抗原提呈細(xì)胞APC課件

1、 抗原提呈細(xì)胞 抗原提呈細(xì)胞（APC）研究歷史早期：抗原致敏細(xì)胞 antigen-pulsed cells60年代中期：輔佐細(xì)胞 accessory cells，AC70年代：抗原提呈細(xì)胞 antigen-presenting cells, APC80年代初：樹(shù)突狀細(xì)胞 dendritic cells, DC傳統(tǒng)概念：APC是指那些能加工、處理外源性抗原,表達(dá)MHC類分子并激活輔助性T淋巴細(xì)胞從而啟動(dòng)免疫反應(yīng)效應(yīng)階段的細(xì)胞。缺 點(diǎn)：沒(méi)有把細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞的靶細(xì)胞及表達(dá)MHC I類分子的細(xì)胞包括在內(nèi)。 抗原提呈細(xì)胞（APC）的概念 抗原提呈細(xì)胞（APC）最新概念從廣義上講，APC指的是能表達(dá)被

2、特異性T淋巴細(xì)胞識(shí)別的多肽-MHC復(fù)合體的任何細(xì)胞。專職性的APC(professional APC) 單核/巨噬細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞等能表達(dá)MHC類分子的細(xì)胞。非專職性的抗原提呈細(xì)胞 如內(nèi)皮細(xì)胞、纖維母細(xì)胞、各種上皮及間皮細(xì)胞等。APC種類第一節(jié) 抗原提呈細(xì)胞 一、單核/巨噬細(xì)胞 M是體內(nèi)功能最為活躍的細(xì)胞之一 表達(dá)數(shù)十種受體 產(chǎn)生數(shù)十種酶 分泌近百種生物活性產(chǎn)物 網(wǎng)狀內(nèi)皮細(xì)胞系統(tǒng)（reticulo-endothelial system, RES）單核吞噬細(xì)胞系統(tǒng)（mononuclear phagocyte system, MPS） （一）單核/巨噬細(xì)胞的特點(diǎn)M起源于血液中的單核細(xì)胞

3、，單核細(xì)胞又來(lái)源于骨髓中的前體細(xì)胞。成熟機(jī)體主要由骨髓不斷產(chǎn)生單核細(xì)胞，進(jìn)入血液，存留數(shù)小時(shí)至數(shù)日后移行到全身各組織器官如神經(jīng)器官、內(nèi)分泌器官、腎臟、肝臟、脾臟及淋巴組織，發(fā)育成熟為M。（二）單核巨噬細(xì)胞的來(lái)源與趨化至炎癥反應(yīng)部位、主要承擔(dān)殺傷作用的M相比，組織器官中靜息的M能存活更長(zhǎng)時(shí)間（幾天至幾周不等）。炎癥狀態(tài)下，M與其它細(xì)胞一起（尤其是中性粒細(xì)胞）從骨髓及循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)入損傷部位。（三）不同部位的巨噬細(xì)胞肺：肺泡巨噬細(xì)胞肝：枯否（Kupffer）細(xì)胞脾與淋巴結(jié)：游走與固定巨噬細(xì)胞漿膜腔：胸、腹腔巨噬細(xì)胞神經(jīng)組織：小膠質(zhì)細(xì)胞骨：破骨細(xì)胞關(guān)節(jié)：滑膜A型細(xì)胞（四）巨噬細(xì)胞的分泌產(chǎn)物種類 實(shí)例 補(bǔ)

4、體 C1C9，B、D、I、H因子，C1抑制物 凝血因子 V、V、X、X因子，凝血酶原 酶類 各種中性蛋白酶，酸性水解酶，溶菌酶 生物活性酯類 花生四烯酸衍生物（前列腺素、白三烯等） 激素樣物質(zhì)促腎上腺皮質(zhì)激素，內(nèi)啡肽 細(xì)胞因子 IL-1、IL-3、IL-6，TFN-a,IFN-a,、FGF 反應(yīng)性中間產(chǎn)物 活性氧、亞硝酸鹽 其他 多種生長(zhǎng)因子及刺激因子，嘌呤及嘧喧產(chǎn)物， 各種結(jié)合蛋白、連接蛋白及酶抑制物、 VitD3等 吞噬消化作用殺傷腫瘤細(xì)胞加工與提呈抗原調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答介導(dǎo)炎癥反應(yīng)（三）巨噬細(xì)胞的功能巨噬細(xì)胞對(duì)抗原的攝取吞噬(phagocytosis)胞飲作用 (pinocytosis)受體介

5、導(dǎo)的胞吞作用 (receptor-mediated endocytosis) 吞噬(phagocytosis) 吞入較大的固體或分子復(fù)合物如細(xì)菌、細(xì)胞碎片等物質(zhì)的過(guò)程。在吞噬的過(guò)程中,被吞入細(xì)胞內(nèi)的顆粒狀及細(xì)胞狀異物常被細(xì)胞膜包裹形成吞噬體。 胞飲作用 (pinocytosis) 吞入液態(tài)物質(zhì)或極微小顆粒的過(guò)程.受體介導(dǎo)的胞吞作用 (receptor-mediated endocytosis) 是一種特異性很強(qiáng)的胞吞作用, 大分子物質(zhì)首先被細(xì)胞膜上的特異受體識(shí)別并與之結(jié)合,然后通過(guò)膜囊泡系統(tǒng)完成物質(zhì)的傳送, 這種作用常發(fā)生于細(xì)胞膜上的特殊區(qū)域(稱衣被區(qū))。在此過(guò)程中形成的囊泡稱為衣被小體(co

6、ated vesicle)。胞吐作用(exocytosis) 與胞吞作用相反, 細(xì)胞內(nèi)一些由漿膜包裹的小體與細(xì)胞膜相融合,再將其內(nèi)容物“吐”出胞外的過(guò)程,細(xì)胞內(nèi)的分子可以通過(guò)胞吐而分泌,也可以儲(chǔ)存于胞內(nèi)的膜小體中等待胞吐信號(hào)而對(duì)其分泌進(jìn)行調(diào)節(jié)。進(jìn)入M的抗原在酸性環(huán)境中大部分被降解，少量與MHC 類分子結(jié)合成為MHC-多肽復(fù)合物并表達(dá)于細(xì)胞表面，從而被CD4T淋巴細(xì)胞識(shí)別并將抗原提呈給CD4T細(xì)胞?？乖庸づc提呈功能二、樹(shù)突狀細(xì)胞（Dendritic cells, DC）機(jī)體內(nèi)功能最強(qiáng)的抗原遞呈細(xì)胞。DC最大的特點(diǎn)是能夠顯著刺激處女型或初始型T細(xì)胞（Naive T cells）增殖。DC是機(jī)體免

7、疫反應(yīng)的始動(dòng)者，在免疫應(yīng)答的誘導(dǎo)中具有獨(dú)特的地位。（一）DC的基本特征具有典型樹(shù)突狀形態(tài)、膜表面高表達(dá)MHC II類分子并具有一些相對(duì)特異性表面標(biāo)志、且能移行至淋巴器官和刺激初始型T細(xì)胞增殖活化的一類細(xì)胞。小鼠DC： 33D1和NLDC145大鼠DC： OX62人DC： CD1a和CD83。（二）DC的標(biāo)志 DC還表達(dá)可特異性結(jié)合病原微生物的受體以及FcR 。表達(dá)MHC II類分子、共刺激分子CD80及CD86、粘附分子CD40、CD44、CD50以及1、2整合素家族成員。分泌IL-1、IL-6、IL-8、IL-12、TNF-、IFN-、GM-CSF等細(xì)胞因子。（三）DC的來(lái)源髓系干細(xì)胞來(lái)源的

8、DC（myeloid DC）淋巴系干細(xì)胞來(lái)源的DC（lymphoid DC）大多數(shù)DC來(lái)源于骨髓，由骨髓進(jìn)入外周血，再分布到全身各組織。廣泛分布于腦以外的全身各臟器，數(shù)量極少，僅占人外周血單個(gè)核細(xì)胞的1以下，占小鼠脾臟的0.2-0.5%。（四）DC的組織分布位于表皮和胃腸道上皮部位的未成熟DC。高表達(dá)FcR、C3R、MHC I、II類分子胞漿內(nèi)含有稱為Birbeck顆粒的特征性細(xì)胞器具有較強(qiáng)的攝取和加工處理抗原的功能，但其免疫刺激能力較弱。郎格罕斯細(xì)胞（Langerhans cell ，LC）間質(zhì)性DC（interstitial DC)：非淋巴組織間質(zhì)中的DC外周血DC隱蔽細(xì)胞（veiled

9、cell） ：輸入淋巴管和淋巴液中遷移形式的DC并指狀DC（interdigitating cell, IDC）：淋巴組織胸腺依賴區(qū)的DC，具有較強(qiáng)的免疫激發(fā)功能胸腺DC：參與T細(xì)胞陰性選擇濾泡DC（follicular DC, FDC） ：淋巴組織胸腺依賴區(qū)的DC，可能與記憶性B細(xì)胞的形成有關(guān)（五）DC的分化、發(fā)育、成熟及遷移常用于研究的淋巴系DC為胸腺內(nèi)DC，為T(mén)細(xì)胞陰性選擇的主要承擔(dān)細(xì)胞。其分化、發(fā)育、成熟及遷移的特點(diǎn)目前尚不清楚。髓系DC的分化發(fā)育過(guò)程可分為四個(gè)階段：前體階段、未成熟期、遷移期、成熟期。目前從人胎肝、臍血、骨髓、成人外周血以及小鼠的骨髓和外周血中均分離出髓系前體。其功能

10、在于產(chǎn)生各種髓系DC。1. 前 體獲得各種DC前體的方法簡(jiǎn)介臍血骨髓成人外周血小鼠的骨髓未成熟DC主要存在于多種實(shí)體器官及非淋巴組織的上皮（此處的DC即為L(zhǎng)C）能表達(dá)一些膜受體如FCR、人甘露糖受體或鼠DEC205分子未成熟DC能通過(guò)吞飲和吞噬作用攝取抗原。2. 未成熟期DC主要存在于輸入淋巴管、外周血、肝臟血液及淋巴組織。經(jīng)過(guò)淋巴和血液循環(huán)，從輸入淋巴管進(jìn)入淋巴結(jié)。從外周血進(jìn)入脾臟或從肝竇進(jìn)入腹腔淋巴結(jié)，從而啟動(dòng)T細(xì)胞產(chǎn)生免疫反應(yīng)。3. 遷 移 期成熟期DC主要存在于淋巴結(jié)、脾臟及Peyers結(jié)。受趨化因子的作用歸巢至T細(xì)胞區(qū)。4. 成熟期DC表型特征是高表達(dá)MHC I類分子、MHC II類

11、分子、CD80（B71）、CD86（B72）、CD40、ICAM1和HSP等免疫刺激分子及其特異性抗原，CD1a和CD83也是人成熟DC的標(biāo)志。能分泌IL-12能有效地將抗原提呈給處女型T細(xì)胞并使之激活?；罨疶細(xì)胞后它們自身即出現(xiàn)凋亡。DC的分化發(fā)育途徑亦受到所處培養(yǎng)環(huán)境或刺激信號(hào)的影響.（六） DC攝取抗原的途徑細(xì)胞骨架依賴型的、由膜皺折和形成大的囊泡（13um）形成液相內(nèi)吞作用，DC可吞入非常大量的液體，每小時(shí)可達(dá)其細(xì)胞體積的一半，在抗原濃度1010mol/L時(shí)即可由巨吞飲作用使抗原得到提呈。1. 巨吞飲作用借助細(xì)胞膜表面的受體可以有效地捕捉到濃度很低的相應(yīng)抗原。DC不表達(dá)特異性受體，但表

12、達(dá)FcRII受體，可有效捕捉抗原抗體復(fù)合物；表達(dá)甘露糖受體，可攝取甘露糖化及巖藻糖化抗原。2. 受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用吞噬是細(xì)胞攝取大顆?；蛭⑸?0.5m) 的一種內(nèi)吞方式。3. 吞噬作用外周組織中的非成熟DC具有很強(qiáng)的內(nèi)吞活性，它們主要通過(guò)巨吞飲、受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用以及吞噬作用三條途徑攝取抗原，然后遷移至淋巴器官，在遷移過(guò)程中逐漸成熟，表現(xiàn)為攝取抗原的能力下降，而遞呈功能卻增強(qiáng)。未成熟DC內(nèi)含有一些重要的細(xì)胞器官包括內(nèi)質(zhì)體（Endosome）、MC及CV顆粒和溶酶體等。分泌一些趨化因子和具有炎癥介質(zhì)作用的細(xì)胞因子，如LC能產(chǎn)生TNF-、IL-1、IL-6、IL-15等未成熟DC具有攝取和加工處

13、理抗原的功能，但其刺激處女型T細(xì)胞的能力很弱。 外來(lái)抗原物質(zhì)被攝入DC后，經(jīng)蛋白溶解處理后得到一定氨基酸長(zhǎng)度的片段，與MHC II類分子結(jié)合，形成復(fù)合物表達(dá)于DC表面，再遞呈給CD4T淋巴細(xì)胞。（七）DC對(duì)抗原的加工處理與提呈樹(shù)突狀細(xì)胞與免疫激活樹(shù)突狀細(xì)胞與免疫自穩(wěn)樹(shù)突狀細(xì)胞與免疫耐受樹(shù)突狀細(xì)胞與疾病的防治 腫 瘤 感染性疾病 移植免疫 自身免疫性疾病和變態(tài)反應(yīng)性疾?。ò耍?DC的其他功能激活后能表達(dá)豐富的MHC 分子。通過(guò)兩種方式內(nèi)吞抗原,即通過(guò)非特異的胞飲作用或通過(guò)其表面的抗原特異性受體(即膜表面免疫球蛋白)的介導(dǎo)。在抗原濃度非常低的情況下也能有效提呈抗原。三、B淋巴細(xì)胞第二節(jié) 抗原提呈及

14、其機(jī)制外源性抗原和內(nèi)源性抗原來(lái)源于細(xì)胞外的抗原稱為外源性抗原(exgenous antigen),如被吞噬細(xì)胞吞噬的細(xì)菌等。細(xì)胞內(nèi)合成的抗原稱為內(nèi)源性抗原(endogenous antigen),如被病毒感染細(xì)胞合成的病毒蛋白和腫瘤細(xì)胞內(nèi)合成的蛋白等?？乖f呈細(xì)胞將抗原分子降解并加工成一定大小的多肽片段，以MHC-肽復(fù)合物的形式表達(dá)于抗原提呈細(xì)胞表面的過(guò)程 ?？乖幚恚╝ntigen processing)抗原遞呈細(xì)胞在與T細(xì)胞接觸的過(guò)程中其表面的MHC-肽復(fù)合物被T細(xì)胞識(shí)別，從而將抗原信息傳遞給T細(xì)胞的過(guò)程。 抗原提呈(antigen prsenting)內(nèi)源性抗原 MHC I類分子途徑外源

15、性抗原 MHC II類分子途徑MHC I類分子兩條肽鏈，結(jié)構(gòu)類似于Ig。鏈：多態(tài)性糖鏈，分為胞外區(qū)、跨膜區(qū)、胞內(nèi)區(qū)三個(gè)區(qū)。胞外區(qū)又分1、2、3三個(gè)功能區(qū)。肽結(jié)合區(qū)（Peptide Binding domain) ：由1、2對(duì)稱排列，形成溝槽狀結(jié)構(gòu)。肽結(jié)合巢（Peptide Binding Cleft)可容納810肽3是T細(xì)胞CD8分子的識(shí)別部位。跨膜區(qū)將I類分子固定在細(xì)胞膜上。胞內(nèi)區(qū)具有信號(hào)傳導(dǎo)功能。 2m： 2微球蛋白，編碼基因位于15號(hào)染色體（小鼠為2號(hào)）上。非穿膜蛋白，有助于I類分子的表達(dá)和穩(wěn)定性。MHC II類分子鏈，鏈均為多態(tài)性糖鏈，分為1，2，1，2四個(gè)胞外功能區(qū)。肽結(jié)合區(qū)由1與1

16、兩個(gè)區(qū)段組成。肽結(jié)合巢（Peptide Binding Cleft) 可容納較大的抗原肽（1317）。2:T細(xì)胞CD4分子的識(shí)別部位。一、MHC I類分子途徑MHC I 類分子結(jié)合的抗原多肽通常來(lái)源于胞內(nèi)蛋白、核蛋白和病毒蛋白。完整的抗原在胞漿中降解成多肽,而最主要的胞內(nèi)蛋白酶解復(fù)合物是蛋白酶體(proteosome),又稱低分子量多肽或巨大多功能蛋白酶 (lowmolecular weight polypeptide or large mutifunctional protease, LMP)。內(nèi)源性抗原的加工處理和轉(zhuǎn)運(yùn)抗原在胞漿經(jīng)蛋白酶體降解形成多肽后,首先轉(zhuǎn)移至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)腔內(nèi)與新組裝

17、的MHC I 類分子結(jié)合。參與此過(guò)程的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白TAP(transporter associated with antigen processing or transporter of antigenic peptides)。 多肽首先與孔樣結(jié)構(gòu)的胞漿區(qū)結(jié)合, ATP結(jié)合在TAP1和TAP2的羧基端, 經(jīng)水解后導(dǎo)致TAP異二聚體的構(gòu)型改變,從而暴露膜內(nèi)區(qū)的結(jié)合位點(diǎn),使多肽進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)，MHC I類分子與2m結(jié)合為異二聚體，隨后TAP轉(zhuǎn)運(yùn)的多肽與MHC I類分子的溝槽區(qū)結(jié)合形成三聚體，通過(guò)高爾基體移行至細(xì)胞表面。與MHC I類分子結(jié)合的多肽最適長(zhǎng)度為810個(gè)氨基酸，通過(guò)氫鍵與MHC I

18、類分子緊密結(jié)合。2. MHC I類分子的生成和多肽的組裝 3. 內(nèi)源性抗原肽的提呈細(xì)胞表面MHC I類分子結(jié)合的多肽被CD8+T細(xì)胞識(shí)別，從而導(dǎo)致CD8+T細(xì)胞的活化。 二、MHC II類分子途徑外源性抗原的加工處理抗原提呈細(xì)胞以胞吞的方式將抗原內(nèi)吞至細(xì)胞漿中的腔室結(jié)構(gòu)(內(nèi)質(zhì)體及溶酶體)，在酸性環(huán)境中被蛋白酶等水解為抗原多肽片段。2. MHC II類分子的生成和轉(zhuǎn)運(yùn) 在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中新合成的MHC類分子與Ia相關(guān)的恒定鏈（Ii鏈）結(jié)合。通過(guò)高爾基體轉(zhuǎn)運(yùn)至MHC II類分子腔室（MIIC）。含有外來(lái)抗原的內(nèi)體/融酶體與MIIC融合，Ii部分被水解，僅在肽結(jié)合溝槽中殘留一個(gè)小片段CLIP （II類分子相

19、關(guān)的恒定鏈多肽）。3. MHC II類分子的組裝和遞呈抗原肽在HLA-DM的作用下，CLIP與肽結(jié)合溝槽解離，抗原肽結(jié)合到肽結(jié)合溝槽。融合體向細(xì)胞表面移行，通過(guò)胞吐作用表達(dá)于細(xì)胞表面。細(xì)胞表面MHC II類分子結(jié)合的多肽被CD4+T細(xì)胞識(shí)別，從而導(dǎo)致CD4+T細(xì)胞的活化。 無(wú)論抗原通過(guò)何種途徑加工處理，其遞呈過(guò)程均可分為四個(gè)階段：細(xì)胞間的黏附抗原特異性活化共刺激作用細(xì)胞因子信號(hào)參與 三、交叉遞呈現(xiàn)象自然殺傷細(xì)胞(nature killer, NK)自然殺傷細(xì)胞(nature killer, NK)一、NK的來(lái)源來(lái)源于骨髓，屬于大顆粒淋巴細(xì)胞。胸腺細(xì)胞在體外IL-2等細(xì)胞因子存在條件下培養(yǎng)也可誘導(dǎo)出NK細(xì)胞。小鼠脾臟在體內(nèi)IL-3誘導(dǎo)下可促進(jìn)NK細(xì)胞的分化。NK細(xì)胞主要分布于外