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第二章免疫分子第四节白细胞分化抗原(LeukocyteDifferentiationAntigen)一、概述白细胞分化抗原是指血细胞在分化成熟为不同谱系(lineage)时，于分化的不同阶段及细胞活化的过程中，出现或消失的一类细胞表面标记分子。白细胞分化抗原除表达在白细胞之外，还表达在红细胞系和巨核细胞/血小板谱系。白细胞分化抗原还广泛分布于非造血细胞如血管内皮细胞、成纤维细胞、上皮细胞、神经内分泌细胞等。20世纪70年代中期以后，由于单克隆抗体技术和基因工程技术在白细胞分化抗原研究中得到广泛应用，因而这一领域的研究进展十分迅速。在世界卫生组织(WHO)和国际免疫学协会联合会(IUIS)的组织下，自1982～2000年已先后举行了七次有关人类白细胞分化抗原的国际协作组会议，并应用以单克隆抗体鉴定为主的聚类分析法，将识别同一分化抗原的来自不同实验室的单克隆抗体归为一个分化群(clusterofdifferentiation,CD),即所谓CD的国际命名法。由CD单抗群所识别的分化抗原也称CD分子。在最初阶段，CD命名法是指对单克隆抗体的分类而言，而目前的研究主要集中在CD分子的结构和功能，因此，在一般情况下，CD主要是指白细胞分化抗原而言。动物白细胞分化抗原也采用CD命名法，与人类CD同源的，加上与人类CD相同的编号，为了与人类CD相区别，牛的CD在其前加Bo,即BoCD，另外，OvCD,CpCD,EqCD分别表示绵羊、山羊、马的白细胞分化抗原。与人类CD没有明显同源性的，或没有充分的证据证明与人类CD同源的，用WC(workshopcluster)表示。因为反刍动物分化抗原之间存在广泛的交叉反应，所以，可以通过交叉反应确定反刍动物的同源分化抗原。分化群BoWC1、OvWC1和CpWC1分别表示牛、绵羊和山羊之间的同源抗原。但是，与人类CD没有同源性的分化抗原还没有确定。WC一旦被证明与人类CD具有同源性，WC即可用CD来表示。目前，有关动物白细胞分化抗原的国际协作组会议已举行了多次，对动物白细胞分化抗原的分类、结构和功能等也有了较深刻的认识。CD分子大多是跨膜的蛋白或糖蛋白，以疏水键与细胞膜的脂质结合，亲水部暴露在细胞膜外。因此，一般可以将CD分子分为胞外部分、穿膜区和胞内部分。但有些白细胞分化抗原以糖基磷脂酰肌醇(GPI)连接方式，锚定在细胞膜上。不同系和不同分化阶段的细胞都有一些特征性CD分子，这些分子不仅是细胞膜上的标志，借此可以识别细胞，而且许多CD分子是具有一定功能的分子，在免疫细胞间或细胞与介质间相互识别过程中具有重要的作用。对CD分子的深入研究，对于认识免疫应答的本质以及临床某些疾病的诊断、预防和治疗都具有十分重要的意义。二、白细胞分化抗原的分类(一)人类白细胞分化抗原的分类2000年在英国Harragate举行的第7次人类白细胞分化抗原国际协作组会议，被确定的人类白细胞分化抗原有247个(CD1～CD247)；根据分布的细胞系将其区分为T细胞、B细胞、髓系细胞、NK细胞、血小板、激活的细胞抗原、粘附分子、内皮细胞、细胞因子受体、红细胞、树突状细胞、干细胞/祖细胞、碳水化合物/凝集素等13个分组。(二)反刍动物白细胞分化抗原的分类1.牛白细胞分化抗原已确定的有30多个2.绵羊白细胞分化抗原OvCD1、OvCD4、OvCD45TD、OvCD45R、OvCD23、OvCD4G、OvCD5、OvWC1、OvCD6、OvCD8、OvCD11a、OvWC2、OvCD11b、OvWC3、OvCD11c、OvWC4、OvCD18、OvWC6、OvCD25、OvWC9。3.山羊白细胞分化抗原至少有CpCD1、CpCD2、CpCD4、CpCD5、CpCD6、CpCD8、CpCD11、CpWC1、CpWC2、CpWC3、CpWC4、CpWC5(三)猪白细胞分化抗原的分类猪白细胞分化抗原的国际专题协作会议已经举行了3次。第二次专题会议于1995年举行，本次会议收集了176种单抗，对猪白细胞分化抗原进行了分析，结果见表1.8.3。第三次专题会议于2001年召开，新增加猪白细胞分化抗原11种(用21种单抗鉴定)：CD11R1、CD11R2、CD11R3、wCD40、wCD46、wCD47、wCD49d、CD61、wCD92、wCD93和CD163；这样使猪白细胞分化抗原总数达到39(四)马白细胞分化抗原的分类马白细胞分化抗原的国际专题协作会议已经举行了两次。第二次专题会议于1995年在美国加利福尼亚举行，这次会议确定的马白细胞分化抗原有：EqCD2、EqCD3、EqCD5、EqCD8、EqCD11a/18、EqCD13、EqCD28、EqCD44、EqMHCⅠ、EqMHCⅡ、EqWC1和EqWC2人和动物白细胞分化抗原很多，也很复杂。相信在将来，还会有更多的分化抗原被发现。三、白细胞分化抗原的结构、分布和功能白细胞分化抗原的种类繁多，功能也多种多样，但其主要功能是在免疫应答中发挥作用。下面仅就与免疫功能有关的主要CD(一)CD21.CD2分子的结构和分布CD2分子又称T11、绵羊红细胞受体(ER)、淋巴细胞功能相关抗原2(LFA-2)和Leu5。CD2是T细胞分化过程中出现的第一个特异性标志，其化学成分为糖蛋白，分子量50kD。CD2有三个功能区：185个氨基酸组成的亲水性胞外功能区；25个氨基酸组成的疏水性穿膜片段；126CD2分子分布于95%T细胞、50%～70%2.CD2(1)粘附功能CD2的配体是LFA-3，后者分布于多种细胞的表面。CTL与靶细胞之间的非特异性粘附，除了CD2与LFA-3结合之外，还有LFA-1与ICAM-1(细胞间粘附分子)结合等。CD2与LFA-3之间的粘附功能对于TCR识别外来抗原与APC细胞表面MHC抗原复合物、肿瘤抗原、病毒感染靶细胞以及同种异体抗原均有重要的辅助作用。最近研究表明，CD48和CD59也是CD2的配体，参与T(2)T细胞旁路激活途径用单抗证明CD2分子内至少有6个不同的抗原决定簇，即9.6/T11、D66、35.1、T112、T113和9-1，T111与绵羊红细胞结合位点有关，其相应的单克隆抗体能阻断E玫瑰花结的形成，T111和T112在静止与激活的T细胞上均有表达，T113仅见于激活的T细胞表面。同时加入抗T112和T113单抗可活化T细胞，促进MHCⅡ类抗原和IL-2受体的表达，并在IL-2存在的条件下，活化的T细胞继续增殖，称为T细胞旁路激活途径。由此可见，CD2与T细胞的(二)CD31．CD3分子的结构和分布CD3分子至少由γ、δ、ε、ζ、η5种多肽链组成，与T细胞抗原受体非共价连接。CD3γ、δ和ε链在细胞膜外都有一个Ig样结构域，都属于免疫球蛋白超家族，但不存在多态性和可变性，因此不直接参与特异性识别抗原。γ、δ、ε链的穿膜部分含有带负电荷的谷氨酸和/或天冬氨酸残基，这与TCR穿膜区带正电荷的赖氨酸、精氨酸相互作用有关。γ、δ、ε链细胞浆部分含44～81氨基酸残基，提供了把信息传到细胞内的条件。γ链分子量为15～28kD，δ链、ε链分子量均为20kD。CD3ζ和η链结构相似，而与γ、δ、ε链无同源性。分子量分别为16kD和21kD2.CD3分子的功能CD3与TCR(T细胞受体)在细胞表面密切结合在一起，组成TCR-CD3复合物，TCR识别抗原后，刺激信号是通过CD3转导的。在体外，抗CD3单抗可促进T细胞表达IL-2R，产生IL-2、TNFα、TNFβ、TNFγ和IL-4等多种细胞因子，诱导非MHC限制的细胞毒作用，增强T细胞、LAK和NK细胞的杀伤肿瘤作用。(三)CD41.CD4分子的结构和分布CD4分子为细胞膜表面单链糖蛋白，人CD4分子由458个氨基酸残基组成，也分为胞膜外区，穿膜区，胞浆内区三部分。CD4分子量为55～60kD，人和小鼠CD4分子约有55%CD4分子分布于部分T淋巴细胞和胸腺细胞表面，在某些B淋巴细胞、单核-吞噬细胞和脑细胞表面也有CD42.CD4分子的功能CD4阳性细胞一般为辅助性T淋巴细胞诱导细胞(helperinducer)(1)作为细胞间的粘附分子：CD4分子与MHCⅡ类分子结合，可以稳定MHCⅡ类分子限制的T淋巴细胞与带有MHCAPC细胞相互作用。抗CD4单抗可封闭T细胞的辅助活性。CD4分子在T、B细胞之间的协同或T、MΦ细胞之间的相互作用方面也(2)传导信号：CD4分子与信号转导成分蛋白酪氨酸激酶p56lck相连接，在抗原诱导的淋巴细胞活化和T细胞增殖与分化的信号转导过程中起重要作用。在T细胞分化的所有阶段，都能检测到p56lck与CD4和CD8(3)作为HIV的受体：CD4分子有数个不同的抗原决定簇。HIV通过病毒囊膜糖蛋白gp120与CD4结合，结合并不需要完整的CD4分子。用重组DNA技术制备的可溶性CD4(sCD4)能有效地阻止HIV和动物AIDS病毒结合和感染CD4+细胞，从而抑制病毒在细胞内复制，抑制靶细胞形成合胞体。由于sCD4不抑制MHCⅡ类抗原与特异性T细胞的相互作用，所以注射sCD4后，正常细胞表面CD4的生理功能不受干扰。用sCD4治疗艾滋病正在进行临床试验，抗CD4单抗也可用于艾滋病的治疗，已进入临床试验阶段。此外，应用CD4-IgG、CD4-PE(绿脓杆菌外毒素)、CD4-PA(蓖麻毒素A)等杂交分子杀伤HIV感染的T细胞，作为抗艾滋病的(四)CD81.CD8分子的结构和分布CD8分子是由α和β两条多肽链组成的穿膜糖蛋白，两条多肽链之间由二硫键连接。CD8胞外多肽链的折叠类型与Ig相似，绞链区富含脯氨酸、苏氨酸和丝氨酸，其中有17个氨基酸与IgCD8分子分布于部分T淋巴细胞和胸腺细胞上，NK细胞表面的CD8最近发现血清中存在着可溶性CD8分子(sCD8)，白血病、艾滋病、急性传染性单核细胞增多症、再生障碍性贫血、同种异体移植、类风湿性关节炎和全身性红斑狼疮等患者血清中sCD8水平增高，其升高的水平与疾病的严重程度、病情变化、治疗反应以及预后有密切的关系。2.CD8(1)作为细胞间的粘附分子：MHCⅠ类分子是CD8分子的配体。CD8分子与MHCⅠ类分子结合可以稳定MHCⅠ类分子限制的T细胞(主要是CTL)与带有MHCⅠ类分子与抗原复合物的CD8阳性细胞为抑制性T淋巴细胞/细胞毒性T淋巴细胞(suppressorTlymphocyte/cytotoxicTlymphocyte,Ts/Tc)(2)传导信号：CD8与CD4一样，其胞内部分与蛋白酪氨酸激酶p56lck相连，在T细胞(五)CD11a/CD18又称淋巴细胞功能相关抗原-1(LFA-1)，是由α、β两条肽链构成的异二聚体糖蛋白。α链为CD11a，β链为CD18。广泛分布于T细胞、B细胞、粒细胞、单核细胞和激活的巨噬细胞表面。它的主要功能有：①参与CTL、NK细胞介导的杀伤过程。②参与辅助性T细胞的作用，包括对外来抗原和丝裂原的增殖反应；促进IL-2的产生和辅助B细胞对胸腺依赖抗原的抗体反应。③参与粒细胞及单核细胞介导的ADCC作用。④参与淋巴细胞归巢以及淋巴(六)CD11b/CD18又称3型补体受体(CR3)，也是由α、β两条肽链构成的异二聚体糖蛋白。CR3、CR4和LFA-1均属粘附分子整合素(integrin)家族中的成员，三者结构极为相似，β链完全相同，命名为CD18，而α链各不相同，LFA1为CD11a、CR3为CD11b，CR4为CD11c。CR3分布NK细胞及细胞毒性T细胞和B细胞上，其配体为iC3b，此外，CR3还可与细菌LPS和酵母细胞壁上β葡聚糖相结合。CR3的主要生物学活性是细胞粘附作用。它可使效应细胞与靶细胞之间密切接触，增强吞噬作用，因而在(七)CD11c/CD18又称Ⅳ型补体受体(CR4)，α链为CD11c，β链为CD18。CR4主要分布于中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞和血小板上，其配体为iC3b和C3dg。CR4的功能是增强Fc受体介导的吞噬作用，但也可介导Fc(八)CD21又称2型补体受体(CR2)和EB1.CD2