1、学哈佛大 - 学卫 学术麻省理工院生科技系 HST.176:细学胞和分子免疫 课导程指 ：Shiv Pillai 博士 1 免疫缺陷综合征 这堂课超出了传统意义上的免疫缺陷的范围，并将作为一个进程综述展现给大家。 尽管在过去的十年间大量的鼠淋巴细胞发育有工程缺陷，但是自然发生的人类淋巴细胞发育失调已经（不要太惊讶！）被彻底研究清楚了。这堂课我们将主要讨论由于淋巴细胞发育的关键基因突变产生的自然发生的人类免疫缺陷。我们将在前面几章内容的基础上学习淋巴细胞发育遗传失调的分子机制。这里我们将讨论的基因失调被机械地分成淋巴细胞发育疾病和包括异常淋巴细胞活化的免疫恶液质。对大多数同学来说，发育和活化的过
2、程之间有相当一部分的重叠是显而易见的。例如， Rag-1或Rag-2 的突变，强烈抑制了抗原受体的重排，可能导致严重的联合免疫缺陷表型，而这些相同基因的其他突变则允许部分的V(D)J重组酶活动，并导致明显的Ommens 综合征的临床表现。 淋巴细胞发育的失常 在致病基因发现之前，有一些特异性免疫缺陷病的失常经常是放在一起考虑的，而在过去十年中，这之中的许多疾病的机理已经被人们所认识和发现。临床上，患有免疫缺陷病的儿童常伴有反复发作的感染。在肺炎链球菌和流行性感冒嗜血杆菌等细菌导致的反复发作的化脓性感染中，通常可见B细胞发育或功能的失常。在T细胞的发育或功能失常的疾病中，卡氏肺孢菌类的机会致病菌
3、常是各种临床症状出现的原因，也可能是因为分枝杆菌等胞内病原体或病毒大量增殖所致。 影响多个世系的遗传免疫缺陷病通常被分成两个亚类，即“重症联合”和“联合”免疫缺陷病（表1）。为了简单起见，我们保留这样一种分类，但是“重症联合”和“联合”免疫缺陷病之间的区别是建立在临床基础上的，而不是机械的考虑。 重症联合免疫缺陷 重症联合免疫缺陷(SCID) 一般是指那些在生命的早期就具有致命性的疾病。他们也是一系列基因疗法应用的理想疾病，可能在未来的几十年内，这些疾病就可以被完全治愈。这些缺陷作为一个整体，在75000个新生儿中被报道发现，可能在出生的第一年内是致死性的，而所有形式的疾病都伴随有严重的T细胞
4、分化障碍。表现有机会感染的婴儿，常常是因为接种了活疫苗而无法抵御所致。 网状组织发育不全 从图表 1 中我们可以看到，其中一些疾病表现更多的是早期淋巴祖细胞发育的缺陷，而 T、B 细胞亚群的作用相对较小。患有一种称为网状组织发育不全的 SCID 的病人，没有 T、B 、NK 和骨髓系细胞。同样的缺陷在 PU.1 基因敲除小鼠中也可以看到，且和网状组织发育不全一样，网织红细胞和血小板的分化却未受影响。 表 1 伴有淋巴细胞发育缺陷的主要免疫缺陷病 1.淋巴细胞发育缺陷 1.1.重症联合免疫缺陷病 a.全部骨髓系和淋巴样细胞的缺失（网状组织发育不全） b.全部淋巴系缺失（腺苷脱氨基缺陷） c.T和
5、NK细胞缺失（X连锁的SCID：c缺陷） d.T和NK细胞缺失（常染色体SCID：JAK-3缺陷） e.T和NK细胞缺失（常染色体SCID：机制未知） e.T和B细胞缺失（淋巴细胞缺乏：Rag基因缺陷） 学哈佛大 - 学卫 学术麻省理工院生科技系 HST.176:细学胞和分子免疫 课导程指 ：Shiv Pillai 博士 2 f.T和B细胞缺失（淋巴细胞缺乏：无RAG再结合缺陷） g. T细胞缺失（T-B+NK+SCID：IL-7R 缺陷） 1.2联合免疫缺陷 DiGeorge综合征 嘌呤核苷酸磷酸化酶缺陷 ZAP-70突变 DNA连接酶 I缺陷 CD3 缺陷 CD3 缺陷 HLAII类分子缺
6、陷（CIITA、RFX5） I类分子缺陷（TAP2 ） 共济失调性毛细血管扩张 软骨毛发发育不全 1.3 体液免疫缺陷 a. X连锁的丙种球蛋白缺乏症 （Bruton病） b. 人类代轻链和 重链突变 IgG亚型缺陷 链缺陷 X连锁的高IgM 综合征 高IgM综合征（常染色体的） 选择性IgA 缺陷 常见各种免疫缺陷 2.淋巴细胞异常活化导致的疾病 a.Wiskott-Aldrich综合征 b.自身免疫的淋巴组织增生综合征 c.“加速相”疾病 c1.Chediak-Higashi综合征 c2.家族吞噬细胞增多病 c3.X连锁的淋巴组织增生 c4.伴有局部白化的免疫缺陷病 d.Omenn综合征
7、e.高IgE综合征 f.先天性弥散性分支杆菌感染 学哈佛大 - 学卫 学术麻省理工院生科技系 HST.176:细学胞和分子免疫 3 课导程指 ：Shiv Pillai 博士 巨核细胞 红细胞 网状组织发育不全 粒细胞 单核细胞 共同淋巴组细胞 图1. 一些SCID包括祖细胞的缺陷。在网状组织发育不全中出现的血小板(P)和红细胞(E)让人联想到PU.1基因敲除小鼠。 G表示粒细胞， M表示巨噬细胞， L表示淋巴细胞。在ADA 缺陷中，尽管大多数受影响的细胞可能是T 细胞组细胞，但是最易感细胞是共同淋巴组细胞。LD表示淋巴树突状细胞。 腺苷脱氨酶缺乏症 一种十分常见的SCID发生在有腺苷脱氨酶遗传
8、缺陷或称ADA的婴儿当中。在嘌呤分解代谢过程中（见图2），核苷酸酶将磷酸残基从核苷酸一磷酸盐中解离下来。次黄嘌呤、黄嘌呤和鸟嘌呤在嘌呤核苷酸磷酸化酶即PNP的作用下进一步降解，随后转化为尿酸。降解过程的中间产物可能被重新利用形成核苷酸。腺苷和脱氧腺苷在哺乳动物细胞内不会被PNP降解，取而代之的是被ADA脱氨基形成次黄嘌呤和脱氧次黄嘌呤。后者在PNP和黄嘌呤氧化酶的作用下最终形成尿酸。 ADA被结晶化，形成了一个8链 /桶状结构，其活性位点位于桶状结构的C末端。已经报道的SCID患者当中ADA有8个不同的突变体，所有这些突变体的酶活性位点都受到损害。 在有功能的ADA缺失的情况下，脱氧腺苷被磷酸
9、化形成高水平的dATP。这些高水平的dATP阻抑了在dNTP合成中起关键作用的核苷酸还原酶的作用。 DNA的合成因此而中止，而细胞也无法增殖。有ADA缺陷的病人在T、B和NK细胞的形成过程中存在缺陷，暗示在公认的共同淋巴祖细胞或者这3个细胞系发育的早期阶段存在着缺陷。 事实上， ADA患者的 NK细胞功能并未受到影响， B细胞发育受损程度也是很低的，暗示受影响的主要是T细胞前体。学哈佛大 - 学卫 学术麻省理工院生科技系 HST.176:细学胞和分子免疫 课导程指 ：Shiv Pillai 博士 4 为什么只有这些造血细胞受累？脱氧腺苷的磷酸化作用似乎在淋巴祖细胞中特别有效，dATP积累到中毒
10、水平的那些早期细胞可能是共同的淋巴祖细胞，但是最易受累细胞可能是T细胞祖细胞。 ADA缺陷病的表现并不局限于淋巴细胞病人也表现出胸腔和其他骨骼的异常，大概可能是dATP毒性损害和其他被选择的细胞类型增殖的抑制产生的结果。 核苷酸酶核苷酸酶核苷酸酶 核苷酸酶腺苷脱氨酶 （ ADA）腺苷 黄嘌呤次黄嘌呤 鸟嘌呤 图2.哺乳动物细胞中嘌呤代谢的综观。腺苷脱氨酶突变导致淋巴祖细胞中磷酸化dATP的积累，使核苷酸还原酶失活，因此阻止了细胞周期过程。在ADA缺陷影响B 、 T、 NK细胞发育的同时，嘌呤核苷酸磷酸化酶的突变主要影响T 细胞的功能。 ADA静脉注射入体内后，很快就被肝脏清除。尽管如此，当PE
11、G（聚乙二醇）与ADA共价结合的情况下，酶能在血流中存活一或两周，这些加和物能用于对ADA缺陷进行有效地治疗。最初在基因疗法方面的尝试也已经收到了很有前景的结果，很有可能成为不久的将来治疗干预的选择。 X连锁的 SCID IL-2、 IL-4、 IL-7、 IL-9、和 IL-15受体的相同链链（ c）是有 X连锁基因编码的（位于Xq12-13.1 ）。这个基因的缺陷导致一种X连锁的SCID，在这种SCID中， T和NK细胞的发育受到抑制，但是B细胞的产生不受影响。这是最常见的一种SCID，患者的c突变的种类非常多。 这是一种致命的疾病，而且新突变的产生率明显较高。在人类，IL-7是T细胞发育
12、所必需的，但在B细胞发育过程中却并不重要。IL-15是NK细胞发育所必需的，而IL-7和IL-15合并确实产生的信号导致这些细胞系不能发育（图3）。 JAK-3缺陷的常染色体隐性 SCID 编码JAK3激酶的常染色体基因的突变导致与X连锁的SCID十分相似的表型。这没什么可惊讶的，因为JAK-3与c在功能上是相互联系的（图3），在小鼠当中分开处理这些基因时，核糖 1P 鸟嘌呤氧化酶 次黄嘌呤黄嘌呤氧化酶尿酸 嘌呤核苷酸磷酸化酶 （ PNP）黄嘌呤氧化酶黄嘌呤 鸟嘌呤 嘌呤核苷酸磷酸化酶（PNP ）嘌呤核苷酸磷酸化酶核糖1 P （ PNP）核糖 1P 学哈佛大 - 学卫 学术麻省理工院生科技系
13、HST.176:细学胞和分子免疫 课导程指 ：Shiv Pillai 博士 5 可观察到一致的表型。 JAK-1在小鼠体内的同一途径中也是关键组成部分， JAK-1的突变也在常染色体隐性型SCID的患者中发现了。IL-7在小鼠而非人的B细胞发育过程中起着确切的作用，这也解释了人类疾病包括c和Jak-3与相应的基因敲除小鼠表现的不同。 IL-7R缺陷的常染色体隐性 SCID T细胞发育受到影响而B和NK细胞的数量正常的SCID（T-B+NK+ SCID ），发现编码IL-7R链的基因发生遗传突变。这种疾病也强调了在人类B细胞发育的过程中不需要IL-7Ra产生的信号，而无论是人还是小鼠的NK细胞的
14、发育都不需要IL-7（尽管IL-15 十分重要）。 共同淋巴祖细胞 Figure 3. IL-7和IL-15分别影响人类 T细胞和NK细胞的发育。 IL-2、 IL-4、 IL-7、 IL-9和IL-15受体的信号下游是通过c 、 Jak-3以及JAK-1转换得到的。LD表示淋巴树突状细胞。 其他常染色体隐性 SCID 上面所讲的4中常染色体隐性SCID分别是：网状组织发育不全、 Jak-3缺陷、 ADA缺陷和一种IL-7R 链缺陷。其中有2中常染色体隐性SCID疾病B和T细胞缺失。在这些类型中， Rag-1或 Rag-2突变严重阻碍了 V(D)J再结合。在另一种类型中， V(D)J再结合受阻
15、，但是没有发现Rag基因或DNA修复相关成分如DNA-PK 、 Ku-70或Ku-80 有任何突变发生。 SCID小鼠和患有相同形式SCID的阿拉伯怀孕母马的DNA PK有缺陷。 Rag-1和 Rag-2基因的特定突变导致 V(D)J再结合部分受阻，并形成我们将在本章稍后讨论的一种称为Omenn 综合征的特殊临学哈佛大 - 学卫 学术麻省理工院生科技系 HST.176:细学胞和分子免疫 课导程指 ：Shiv Pillai 博士 6 床表型。一种与X连锁的SCID和Jak-3 缺陷（无T或NK细胞）表型相同的常染色体隐性SCID已经被描述过了。这种类型的受损基因还没有发祥，但是它可能编码了c/J
16、AK-1/JAK-3途径（除了JAK-3或c）中的一种蛋白。 “联合”免疫缺陷 这种疾病的特点是常有T细胞发育障碍但是却不会导致像SCID一样严重的表型。还可以看到B细胞发育或功能的障碍（常常是因为T细胞辅助功能的缺失导致）。就像前面已经讨论过的，SCID和“CID”的区别是可操作得，这些疾病群的确有相当一部分是重复的。 DiGeorge综合征 DiGeorge综合征是以胸腺和甲状旁腺发育不全为特点的。其最严重的类型与SCID相似但是没有B细胞系的损害。这种综合征是由于第三和第四咽囊的畸形发生导致的。胸腺发育的缺陷是可能是神经脊间叶细胞发育障碍诱导内胚层来源的第三咽囊的形态学改变所致。DiGe
17、orge综合征的缺陷基因定位在22q11，但是有待克隆的获得。 嘌呤核苷磷酸化酶缺陷 Nezelof综合征是一种B 细胞发育正常而T细胞发育受损的联合免疫缺陷。许多这种综合征的患者都有嘌呤降解的关键酶嘌呤核苷磷酸化酶即PNP （见图12.2）缺陷。 特定的PNP缺陷影响T 细胞发育的机制尚不清楚。药理学方法对PNP 进行抑制能够防止在一些自身免疫疾病中见到的T 细胞的过度活化，但是PNP 活动与T 细胞发育或 T细胞活化联系的机制仍然需要进一步阐明。 Zap-70和 CD3基因突变 一种人类T 细胞缺陷是由Zap-70酪氨酸激酶的突变引起的，这种酶是Syk家族成员之一。这些突变发生在这个酶的激
18、酶结构域中（图4 ）。 学哈佛大 - 学卫 学术麻省理工院生科技系 HST.176:细学胞和分子免疫 7 课导程指 ：Shiv Pillai 博士 人类 SCID/CID 突变 1. 核苷酸 A13bp 删除 17191731 2. LEQ 在 542 位点的插入（核苷酸1832） 3. 在 518 位点 R 转换为 S 图4.ZAP-70突变导致CD8T 细胞发育障碍。在人类中主要损伤的是CD8+T细胞的产生。 ZAP70 缺陷 z 在出生后第一年反复发作性和集会性感染 z CD8 细胞缺失 z CD4 细胞失活 （CD4 比 CD8 更好地结合到 Lck；？CD4 细胞中有一些 Syk 活
19、化） 与由于阳性选择II过程中TCR信号途径障碍导致的缺乏CD4和CD8T细胞的Zap-70 基因敲除小鼠不同，人类的Zap-70 的突变仅导致CD8T细胞的发育障碍。尽管如此，虽然有ZAP-70遗传缺陷的病人体内有CD4细胞，但是这些细胞却不易活化，不能对TCR出发进行有效应答。这些孩子在出生第一年内有反复发作的机会感染。他们有时可能被归为SCID病人，这些区别是很随意的。为什么ZAP-70 缺陷的患者CD4T细胞的阳性选择没有发生障碍呢？人们推测与CD8细胞相比， CD4细胞更容易与Lck结合，因此， CD4细胞的阳性选择过程中ZAP-70 的活化比CD8细胞更容易。或者可能是CD4T细胞
20、中Syk比CD8细胞更容易活化，而补偿了前者Zap70的缺失。 CD3和CD3的缺陷导致细胞发育的缺陷， 可能是因为他们通过前TCR和TCR阻碍信号转导途径所致。 DNA连接酶 I突变相关的 T细胞免疫缺陷 就如上面讨论过的，一些SCID或CID表型与Ku70和Ku80这样的双链断裂修复相关的基因的突变有关。 T 细胞发育缺陷在个别有DNA连接酶I遗传突变的病人中可以见到，这种酶是V(D)J再结合所必需的（尽管DNA连接酶IV是这一过程的主要DNA连接酶）。 “裸淋巴细胞综合征” : MHCII类分子缺陷 正如预料的一样， MHCII类分子表达受阻的遗传性疾病都有CD4T细胞发育缺陷，而MHC
21、I类分子表达缺陷会导致CD8T细胞阳性选择的异常。MHCII 类分子表达缺陷在裸淋巴细胞综合学哈佛大 - 学卫 学术麻省理工院生科技系 HST.176:细学胞和分子免疫 课导程指 ：Shiv Pillai 博士 8 征患者中也存在，这类患者遗传了MHCII类分子（HLA DP、 DQ和DR）表达的转录调节因子的缺陷。这些患者也布恩能够表达恒定链（Ii）和HLADM ，一个II类分子样的异二聚体，辅助与MHCII类蛋白结合的恒定链产生的回形肽段和吞噬蛋白水解产生的肽段之间的交换。由于在阳性选择的过程中，胸腺皮质不能够表达HLAII类分子，导致CD4T细胞的缺失。患者可能属于四个互补群中的任意一种
22、。这个综合征中涉及的4个调节基因中，有3个CIITA、RFX5和RFXAP，已经被分离得到。如图5所示，RFX5和RFXAP 是多聚体RFX复合物的组成成分，与MHCII类分子的X框架、Ii和HLA-DM 启动子结合。尽管RFX表现其活性依赖于构成性表达于专职的APC细胞的共催化剂CIITA ，但在特定类型的细胞中也可以由IFN-g诱导。CIITA 是多启动子调节的，导致不同的CIITA的第一外显子不同。PI启动子与树突状细胞的构成性表达有关，而PIII启动子时构成性B细胞表达所必需的。PIV 启动子调节IFN-介导的CIITA 的诱导形成。这个启动子的调节取决于磷酸化的STAT1与一个GAS
23、位点的结合，同时伴有与临近E框架结合的广泛表达的bHLH蛋白USF1。 IFN-信号转导导致JAK1/2 对STAT1的磷酸化。另一个调节因子是 IRF-1结合位点。在B细胞发育过程中，MHCII类分子在浆细胞中表达的消失也可由CIITA 抑制导致。 MHCI类基因（HLA-A 、 -B和-C）表达的遗传缺陷在有TAP-2多肽转运体表达遗传性缺失的病人中可见，这个专员体是包含一个ABC盒子的蛋白，是TAP1/TAP2 二聚物的一部分，在蛋白酶解的多肽从细胞质向内质网的转位中起重要作用。 图5.HLAII类基因表达的调节。 共济失调性毛细血管扩张相关的免疫缺陷 共济失调性毛细血管扩张患者的联合免
24、疫缺陷十分复杂难懂。患者表现有一系列的神经系统、免疫系统、内分泌腺、皮肤和肝的异常，包括进行性的小脑共济失调、眼睑毛细血管管扩张患者的联合免疫缺陷十分复杂难懂。患者表现有一系列的神经系统、免疫系统、内分泌腺、皮肤和肝的异常，包括进行性的小脑共济失调、眼睑毛细血管学哈佛大 - 学卫 学术麻省理工院生科技系 HST.176:细学胞和分子免疫 课导程指 ：Shiv Pillai 博士 9 扩张、慢性窦肺疾病、高发的恶性疾病和免疫缺陷。 50-80%的病人有选择性的IgA的缺失，IgE和IgG水平也随之下降。细胞介导的免疫受到损伤，胸腺发育不全。共济失调性毛细血管扩张的受损基因位于11q22-23 ，
25、编码一种造成共济失调性毛细血管扩张突变的称为ATM的蛋白。这种蛋白是PI-3激酶家族的成员之一，是一个二重丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶/脂激酶。 ATM是DNA损伤诱导产生的，对p53的诱导和细胞凋亡（见图6）的诱导起重要作用，因此作为细胞周期检验点的一部分行使功能。ATM可结合到p53上，对其丝氨酸-15进行磷酸化，从而活化和稳定p53。 图6.ATM可能是含有p53的DNA 损伤检验点的一部分。 ATM与p53结合并在其丝氨酸-15上磷酸化，从而稳定p53蛋白。 这个酶在重组完整性的维持中起关键作用，但是机制十分难懂。虽然V(D)J重组本身没有受损，但是结合过程的完整性受损将导致B和T淋巴细胞中
26、极高频率的转位的发生。虽然这不足以解释这类疾病中出现的免疫缺陷和癌症，但是关于这种疾病和ATM基因的研究正在不断推进，在不久的将来一定能得到令人满意的答案。 V(D)J重组和染色体完整性的维持之间有学哈佛大 - 学卫 学术麻省理工院生科技系 HST.176:细学胞和分子免疫 课导程指 ：Shiv Pillai 博士 10 着潜在的联系，这在基因异常导致的免疫缺陷、染色体转位和淋巴细胞的恶变中都有反映。裸鼠表现出自然发生的胸腺发育缺陷，都已经在第9章中详细讨论过了。 体液免疫缺陷 B细胞发育受损的疾病（见表1）中，患者不能产生抗体，极易发生细菌性感染。 X连锁的丙种球蛋白缺乏症 B细胞发育的初期
27、阶段，B细胞的发育由于人类疾病而阻滞于祖B向前B转换的过程中，可能是因为前B受体信号通路受损所致。 在 X连锁的丙种球蛋白缺乏症(XLA) 即 Bruton病 中，Btk发生无数不同的突变，这是一种蛋白酪氨酸激酶，我们已经在第4和第7章中讨论过了。这些突变包括点置换和点删除，导致一系列蛋白发生改变或缺失。在不同的XLA患者中，店置换可能发生在PH结构域、 SH2结构域、 SH3结构域和激酶结构域，暗示这些结构域起重要作用。这种疾病的严重性可能取决于催化活度的受损程度，在一些患者中可能受到上位“修饰”基因的影响。 在其最严重的类型中，外周B细胞完全缺失，在出生的第一年后，携带这种缺陷的男孩会发生
28、反复发作的流感病毒和肺炎球菌导致的化脓性感染。血浆免疫球蛋白的含量极低，并且现在的主要治疗方法是多次注射多克隆的人血浆免疫球蛋白。基因疗法也在考虑之中。这种疾病的主要缺陷是在B细胞发育的过程中无法使前B受体产生检验点信号。 特别有趣的是，一种表型与XLA极为相似类型的患儿，都携带有突变的人类14.1基因，这个基因编码的是人类5基因的等位基因，使前B受体重要的组成部分。一种相似的常染色体隐性丙种球蛋白缺乏症在 Ig重链基因的结构和功能受到损害突变的男性和女性中都能见到。 值得注意的是，小鼠前B受体介导的检验点的阳性选择根本不需要Btk。尽管如此，如第7章我们学过的Btk确实参与了外周B细胞的成熟
29、过程。自然发生的Btk突变可在Xid小鼠体内观察到，而其中的一些细节内容我们也已经在第7章讨论过了。一些轻症XLA的患者，表现出与Xid小鼠相同的表型，可能反映其损伤主要是在外周B细胞的成熟和生存过程。 X连锁的高 IgM症 另一种X连锁疾病是X连锁的高IgM症，以B细胞功能受损为主。患有这种疾病的男孩，可能有流感病毒和肺炎球菌引起的反复发作的化脓性感染，这一点和XLA患者一样，但是可能还伴有机会感染，特别是卡氏肺孢子虫引起的机会感染。后者机会感染提示细胞介导的免疫受损。这种综合征中，突变主要发生在编码CD40陪体的X连锁的基因上。活化的T细胞表面的CD40L，对胸腺依赖的B细胞的活化和B细胞
30、增殖的启动、类别转换、生发中心形成和体细胞高度突变过程都十分重要，这些我们在第8章中都讨论过了。因此，患有这种疾病的男孩易于产生大量的IgM抗体，而不能通过亲和成熟来扩大它们的全部能力。在第10章我们也讲过CD40L也参与了T细胞活化（图7），因此这种疾病的患者细胞介导的免疫受损。CD40L和CD40的相互作用不仅产生了向B细胞发放信号，而且导致了T细胞信号的产生。此外，通过CD40信号途径发生的树突状细胞和其他APC细胞的活化，能诱导产生一些共刺激配体，例如B-7蛋白。这些活化的细胞可能辅助巨噬细胞释放IL-12 以及TH1型应答的激活。X连锁的高IgM综合征患者，T细胞的激活可能由于APC
31、活化的损伤而受到影响。 学哈佛大 - 学卫 学术麻省理工院生科技系 HST.176:细学胞和分子免疫 11 课导程指 ：Shiv Pillai 博士 体细胞突变 生发中心的形成 类别转换 增殖 免疫应答 图7.B细胞和T 细胞的活化都需要C40L。树突状细胞上的 CD40的触发，诱导产生了B7 分子，B7分子辅助第二信号的产生，使相应的T 细胞活化（见第十章关于“受权”的讨论） 异常淋巴细胞活化疾病 在一些遗传性免疫恶液质中，主要的损害在于免疫系统不正常活化。在一定程度上，所有的过敏和自身免疫性疾病都可能集中在这类中，但是他们通常有更多免疫系统的微小异常，并表现出多基因疾病，是不符合孟德尔遗传
32、法则的。我们这里将要考虑的疾病中，淋巴细胞发育方面的一些基因突变导致大量活化淋巴细胞产生，导致了病理过程。 Wiskott-Aldrich综合征 Wiskott-Aldrich综合征是一种X连锁疾病，主要特点是血小板减少、血小板活化缺陷、化脓性和机会感染以及湿疹。IgM含量有下降趋势，IgA和IgE含量通常上升，IgG含量处在正常范围内。无法对多糖抗原产生应答，而且T细胞的信号和细胞骨架受损。这种疾病中受损的X连锁的基因编码的是一种称为WASP的蛋白（Wiskott-Aldrich 综合征蛋白）。 WASP是一种富含脯氨酸的蛋白，含有多个能与SH3相互作用的位点。WASP蛋白与Rho家族的小G
33、TP酶、 Cdc42，与 Src家族激酶，与Nck衔接蛋白，与脯氨酸-丝氨酸-苏氨酸磷酸化酶相互作用蛋白（PSTPIP ），与 WIP（WASP相互作用蛋白）蛋白相互作用。激动蛋白的重排中有Cdc42、WIP和PSTPIP 。WASP是酿酒酵母皮层激动蛋白重排诱导蛋白Bee1的同源学哈佛大 - 学卫 学术麻省理工院生科技系 HST.176:细学胞和分子免疫 课导程指 ：Shiv Pillai 博士 12 蛋白，在活化的淋巴细胞、血小板和其他细胞中，WASP的功能是辅助皮层激动蛋白精密重排。Cdc42和WASP在T细胞中的关键作用是，形成一个分化突出样的APC细胞（见第4章）接口。几乎所有Wis
34、kott Aldrich 综合征的损伤都与WASP无法辅助皮层肌动蛋白的重组有潜在的联系。可能在胸腺依赖的多糖抗原触发的B细胞中， Btk信号途径包括WASP的酪氨酸磷酸化过程。体内WASP的一个位点被酪氨酸磷酸化，与Btk本身的自磷酸化位点极为相似。WASP患者对多糖抗原的应答有障碍，这种B细胞损伤与Xid小鼠的情况极为相似。 自身免疫性淋巴组织增生症 另一种有趣但极为罕见的异常淋巴细胞活化是在自身免疫性淋巴组织增生综合征中，可见Fas突变。患有这种疾病的婴儿和儿童表现出淋巴结病、脾肿大和高丙种球蛋白血症。这些淋巴器官的CD3+CD4-CD8-T细胞过多。而且这种疾病的共同特点包括间断性自身
35、免疫性贫血、血小板减少症、自身抗体介导的嗜中性粒细胞减少症和风疹。这种疾病的表型与自然发生Fas （在lpr小鼠）和FasL （在gld小鼠）突变的恶小鼠的表型很相似，我们在凋亡内容中已经简要讨论过这些内容。活化的T细胞不仅没有被活化诱导的细胞死亡过程清楚，而且在以前的课程中我们也讲过，旁观和潜在的自身活化B细胞，本来应该通过Fas信号途径清除，也发生了增殖并可能导致自身免疫性表现。这种极为罕见的疾病的遗传有两点值得我们注意。 Fas突变通常发生在杂合子，而纯合子突变比较罕见。 Fas是一个三聚蛋白，一个已知的三聚物的所有3个亚单位在异质子种都是“正常”的（如果正常和突变的蛋白数量对等）概率为
36、1/8。第二个有趣的特点与这种罕见疾病的遗传有关，就是杂合子突变染色体常常是从正常的父母那里继承的。这说明基因修饰在这种疾病中起重要作用。 有趣的是基因背景也是lpr和gld小鼠自身免疫表型的关键作用因素。 感染后“加速相”疾病 一小部分遗传病导致在病毒感染后， TH1细胞和巨噬细胞的活化处于一种加速和结束失控的状态。在这类疾病，包括Chediak-Higashi 综合征、家族性巨噬细胞淋巴组织增生症、免疫缺陷的局部白化和X连锁的淋巴组织增生综合征中，也常可见到NK细胞活动受损。尽管这种疾病有很多的亚型，但是它们共同的特点是基本无力对抗病毒感染，并触发TH1型T细胞活化的加速相。 人类的Che
37、diak-Higashi 综合征 (CHS)在鼠科动物中对应的是米色小鼠。这种疾病的特点是皮肤和眼睛的局部白化、 CTL和NK细胞活动受损、感染易感性增加以及许多细胞内大颗粒的堆积。这种疾病在颗粒的处理（由CTL和NK细胞缺陷导致）和内涵体与初级溶酶体的融合上出现障碍。缺陷基因已经被发现位于人类1号染色体上，可能编码了一种具有小泡运输作用的胞浆蛋白可能在内吞和胞吐过程中调节小泡沿着微管的引导运动。大部分CHS患者都有加速相，并因此而死亡。在加速相中，T细胞和巨噬细胞活化，细胞因子的产生失控。相似的加速相应答在一种称为家族性吞噬细胞淋巴组织增生症的常染色体隐性状况下也可以见到。FHL的特点是，在
38、儿童时代的早期有多克隆的T淋巴细胞和巨噬细胞活化，总会导致死亡。巨噬细胞的活化可能是由于T细胞分泌了大量的IFN-。血浆中IFN-、 TNF和IL-1的浓度显著升高。活化的巨噬细胞吞噬红细胞，同时活化的T细胞浸润肝、脾、骨髓和中枢神经系统。这种疾病在某些方面与CTLA-4-/-小鼠的表型相似，但是无论是在这里还是在其他的临床情况下都没有发现CTLA-4 发生突变。 X连锁的淋巴组织增生综合征 在X连锁的淋巴组织增生(XLP)综合征，即Duncan 综合征中，年龄较小的男孩在进入加速相后易于发生EB病毒感染。原因基因在Xq25上，编码一个称为SAP （SLAM相关蛋白）的小学哈佛大 - 学卫 学
39、术麻省理工院生科技系 HST.176:细学胞和分子免疫 课导程指 ：Shiv Pillai 博士 13 蛋白。SAP除了一个SH2结构域，几乎不含其它的成分。SLAM是一个存在于活化的T细胞（CD45RO 细胞）、胸腺细胞和一些B细胞上的共刺激分子。SLAM是同型相互作用活化的，能诱导淋巴细胞增生，并辅助Th1应答的形成。 这个Ig超家族的成员在结构上与CD2相关，它的胞浆尾部含有4个潜在的酪氨酸磷酸化位点。其中一些位点，即使是处于非磷酸化的状态，也能以高亲和力与SAP结合。 SAP可能抑制其它含有SH2的信号分子进入一个或多个位点。 SLAM的胞浆尾部可以募集许多含有SH2结构的蛋白，但是S
40、AP缺失导致免疫缺陷或EBV感染后的B细胞增殖失控的具体机制尚不清楚。这种疾病中主要的损伤可能是T细胞或B细胞或两者兼有。尽管SAP主要表达在B细胞上，其在生发中心B细胞上的表达水平也很高。SAP如何调节免疫功能和淋巴细胞增殖的具体机制正在研究当中。主要的缺陷可能与在T细胞的病毒清除和B细胞增殖失调机制有关。这种疾病中的大部分免疫异常都是在EBV感染后出现的。因此可以归类到上面已经讨论过的“加速相”疾病当中。 Omenn综合征 患有这种罕见的常染色体隐性疾病的婴儿表现有严重的红皮病、秃头症、痢疾和发育不良。大量活化的T细胞浸润到皮肤、肠上皮和鼓膜中层。尽管血液和淋巴结中有严重的T和B淋巴细胞缺
41、失，但是组织中大量浸润的T细胞可能是由少数控制整个免疫系统的T细胞克隆所导致的。这些极少数的T细胞可能是 T细胞，或者CD4+或CD8+的 T细胞，或者是DN。一些寡克隆T细胞的扩增可能是TH2型的，因为可以观察到典型的嗜酸性粒细胞增多和血液中高浓度的IL-4和IL-5。患Omenn综合征的一些家庭其主要的缺陷在于Rag-1 或 Rag2的遗传性的错义突变，导致了V(D)J再结合的不完全废止。这种局部的缺陷导致B和T细胞产生几乎完全被阻断，只是偶尔有一些发育中的T细胞克隆能逃脱。 其中一些T细胞在这些有免疫缺陷的婴儿体内继续扩增，导致一种“TH2”型加速相致命疾病。 细胞因子和细胞因子受体缺陷
42、病 可能未来几年，我们就能看到越来越多与淋巴细胞发育和功能有关的疾病的细胞因子和细胞因子受体突变被发现。已经发现患有“先天性”弥漫性分支杆菌和沙门氏菌感染的患者，其编码IFN-RI和IL-12R 2链的基因有缺陷。这两个受体是决定是Th1还是Th2型免疫所必需的。 IFN-R也是Th1型应答过程中巨噬细胞活化所必需的。 Il-7R和IL-15R 信号途径的缺陷在前面也讨论过了。 小结和观点 尽管在小鼠和人类研究中发现，这两个物种淋巴细胞发育的细节有许多不同点，但是淋巴结发生相关的基因和机制却极为相似。大量通过基因敲除和基因插入技术获得的淋巴细胞发育的信息，将会继续增加。导致人类淋巴细胞发育疾病
43、的分子缺陷的发现才刚刚开始！这个起点是多么让人兴奋啊！ 综述精选： Conley, M. E. (1995). Primary immunodeficiencies: a flurry of new genes. Immunol. Today 16, 313-315. Fischer, A., Cavazzana-Calvo, M., De Saint Basile, G., DeVillartay, J. P., DiSanto, J. P., Hivroz, C., Rieux-Laucat, F., and LeDeist, F. (1997). Naturally occurring
44、primary deficiencies of the immune system. Annu. Rev. 学哈佛大 - 学卫 学术麻省理工院生科技系 HST.176:细学胞和分子免疫 课导程指 ：Shiv Pillai 博士 14 Immunol. 15, 93-124. Fischer, A., and Malissen, B. (1998). Natural and engineered disorders of lymphocyte development. Science 280, 237-243. Glimcher, L. H., and Kara, C. J. (1992). S
45、equences and factors: a guide to MHC class II transcription. Annu. Rev. Immunol. 10, 13-49. Mach, B., Steimle, V., Martinez-Soria, E., and Reith, W. (1995). Regulation of MHC class II genes: Lessons from a disease. Annu. Rev. Immunol. 14, 301-331. Rosen, F. S., Cooper, M. D., and Wedgwood, R. J. P.
46、(1995). The primary immunodeficiencies. New. Eng. J. Med. 333, 431-440. 一些推荐的参考文献： Allen, R. C., Armitage, R. J., Conley, M. E., Rosenblatt, H., Jenkins, N. A., Copeland, N. G., Bedell, M. A., Edelhoff, S., Disteche, C. M., Simoneaux, D. K., Fanslow, W. C., Belmont, J., and Spriggs, M. K. (1993). CD
47、40 ligand gene defects responsible for X-linked hyperIgM syndrome. Science 259, 990-993. Altare, F., Durandy, A., Lammas, D., Emile, J.-F., and Lamhamedi, S. et al. (1998). Impairment of mycobacterial immunity in human IL-12 receptor deficiency. Science 280, 1432-1435. Arnaiz-Villena, A., Timon, M.,
48、 Corell, A., Perez-Aciego, P., Martin-Villa, J. M., and Regueiro, J. R. (1992). Primary immunodeficiency caused by mutations in the gene encoding the CD3- subunit of the T lymphocyte receptor. New. Eng. J. Med. 327, 529-533. Arpaia, E., Shahar, M., Dadi, H., Cohen, A., and Roifman, C. M. (1994). Def
49、ective T cell receptor signaling and CD8+ thymic selection in humans lacking ZAP-70 kinase. Cell 76, 1-12. Aruffo, A., Farrington, M., Hollenbaugh, D., Li, X., Milatovich, A., Nonoyama, S., Bajorath, J., Grosmaire, L. S., Stenkamp, R., Neubauer, M., Roberts, R. L., Noelle, R. J., Ledbetter, A., Francke, U., and Ochs, H. D. (1993). The CD40 ligand, gp39, is defective in activated T cells from patients with X-linked hyper-IgM syndrome. Cell 72, 291-297. Barbosa, M. D. F. S., Nguyen, K. A., Tcherney, V. T., Ashley, J. A.,
