第四节 免疫耐受

一、免疫耐受的概念

免疫耐受是指特异性免疫细胞对抗原特异识别后发生细胞凋亡或细胞无能，表现出特异性免疫无应答的状态。免疫耐受又称负免疫应答。对某种抗原产生免疫耐受的个体，再次受到同一抗原刺激时，不能产生用常规方法可以检测到的特异性体液和/或细胞免疫应答，但对除此抗原以外的其他抗原仍可产生正常的免疫应答。

免疫耐受不同于免疫抑制，前者是指机体对某种抗原产生的特异性免疫无应答状态，后者是指机体对所有抗原均不发生反应或反应减弱的非特异性免疫无应答或免疫应答减弱状态。引起免疫抑制的原因主要有两方面：①遗传因素引起的免疫系统缺陷或免疫功能障碍；②后天使用免疫抑制剂、放射线或抗淋巴细胞血清等影响了免疫系统功能的正常发挥。

自身抗原或外来抗原均可诱导免疫耐受产生。能诱导免疫耐受产生的抗原称为耐受原。正常免疫耐受的产生对维持机体自身的稳定具有重要意义，一旦免疫耐受失调，则会产生对机体有害的免疫应答。免疫耐受是一种特殊的免疫应答，具有免疫应答的某些共性，即耐受须经抗原刺激后才产生，具有特异性和记忆性。

二、免疫耐受的类型

（一）天然免疫耐受

天然免疫耐受现象是Owen在1945年发现的。一对异卵双生的小牛在胚胎期由于胎盘血管融合，相互发生了血液交流（图5-11）。这两头小牛出生后，在它们的体内同时存在两种不同血型的红细胞，而不产生相应的血型抗体。这种血型嵌合体小牛不仅允许对方不同血型的红细胞在体内长期存在，还能接受对方的皮肤移植物而不发生排斥反应，但对其他无关小牛的皮肤移植则不能接受。Owen称这一现象为天然免疫耐受。Burnet等人认为，这种天然免疫耐受现象的产生是由于胚胎期免疫系统尚未发育成熟，异型红细胞进入胎牛体内，使具有相应抗原识别受体的免疫细胞克隆受到抑制或被排除所致，故小牛出生后对胚胎期接触过的异型红细胞抗原产生了特异性无应答。根据这一现象，科学家们进行了人工诱导免疫耐受的实验研究。

（二）人工诱导的免疫耐受

Medawar等人在1953年成功复制了胎盘期诱导免疫耐受的动物模型（图5-12）。他们首先将CBA系小鼠的脾细胞（内含大量淋巴细胞）注入A系孕鼠胚胎内，待A系胎鼠出生后6周，再把CBA系小鼠的皮肤移植给该A系小鼠。结果显示，皮肤移植物可在受体小鼠的体内长期存活而不发生排斥，若将其他品系小鼠的皮肤移植给该系小鼠，则发生移植排斥反应。这一结果符合Burnet的学说，即机体在胚胎期与某种抗原物质接触，可使相应的免疫细胞克隆被抑制或清除，从而产生对该抗原的免疫耐受。在新生期小鼠进行该试验也获得成功。此后，Dresser等人研究发现，在一定条件下，用去凝集的可溶性蛋白也可诱导成年动物产生免疫耐受，但与胚胎期和新生期动物相比，诱导成年动物产生耐受较难，产生的耐受也不持久。

三、诱导免疫耐受的条件

免疫耐受是抗原刺激机体产生的特殊类型的免疫应答。因此，机体是否产生耐受取决于抗原与机体两方面的因素。

（一）抗原因素

抗原物质诱导机体产生免疫耐受，主要与抗原的性质、剂量、注入途径和维持时间等因素有关。

1．抗原的性质 通常而言，小分子、可溶性、非聚合单体物质，如人丙种球蛋白、多糖和脂多糖等，多为耐受原。这些小分子可溶性抗原在进入机体后，不易被抗原呈递细胞（APC）摄取，故不能有效刺激T细胞活化，从而导致免疫无反应性。此外，高浓度的小分子可溶性抗原还可通过对B细胞的封闭作用使之“无能”，从而诱导机体对其产生免疫耐受。其他的大分子颗粒性抗原和蛋白质聚合物，如血细胞、细菌和人丙种球蛋白聚合物等均为良好的免疫原，这些抗原物质进入机体后，易被抗原呈递细胞摄取，经加工处理后能有效刺激淋巴细胞产生特异性免疫应答。

2．抗原的剂量 诱导耐受产生所需的抗原剂量随抗原种类、耐受细胞类型和动物的种属、品系、年龄等因素而异。研究表明，TD抗原无论剂量高低均可诱导T细胞产生免疫耐受；低剂量TI抗原不能诱导B细胞产生免疫耐受，只有高剂量的TI抗原才能诱导B细胞产生免疫耐受。其中小剂量抗原引起的耐受称为低带耐受，大剂量抗原引起的耐受称为高带耐受。

3．抗原的注射途径 一般而言，抗原经静脉注射最易诱导产生耐受，腹腔注射次之，皮下及肌肉注射不易诱导机体产生耐受。不同部位静脉注射引起的耐受结果也有差异：①人丙种球蛋白经肠系膜静脉注入可引起耐受，经颈静脉注入则引起免疫应答；②白蛋白经门静脉注入能引起耐受，注入周围静脉则引起免疫应答。目前认为，通过肠系膜和门静脉注射容易引起免疫耐受，可能与肝脏库普弗细胞对大分子颗粒抗原和蛋白质聚合抗原的吞噬降解和解聚作用有关。此外，口服耐受现象是指某些抗原经口服，可诱导肠黏膜相关淋巴组织产生SIgA，形成局部黏膜免疫，但却可通过肠道刺激外周免疫系统产生免疫耐受。这种“耐受分离”现象有一定的实用意义。

4．抗原的持续存在 耐受原持续存在是维持机体免疫耐受状态的重要条件。这可能与免疫系统中不断有新的免疫细胞产生，持续存在的耐受原可使新生的免疫活性细胞不断产生耐受有关。因此，一旦耐受原在体内消失，已建立的免疫耐受也将逐渐消退或终止。此时，机体对该种特异性抗原又可重新产生免疫应答。

5．抗原决定基的特点 最新研究发现，有些抗原决定基易于诱导免疫耐受形成，如鸡卵溶菌酶，其N端氨基酸构成的表位能诱导具有抑制作用的T细胞活化；而其C端氨基酸构成的表位，则可诱导具有辅助功能的T细胞活化。例如，H-2b小鼠经过天然鸡卵溶菌酶免疫后，不能产生相应抗体，出现免疫耐受；若去除鸡卵溶菌酶N端的三个氨基酸，破坏其具有抑制作用的抗原表位后，则可使小鼠Th细胞活化，协助B细胞产生相应抗体。

（二）机体因素

诱导免疫耐受的机体因素包括免疫系统发育程度、动物的种属和品系、免疫抑制措施的使用等。

1．机体免疫系统的发育程度 机体免疫系统的发育程度是影响免疫耐受形成的重要因素。诱导免疫耐受的建立，在胚胎期最易，新生期次之，成年期最难。体外实验也证实，未成熟免疫细胞易于诱导免疫耐受形成，成熟免疫细胞则难以诱导免疫耐受。诱导成熟免疫细胞耐受所需要的抗原量通常比未成熟免疫细胞高数十倍。

2．动物的种属和品系 动物种属和品系的不同，也可影响免疫耐受的诱导和维持。大鼠和小鼠对免疫耐受的诱导敏感，在胚胎期和新生期均易诱导成功；兔、有蹄类和灵长类在胚胎期较易诱导产生免疫耐受，出生后则较难。同一种属不同品系动物诱导产生免疫耐受的难易程度也有很大差异，如注射0.1mg人丙种球蛋白可使C57BL/6小鼠产生免疫耐受，但对A/J小鼠则需要1mg，而对BALB/C小鼠即使注射10mg也难以使之产生耐受。

3．免疫抑制措施的联合应用 成年动物的免疫细胞已发育成熟，单独使用抗原一般不易建立免疫耐受，与免疫抑制措施配合方可诱导机体产生免疫耐受。常用的免疫抑制方法有：①全身淋巴组织照射（操作时，须用铅板遮蔽骨髓、肺及其他生命重要的非淋巴器官），破坏胸腺及外周淋巴器官中成熟的淋巴细胞，形成类似新生期的状态。此时胸腺和外周淋巴器官中未成熟的淋巴细胞可重新形成集落，细胞表面虽有抗原受体表达但尚未发育成熟。因此，全身淋巴组织照射后能用多种抗原诱导出持久的免疫耐受，如输注同种异体骨髓能建立起同种骨髓嵌合体且不发生移植物抗宿主病。在此情况下，耐受性的维持与体内产生特异性的抑制细胞有关，称为天然抑制细胞。此种细胞可见于新生动物或照射过的动物脾内，它们不具有通常的T细胞表面标志，表型类似于NK细胞，但对NK细胞敏感的靶细胞无杀伤作用。②注射抗淋巴细胞血清（ALS）或抗T细胞抗体（如抗人CD4+单克隆抗体）破坏成熟Th细胞。③应用环磷酰胺、环孢霉素A、糖皮质激素等免疫抑制药物，选择性抑制B细胞和Th细胞。这些药物与耐受原联合应用，可降低耐受原剂量，阻断抗原刺激后免疫活性细胞的分化。上述方法在器官移植实践中已被证实是延长移植物存活的有效措施。

四、研究免疫耐受的意义

一般来说，免疫系统的功能就是“识别自己（self）与非己（non-self）”，对非己成分产生免疫应答，而对自身成分产生免疫耐受。因此，免疫应答和免疫耐受是免疫功能的两个相互联系的方面。在正常情况下，免疫系统不会对自身组织细胞发动攻击，因为能与自身组织细胞起反应的免疫细胞，在其发育成熟的过程中，都被选择性地排除（凋亡）了。这种自身耐受机制很重要。如果由于各种原因，自身耐受被打破，免疫系统攻击自身组织细胞，就会产生很严重的后果，即发生自身免疫病，比如类风湿关节炎、系统性红斑狼疮、重症肌无力、多发性硬化症、糖尿病，甚至帕金森病等都与自身免疫有关。到目前为止，自身免疫病都是不能根治的。免疫系统有时也会与某些抗原产生不必要的免疫应答，出现“过敏反应”，比如一般人对花粉和尘螨等是耐受的，不会产生免疫应答，但有些“过敏体质”的人，这种耐受性就消失了，结果就会产生一种特殊的超敏反应，产生过敏性哮喘及其他过敏症状。我们知道，过敏性疾病也是很难治疗的。可以讲，目前凡涉及损害“免疫耐受”的疾病，都是难治性疾病。因此，免疫耐受的研究在医学上具有重要的意义。

（一）自身免疫病与过敏性疾病的防治

目前已知的自身免疾性疾病有几十种，在临床上都属于难治性慢性病。通过诱导对自身抗原的免疫耐受，是解决这个问题的根本方法。早期用口服抗原的方法，在实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）、类风湿关节炎、糖尿病等多种自身免疫病的实验研究中都取得明显的防治效果。临床诱导耐受治疗糖尿病、防治Ⅰ型超敏反应方面也取得一些初步成果。近年来，调节T细胞，尤其是TH17/IL17的研究为理解免疫耐受的形成及自身免疫病的治疗，提供了新的方向。

（二）某些病毒性疾病的治疗

机体的“带毒”状态是免疫系统不能有效排除病毒的结果，免疫系统对病毒产生了免疫耐受是其主要原因之一。目前，要彻底清除慢性乙肝患者的乙肝病毒很困难，很重要的一个解释就是免疫系统对该病毒产生了耐受，病毒复制的结果是表面抗原的持续阳性。如果掌握了这种免疫耐受产生的原因和条件（机制），就可以设法打破这种耐受，恢复正常的免疫应答，从而有效地清除这些病毒，治疗这类疾病。

（三）操纵生殖过程

对母体而言，胎儿是一种特殊的“异体移植物”，但却不会被母体排斥，原因是天然的“母—胎耐受”。研究清楚母—胎耐受的机制并操纵这一过程，就可以防止由于这种耐受破坏而导致的流产（重建母—胎耐受），还可以用免疫干预的手段让母亲免疫系统“自然”地排除胎儿，进行早期人工流产（打破母—胎耐受）。

（四）通过诱导对移植器官的免疫耐受防止器官移植排斥反应

1．临床器官移植最大的问题是移植排斥，植入的器官作为“非己”移植物，会被受者的免疫系统当作异物而排斥。目前临床采取组织配型和使用免疫抑制药来减轻和抑制这种免疫排斥，使器官移植得以开展。但接受器官移植的患者必须终身使用免疫抑制药，这明显地影响了患者的生存质量，也给患者和社会带来沉重负担。要最终彻底解决移植排斥这个问题，就需要人工诱导受者的免疫系统对供者器官的免疫耐受。

2．免疫耐受是免疫系统对抗原应答的一种方式，在维持机体的自身稳定方面具有重要意义。目前已经明确，无论是对自身抗原的耐受，还是人工诱导的免疫耐受，都有多种免疫调节机制的参与，涉及多种免疫细胞间的相互作用、免疫细胞的分子识别、信号转导、基因表达等不同层次的生理过程。但总的来说，与免疫应答的研究相比，免疫耐受的研究相对滞后，使“免疫耐受相关疾病”的防治效果不理想。相信随着对免疫耐受研究的进一步深入，将掌握更多的操纵免疫耐受的手段，这必将为目前临床多种难治性免疫相关疾病的治疗，尤其是器官移植领域的发展起的巨大的推动作用。