化学毒物的免疫毒性化学毒物的免疫毒性.目的要求掌握机体免疫系统和免疫功能掌握化学毒物对机体免疫功能影响及其作用机制 不少食品、药品、香料、及日用化学品能引起过敏反应； 外来化学物对免疫系统的影响早、损害剂量低、且个体差异大； 免疫毒理学的主要任务就是研究化学毒物与免疫系统的相互作用，借助于啮齿类动物试验，监测和评价化学毒物引起的免疫系统的不良反应，进而确定其对人类健康的影响及其防治措施。u不同化学毒物可通过干扰神经内分泌网络等，使机体免疫功能低下即免疫抑制，导致个体易受感染因素或肿瘤的攻击；u不同化学毒物可影响免疫细胞的抗原识别能力或敏感性，引起病理性免疫应答，表现为过敏反应，或自身免疫性疾病。第一节 机体免疫系统及免疫功能p免疫系统的组成：由中枢淋巴器官、外周淋巴器官、免疫细胞和免疫分子组成，是机体免疫机制发生的物质基础。p根据其功能不同可将整个系统分成三个层次：免疫组织与器官免疫细胞免疫分子1.免疫应答的类型及作用免疫应答：抗原性物质进入机体后激发免疫细胞活化、分化和效应的过程称为免疫应答（Immune response, IR），是机体对外来物质侵入机体的自身防御反应。 分类：固有性免疫应答：遇到病原体后，首先并迅速起防御作用执行免疫应答功能的有皮肤、粘膜的物理阻挡作用及局部细胞分泌的抑制、杀菌物质的化学作用；吞噬细胞的吞噬病原体作用；自然杀伤细胞对病毒感染靶细胞、肿瘤细胞的识别及杀伤作用；血和体液中存在的抗菌因子的细胞溶解作用适应性免疫应答：a)其执行者是T及B淋巴细胞。T和B细胞识别病原体成分后被活化，活化后并不即刻表现防御功能，而是经免疫应答过程4-5d后，才生成效应细胞，对已被识别的病原体施加杀伤清除作用。b)根据其效应机制分为：B细胞介导的体液免疫和T细胞介导的细胞免疫。2免疫细胞（immune cell）主要是指能识别抗原，产生特异性免疫应答的淋巴细胞等各种细胞。免疫细胞均由骨髓中造血干细胞的两大谱系分化而来：即淋巴干细胞和骨髓干细胞谱系。淋巴干细胞分化发育各种淋巴细胞，骨髓干细胞分化发育为粒细胞、肥大细胞、单核吞噬细胞以及各种辅助细胞淋巴细胞的类型：T淋巴细胞、B淋巴细胞和非T非B淋巴细胞（裸细胞），最常见就是NK细胞B淋巴细胞：为骨髓依赖的淋巴细胞的简称。哺乳类和人类在骨髓中发育成熟。成熟的B淋巴细胞可定居于淋巴结的皮质区和脾脏的红髓及白髓的淋巴小结内。B细胞的一个重要特征是细胞膜表面带有自己合成的免疫球蛋白，即膜免疫球蛋白。 根据免疫球蛋白抗原特异性不同，将免疫球蛋白分为5类，即IgG, IgM, IgA, IgD, IgE 。同类Ig分子还可进一步分为亚类。T淋巴细胞：是胸腺依赖的淋巴细胞的简称。其来源于骨髓淋巴干细胞，在胸腺内发育成熟后，分布于周围淋巴器官。T细胞的分类：辅助性T细胞（TH）：具有协助体液免疫和细胞免疫的功能；抑制性T细胞（TS）：具有抑制细胞免疫及体液免疫的功能；效应T细胞（TE）: 具有释放淋巴因子的功能，使免疫效应扩大和增强；细胞毒T细胞（TC）: 具有杀伤靶细胞的功能；迟发性变态反应T细胞（TD）: 有参与型变态反应的作用；放大T细胞（TA）: 可作用于TH和TS，有扩大免疫效果的作用；记忆T细胞（TM）: 有记忆特异性抗原激的作用。T细胞是淋巴细胞的主要组分，它具有多种生物学功能，如直接杀伤靶细胞，辅助或抑制B细胞产生抗体，对特异性抗原和促有丝分裂原的应答反应以及产生细胞因子等，是身体中抵御疾病感染、肿瘤形成的英勇斗士。细胞产生的免疫应答是细胞免疫，细胞免疫的效应形式主要有两种：与靶细胞特异性结合，破坏靶细胞膜，直接杀伤靶细胞；另一种是释放淋巴因子，最终使免疫效应扩大和增强。 区别与联系T细胞不产生抗体，而是直接起作用。所以T细胞的免疫作用叫作“细胞免疫”。淋巴细胞受抗原刺激后所产生的免疫分子细胞因子和补体。通过这些细胞因子（淋巴因子）发挥效应。 B细胞是在抗原刺激下变为浆细胞所产生的免疫分子抗体，通过产生抗体起作用。抗体存在于体液里，所以B细胞的免疫作用叫作“体液免疫”。 大多数抗原物质在刺激B细胞形成抗体过程中；需T细胞的协助。在某些情况下，T细胞亦有抑制B细胞的作用。如果抑制性T细胞因受感染、辐射、胸腺功能紊乱等因素影响而功能降低时，B细胞因失去T细胞的控制而功能亢进，就可能产生大量自身抗体，并引起各种自身免疫病。单核吞噬细胞：有吞噬功能的细胞有单核吞噬细胞和嗜中性粒细胞。主要免疫功能 a)吞噬杀伤作用：可以吞噬和杀伤多种病原微生物，是参与机体非特异性免疫防御作用的重要免疫细胞之一。还可以识别和清除体内衰老的自身细胞。b)抗肿瘤作用 c)分泌生物活性介质、调节免疫应答和产生其它免疫效应 自然杀伤细胞（NK）：是一群具有自然杀伤能力的淋巴细胞,它们不需经抗原刺激，也不需要抗体参与，就能杀伤肿瘤细胞、病毒感染细胞及移植的组织细胞，但对正常组织细胞无杀伤作用。三三 免疫组织和器官免疫组织和器官p中枢免疫器官中枢免疫器官又又称称初初级级免免疫疫器器官官，包包括括胸胸腺腺和和骨骨髓髓，是是免免疫疫细细胞胞产产生生、分分化化、发发育育和和成成熟熟的的场场所所，并并对对外外周免疫器官的发育起主导作用。周免疫器官的发育起主导作用。p外周免疫器官外周免疫器官次次级级淋淋巴巴器器官官，包包括括淋淋巴巴结结，脾脾脏脏和和粘粘膜膜免免疫疫系系统统，是是成成熟熟T细细胞胞和和B细细胞胞等等免免疫疫细细胞胞定定居居的的场所，也是产生免疫应答的部位。场所，也是产生免疫应答的部位。（一）淋巴器官骨髓：是造血器官（士兵工厂 ）。淋巴细胞以及其它所有的血细胞都来自于骨髓中造血干细胞； 造血干细胞中的淋巴干细胞分化产生B细胞和T细胞。是B细胞分化成熟的场所。 B细胞从干细胞分化到不成熟B细胞都是在骨髓中完成的。骨髓中各种前体细胞的增殖和成熟都受到细胞介素的刺激，它们可以刺激骨髓中各种白细胞的生长发育。胸腺 ：（训练场地 ）胸腺是T细胞分化、发育和成熟的场所，位于胸腔纵隔上部、胸骨后方。是由胸腺基质细胞（thymic stromal cells，TSC)与胸腺细胞（thymocytes )组成。淋巴结：淋巴结（lymph nodes）位于遍布全身的淋巴通道相互联结的交点上，大小类似大豆，人的正常淋巴结直径小于1. 0cm。 （战场、排水系统）p淋巴结的功能：T细胞和B细胞定居的场所。淋巴结内的淋巴细胞约75为T细胞，25为B细胞。免疫应答发生的场所。过滤作用：微生物、毒素、癌细胞、大分子抗原。脾脏（spleen） ：位于腹腔的左上方，是体内最大的外周淋巴器官。 脾脏按解剖结构分为白髓及红髓，白髓由密集的淋巴细胞组成，红髓由脾索及血窦组成。 p脾脏的功能： T细胞和B细胞定居的场所。 免疫应答发生的场所。脾是体内产生抗体的主要器官，在机体的防御、免疫应答中具有重要地位。 合成某些生物活性物质，如补体成分等。 过滤作用：脾脏也是全身血液的一个重要滤器。体内90循环血液流经脾脏，红髓负责清除血液中的外来抗原以及发生突变和衰老的自身细胞。（血液过滤器） 黏膜淋巴样组织：广泛并弥散地分布于呼吸及消化系统的翻膜下或形成完整的淋巴滤泡，如扁桃腺、小肠的皮尔氏体（Peyer，s patches）及阑尾。（二）淋巴细胞的循环成成熟熟的的淋淋巴巴细细胞胞离离开开中中枢枢免免疫疫器器官官后后，经经血血液液循循环环迁迁移移并并定定居居于于外外周周免免疫疫器器官官或或组组织织的的特特定定区区域域。不不同同种种类类的的淋淋巴巴细细胞胞定定位位于于外外周周免免疫疫器器官官或或组组织织的的不不同同部部位位，其其中中某某些些淋淋巴巴细细胞胞还还可可离离开开淋淋巴巴器器官官，进进入入淋淋巴巴液液、血血液液，在在体体内内游游走走，最最后后携携带带抗抗原原再再返返回回淋淋巴巴器器官官，这一过程称为淋巴细胞再循环。这一过程称为淋巴细胞再循环。p淋巴循环的意义在于：p增加了与抗原、侵入物接触的机会，被活化的淋巴细胞变为效应细胞参与免疫应答；p能使B、T细胞和记忆细胞很快地分布到全身的组织器官。第二节 化学毒物对机体免疫功能影响及其作用机制p皮肤、呼吸道和消化道有很大的表面积，是机体与外源性化学毒物接触的重要途径；p肺泡巨噬细胞还分泌多种短活性物质，可改变机体肺部对感染和炎症的抵抗力；p体液免疫功能抑制，可能提高机体对感染或肿瘤的易感性，发生炎症和退化反应；p骨髓对毒作用最为敏感，临床使用的多种药物都有抑制骨髓功能，增加感染的危险性。 免疫抑制（一）具有免疫抑制的外源化学物 多卤代芳香烃类多环芳烃类农药类金属类大气污染物工业污染物治疗用药物（二）外源化学物对免疫功能的抑制作用：包括体液免疫功能、细胞免疫功能、巨噬细胞功能、NK细胞功能及宿主抵抗力等。 检测项目检测项目化学物质化学物质PCB多氯联苯多氯联苯PBB多溴联苯多溴联苯TCDD四氯二苯对四氯二苯对二嗯英二嗯英TCDF四氯二苯呋四氯二苯呋喃喃宿主抵抗力宿主抵抗力细菌细菌ND内毒素内毒素ND病毒病毒NDND寄生虫寄生虫NDND肿瘤细胞肿瘤细胞NDND多卤代烃类对啮齿类动物免疫功能及宿主抵抗力的影响多卤代烃类对啮齿类动物免疫功能及宿主抵抗力的影响 细胞免疫细胞免疫DTHDTHNDND淋巴细胞增殖淋巴细胞增殖体液免疫体液免疫PFCPFCNDND抗体滴度抗体滴度NDND巨噬细胞功能巨噬细胞功能NDNDNDND多卤代烃类对啮齿类动物免疫功能及宿主抵抗力的影响多卤代烃类对啮齿类动物免疫功能及宿主抵抗力的影响 凡具有免疫抑制的化学物均能降低机体对细菌、病毒、肿瘤及寄生虫的抵抗力。人群中由于用免疫抑制剂治疗某些自身免疫病、结缔组织病、慢性炎症性疾患及防止移植器官的排斥等，可引起由细菌、病毒、霉菌及寄生虫感染导致的合并症。接受器官移植病人的另一个合并症是继发癌症的发生率增高，如果治疗停止后，继发癌症可部分或完全消失。通过对大量存活10年以上肾移植病人的调查，几乎有50的病人发生癌症。癌症的类型各异，皮肤癌、唇癌的发生率比一般人群高21倍，非何杰金氏病高28-49倍，卡波齐氏肉瘤高400-500倍，颈部癌症高14倍，以上资料表明免疫抑制与癌症的发生有密切的关系。 核因子与免疫抑制 核转录因子Kappa B与免疫抑制：转录因子Kappa B 即k基因结合核因子(Nuclear factor-k-gene binding， NF-kB）是许多细胞因子的调节剂，在正常淋巴细胞活化中可调节许多重要基因的表达。 T细胞活化核因子与免疫抑制：临床上用于治疗骨髓移植排斥的药物环霉素A（CsA），可优先作用于T细胞，抑制T细胞TCR（免疫分子）的信号途径。 第二信使与免疫抑制 ：外源化学物可以作用与细胞内第二信使通路中的各个环节，从而使第二信使介导免疫过程发生变化，最终导致免疫抑制。2超敏反应 ：又称变态反应（allergy)，是指机体对某些抗原初次应答后，再次接受相同抗原刺激时，发生的一种以机体生理功能紊乱或组织细胞损伤为主的特异性免疫应答。 外源性化学物引起的超敏反应 接触性皮炎某些染料、油漆、金属、塑料、药物等物质与人体接触，使机体致敏，机体再次接触同样的物质，能发生湿疹样反应称接触性皮炎。 过敏性肺病在过敏性肺病中，最具代表性的是哮喘。（如甲苯二异氰酸酯）常用药物所致的超敏反应 某些药物在不同个体或同一个体，由于使用方式不同，可出现不同类型的超敏反应。常用药物所致的超敏反应常用药物所致的超敏反应超敏反应型别超敏反应型别超敏反应性疾病超敏反应性疾病青霉素青霉素磺磺 胺胺巴比妥巴比妥I I型型过敏性休克过敏性休克 +荨麻疹荨麻疹+ +哮哮 喘喘+ + +型型溶血性贫血溶血性贫血+ +粒细胞减少症粒细胞减少症+ +血小板减少症血小板减少症+ + +型型局部局部ArthusArthus反应反应+ +关节炎关节炎+ + + +发发 热热+ + + +型型接触性皮炎接触性皮炎+ +剥脱性皮炎剥脱性皮炎+ + +外源性化学物引起超敏反应的机制 I型超敏反应：发生速度快，数分钟或数小时就能发生反应，也称速发型超敏反应（immediate hypersensitivity）或变态反应。 抗原刺激机体产生IgE，吸附于肥大细胞与嗜碱性粒细胞表面，当机体再次接触该种抗原时，抗原与细胞上的IgE结合，并使细胞中释放出多种活性物质而引起的过敏反应。 （二）外源性化学物引起超敏反应的机制（二）外源性化学物引起超敏反应的机制型超敏反应基本基本特征特征主要由特异性的主要由特异性的主要由特异性的主要由特异性的IgEIgE抗体介导产生抗体介导产生抗体介导产生抗体介导产生再次接触变应原后再次接触变应原后再次接触变应原后再次接触变应原后, ,反应发生快消退亦快反应发生快消退亦快反应发生快消退亦快反应发生快消退亦快使机体出现功能紊乱性疾病使机体出现功能紊乱性疾病使机体出现功能紊乱性疾病使机体出现功能紊乱性疾病, ,不发生严重不发生严重不发生严重不发生严重的组织细胞损伤的组织细胞损伤的组织细胞损伤的组织细胞损伤, ,反应中无补体参加反应中无补体参加反应中无补体参加反应中无补体参加具有明显的个体差异和遗传背景具有明显的个体差异和遗传背景具有明显的个体差异和遗传背景具有明显的个体差异和遗传背景临床常临床常见疾病见疾病药物过敏性休克，青霉素药物过敏性休克，青霉素药物过敏性休克，青霉素药物过敏性休克，青霉素. .链霉素等链霉素等链霉素等链霉素等血清过敏性休克，动物血清血清过敏性休克，动物血清血清过敏性休克，动物血清血清过敏性休克，动物血清消化道过敏反应，鱼虾等消化道过敏反应，鱼虾等消化道过敏反应，鱼虾等消化道过敏反应，鱼虾等呼吸道过敏反应，花粉，尘螨等呼吸道过敏反应，花粉，尘螨等呼吸道过敏反应，花粉，尘螨等呼吸道过敏反应，花粉，尘螨等皮肤粘膜过敏反应，药物，食物等皮肤粘膜过敏反应，药物，食物等皮肤粘膜过敏反应，药物，食物等皮肤粘膜过敏反应，药物，食物等II型超敏反应：II型超敏反应是由IgG或IgM类抗体与靶细胞表面相应抗原结合后，在补体、吞噬细胞和NK细胞参与作用下，引起的以细胞溶解或组织损伤为主的病理性免疫反应。（1）输血反应 多发生于ABO血型不符的输血。如将A型供血者的血误输给B型受血者，由于A型血红细胞表面有A抗原，受者血清中有天然抗A抗体，两者结合后激活补体可使红细胞溶解破坏引起溶血反应。（2）新生儿溶血症 可因母子间Rh-血型不符引起。血型为Rh-的母亲由于输血、流产或分娩等原因接受红细胞表面Rh抗原刺激后，可产生Rh抗体，此类免疫血型抗体为IgG类抗体，可通过胎盘。当体内产生Rh抗体的母亲妊娠或再次妊娠，且胎儿血型为Rh+时，母体内的Rh抗体便可通过胎盘进入胎儿体内，与其红细胞结合使之溶解破坏，引起流产或发生新生儿溶血症。（3）自身免疫性溶血性贫血 服用甲基多巴类药物或某些病毒如流感病毒、EB病毒感染后，能使红细胞膜表面成分发生改变，从而刺激机体产生抗红细胞自身抗体。这种抗体与自身改变的红细胞特异性结合，可引起自身免疫性溶血性贫血。型超敏反应：最常见的作用部位是在肺、关节和肾的血管内皮，批捕和循环系统也可累及。其病理是由于抗原-抗体复合物激活补体系统而引起的炎症反应。引起以充血水肿局部坏死和中性粒细胞浸润为主要特征的炎症反应和组织损伤。 型超敏反应：反应发生慢，通常需经反应发生慢，通常需经24722472小时方可出现小时方可出现炎症反应，又称迟发型超敏反应，引起以单个核细胞浸润和组炎症反应，又称迟发型超敏反应，引起以单个核细胞浸润和组织细胞损伤为主的炎症反应。织细胞损伤为主的炎症反应。3自身免疫应答自身免疫：机体对自身组织成分或细胞抗原性失去免疫耐受性，导致自身免疫效应细胞和自身抗体产生，称为自身免疫。 自身免疫病：自身免疫反应达到一定强度以致破坏正常组织结构并引起相应临床症状时就称为自身免疫病 。引起自身免疫病的外源化学物 目前已发现许多外源化学物可改变自身细胞的抗原性质或出现新的抗原性，引起自身免疫病，尤其是在易感个体。 外源化学物引起自身免疫病的机制 可将引发自身免疫药物分为两类： 药物或其代谢物直接干扰细胞代谢并触发疾病； 药物触发自身免疫反应 4化学致癌物质诱发的肿瘤免疫（一）肿瘤抗原及其特点 肿瘤抗原是指细胞癌变过程中出现的新抗原及过度表达的抗原物质的总称。产生的分子机制：细胞癌变过程中合成了新的蛋白质分子；异常的细胞蛋白的特殊降解产物；由于突变等使正常蛋白质分子的结构发生改变；正常情况下处于隐蔽状态的抗原表位暴露出来；多种膜蛋白分子的异常聚集；胚胎抗原或分化抗原的异常表达。 p肿瘤相关抗原（tumor of associated antigen，TAA)是指非肿瘤细胞所特有的、正常细胞和其它组织上也存在的抗原，只是在正常人细胞含量很少，难以检测到，但在细胞癌变时，其含量明显增加，可用免疫学方法检测出来，因此称它为肿瘤相关抗原。p肿瘤特异性抗原（tumor specific antigen，TSA)是肿瘤细胞特有的或只存在于某种肿瘤细胞而不存在于相应的正常细胞的新抗原。 （二）化学致癌物诱发肿瘤的特点化学致癌物诱发肿瘤抗原性的强度： 从致癌病原看，病毒致癌抗原性最强，化学致癌剂诱发肿瘤次之，自发肿瘤及X射线照射引起的肿瘤抗原性最弱。 化学致癌物诱发肿瘤抗原的特异性：化学致癌剂或物理因素等因素诱发的肿瘤抗原特异性高，每个肿瘤的抗原间很少出现交叉反应。 （三）机体抗肿瘤的免疫机制：当肿瘤发生后，机体可通过免疫效应机制发挥抗肿瘤作用。细胞免疫机制 T淋巴细胞的细胞毒作用：CD8CTL是抗肿瘤免疫的主要效应细胞，其杀伤肿瘤细胞的机制有二： 一是通过其抗原受体识别肿瘤细胞上的肿瘤抗原并与之结合，通过溶细胞作用，直接杀伤肿瘤细胞； 二是通过分泌多种细胞因子而间接地杀伤肿瘤细胞。 NK细胞的杀伤作用：已有大量证据表明，NK细胞具有抗肿瘤效应，且先于CTL发挥作用。NK细胞具有较广的抗瘤谱，能抗同系、同种或异种肿瘤细胞，对淋巴瘤和白血病细胞尤为有效，对实体瘤作用较差。巨噬细胞的抗瘤作用：巨噬细胞在抗肿瘤免疫中的作用不仅是作为提呈抗原的APC（具有加工和提呈抗原能力的细胞），而且是溶解肿瘤细胞的效应细胞。 巨噬细胞杀伤肿瘤细胞的机制可包括以下几个方面：a)活化的巨噬细胞与肿瘤细胞结合后，通过溶酶体酶等直接杀伤肿瘤细胞，且该杀伤作用强弱与溶酶体进入肿瘤细胞的数量有关；b)处理和提呈肿瘤抗原，并通过分泌IL-1、IL-2等激活T细胞，以产生特异性抗肿瘤细胞免疫应答；c)巨噬细胞表面上有Fc受体，通过特异性抗体介导细胞毒活性效应杀伤肿瘤细胞；d)活化的巨噬细胞分泌TNF（迄今发现的抗肿瘤活性最强的细胞因子）、一氧化氮等细胞因子间接杀伤肿瘤细胞。 淋巴因子激活的杀伤细胞（lymphokine activated killer cell, LAK ) ：近年来有些学者应用分离正常人或小鼠淋巴细胞加入IL-2，在体外培养4-5d后，能诱导出一种新的杀伤细胞，称为淋巴因子激活的杀伤细胞，其最突出的特点是具有广谱的抗瘤作用。主要特征是能杀对NK细胞不敏感的实体瘤细胞。肿瘤浸润淋巴细胞（TIL) ：从肿瘤组织中分离出浸润淋巴细胞，将其与淋巴细胞共育一段时间后输给荷瘤小鼠，可引起肿瘤消退。这种淋巴细胞称为肿瘤浸润淋巴细胞。TIL最突出的特征是特异、高效的杀伤肿瘤活性和低IL-2依赖性。体液免疫机制 B淋巴细胞主要作用是产生抗瘤抗体而发挥作用，但总体来说，抗体并不是抗肿瘤免疫的重要因素。抗体与瘤细胞结合，可激活补体而溶解瘤细胞，即补体依赖的细胞毒作用（CDC）。也可在NK细胞存在时介导抗体依赖的细胞毒活性（ADCC），使肿瘤细胞溶解。 （四）免疫毒性与致癌作用