医学免疫学-APC与抗原的加工及提呈

抗原提呈细胞与抗原的加工及提呈第十一章南华大学医学免疫学教研室Q：为什么需要APC存在？初始T细胞的完全活化需要两种活化信号的协同作用。“双信号”第一节抗原提呈细胞的种类与特点抗原提呈细胞(Antigen-presentingcell,APC)能够加工抗原并以抗原肽-MHC分子复合物的形式将抗原肽提呈给T细胞的一类细胞，在机体的免疫识别、免疫应答与免疫调节中起重要作用。APCMHC分子TcellTCRAg肽通过MHCII类分子提呈外源性抗原的APCAPC一、APC的分类通过MHCI类分子提呈内源性抗原的APC病毒感染的细胞肿瘤细胞专职性APC特点：表达MHC-Ⅱ类分子，共刺激分子和AM非专职性APC(non-professionalAPC)单核/巨噬细胞(Mo/MΦ)树突状细胞(DC)B细胞(professionalAPC)一、APC的分类通过MHCII类分子提呈外源性抗原的APC包括：内皮细胞、成纤维细胞、上皮细胞等；以及表达MHCⅠ类分子的靶细胞（肿瘤细胞、病毒感染细胞等）。非专职性APC(non-professionalAPC)特点：通常情况下不表达MHC-Ⅱ类分子，共刺激分子和AM，在炎症或IFN-γ刺激下才表达。二、专职性抗原提呈细胞美国学者Steinman于1973年发现。*成熟时伸出许多树突状或伪足样突起而得名。*体内功能最强和最重要的APC；*能显著刺激初始T细胞增殖。—DC是机体适应性T细胞免疫应答的始动者—连接固有免疫和适应性免疫的桥梁（一）树突状细胞(dendriticcell,DC)经典DC(conventionalDC)：来自髓样干细胞浆细胞样DC(plasmacytoidDC)：来自淋巴样干C1、DC的类型“髓系DC”，主要参与免疫应答的诱导与启动。通过分泌I型IFN而参与抗病毒固有免疫；参与自身免疫病的发生发展；加工提呈抗原。Fig.2.经典DC的成熟过程2.经典DC的成熟过程•未成熟DC表达模式识别受体，识别和摄取外源性抗原抗原加工能力强低表达MHCII类分子、共刺激分子和AM•迁移期DC隐蔽细胞：在输入淋巴管和淋巴液中迁移的DC外周血DC：迁移的DC和DC前体•成熟DC：并指状DC（IDC）间质DC：分布于非免疫器官组织间质朗格汉斯细胞(LC)：皮肤，含Birbeck颗粒成熟DC表面有许多树突样突起低表达模式识别受体，识别和摄取外源性抗原的能力弱加工抗原的能力弱高表达表达MHCII类分子、共刺激分子和AM，有效提呈抗原和激活T细胞，启动适应性免疫应答2.经典DC的成熟过程未成熟DC成熟DCFcR及甘露糖RMHC-II分子共刺激分子Ag摄取加工能力Ag提呈能力++迁移倾向性主要功能+++++++-/+++-/+-/+-/+炎症组织外周淋巴组织摄取/加工/处理Ag提呈Ag表11-1未成熟和成熟DC特点的比较通过模式识别受体和FC受体识别病原微生物或抗原-抗体复合物通过胞饮作用、吞噬作用和受体介导的内吞作用等摄取抗原pDC产生I型干扰素，参与抗病毒固有免疫3.Dc的功能（1）识别、摄取和加工抗原，参与固有免疫①提供双信号，活化T细胞DC-Ag肽：MHC分子复合物TCR—…CD3信号１-协同刺激分子(CM)信号２CMR—T(CD80、CD86、CD40…)(CD28、CD40L…)3.Dc的功能（2）抗原提呈与免疫激活作用②产生CKs诱导活化T细胞增殖和分化③高表达ICAM-1等黏附分子，有利于细胞间的相互作用④DC是唯一能激活初始T细胞的专职性APC⑤促进B细胞的增殖与分化诱导Ig类别转换/释放某些可溶性因子。3.Dc的功能（3）免疫调节作用：分泌CKs和趋化因子调节其他免疫细胞的功能。①诱导中枢免疫耐受：胸腺DC在胸腺，T细胞通过识别DC表面的自身pMHC而发生凋亡(阴性选择),从而排除自身应答性T细胞克隆。②诱导外周免疫耐受：非成熟DC（4）免疫耐受的诱导与维持3.Dc的功能Th0Th1细胞免疫IL-12IL-12如：（二）单核/巨噬细胞(Mo/MΦ)单核细胞(Mo)—外周血MΦ——组织1、组成及分布(MononuclearPhagocyteSystem,MPS)单核吞噬细胞系统骨髓血液组织多能干细胞髓样干细胞单核母细胞前单核细胞单核细胞单核细胞巨噬细胞结缔组织：组织细胞肺：肺泡巨噬细胞肝：枯否细胞脾与淋巴结：巨噬细胞浆膜腔：胸、腹腔巨噬细胞神经组织：小胶质细胞骨：破骨细胞关节：滑膜A型细胞单核吞噬细胞系统细胞的分化和分布2、MΦ的表面标志（2）膜抗原：提呈AgMHCⅡ/Ⅰ类分子（静止时低水平）（1）膜受体：识别AgFcγR/CR(C3bR/C4bR)/PRR/CKR（3）协同刺激分子：第二信号CD80(B7-1)、CD86(B7-2)、ICAM-13、MΦ的Ag提呈作用特点（1）摄取和加工力强（2）正常情况提呈力较弱（MHCI/II类分子及共刺激分子较低），活化后明显增强；（3）仅激活已活化或记忆性T细胞。（三）B细胞无吞噬功能，BCR特异性识别浓集和内化抗原或胞饮作用摄取抗原为主；只提呈可溶性Ag；活化和记忆性B细胞才能提呈Ag（静息状态不表达CD80、CD86等共刺激分子）。Ag浓度较低和再次应答时重要作用；同时具有体液免疫效应细胞和APC的重功能mIg介导的内吞CR介导的内吞FcR介导的内吞吞饮吞噬吞饮外源性抗原的摄取方式被动吸附第二节抗原的加工和提呈APC降解Ag并加工成一定大小的多肽片段、与MHC分子结合，形成pMHC再转运到APC表面的过程。APC与T细胞接触过程中，表达于细胞表面的pMHC被T细胞识别，形成TCR-抗原肽-MHC三元体，从而诱导T细胞活化的全过程。Ag加工/处理(antigenprocessing)Ag提呈(antigenpresentation)TCR的识别1、内源性抗原(endogenousantigen)根据抗原是否在APC内合成分类：2、外源性抗原(exogenousantigen)并非由APC合成、来源于APC外的抗原。eg.:细菌、细胞等在APC内新合成的抗原。eg.：病毒感染细胞细胞内合成的病毒蛋白突变细胞细胞内合成突变蛋白一、APC提呈抗原的分类ReviewMHCⅠ类分子途径—内源性Ag提呈途径脂类抗原的CD1分子提呈途径MHCⅡ类分子途径—外源性Ag提呈途径非经典的抗原提呈途径Summary二、APC加工和提呈抗原的途径内源性Ag主要通过MHCⅠ类分子途径加工处理与提呈。参与细胞：所有有核细胞。1、内源性抗原的加工与转运2、MHCⅠ类分子的生成与组装3、抗原肽-MHCⅠ类分子复合物的形成与Ag提呈（一）MHCⅠ类分子途径1、内源性抗原的加工与转运（一）MHCⅠ类分子途径细胞内蛋白与泛素结合形成泛素化蛋白，被蛋白酶体降解蛋白酶体（20S）：大分子蛋白水解酶复合体，主要负责将溶酶体外的蛋白质降解为多肽。免疫蛋白酶体（26S）具有较强的酶活性，其β亚单位又称低分子量多肽（LMP）TAP（transporterassociatedwithantigenprocessing）:抗原加工相关转运物位于内质网表面，TAP1和TAP2各跨ER膜6次，共同在ER膜上形成孔道TAP选择性转运适合与MHCI类分子结合的含8-16个AA的抗原肽（一）MHCⅠ类分子途径2、MHCⅠ类分子的生成与组装伴侣蛋白钙联蛋白、钙网蛋白和TAP相关蛋白（tapsin）参与α链的折叠；α链与β2m组装成MHCI分子；保护α链不被降解；Tapsin介导I类分子与TAP的结合α链、β2m合成部位：ER（一）MHCⅠ类分子途径3、抗原肽-MHCⅠ类分子复合物的形成与Ag提呈抗原肽结合槽：α1和α2功能区内质网的氨基肽酶（ERAP）:修剪Ag肽羟基氧化还原酶(Erp57)：催化α2功能区二硫键断裂和重建（一）MHCⅠ类分子途径内源性Ag蛋白酶体降解Ag肽(8~12个aa)TAP转运内质网腔(Ⅰ类分子在此合成)形成Ag肽:MHCⅠ类分子复合物Golgi转运靶细胞膜表面提呈CD8+T-TCRSummary（一）MHCⅠ类分子途径内源性抗原通过MHCⅠ类分子途径加工处理和提呈（一）MHCⅠ类分子途径（二）MHCⅡ类分子途径外源性Ag主要通过MHCⅡ类分子途径加工处理与提呈。1、外源性抗原的摄取与加工2、MHCⅡ类分子的合成与转运3、MHCⅡ类分子的组装和抗原肽的提呈（二）MHCII类分子途径Ag降解场所：内体/溶酶体蛋白AgAPC摄入初步降解多肽内体/吞噬溶酶体Ag肽(10~30个aa)转运至酶降解1.外源性抗原的摄取与加工内体与MⅡC(溶酶体样细胞器)融合内质网中新合成的MHCII分子与内质网膜上Ia相关恒定链（Ia-associatedinvariantchain，Ii）结合成(αβIi)九聚体。Li的主要功能：促进MHCⅡ类分子α链与β链组装和折叠及二聚体的形成；促进MHCⅡ类分子通过Golgi从ER转运到MⅡC。阻止MHCⅡ类分子与其他内源性多肽结合；2.MHCⅡ类分子合成与转运2.MHCⅡ类分子合成与转运CLIP—MHCⅡ类分子相关的恒定链多肽(classⅡassociatedinvariantchainpeptide)作用：封闭MHCⅡ类分子的抗原肽结合槽。MⅡC：MHCⅡ类分子小室2.MHCⅡ类分子合成与转运3.MHCⅡ类分子的组装和抗原肽的提呈HLA-DM分子：使CLIP与抗原肽结合槽解离抗原肽结合槽：α1+β1，结合13-18aa3.MHCⅡ类分子的组装和抗原肽的提呈MHCⅡ类分子Ii(αβIi)3Ii降解(MⅡC)CLIPHLA-DM与Ag肽结合槽解离抗原肽-MHCⅡ类分子复合物3.MHCⅡ类分子的组装和抗原肽的提呈＋外源性AgAPC摄入蛋白酶降解Ag肽(13-18aa)(αβIi)3CLIP酸性环境、蛋白酶降解IiHLA-DM降解CLIP(MⅡC)MHCⅡ类分子结合提呈CD4+T细胞(内体、溶酶体和MⅡC)Summary（二）MHCII类分子途径外源性抗原通过MHCII类分子途径加工处理和提呈（二）MHCII类分子途径MHCⅠ类分子途径MHCⅡ类分子途径Ag来源内源性Ag外源性AgAg降解的胞内位置蛋白酶体内体、溶酶体和MⅡC处理和提呈Ag的细胞所有有核细胞专职性APCAg与MHC分子结合部位内质网MⅡC提呈抗原的MHC分子MHCⅠ类分子MHCⅡ类分子识别和应答细胞CD8+T(主要为Tc)CD4+T(主要为Th)伴侣分子TAP、钙联蛋白Ii链、钙联蛋白表11-2MHCⅠ类分子和MHCII类分子途径比较MHCⅠ类分子内源性抗原MHCⅡ类分子外源性抗原MHCⅠ类分子能提呈外源性Ag（三）非经典的抗原提呈途径（MHC分子对抗原的交叉提呈）MHCⅡ类分子也能提呈内源性Ag（三）非经典的抗原提呈途径外源性Ag交叉提呈的机制外源性抗原从内体或吞噬溶酶体中溢出或直接穿越细胞膜进入胞质溶酶体中抗原肽通过胞吐作用排出并与细胞膜表面空载MHCI类分子结合细胞表面的和新合成的MHCI类分子进入内体直接与外源性抗原肽结合（三）非经典的抗原提呈途径内源性Ag交叉提呈的机制含内源性抗原的细胞或凋亡小体被APC摄取形成内体内源性抗原肽被释放到胞外，与细胞膜表面空载的MHCⅡ类分子结合为复合物（三）非经典的抗原提呈途径（三）非经典的抗原提呈途径（四）脂类抗原的CD1分子提呈途径CD1与β2m组成MHCⅠ类样分子而提呈脂类Ag；CD1a~c对脂类Ag加工、提呈，活化特异性T细胞，介导适应性免疫应答；CD1d对脂类Ag加工、提呈，活化NKT细胞，参与固有免疫应答。脂类抗原与APC表面的CD1分子结合而被提呈思考题1.APC的概念，专职性APC的种类和特点。2.抗原加工处理、抗原提呈的含义？3.DC、Mφ及B细胞摄取抗原的方式有何异同？4.MHCⅠ类分子途径和MHCⅡ类分子途径的比较。