抗原提呈细胞与抗原提呈

抗原提呈细胞与抗原提呈AntigenPresentingCells&AntigenPresentation武汉大学基础医学院免疫系熊洁主要内容：1、掌握抗原提呈细胞的概念、种类。2、熟悉抗原的处理和提呈的过程及抗原提呈机制。3、了解与抗原提呈作用相关的免疫分子及其在抗原递呈中的作用。第一节抗原提呈细胞AntigenPresentingCells在机体特异性免疫应答过程中，能摄取、加工及处理抗原，并将抗原信息提呈给T淋巴细胞的一类细胞称为抗原提呈细胞（Antigenpresentingcell，APC）。专职性抗原提呈细胞：能表达MHCII类分子，具有较强的抗原提呈作用的细胞。包括：B淋巴细胞、树突状细胞、单核-巨噬细胞等。非专职性或兼职性抗原提呈细胞:执行抗原提呈时，非组成性表达MHCII类分子，具有一定抗原提呈能力的细胞。包括：内皮细胞、成纤维细胞、上皮细胞等。机体有核细胞均表达MHCI类分子，能将内源性蛋白加工处理成抗原肽，并以抗原肽-MHCI类分子复合物的形式，将抗原信息提呈给CD8+T细胞，成为CTL杀伤的靶细胞，近年来亦将其称为广义的APC，即：所有表达MHC分子并能处理和提呈抗原的细胞。1973年，美国学者Steinman目前所知抗原提呈功能最强的细胞，能够刺激初始（naïve)T细胞增殖，因此DC是适应性免疫应答的始动者，具有独特的地位。一、树突状细胞（DENTRITICCELLS,DC）表面标志尚未发现特异的表面标志。一般通过形态学、组合性细胞表面标志以及在混合淋巴细胞反应MLR中能刺激初始T细胞增殖等三方面加以综合判断。成熟DC的主要标志为CD1a、CD11c、CD83，高水平表达MHC-Ⅰ/Ⅱ类分子，辅助刺激分子CD80及CD86，黏附分子CD40、CD54以及β整合素家族成员。来源、分化、发育及迁移来源按来源不同分髓系DC（DC1）和淋巴系DC（DC2）两类，主要不同点为：①产生的细胞因子（CK）不同，DC1受CD40L刺激后，24h之内即可大量产生IL-12，而DC2不产生IL-12；②诱导分化的细胞不同，DC1诱导Th1分化，而DC2诱导Th2分化。分化、发育、成熟及迁移髓系DC分化发育过程已逐渐清楚，但对淋巴系的知之甚少。前体阶段胎肝、脐血、骨髓、外周血成熟阶段迁移阶段未成熟阶段输入淋巴管、外周血、肝血液及淋巴组织实体器官、非淋巴组织次级淋巴组织很强的内吞、加工、处理抗原的能力，但处理初始T细胞和MLR的能力较弱主要标志为CD1a、CD11c、CD83，高表达MHC-Ⅰ/Ⅱ类分子，协同刺激分子未成熟DC与成熟DC区别特性未成熟DC成熟DCMHC分子表达水平低高B7表达水平缺乏高刺激T细胞活化的能力无有吞噬抗原异物能力有无分布与命名并指状DC：外周淋巴组织和胸腺髓质中的T细胞区，高表达MHC-Ⅰ/Ⅱ类分子间质DC：多种非淋巴器官如心、肺、肾、肝和胃肠道等组织，属于未成熟的DC郎格汉斯细胞：表皮和胃肠上皮细胞部位的未成熟DC隐蔽DC：输入淋巴管和淋巴液中迁移形式的DC滤泡样DC：淋巴组织中的非胸腺依赖区胸腺DC外周血DC生物学功能（1）抗原提呈吞噬作用（phagocytosis）受体介导的内吞（receptor-mediatedendocytosis）吞饮作用（pinocytosis）（2）参与淋巴细胞发育、分化和激活（3）参与免疫耐受的形成二、单核-巨噬细胞单核-巨噬细胞指的是血液中的单核细胞（monocyte,MC）和组织中的巨噬细胞（macrophage,Mφ），具有很强的吞噬能力。Mφ是体内功能最为活跃的细胞之一。网状内皮细胞系统reticuloendothelialsystem,RES单核吞噬细胞系统mononuclearphagocytesystem,MPS单核巨噬细胞单核细胞体积较大，蹄状核（左，普通光镜）胞浆颗粒明显（中透射电镜）腹腔巨噬细胞粘附于玻璃表面（右，扫描电镜）来源及组织分布骨髓造血干细胞多能干细胞定向干细胞单核母细胞前单核细胞单核细胞骨髓中的单核细胞成熟后进入外周血，而后穿过血管内皮细胞间隙进入组织，进一步发育分化为巨噬细胞。生物学特征单核-巨噬细胞具有迁移性，通过吞噬，吞饮和受体介导的方式将颗粒或液体摄入胞内，发挥杀伤作用或对抗原进行加工处理，形成抗原肽-MHC分子表达在细胞表面，提呈给T细胞识别，诱导特异性免疫应答。单核-巨噬细胞具有较强的黏附玻璃或塑料的特性，可以进行分离和纯化。（1）表面标志补体受体：CR1、CR2、CR3IgGFc受体：FcR细胞因子受体：IL-1R，IL-2R，IFN-αβR模式识别受体PRR：甘露糖受体，Toll样受体HLA抗原：MHCI/MHCⅡ类分子黏附分子：LFA-1，ICAM-1协同刺激分子：B7，CD40（2）产生多种酶及活性物质细胞因子：IL-6，12，TNF-α，IFN-γ补体成分：C1-5，B因子凝血因子：凝血因子Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ和凝血酶原反应性氧中间产物：一氧化氮前列腺素白三烯血小板活化因子溶酶体酶溶菌酶主要生物学作用：①吞噬和杀伤作用：具免疫防御，监视和自稳作用，通过ADCC、调理及直接等方式吞噬杀伤病原体、体内突变、衰老细胞。②提呈Ag，启动特异性免疫应答。③分泌细胞因子，参与免疫调节。④其它：参与炎症，止血，组织修复等。三．B淋巴细胞B淋巴细胞可通过BCR摄取抗原，由于抗原与受体特异性结合，所以其摄取Ag的效率很高，在体液免疫应答中发挥重要作用。B淋巴细胞不仅能在体外将蛋白Ag有效的提呈给辅助性T细胞，在体内也能发挥抗原提呈作用，尤其在低浓度Ag时，能浓集Ag并使之内化。B淋巴细胞通过抗原肽-MHCⅡ类分子复合体有效的将抗原提呈给CD4+TH细胞，受到刺激后才表达B7分子，协同抗原的提呈。四、兼职抗原提呈细胞通常情况下不表达MHC-II分子，但在炎症或某些活性分子刺激后，则可表达MHC-II类分子，并能处理和提呈抗原的细胞被称为兼职APC。主要包括血管内皮细胞、各种上皮细胞和间质细胞、皮肤的成纤维细胞等。兼职APC可能参与炎症反应或某些自身免疫病。第二节抗原的处理和提呈AntigenProcessing&Presentation抗原提呈指抗原提呈细胞将Ag加工处理、降解为多肽片段，并与MHC分子结合为多肽-MHC分子复合物，而转移至细胞表面，并与T细胞表面的TCR结合，从而将Ag信息提呈给T淋巴细胞的全过程。抗原提呈细胞（a）内化抗原抗原（b）处理抗原（c）经处理的抗原肽与MHC分子结合后表达于APC表面TT细胞识别复合物一、抗原的摄取抗原分类：外源性抗原（exogenousantigen）:来源于APC外的抗原，如被吞噬细胞吞噬的细菌、细胞或某些自身成分等。内源性抗原（endogenousantigen）：APC内合成的抗原，如病毒感染细胞所合成的病毒蛋白及肿瘤细胞所合成的蛋白等。摄取途径：（1）吞噬作用大颗粒或微生物，如细菌、细胞碎片等。胞吞作用，也称为内化（2）胞饮作用液态物质或极微小颗粒（3）受体介导的内吞作用高效性，选择性，饱和性借助细胞表面受体，有效捕捉浓度较低的相应抗原B淋巴细胞主要通过非特异性的胞饮作用及BCR介导胞吐胞吞二、抗原的加工处理外源性抗原内源性抗原降解为肽段与MHCII结合与MHCI结合CD4+T细胞CD8+T细胞LMP（蛋白酶体）:是MHC内蛋白酶体相关基因（LMP2,LMP7）编码的产物，具有广泛的蛋白水解活性，主要负责将溶酶体外的蛋白降解为多肽。TAP（抗原加工相关转运蛋白）：位于内质网内的一种跨膜蛋白，由TAP1和TAP2两个亚单位组成的异二聚体。TAP依赖ATP对多肽进行主动转运，将内源性抗原肽转运至内质腔内。内源性抗原加工处理提呈途径内源性抗原加工处理提呈途径胞浆内合成的蛋白抗原被LMP（蛋白酶体）降解成8～12个aa的肽段TAP（抗原加工相关转运蛋白）将其转运到粗面内质网结合MHCⅠ类分子形成复合体经高尔基体转运至细胞表面提呈给CD8+Tc细胞TAP（抗原加工相关转运蛋白）TAP分子转运抗原肽效率高，2000个/分，选择性转运长度为8-13aa、C端为碱性或疏水氨基酸残基的肽段。也能转运较长和较短的多肽，亲和力低。对内源性抗原进行加工和提呈过程的总结病毒等微生物侵入靶细胞后，将其本身的遗传物质注入宿主细胞核内，借助宿主的转录和翻译元件，合成的具有异物性的蛋白质抗原内源性抗原被LMP降解成抗原肽通过TAP将胞浆内生成的抗原肽转运到内质网中，经加工修饰成为能与MHC-I类分子结合的抗原肽抗原肽与内质网合成的MHC-I类分子结合形成复合物上述复合物通过高尔基体后，以分泌小泡的形式被运送到细胞表面，供CD8+的T细胞识别MHCII类分子的合成和组装组成MHCII类分子的α链和β链均在粗面内质网中合成，在分子伴侣的协助下，形成αβ异二聚体MHCII类分子。恒定链Ii：①促进MHCII类分子二聚体的形成。②引导MHCII类分子二聚体在细胞内的转运③阻止MHCII类分子在内质网内与某些内源性肽结合。外源性抗原加工处理提呈途径MIIC（MHCII类区室）：富含MHCII类分子以及与处理抗原有关的酶类的胞浆囊泡。CLIP（II类分子相关的恒定链多肽）：在MIIC内Ii被降解，但MHCII类分子的抗原肽结合沟槽内留有一小片段。HLA-DM分子辅助下，CLIP与抗原肽结合沟槽解离，MHCII类分子才能与抗原多肽结合，形成稳定的抗原肽-MHCII类分子复合物，转运至细胞膜。外源性抗原加工处理提呈途径外源性蛋白抗原被质膜包裹、内陷，形成内体内体/溶酶体中，抗原被降解成10～30个aa的肽段内质网中形成MHCα/βIi九聚体MIIC中Ii降解，HLA-DM辅助与MHCII分子形成复合物，转运至细胞表面递呈给CD4+T细胞内源性和外源性抗原加工途径特点比较提呈抗原肽的MHC分子I类分子II类分子应答的T细胞CD8+T细胞CD4+T细胞抗原来源内源性外源性抗原肽产生部位胞质蛋白酶体内体、溶酶体MHC荷肽部位内质网腔MIIC伴随蛋白钙联蛋白、TAPIi链提呈细胞所有有核细胞专职APC内源性抗原加工途径外源性抗原加工途径生理情况下：许多自身蛋白成分可通过内源性抗原-MHCⅠ类分子途径或外源性抗原—MHCⅡ类分子途径，形成自身多肽-MHCⅠ类或Ⅱ类分子复合体表达于APC表面，提呈给T细胞。虽然其占了复合体中的绝大部分，而T细胞并不对其产生应答，表现为自身耐受。三、非经典抗原提呈途径——交叉提呈现象在少数情况下非经典Ⅰ类途径：外源性抗原由MHC-Ⅰ类分子提呈给CD8+T细胞。非经典Ⅱ类途径：内源性抗原由MHC-Ⅱ类分子提呈给CD4+T细胞。激活T细胞效应低四、脂类抗原的加工提呈也称为非经典MHC分子提呈途径。抗原由CD1d分子提呈并交给NK1.1T细胞或γδT细胞。CD1分子提呈抗原的方式类似内体溶酶体加工外源性抗原的途径。人类表达5个CD1家族成员，表型为CD1a-CD1e。CD1a、CD1b和CD1c为1组；CD1d为第2组，都可以递呈脂质抗原给T细胞。CD1e是一个单独的类别，因为它不能表达在细胞表面，但在细胞内脂质运输中起作用。CD1d属于CD1分子家族，是一种MHCI类样分子，能递呈脂质抗原给NKT细胞。CD1d分子小结1.APC的概念与种类。2.名词解释：抗原提呈细胞、内源性抗原、外源性抗原3.内、外源性抗原的提呈过程。