抗原的加工与递呈

抗原的加工与递呈包头医学院于敬达TCRMHC+Ag肽MHCIMHCII内源性Ag外源性Ag（细胞内合成）（细胞外摄入）所有有核细胞APC正常肿瘤Ag病毒AgTc（CD8+T）正常组分异常Ag（细菌、寄生虫等）Th（CD4+T）提呈抗原的C被杀死（靶C）活化B、Tc、炎症反应（M、DC、B）蛋白降解成肽、形成MHC-肽复合物、表达于C膜供T识别靶细胞靶细胞：所有的有核细胞都具有降解胞质内蛋白的能力，而且都表达MHCI类分子，所以，有核细胞一旦表达非己抗原时，例如病毒感染细胞和肿瘤细胞等，都能成为APC，向CD8+T细胞递呈抗原。但通常把通过MHCI类分子向CD8+T细胞递呈抗原的细胞称为靶细胞，而只把表达MHCⅡ类分子并能向CD4+T细胞提呈抗原的细胞称为APC。一、基本概念抗原加工：蛋白质抗原在细胞内被降解成能与MHC分子结合的肽的过程。抗原递呈：MHC分子与抗原肽结合，将其展示于细胞表面供T细胞识别的过程。内源性抗原：细胞内产生的蛋白质抗原，包括自身抗原和非己抗原----MHCⅠ分子递呈。外源性抗原：由细胞外摄入细胞内的蛋白质抗原，包括非己抗原和自身抗原---MHCⅡ分子递呈。二、抗原递呈细胞的种类APC：即抗原递呈细胞，表达MHC和协同刺激分子，能够摄取、加工、处理抗原，并把抗原肽递呈给T细胞的一类特化的细胞群，包括DC、巨噬细胞、活化的B细胞和其他非专职APC。树突状细胞巨噬细胞B细胞APC的分类：非专职APC：内皮细胞、上皮细胞、纤维母细胞及脑内小胶质细胞、各种上皮细胞及间皮细胞等。专职APC：DC、巨噬细胞、活化的B细胞抗原递呈细胞的特点1.树突状细胞(dendriticcell,DC)由美国学者Steinman于1973年发现，因其伸出树枝样突起而得名。1993年Inaba等用GM-CSF体外扩增获得成功。根据来源：分为髓系来源的DC和淋巴系来源的DC。根据分布：淋巴组织中的DC(并指状DC，边缘区DC）；非淋巴样组织中的DC（间质性DC、郎格罕斯细胞）；体液中的DC（隐蔽细胞，血液DC）呈集落悬浮生长的成熟DC（×400）MatureDCsuspendedinmediabycolony（×400）呈散在生长的成熟DC（×400）scatteredmatureDC（×400）DC的特点及功能：通过形态学、组合性表面标志及在混合淋巴细胞反应中能够刺激初始T细胞增殖鉴定。人DC的主要特征性标志为CD11c、CD1a、CD83，是惟一能激活初始T细胞的APC。是目前所知的机体内功能最强的APC，其抗原递呈功能是巨噬细胞的10-100倍。通过三种方式摄取抗原：巨吞饮、受体介导的内吞作用、吞噬作用。在正常组织，DC处于静息状态，为“重量级吞饮者”，每小时可吸收四倍于其体积的细胞外液，表达有一些B7和相对低水平的MHC分子，不擅于抗原提呈一旦有微生物入侵，其定居的组织将成为战场，DC被激活，这发生于其细胞表面的受体识别入侵者的特征性分子（如LPS）或能提供信号提示先天免疫系统正忙于战斗的CK（如Mφ分泌的TNF），DC会离开组织，迁移至最近的淋巴结。在此过程中，其储备的MHCⅡ类分子与来自战区的抗原装载，同时上调MHCⅠ类分子的表达，增加B7产生，故具备了激活初始T的条件DC表面标志树突状伪足组合性表面标志CD1a、CD11c、CD83MHC-II类分子协同刺激分子CD80、CD86黏附分子CD40、CD54特点：激活初始T细胞DC来源、组织分布与分类来源：淋巴系DC、髓系DC命名：DC根据分布或分化程度的不同而命名：表皮、胃肠上皮朗格汉斯细胞实质器官结缔组织间质树突状细胞并指树突状细胞外周免疫器官淋巴滤泡区滤泡状树突状C外周免疫器官胸腺依赖区胸腺髓质区朗格汉斯细胞(LangerhanscellLC)位于表皮和胃肠道上皮部位的未成熟DC，具有较强摄取和加工处理抗原的能力，但其免疫刺激能力较弱。间质性DC（interstitialDC）主要分布在某些非淋巴组织间质中的DC，属不成熟DC，其摄取和加工处理抗原的能力较强，但不能递呈抗原激发免疫应答。隐蔽细胞(veiledcell)为输入淋巴管和淋巴液中迁移形式的DC，由淋巴引流区的局部皮肤或粘膜组织中携带抗原的DC迁移而来。并指状DC(interdigitatingDCIDC)存在于外周淋巴组织的胸腺依赖区，是由LC或间质性DC移行至淋巴结而衍生的成熟DC，具有较强的免疫激发作用。树突状细胞的分化、发育、成熟及迁移前体阶段功能在于产生各种髓系DC。未成熟期未成熟DC主要存在于多种实体器官及非淋巴组织的上皮（LC，间质性DC）。表型特征：表达一些膜受体，具有很强的内吞、加工、处理抗原的能力，但仅表达低水平共刺激分子和粘附分子，刺激初始T细胞的能力较弱。迁移期通过淋巴和血液循环进入淋巴结（体液中的DC）。树突状细胞的分化、发育、成熟及迁移成熟期成熟期DC主要存在于淋巴结、脾及派氏集合淋巴结（IDC、边缘区DC）。表型特征：高表达MHC-I类分子、MHC-Ⅱ类分子、CD80(B7-1)、CD86(B7-2)、CD40、细胞间粘附分子(ICAM-1)和热休克蛋白(HSP)等免疫刺激分子。同时其摄取、处理抗原的能力下调。能有效地将抗原递呈给初始T细胞并使之激活。非成熟DC与成熟DC：非成熟DC具有极强的抗原摄取、加工和处理能力，但其表达MHCII类分子和共刺激分子、黏附分子水平低，故其提呈抗原和激发免疫应答的能力较弱。非成熟DC可以分化成熟，在此过程中其抗原摄取加工能力显著降低，但MHC分子、共刺激分子、黏附分子的表达显著提高，故其提呈抗原和激发免疫应答的能力很强。树突状细胞的功能摄取加工处理提呈抗原参与胸腺内T细胞的阳性、阴性选择参与免疫耐受的诱导参与免疫记忆的维持调节免疫应答2.巨噬细胞（macrophage,MФ）由血液中的单核细胞分化而来。具有强大的吞噬功能（大吞噬细胞）。可通过三种方式摄取抗原。不能活化未致敏T细胞。静止状态几乎不表达MHC和协同刺激分子。3.B细胞主要加工和递呈可溶性抗原。通过两种方式摄取抗原：胞饮、受体介导通过BCR高效摄取抗原，具有浓集抗原的作用。组成性表达MHCII类分子，但不表达协同刺激分子。通过BCR摄入抗原，能有效提呈低浓度抗原。三、抗原加工和递呈的途径经典途径：MHCⅠ类分子递呈内源性Ag----CD8+TMHCⅡ类分子递呈外源性Ag------CD4+T非经典途径-----交叉致敏（一）外源性抗原的加工递呈又称为MHCⅡ类途径。分为抗原的摄取、加工、MHCⅡ类分子的合成与转运、MHCⅡ类分子的组装和抗原多肽的提呈几个阶段。M吞噬颗粒AgDC巨吞饮BBCR介导的胞吞1.外源性抗原的摄取1.外源性抗原的摄取通过胞吞外源性抗原由细胞外进入细胞内，形成内体。内体：胞吞的抗原被质膜包围形成的空泡，是外源性抗原加工的场所。内体经历早期、中期、晚期内体几个阶段，逐渐成熟，最终与溶酶体融合。2.外源性抗原的加工外源性抗原在内体的酸性环境中被附着于内体膜上的蛋白酶水解为多肽片段，并随内体转运至溶酶体或融合为内体/溶酶体。溶酶体及内体是抗原提呈细胞加工处理外源性抗原的主要场所。溶酶体含组织蛋白酶、过氧化氢酶等多种酶，且为酸性环境，可将蛋白抗原降解为适于与MHCⅡ类分子结合的肽。ActivationofCathepsinBatlowpHAthigherpHcathepsinBexistsinapro-enzymeformAcidificationoftheendosomealterstheconformationoftheproenzymetoallowcleavageofthepro-regionLossofthepro-regionexposesthecatalyticsiteoftheproteaseHence:drugsthatalteracidificationoftheendosomesdisturbexogenousantigenprocessing3.MHCⅡ类分子的生物合成与转运合成场所：粗面内质网MHCIIα/β二聚体与Ii链结合，形成（Iiαβ）3Ii链：Ia分子相关的不变链（Ia-associatedinvariantchain,Ii链）CLIP：Ii链中81-104位氨基酸残基的特殊肽段结构，能与所有MHCⅡ类分子的抗原结合槽以不同亲和力结合，称为Ⅱ类分子结合的不变肽链（classIIassociatedinvariantpeptide,CLIP)Needtopreventnewlysynthesised,unfoldedselfproteinsfrombindingtoimmatureMHCInvariantchainstabilisesMHCclassIIbynon-covalentlybindingtotheimmatureMHCclassIImoleculeandforminganonomericcomplexIntheendoplasmicreticulumMHCclassIImaturationandinvariantchainApeptideoftheinvariantchainblockstheMHCmoleculebindingsite.ThispeptideiscalledtheCLassIIassociatedInvariantchainPeptide(CLIP)InvariantchainCLIPpeptideandbchainsofMHCclassIImoleculesCLIPIi链的作用：促进MHCII类分子α链与β链组装和折叠及二聚体的形成。阻止MHCII类分子二聚体在ER（粗面内质网）内与其他内源性多肽结合。促进MHCII类分子二聚体在细胞内的转运。4.MHCⅡ类分子的组装荷肽：MHC分子与抗原肽结合的过程，在MⅡC和CⅡV中进行。MⅡC和CⅡV：MⅡC即MHCⅡ类腔室（MHCclassⅡcompartment)，CⅡV即含MHCⅡ类分子的空泡（MHCclassⅡ-cintainingvesicles),是富含外源性抗原肽和HLA-DM分子的内体。MHCⅡ类分子荷肽过程：（1）蛋白水解酶降解Ii链，CLIP与II类分子结合。（2）HLA-DM分子与HLAII-CLIP复合物结合。（3）CLIP脱离抗原结合槽，抗原结合槽处于开放状态。（4）具有合适锚定基的高亲和力外源性抗原肽进入抗原结合槽，HLA-DM解离。RemovalofCLIP?Howcanthepeptidestablybindtoafloppybindingsite?CompetitionbetweenlargenumberofpeptidesHLA-DMcatalysestheremovalofCLIPMIICcompartmentHLA-DMReplacesCLIPwithapeptideantigenusingacatalyticmechanism(i.e.efficientatsub-stoichiometriclevels)DiscoveredusingmutantcelllinesthatfailedtopresentantigenHLA-DOmayalsoplayaroleinpeptideexchangeSequenceincytoplasmictailretainsHLA-DMinendosomesHLA-DMHLA-DR5.外源性抗原的递呈通过胞吐作用，空泡膜与细胞膜融合，外源性抗原肽-II类分子表达于APC表面，供CD4+T细胞识别。Ag蛋白内体短肽、b链MHCII/li链内质网Li被降解，留CLIP与MHC结合HLA-DMMHC-肽复合物MⅡC表达于C表面YPinocytosisPhagocytosisMembraneIgreceptormediateduptakeYUptake