物學(xué)機(jī)制及其危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)與管理，在免疫學(xué)和毒理學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門毒理學(xué)分支學(xué)科。,定義的提出 1984年，國(guó)際化學(xué)品安全規(guī)劃署（IPCS）和歐共體委員會(huì)（CEC）共同組織了“免疫系統(tǒng)是毒物損傷的靶”的研討會(huì)，會(huì)議對(duì)免疫毒理學(xué)進(jìn)行了上述定義，并達(dá)成共識(shí)。會(huì)議提出了免疫毒性評(píng)價(jià)必不可少的兩個(gè)步

2、驟： ※ 藥物和化學(xué)物對(duì)免疫系統(tǒng)毒性的鑒定 ※ 免疫毒性的危險(xiǎn)度評(píng)價(jià),各種免疫器官和組織、免疫細(xì)胞及免疫分子共同構(gòu)成了復(fù)雜的免疫系統(tǒng)，這是機(jī)體免疫功能正常發(fā)揮的物質(zhì)基礎(chǔ),第一節(jié) 免疫生物學(xué)基礎(chǔ)概述,一、免疫系統(tǒng)的組成及其功能,粘膜相關(guān)淋巴組織,完整的免疫系統(tǒng)由免疫器官和組織、免疫細(xì)胞及免疫分子所組成。,免疫系統(tǒng)可以識(shí)別自身和非己抗原，對(duì)自身耐受，且清除非己，維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，表現(xiàn)為免疫防御、免疫自穩(wěn)

3、和免疫監(jiān)視三大功能。,（一）免疫器官和組織,,,骨髓：B淋巴細(xì)胞發(fā)育成熟的場(chǎng)所。胸腺：由胸腺基質(zhì)細(xì)胞和胸腺細(xì)胞組成。是T淋巴細(xì)胞尤其是αβ+T細(xì)胞發(fā)育的場(chǎng)所。胸腺基質(zhì)細(xì)胞與胸腺細(xì)胞的相互作用，對(duì)T細(xì)胞的發(fā)育是至關(guān)重要的。,脾臟 T：35%、B：55%Mφ：10%,淋巴結(jié) T：75%、B：25%,,粘膜相關(guān)淋巴組織 在呼吸道、腸道及泌尿生殖道的黏膜上皮細(xì)胞下，均聚集有無(wú)包膜的淋巴組織。在小腸黏膜上皮細(xì)胞間存

4、在一類T細(xì)胞稱上皮淋巴細(xì)胞。即： αβ+T細(xì)胞——特異免疫應(yīng)答； γδ+T細(xì)胞——固有免疫應(yīng)答,（二）免疫細(xì)胞,免疫細(xì)胞（immunocyte）廣義地指對(duì)抗原物質(zhì)產(chǎn)生特異性和非特異性免疫應(yīng)答的各種細(xì)胞。大體上分為免疫活性細(xì)胞、輔佐細(xì)胞和其它細(xì)胞三類。,1．免疫活性細(xì)胞（immunoconpetent cell, ICC）,指能識(shí)別特異性抗原以及受抗原刺激后向母細(xì)胞轉(zhuǎn)化、分裂增殖并分化為能產(chǎn)生免疫效應(yīng)物質(zhì)（如抗體、淋巴因子）

5、的淋巴細(xì)胞群，包括T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞。,,淋巴細(xì)胞（Lymphocyte）,分B細(xì)胞和T細(xì)胞，分別來(lái)源于骨髓和胸腺。在機(jī)體免疫應(yīng)答中起核心作用。B淋巴細(xì)胞：表面的BCR及分泌的抗體均為免疫球蛋白。由B細(xì)胞介導(dǎo)的免疫稱為體液免疫。T淋巴細(xì)胞：TCR為雙鏈分子。細(xì)胞毒性T細(xì)胞、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（輔助性T細(xì)胞和抑制性T細(xì)胞）,,,人類T細(xì)胞亞群及其功能,B 淋 巴 細(xì) 胞,始祖B細(xì)胞,前B細(xì)胞,不成熟B細(xì)胞,成熟B細(xì)胞,來(lái)于骨髓淋巴樣干細(xì)

6、胞，無(wú)smIg表達(dá)， CD19+,無(wú)smIg表達(dá)，但胞漿中出現(xiàn)?鏈，同時(shí)有MHC-II表達(dá)，CD19+、20+,膜表面出現(xiàn)單體IgM，開(kāi)始表達(dá)CD21，CD19、20、MHC-II類分子表達(dá)量增多,表達(dá)smIgM、 smIgD、IgGFc-R、C3bR、絲裂原受體及CD19、20、21等,無(wú)免疫應(yīng)答功能,smIgM同自身抗原結(jié)合可產(chǎn)生抑制信號(hào)，導(dǎo)致自身反應(yīng)性B細(xì)胞處于無(wú)功能抑制狀態(tài)，產(chǎn)生自身耐受,具有接受抗原的刺激并發(fā)生增殖分化的能力，

7、是抗體產(chǎn)生的源泉細(xì)胞；其中部分可成為記憶性B細(xì)胞,,,,,,,,,,,,主要抗原呈遞細(xì)胞的比較,,APC,主要特征,分布,簡(jiǎn)稱,,C3bR,Fc?R,MHC分子,吞噬,,B細(xì)胞,朗罕氏細(xì)胞,并指狀細(xì)胞,樹突狀細(xì)胞,巨噬細(xì)胞,BC,LC,IDC,DC,M?,外周血、淋巴結(jié)、脾,表皮組織某些上皮層,淋巴組織、胸腺依賴區(qū),淋巴濾泡,全身細(xì)胞和組織,+,-,-,-,-,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,-,-,,2．輔佐細(xì)胞（

8、accessory cell，A細(xì)胞）,在免疫應(yīng)答中呈遞抗原，又稱抗原呈遞細(xì)胞（antigen presenting cell；APC），主要有樹突細(xì)胞（DC）、單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞。B細(xì)胞是抗原特異性呈遞細(xì)胞。,掃描電鏡顯示：在感染早期，M?伸出長(zhǎng)長(zhǎng)的偽足去捕獲細(xì)菌,M?吞噬處理入侵細(xì)菌及提呈抗原的機(jī)制,來(lái)源：骨髓。 分布：外周血和淋巴組織。 標(biāo)志：CD16、CD56。 特征：胞漿中含豐富的嗜天青顆粒，又稱大顆粒細(xì)胞。

9、 功能：非特異性殺傷某些腫瘤細(xì)胞和病毒感染細(xì)胞，在早期抗病毒感染、清除突變細(xì)胞的免疫監(jiān)視和免疫調(diào)節(jié)過(guò)程中發(fā)揮作用。其殺傷作用無(wú)需抗原致敏，不受MHC限制。,3．其他免疫細(xì)胞,NK細(xì)胞,LAK細(xì)胞,在IL-2的作用下，體外培養(yǎng)的淋巴細(xì)胞才能發(fā)揮強(qiáng)烈的殺傷功能，也叫淋巴因子激活的殺傷細(xì)胞。能殺傷Tc、NK不敏感的腫瘤細(xì)胞,單 核 吞 噬 細(xì) 胞,包括骨髓中的前單核細(xì)胞、外周血中的單核細(xì)胞和組織內(nèi)的巨噬細(xì)胞，具有重要的抗感染、抗腫瘤和免

10、疫調(diào)節(jié)的作用。（一）表面標(biāo)志：表面抗原：高表達(dá)MHC-I/II類分子表面受體：IgG Fc受體，包括高親和力的FcεRI、中親和力的FcεRII和低親和力的FcεRIII。作用：參與調(diào)理和ADCC。補(bǔ)體受體（CRI），為C3b受體，與吞噬和免疫黏附作用有關(guān)。,單核吞噬細(xì)胞生物學(xué)功能,1、吞噬殺傷作用：直接吞噬、調(diào)理吞噬作用2、抗原提呈作用：即外來(lái)的抗原性異物通過(guò)巨噬細(xì)胞的捕獲、加工和處理后，與胞內(nèi)合成的MHC-1/II類分

11、子形成抗原肽－MHC分子復(fù)合物，并被呈遞到細(xì)胞膜表面，被TCR識(shí)別的作用。具有此作用的細(xì)胞叫抗原呈遞細(xì)胞（antigen presenting cell,APC）。 巨噬細(xì)胞表面還表達(dá)多種共刺激分子，如B7、ICAM-1、LFA-1,3等分別與T細(xì)胞上的CD28、LFA-1(CD11)、LFA-2(CD2)等相互作用，為T細(xì)胞的活化提供第二信號(hào)。3、抗腫瘤作用：Mφ被某些細(xì)胞因子如IFN-γ激活后能有效殺傷腫瘤等靶細(xì)胞，其

12、吞噬殺菌能力也顯著提高。4、分泌生物活性介質(zhì)，產(chǎn)生免疫應(yīng)答和其它免疫效應(yīng)：如IL-1,12、IFN、TNF、PGE等;以及某些補(bǔ)體成份和凝血因子、組織修復(fù)因子等。,（三）免疫分子,免疫球蛋白（immunoglobulin；Ig）補(bǔ)體（complement；C‘）細(xì)胞因子（cytokine；CK）HLA分子,二、免疫應(yīng)答過(guò)程及其病理反應(yīng),免疫應(yīng)答（immune response）是機(jī)體非特異性和特異性的識(shí)別并排除異己成分以維持自身

13、穩(wěn)定的全過(guò)程，因而免疫應(yīng)答是整個(gè)免疫學(xué)的核心。非特異性免疫應(yīng)答指吞噬作用和炎癥反應(yīng)，特異性免疫應(yīng)答是指細(xì)胞免疫應(yīng)答和體液免疫應(yīng)答?？乖碳／B細(xì)胞產(chǎn)生致敏T細(xì)胞和／或抗體稱正應(yīng)答，未產(chǎn)生致敏T細(xì)胞或抗體的為負(fù)應(yīng)答即耐受，抗原還可誘導(dǎo)T／B細(xì)胞凋亡。免疫應(yīng)答維護(hù)了內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，因而是保護(hù)性的，但不適當(dāng)?shù)膽?yīng)答也會(huì)導(dǎo)致病理性損傷。,（一）免疫應(yīng)答的三個(gè)階段,1.啟動(dòng)階段 指T細(xì)胞或B細(xì)胞對(duì)APC呈遞的抗原識(shí)別階段。主要包括抗

14、原呈遞、T細(xì)胞對(duì)抗原和MHC的識(shí)別、B細(xì)胞雙識(shí)別、T細(xì)胞活化的雙信號(hào)和B細(xì)胞活化的雙信號(hào)等重要環(huán)節(jié)。2.誘導(dǎo)階段（1）T細(xì)胞活化、增殖和分化 （2）B細(xì)胞活化、增殖和分化 3.效應(yīng)階段（1）T細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞免疫效應(yīng) （2）抗體介導(dǎo)的免疫效應(yīng),（二）免疫應(yīng)答的病理反應(yīng),異常的免疫反應(yīng)主要包括免疫抑制與免疫增強(qiáng)兩種情況。免疫增強(qiáng)是指機(jī)體過(guò)度的或不適當(dāng)?shù)拿庖叻磻?yīng)狀態(tài)。過(guò)度的或不適當(dāng)?shù)拿庖邞?yīng)答可導(dǎo)致機(jī)體各種病理?yè)p害，有關(guān)的疾病主要

15、有超敏反應(yīng)和自身免疫性疾病等。,1.超敏反應(yīng),指機(jī)體再次接觸同一抗原時(shí)所發(fā)生的不同形式的免疫病理?yè)p害過(guò)程。超敏反應(yīng)的發(fā)生往往取決于外來(lái)物質(zhì)作為抗原的特異性和機(jī)體反應(yīng)的特性兩大因素。,超敏反應(yīng)的類型,Comparison of hypersensitivity reactions,,,,,I型超敏反應(yīng)的基本過(guò)程,,,,,,,,,Type IV hypersensitivity the three forms,,2.自身免疫反應(yīng),自身免疫反

16、應(yīng)是指機(jī)體免疫系統(tǒng)對(duì)自身抗原發(fā)生免疫應(yīng)答，產(chǎn)生自身抗體或/和自身致敏淋巴細(xì)胞，引起機(jī)體病理?yè)p害甚至導(dǎo)致疾病的過(guò)程。器官特異性自身免疫性疾病 器官非特異性自身免疫性疾病又叫全身性或系統(tǒng)性自身免疫性疾病,第二節(jié) 免疫毒性作用及其機(jī)制,外源化學(xué)物和物理因素可以直接損傷免疫器官和組織、免疫細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能，影響免疫分子的合成、釋放和生物活性，或通過(guò)干擾神經(jīng)內(nèi)分泌網(wǎng)絡(luò)等間接作用，使免疫系統(tǒng)對(duì)抗原產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)膽?yīng)答，即過(guò)高或過(guò)低的應(yīng)答，或?qū)ψ陨砜?/p>

17、原的應(yīng)答，都會(huì)導(dǎo)致免疫病理過(guò)程，發(fā)展為免疫性疾病。應(yīng)答過(guò)低可引起免疫抑制(immunosuppression)，使宿主對(duì)病原體或腫瘤的易感性增加，嚴(yán)重時(shí)表現(xiàn)為免疫缺陷；應(yīng)答過(guò)高則表現(xiàn)為超敏反應(yīng)（hypersensitivity）；自身抗原應(yīng)答細(xì)胞被激活則引起自身免疫(autoimmunity)外源化學(xué)物對(duì)免疫系統(tǒng)的影響常常是復(fù)雜的。,一、免疫抑制,免疫抑制的結(jié)果是機(jī)體抵抗力降低，主要表現(xiàn)為抗感染能力降低和腫瘤易感性增加。

18、 具免疫抑制作用的外源化學(xué)物種類繁多 外源化學(xué)物引起免疫抑制的機(jī)制較為復(fù)雜，僅就其作用方式而言，通常分為直接作用和間接作用兩大類。,外源化學(xué)物對(duì)神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)某一環(huán)節(jié)的損害，都可能影響正常的免疫功能。 外源化學(xué)物免疫損傷的分子機(jī)制: 轉(zhuǎn)錄核因子（NF-κB）或活化的T細(xì)胞核因子（NF-AT）是免疫應(yīng)答過(guò)程中重要的免疫調(diào)節(jié)因子。 外源化學(xué)物還可以通過(guò)氧化應(yīng)激反應(yīng)、破壞細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)、抑制cA

19、MP等機(jī)制影響淋巴細(xì)胞的正常功能，引起免疫抑制,二、超敏反應(yīng),外源化學(xué)物引起的超敏反應(yīng)同樣涉及Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ型反應(yīng)類型。能引起超敏反應(yīng)的外源化學(xué)物或混合物有數(shù)百種，可來(lái)自食物、藥物，也可以從職業(yè)或生活環(huán)境中接觸?；瘜W(xué)物引起超敏反應(yīng)機(jī)制 外源性化學(xué)物本身作為抗原或半抗原引發(fā)超敏反應(yīng) 改變抗體免疫應(yīng)答的敏感性或強(qiáng)度而導(dǎo)致超敏反應(yīng),三、自身免疫,很多能誘發(fā)Ⅱ型、Ⅲ型和Ⅳ型超敏反應(yīng)的外源化學(xué)物都可以引起自身免疫，尤以藥物多見(jiàn)

20、。 外源化學(xué)物引起自身免疫的機(jī)制 （1）引發(fā)機(jī)體針對(duì)自身抗原產(chǎn)生自身抗體進(jìn)行免疫應(yīng)答 （2）引發(fā)機(jī)體產(chǎn)生針對(duì)自身抗原的自身應(yīng)答性T細(xì)胞進(jìn)行免疫應(yīng)答 （3）造成自身隱蔽抗原的暴露或釋放、改變自身抗原或形成新的自身抗原，從而引起自身免疫。 （4）改變血細(xì)胞或其他組織細(xì)胞的抗原性，這種改變了的抗原刺激機(jī)體產(chǎn)生自身抗體。 （5）影響正常免疫調(diào)節(jié)功能，如激活對(duì)自身抗原處于耐受態(tài)的T細(xì)胞，或通過(guò)APC表面輔助刺激因子異常表達(dá)，或引起Th

21、1和Th2功能失衡，引起自身免疫,免疫缺陷（immunodeficiency, ID），是指因先天性或繼發(fā)性免疫系統(tǒng)功能不全的疾病。這主要源于抗體缺陷、細(xì)胞免疫缺陷、巨噬細(xì)胞缺陷或補(bǔ)體系統(tǒng)缺陷。發(fā)生免疫缺陷的主要原因是先天性免疫系統(tǒng)遺傳基因異常 能引起免疫抑制作用的外源化學(xué)物多數(shù)可能導(dǎo)致機(jī)體免疫缺陷的發(fā)生。影響其發(fā)生的主要因素是化學(xué)毒物作用的劑量、持續(xù)時(shí)間和機(jī)體免疫應(yīng)答狀況等。妊娠期或圍生期接觸外源化學(xué)物會(huì)嚴(yán)重影響胎兒出生后T細(xì)胞、

22、B細(xì)胞、吞噬細(xì)胞的發(fā)育、遷移、歸巢及其功能，可能暫時(shí)或永久性地?fù)p傷機(jī)體的免疫系統(tǒng)。,第三節(jié) 免疫毒性作用的試驗(yàn)方法與評(píng)價(jià),一、檢測(cè)方案,（一）美國(guó)NTP推薦的嚙齒類動(dòng)物（多用雌性小鼠）免疫毒性檢測(cè)方案（二）WHO推薦的人群免疫毒性檢測(cè)方案（三）美國(guó)FDA/ CDER的新藥免疫毒理學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范,美國(guó)NTP推薦的小鼠免疫毒性檢測(cè)方案（USNTP,1988）,WHO推薦的人群免疫毒性檢測(cè)方案（WHO，1992）,美國(guó)FDA/ CDER的新藥

23、免疫毒理學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范(2019),提出要考慮藥物對(duì)免疫系統(tǒng)五個(gè)方面的影響，除了免疫抑制、超敏反應(yīng)和自身免疫外，還有免疫原性（immunogenecity）和不良免疫刺激（adverse immunostimulation）。前者指藥物及其代謝產(chǎn)物引起免疫反應(yīng)的能力，后者指藥物對(duì)免疫系統(tǒng)某些成分的任何抗原非特異性的、不適當(dāng)?shù)幕螂y以控制的活化作用，并指出可根據(jù)不同藥物的特點(diǎn)和具體情況靈活選擇合適的參數(shù)項(xiàng)目和評(píng)價(jià)。,二、檢測(cè)方法,（一）免疫病理

24、學(xué)檢查 觀察免疫器官的大小（重量）和大體形態(tài)，然后進(jìn)行組織病理學(xué)檢查 主要觀察胸腺、脾臟、淋巴結(jié)和骨髓的組織結(jié)構(gòu)和細(xì)胞類型，同時(shí)要注意檢查局部粘膜相關(guān)淋巴組織一般先用常規(guī)染色法染色，根據(jù)需要再選擇免疫組化等特異性方法利用熒光標(biāo)記單克隆抗體和流式細(xì)胞儀觀察淋巴細(xì)胞表面標(biāo)記是目前檢查淋巴細(xì)胞表型的可靠方法，而以往多采用直接或間接免疫熒光法,（二）免疫功能檢測(cè),固有性免疫應(yīng)答評(píng)價(jià) 1．NK細(xì)胞活性測(cè)定 觀察

25、NK細(xì)胞對(duì)敏感的腫瘤細(xì)胞的溶解作用 LDH釋放法 2．巨噬細(xì)胞功能檢測(cè) 同位素鉻標(biāo)記雞紅細(xì)胞（51Cr-cRBCs）吞噬法 炭粒廓清試驗(yàn)、巨噬細(xì)胞溶酶體酶測(cè)定、巨噬細(xì)胞促凝血活性測(cè)定、巨噬細(xì)胞表面受體檢測(cè),適應(yīng)性或獲得性免疫應(yīng)答評(píng)價(jià)3．體液免疫功能檢測(cè) 用特異性抗原免疫動(dòng)物，刺激脾B細(xì)胞活化并分泌抗體，然后觀察抗體生成量或抗體形成細(xì)胞數(shù) 前者可用ELISA、免疫電泳法、血凝法等直接測(cè)定血清抗體

26、濃度，后者常用空斑形成細(xì)胞（PFC）試驗(yàn) 4．細(xì)胞免疫功能檢測(cè) 細(xì)胞毒性T細(xì)胞殺傷試驗(yàn)（CTL） T淋巴細(xì)胞增殖試驗(yàn) 遲發(fā)型超敏反應(yīng)（DHR） 宿主抵抗力試驗(yàn),（三）免疫細(xì)胞因子的檢測(cè),各種細(xì)胞因子（受體）檢測(cè)方法的比較,（四）超敏反應(yīng)和自身免疫反應(yīng)檢測(cè),Ⅰ型超敏反應(yīng)被動(dòng)皮膚過(guò)敏試驗(yàn)（PCA）主動(dòng)皮膚過(guò)敏試驗(yàn)（ACA）主動(dòng)全身過(guò)敏試驗(yàn)（ASA） Ⅳ型超敏反應(yīng) Buecher試驗(yàn)（BA）豚鼠

27、最大值試驗(yàn)（GPMT）豚鼠遲發(fā)性皮膚超敏反應(yīng)（DHR） 目前還沒(méi)預(yù)測(cè)Ⅱ型和Ⅲ型超敏反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。,（五）其他檢測(cè)方法的應(yīng)用,分子生物學(xué)技術(shù)與方法轉(zhuǎn)基因/基因敲除動(dòng)物模型重癥聯(lián)合免疫缺陷小鼠模型計(jì)算毒理學(xué)方法的應(yīng)用,重癥免疫聯(lián)合缺陷小鼠（SCID mice）是一種近交系CB-17的自發(fā)突變體。小鼠T、B細(xì)胞均缺失，不產(chǎn)生免疫應(yīng)答和腫瘤排斥反應(yīng)，因而是接受外源移植物的極好宿主。用人的免疫細(xì)胞移植這些小鼠，從而使這些小鼠在一定