免疫学基础:宿主防御机制缺陷

文摘   2024-09-06 08:00   德国  

免疫缺陷疾病

免疫缺陷疾病是指免疫系统的某些部分功能受损,免疫系统的防御能力下降或完全失效。根据其发生原因,免疫缺陷疾病可以分为两大类:原发性免疫缺陷(先天性)和继发性免疫缺陷(获得性)。
原发性免疫缺陷(PIDs)
原发性免疫缺陷是由遗传基因变异引起的,通常影响免疫细胞的发育或功能。患者通常在婴幼儿时期表现出反复且严重的感染症状,特别是由机会性病原体引起的感染。这些病原体在健康个体中不会引起疾病,但在免疫功能受损的个体中会导致严重感染。原发性免疫缺陷可以影响不同类型的免疫细胞,如T细胞、B细胞、吞噬细胞等。通过了解每种免疫缺陷与特定病原体感染之间的关联,可以帮助我们深入了解免疫系统的各个组成部分在抵抗病原体中的作用。
继发性免疫缺陷
继发性免疫缺陷并非遗传性的,而是由于其他疾病、药物治疗、营养不良等外部因素导致的免疫功能受损。艾滋病(HIV)感染是继发性免疫缺陷最常见的例子,它通过感染并破坏CD4+ T细胞,使宿主对各种病原体的易感性大大增加。与原发性免疫缺陷相比,继发性免疫缺陷更为常见。

免疫缺陷与T细胞的发育障碍

T细胞是适应性免疫反应的核心。T细胞的发育障碍会导致严重的联合免疫缺陷(SCID),这是一种影响T细胞和B细胞的发育和功能的综合性免疫缺陷疾病。由于T细胞在免疫系统中扮演着关键角色,T细胞发育障碍的患者对几乎所有的病原体都极其敏感。

X-连锁严重联合免疫缺陷(XSCID)

是最常见的SCID类型,由X染色体上的IL2RG基因突变引起。IL2RG编码的是白细胞介素2受体的γ链,该受体对T细胞和NK细胞的发育至关重要。由于IL2RG基因的缺陷,患者无法正常发育T细胞和NK细胞,尽管B细胞数量正常,但由于缺乏T细胞的帮助,B细胞功能受损,无法生成有效的抗体应答。

另一个导致SCID的原因是嘌呤代谢通路的缺陷,如腺苷脱氨酶(ADA)缺乏症。这种缺陷会导致有毒的代谢物在T细胞和B细胞中积累,从而抑制其正常发育。

抗原受体基因重排缺陷与免疫缺陷

T细胞和B细胞的发育过程中,需要进行抗原受体基因的重排。如果基因重排失败,将会导致严重的免疫缺陷。RAG1或RAG2基因的突变会阻止抗原受体的成功生成,导致患者体内缺乏功能正常的T细胞和B细胞。这类免疫缺陷常表现为广泛的感染易感性。

某些携带RAG基因的患者可能能够生成少量功能性RAG蛋白,这使得T细胞能够部分发育,但B细胞仍然缺失。这类患者患有Omenn综合征,其特征是自身T细胞攻击自体组织,表现为皮疹、嗜酸性粒细胞增多和淋巴结肿大。

T细胞受体信号传导缺陷

T细胞受体(TCR)是T细胞识别抗原的关键结构。如果TCR信号传导途径出现缺陷,T细胞无法正常激活,从而导致免疫反应缺陷。例如,CD3复合物的突变会阻碍T细胞从未成熟状态向成熟状态的转变,导致T细胞发育障碍。另外,ZAP-70基因突变会影响TCR信号的传递,虽然CD4+ T细胞的数量正常,但CD8+ T细胞则完全缺失。

Wiskott-Aldrich综合征是一种由WAS基因突变引起的免疫缺陷疾病,表现为T细胞数量减少、NK细胞功能受损、抗体反应异常。该基因突变影响细胞骨架的重组,进而影响免疫突触的形成。

胸腺发育缺陷与T细胞功能障碍

胸腺在T细胞的发育过程中起着关键作用。如果胸腺发育不全或功能异常,将导致T细胞的生成和功能受损。DiGeorge综合征是一种胸腺发育障碍引起的严重联合免疫缺陷疾病,患者无法生成足够的T细胞,因而无法对大多数病原体作出有效的免疫应答。

另外,MHC分子表达缺陷也会导致免疫功能障碍。缺乏MHC I类或II类分子将严重影响T细胞的正选择过程,导致特定类型的T细胞无法发育。

B细胞发育缺陷与抗体生产不足

B细胞的主要功能是生成抗体,参与体液免疫。如果B细胞的发育过程出现障碍,患者将无法产生足够的抗体来清除病原体。X-连锁无丙种球蛋白血症(XLA)是由BTK基因突变引起的免疫缺陷疾病,患者体内几乎没有B细胞,无法生成有效的抗体,从而对细菌和某些病毒的感染极其敏感。

B细胞的激活和分化也可能由于细胞内的特异性缺陷而受损。例如,CD40配体缺陷会导致高IgM综合征。由于B细胞无法接受CD4+ T细胞的帮助,它们无法进行抗体类别转换或生成高亲和力的抗体,从而对需要强效抗体清除的病原体高度易感。

活化诱导胞嘧啶脱氨酶(AID)缺陷也会导致B细胞无法进行体细胞高变异和类别转换,造成患者对细菌感染的防御能力下降。

常见可变免疫缺陷(CVID)

常见可变免疫缺陷(CVID)是最常见的原发性免疫缺陷之一。虽然CVID的临床表现和遗传原因多样,但多数与B细胞固有的发育或功能障碍有关。CVID患者通常在成年期才表现出免疫缺陷症状,且抗体水平变化不定。某些CVID与B细胞发育相关基因的缺陷有关,如BAFF受体TACI基因突变,这类患者对细菌性感染易感,但临床表现差异较大。

选择性抗体缺乏症

选择性IgA缺乏症是最常见的原发性免疫缺陷,虽然多数患者没有症状,但部分患者会伴有IgG亚类缺乏,容易发生呼吸道或消化道的感染。选择性IgM缺乏症则更为罕见,患者在婴儿期经常出现严重的细菌感染。

细胞因子通路缺陷与特异性病原体易感性

先天性细胞因子通路的缺陷可以精确定位宿主防御的特定缺陷。某些患者由于IL-12或IFN-γ信号通路的缺陷,无法有效抵抗如分枝杆菌等细胞内病原体。此外,IL-17相关通路的缺陷会导致患者对真菌(如念珠菌)和化脓性细菌(如金黄色葡萄球菌)感染的易感性增加。

细胞溶解途径缺陷与淋巴细胞增殖综合征

细胞毒性T细胞和NK细胞通过释放细胞毒性颗粒来杀死受感染的靶细胞。如果这个过程受阻,可能会引发血细胞吞噬性淋巴组织细胞增多症(HLH)。HLH患者常表现为过度的免疫激活,特别是对病毒感染(如EBV)的过度反应,导致组织损伤和多器官衰竭。

某些患者由于细胞溶解途径的特异性缺陷,如Chediak-Higashi综合征Griscelli综合征,不仅表现出免疫缺陷,还伴有色素沉着障碍。这是因为这些缺陷不仅影响免疫细胞中的颗粒释放,还影响了皮肤色素细胞中黑色素颗粒的形成和释放。

X-连锁淋巴细胞增殖综合征(XLP)

XLP患者对EB病毒高度易感,感染后通常会出现严重的传染性单核细胞增多症或淋巴瘤。该病与两种X-连锁基因(SH2D1AXIAP)的突变有关,这些基因参与调控NK细胞和细胞毒性T细胞的活性,控制EBV感染的免疫应答。

Janeways Immunobiology (Kenneth Murphy, Casey Weaver, Leslie Berg

Dr Leo
ENT医生的科研分享
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