医学免疫学课件：7.免疫细胞膜分子

1、 免疫应答的完成依赖于免疫细胞间的相互作用，免疫应答的完成依赖于免疫细胞间的相互作用， 作用方式：作用方式： 细胞间的直接接触；细胞间的直接接触； 细胞因子或其它介质介导。细胞因子或其它介质介导。 免疫细胞膜分子是免疫细胞之间或细胞与介质之免疫细胞膜分子是免疫细胞之间或细胞与介质之 间相互识别的物质基础。间相互识别的物质基础。 免疫细胞膜分子免疫细胞膜分子 Membrane molecules of immune cells P18-26 Engelhardt, K.R. et al, J Allergy Clin Immunol, 2012. 129(2): 294-305. 介导免疫细胞间

2、的相互作用介导免疫细胞间的相互作用 部分免疫细胞膜分子也被称为细胞表面标记（部分免疫细胞膜分子也被称为细胞表面标记（Cell Surface Marker），），包括包括TCR、BCR、MHC、LDA、AM等。等。 细胞表面标记细胞表面标记 （一）（一）LDA（Leukocyte Differentiation Antigen）白白 细胞分化抗原细胞分化抗原 1、概念：在白细胞发育、成熟、分化、活化过程中、概念：在白细胞发育、成熟、分化、活化过程中 出现或消失的细胞表面标志。出现或消失的细胞表面标志。 2、特点：表达广泛；多为跨膜糖蛋白；、特点：表达广泛；多为跨膜糖蛋白； 部分被糖基磷脂酰肌醇

3、部分被糖基磷脂酰肌醇 （Glycosylphosphatidylinositol，GPI） 锚定在细胞膜表面。锚定在细胞膜表面。 3、根据胞膜外区结构分类：、根据胞膜外区结构分类：IgSF；TNFSF；TNFRSF； 整合素；选择素等。整合素；选择素等。 第一节白细胞分化抗原第一节白细胞分化抗原 一、概念及结构表达特点一、概念及结构表达特点 ITAM 免疫受体酪氨酸活化基序（immunoreceptor tyrosine-based activation motifs, ITAM）：基本结构为YxxL/V，在胞膜相 连的PTK作用下，Y发生磷酸化，招募胞浆中具有SH2结构 域的其它PTK，启动

4、细胞活化。 ITIM 免疫受体酪氨酸抑制基序 （immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motifs, ITIM ）：基本 结构为I/VxYxxL，在胞膜相连的 PTK作用下，Y发生磷酸化，招 募胞浆中具有SH2结构域的PTP， 抑制细胞活化。 （二）（二）CD（Cluster of Differentiation） 1、概念：以单克隆抗体鉴定为主，、概念：以单克隆抗体鉴定为主，由国际白细胞分化由国际白细胞分化 抗原会议抗原会议将来自不同实验室的单克隆抗体所将来自不同实验室的单克隆抗体所 识别的同一种分化抗原归为同一个分化群，识别的同一种分化抗原归为同

5、一个分化群， 简称简称CD。 2、 组成：组成： CD1-CD363； 多为动态表达；多为动态表达； T细胞发育细胞发育: CD4-CD8-; CD4+CD8+; CD4+ or CD8+。 The molecules appear or disappear on the cell surface of human leukocyte during the processes of development, differentiation, maturation, and activation. Human Leukocyte Differentiation Antigen (HLDA) HL

6、DA Workshop （ / ） Section of CDs （1）T cells: CD2, CD3, CD4, CD8, et al. （2） B cells：CD19, CD20, CD21, et al. （3）Myeloid cells: CD14, CD64, et al. （4）Dendritic cells：CD273, CD274, et al. （5）Adhesion structures: CD11a-CD11c, et al. （6）Cytokine/chemokine receptors. （7）Stem/Progenitor cell

7、s：CD133, et al. （8）Stromal cells：CD292, et al. （9）Erythroid cells：CD233-CD242, et al. （10）Platelets：CD36, CD41, CD51, CD61, et al. （11）NK cells：CD16, CD56, et al. （12）Endothelial cells: CD105, CD106 et al. （13）Non-lineage molecules：CD30, CD32, CD46, et al. （14）Carbohydrate structures: CD60a-CD60c, C

8、D75, et al. 二、与二、与T细胞增殖、活化有关的细胞增殖、活化有关的CD分子分子 CD2； CD3； CD4/CD8； CD28/CD152； CD278（ICOS）；）； CD279（PD-1）。）。 属于属于IgSF分子。分子。 IgIg超家族的结构特点超家族的结构特点 此类分子多为此类分子多为Ig超家族分子；超家族分子； Ig超家族分子：由约超家族分子：由约100个氨基酸组成、通过个氨基酸组成、通过链内二硫键链内二硫键 形成的具有类似形成的具有类似Ig可变区（可变区（V区）或稳定区（区）或稳定区（C区）结构区）结构 的功能区（的功能区（domain），），并在氨基酸序列上与并在

9、氨基酸序列上与Ig有一定的有一定的 同源性的分子。同源性的分子。 （一）（一）CD2(淋巴细胞淋巴细胞功能功能相关相关抗原抗原-2, Lymphocyte Function associated Antigen-2, LFA-2, E-receptor, SRBC-receptor ) 配体：配体：人人LFA-3(CD58)、SRBC等；等； 主要功能：介导主要功能：介导T细胞与细胞与APC之间的作用。之间的作用。 T cell （二）（二） CD3 与与TCR共同组成共同组成T细胞抗原受体；细胞抗原受体； 膜内区含有膜内区含有ITAM，其，其Y被被p56lck磷酸化后，结合磷酸化后，结合ZA

10、P-70， 在信号转导过程中起关键作用。在信号转导过程中起关键作用。 （三）（三）CD4/CD8： CD4：单链跨膜蛋白，胞膜外区：单链跨膜蛋白，胞膜外区含含4个个Ig结构域，远膜端的结构域，远膜端的 两个结合两个结合MHCII类抗原的类抗原的 2区。区。 CD8：异源双体分子异源双体分子，均为单链跨膜蛋白，胞膜外区均为单链跨膜蛋白，胞膜外区各各 含含1个个Ig结构域，结合结构域，结合MHCI类抗原的类抗原的3区区。 TCR的的co-receptor，辅助辅助TCR识别识别pMHC； 胞内区与胞内区与PTK p56lck结合结合，参与参与T细胞活化。细胞活化。 CD4是是HIV gp120的受

11、体。的受体。 （四）（四）CD28/CD152 均为同源二聚体；共用配体均为同源二聚体；共用配体CD80（B7-1）/CD86（B7-2）； CD28：静息和活化静息和活化T细胞均表达，细胞均表达，90CD4+T细胞和细胞和 50CD8+T细胞；细胞； CD152（CTLA-4）：）：活化的活化的CD4+和和CD8+T细胞。细胞。 CD28：具有：具有ITAM基序，基序，与与CD80或或CD86结合后结合后，产生协同产生协同 刺激信号（刺激信号（co-stimulatory signal），），促进促进T细胞活化；细胞活化； CD152：具有：具有ITIM 基序，与基序，与CD28竞争结合竞争

12、结合CD80或或CD86， 抑制抑制T细胞活化。细胞活化。 CTLA4-Ig抑制免疫应答抑制免疫应答, 治疗移植排斥治疗移植排斥、自身免疫病自身免疫病； CD80或或CD86基因转染肿瘤细胞作为肿瘤疫苗起抗肿瘤作用基因转染肿瘤细胞作为肿瘤疫苗起抗肿瘤作用。 CTLA-4Ig融合蛋白结构示意图融合蛋白结构示意图 -S-S- IgG Fc CTLA-4 B7基因转染的肿瘤疫苗基因转染的肿瘤疫苗 （五）（五）CD278（ICOS） 协同刺激分子，配体为协同刺激分子，配体为ICOSL/B7-H2； 在初始在初始T细胞中，其表达水平较低；在活化细胞中，其表达水平较低；在活化T细胞中，与细胞中，与 CD2

13、8相当；相当； 在在CD28之后发挥作用；之后发挥作用； 促进促进T细胞增殖，调节多种细胞因子产生。细胞增殖，调节多种细胞因子产生。 协同抑制分子协同抑制分子, 配体为配体为PD-L1与与PD-L2；抑制；抑制T细胞增殖和存活。细胞增殖和存活。 PD-1 inhibits TCR/CD28 signaling. Upon engagement with PD-L1 or PD-L2, PD-1 is phosphorylated at both thyrosine containing motifs ITIM and ITSM. The phosphatase SHP2 (and possib

14、le SHP1 as well) is recruited to phosphorylated ITSM (immunoreceptor tyrosine-based switch motif). SHP2 dephosphorylates phosphatidylinositol-3-kinase (PI3K) and ZAP70/CD3, ultimately attenuating TCR/CD28 signaling and T cell activation. Kamphorst AO, et al. Curr Opin Immunol. 2013 Jun;25(3):381-8 （

15、六）（六）PD-1（CD279） PD-1 in T-cell activation, exhaustion, and effector function McDermott DF, et al. Cancer Med. 2013 Oct;2(5):662-73. 三、与三、与B B细胞增殖活化有关的膜分子细胞增殖活化有关的膜分子 B细胞抗原受体复合物：细胞抗原受体复合物：mIg+Ig/Ig； B细胞共受体：细胞共受体：CD19/CD21/CD81，CD19可传递活化信号；可传递活化信号； 协同刺激分子：协同刺激分子：CD40，CD80，CD86； 其它：其它：CD20，CD22，CD32。

16、（一）（一）BCR和和BCR辅助受体辅助受体 1、结构：结构： CD40：TNFRSF成员；成员； CD40L：TNFSF成员。成员。 2、分布：分布： CD40：B细胞细胞； CD40L：活化的活化的CD4 T细胞 细胞。 3、功能、功能： 二者相互作用二者相互作用后，促进后，促进B细胞增殖细胞增殖、分化分化，促进促进Ig类别转换、类别转换、 亲和力成熟；促进亲和力成熟；促进T细胞细胞活化。活化。 CD40L缺陷导致性联高缺陷导致性联高IgM综合征综合征（Hyper IgM syndrome， HIGM1), IgG、 IgA、IgE缺陷缺陷。 （二）（二）CD40和和CD40L (CD15

17、4) B细胞活化的双信号细胞活化的双信号 静息静息B细胞不表达或低表达，活化后表达增强，结合细胞不表达或低表达，活化后表达增强，结合 CD28和和CTLA-4，为，为T细胞活化提供第二信号。细胞活化提供第二信号。 （三）（三）CD80，CD86 （四）（四）CD20，CD22 CD20：B细胞的特异性标志，是治疗性单抗的靶点；细胞的特异性标志，是治疗性单抗的靶点； CD22：抑制性受体，胞内段含有：抑制性受体，胞内段含有ITIM，特异性表达于，特异性表达于 B细胞，负向调节细胞，负向调节CD19/CD21/CD81。 第二节第二节 粘附分子粘附分子 (Adhesion Molecule, AM

18、) 一、概念一、概念 介导细胞与细胞、介导细胞与细胞、 细胞与胞外基质间相互接触、相互细胞与胞外基质间相互接触、相互 作用的膜分子。绝大多数粘附分子已被命名为作用的膜分子。绝大多数粘附分子已被命名为CD分子。分子。 二、分类二、分类 (Classification) Ig超家族粘附分子（超家族粘附分子（Ig Super family）；）； 整合素（整合素（Integrin）；）； 选择素（选择素（Selectin）。 1、结构特征结构特征: 含含Ig样样结构域的结构域的AM;（ICAM-1, CD54 )。 ( (一一) )IgIgSFSF粘附分子粘附分子 D1 D2 D3 D4 D5 细胞

19、膜细胞膜 LFA1, LFA1, 鼻病毒鼻病毒 CR3 2 2、 配体配体及功能：及功能： LFA-1(CD11a/CD18)LFA-1(CD11a/CD18); ; CD11CD11b b/CD18/CD18等；等； （1 1）介导）介导APCAPC与与T T细胞细胞间间的非特异结合；的非特异结合； （2 2）协助介导白）协助介导白细胞从血管向炎症部位的迁移。细胞从血管向炎症部位的迁移。 1 1、概念：介导细胞与细胞外基质、细胞与细胞之间的粘附，、概念：介导细胞与细胞外基质、细胞与细胞之间的粘附， 使细胞得以附着而形成整体的粘附分子。使细胞得以附着而形成整体的粘附分子。 2 2、组成：组成：

20、 、 链通过非共价键连接形成的链通过非共价键连接形成的异源异源二二体体 分子分子；不同不同 链或链或 链之间有一定的同源性。链之间有一定的同源性。 （二）整合素（二）整合素（ Integrin） 3 3、分类：、分类： 目前发现目前发现1818种种 链，链，8 8种种 链，组合形成链，组合形成2424种整合素分子；种整合素分子； 根据根据 链不同，整合素可分为链不同，整合素可分为 1-1- 8 8共共8 8个亚群，每一亚群个亚群，每一亚群 利用同一种利用同一种 链，而链，而 链各不同；链各不同； 多数多数 链只能与一种链只能与一种 链结合；而大部分链结合；而大部分 链可结合不同的链可结合不同的

21、 链。链。 整合素家族整合素家族 1 1主要涉及细胞与细胞外基质的结合；主要涉及细胞与细胞外基质的结合； 2 2参与白细胞与内皮细胞或其它免疫细胞的粘附；参与白细胞与内皮细胞或其它免疫细胞的粘附； 3 3涉及炎症部位或血管损伤部位血小板和中性粒涉及炎症部位或血管损伤部位血小板和中性粒 细胞的相互作用。细胞的相互作用。 1 1、 2 2和和 3 3亚群是整合素家族的主要成员亚群是整合素家族的主要成员 组成：组成：12个成员；个成员； 链为链为CD29。 VLA：Very Late Activation Antigen，迟现抗原，迟现抗原，T细胞细胞 活化晚期才能从细胞表面检测到的抗原。其实，多数

22、活化晚期才能从细胞表面检测到的抗原。其实，多数 VLA表达广泛，并不局限于淋巴细胞。表达广泛，并不局限于淋巴细胞。 配体配体：胞外基质蛋白，胞外基质蛋白，IgSF AM等。等。 功能：功能：作用广泛，调控细胞增殖、存活、迁移等；作用广泛，调控细胞增殖、存活、迁移等； VLA4（CD49d/CD29）参与免疫细胞粘附；）参与免疫细胞粘附； 为为T细胞活化提供协同刺激信号。细胞活化提供协同刺激信号。 1 integrin，VLA CD11a/CD18(LFA-1), L 2； CD11b/CD18(CR3), M 2； CD11c/CD18 (CR4), x 2; CD11d/CD18 , D 2

23、。 2 integrin(CD11/CD18，白细胞整合素，白细胞整合素) （1）CD11a/CD18(LFA-1)的结构的结构 Nature reviews of immunology, 2011, 11, 416-426. 配体配体：CD54CD54等；等； 功能：功能：淋巴细胞活化淋巴细胞活化、白细胞粘附白细胞粘附。 CD11a/CD18(LFA-1)的配体及功能的配体及功能 又称又称Mac-1Mac-1抗原抗原； 配体：配体：CD54CD54、iC3biC3b等等。 功能：功能：介导细胞粘附；介导细胞粘附； 促吞噬，抗感染。促吞噬，抗感染。 （2） CD11b/CD18(CR3) （3

24、） CD11c/CD18 (CR4) 配体、功能：同配体、功能：同CR3CR3。 （4 4） 2 2整合素缺陷的表现整合素缺陷的表现 2整合素及其配体基因敲除小鼠：白细胞增多、整合素及其配体基因敲除小鼠：白细胞增多、粘附缺陷粘附缺陷， 免疫力下降。免疫力下降。 I型型白细胞粘附缺陷白细胞粘附缺陷（Leukocyte adhesion deficiency，LAD-I） 症状：反复发作的感染。症状：反复发作的感染。 病因：病因： 2 整合素特别是整合素特别是CD18基因缺陷，白细胞不能向感染部基因缺陷，白细胞不能向感染部 位迁移，吞噬功能下降，抵抗力差，患者早期死亡。位迁移，吞噬功能下降，抵抗力

25、差，患者早期死亡。 组成：组成： IIbIIb 3 (CD41/CD61)3 (CD41/CD61)； v/v/ 3 3（CD51/CD61CD51/CD61）。）。 前者又称前者又称GPIIb/IIIaGPIIb/IIIa； 配体：配体：含含RGD (RGD (精氨酸精氨酸- -甘氨酸甘氨酸- -天冬氨酸天冬氨酸) )序列的蛋白，序列的蛋白， 如纤维蛋白原、纤连蛋白等如纤维蛋白原、纤连蛋白等； 表达谱：表达谱：血小板血小板； 功能：血小板粘附功能：血小板粘附，凝血。，凝血。 3 integrin （三（三）选择素（选择素（Selectin） 1、简介：、简介： Selectin：由：由Sel

26、ect和和Lectin合并而来，暂译为选择素。合并而来，暂译为选择素。 The selectins are a family of cell-adhesion proteins that mediate the rolling of leukocytes on activated endothelial cells through the recognition of the carbohydrate epitope sialyl Lewis(x) (sLe(x) (唾液酸化的路易斯糖唾液酸化的路易斯糖x）。）。 2、配体配体： 包括唾液酸化的路易斯糖包括唾液酸化的路易斯糖X在内的寡糖基团。在

27、内的寡糖基团。 3、分类：分类： L（Leukocyte）选择素，选择素，CD62L； P（Platelet）选择素，选择素，CD62P； E（Endothelium）选择素，选择素，CD62E。 分别代表最初发现相应选择素分子的细胞。分别代表最初发现相应选择素分子的细胞。 I I型膜分子；胞外区同源性高；跨膜区、胞内区无同源性。型膜分子；胞外区同源性高；跨膜区、胞内区无同源性。 CaCa2+ 2+依赖的 依赖的C C型外源凝集素型外源凝集素( (LectinLectin) )结构域，配体结合结构域，配体结合 部位；部位； 表皮生长因子样结构域，维持分子构象所必需；表皮生长因子样结构域，维持分

28、子构象所必需； 补体调节蛋白结构域补体调节蛋白结构域(CCP),(CCP),增加分子的柔韧性增加分子的柔韧性, , 与与CR1CR1、CR2CR2、C4bpC4bp等结构同源；等结构同源； 跨膜区跨膜区 胞内区胞内区 4 4、选择素的、选择素的分子结构分子结构 L- E- P- 5 5、功能：、功能： 参与参与白白细胞与血管内皮细胞的早期粘附细胞与血管内皮细胞的早期粘附和滚和滚动动( (rolling)rolling)； 参与血小板与血管内皮细胞的粘附。参与血小板与血管内皮细胞的粘附。 三、粘附分子的主要功能三、粘附分子的主要功能 （一）为免疫细胞提供协同刺激信号，如：（一）为免疫细胞提供协同

29、刺激信号，如：ICAM-1-LFA-1ICAM-1-LFA-1； （二）炎症过程中白细胞与血管内皮细胞的粘附；（二）炎症过程中白细胞与血管内皮细胞的粘附； （三）淋巴细胞归巢（三）淋巴细胞归巢（hominghoming）。 （一）为免疫细胞提供协同刺激信号（一）为免疫细胞提供协同刺激信号 （二）炎症过程中白细胞与血管内皮细胞的粘附（二）炎症过程中白细胞与血管内皮细胞的粘附 1 1、炎症介质诱导、炎症介质诱导ECEC表达表达CD62ECD62E，与，与NeuNeu表面的表面的sLexsLex结结 合，介导了其滚动和最初结合，可逆；合，介导了其滚动和最初结合，可逆； 3 3、IL-8IL-8与与I

30、L-8RIL-8R结合，活化并上调结合，活化并上调 LFA-1 LFA-1 、Mac-1Mac-1； 二者与二者与ECEC表面的表面的ICAM-1ICAM-1结合，介导结合，介导NeuNeu与与ECEC的紧密粘的紧密粘 附，不可逆；附，不可逆； 3 3、在、在IL-8IL-8的进一步作用下，穿出血管壁、迁移至炎的进一步作用下，穿出血管壁、迁移至炎 症部位。症部位。 炎症过程中白细胞的迁移过程炎症过程中白细胞的迁移过程 （三）参与（三）参与淋巴细胞归巢淋巴细胞归巢 Lymphocyte homing：淋巴细胞归巢，成熟淋巴细胞离开中：淋巴细胞归巢，成熟淋巴细胞离开中 枢免疫器官后，经血液循环趋向

31、性迁移并定位于外周免疫器枢免疫器官后，经血液循环趋向性迁移并定位于外周免疫器 官或组织的特定区域。官或组织的特定区域。 Nave T表面的表面的CD62L与高内皮微静脉的与高内皮微静脉的Gly-CAM、CD34介介 导了最初的粘附，后续过程同上。导了最初的粘附，后续过程同上。 第三节第三节 临床应用临床应用 一、进行免疫细胞分类。一、进行免疫细胞分类。 二、阐明发病机制：二、阐明发病机制： CD4与与HIV感染；感染；CD18与与LAD。 三、疾病诊断：三、疾病诊断： CD4/CD8：2/1；CD4的绝对数应的绝对数应500/l， 如如200/l，为疾病恶化的先兆。，为疾病恶化的先兆。 四、疾

32、病预防和治疗：四、疾病预防和治疗： 抗抗CD3、抗、抗CD25抗体用于预防移植排斥；抗体用于预防移植排斥； 抗抗CD20的的mAb治疗来源于治疗来源于B细胞的非霍奇金淋巴瘤；细胞的非霍奇金淋巴瘤； 抗抗CTLA-4、抗、抗PD-1的抗体用于恶黑的治疗。的抗体用于恶黑的治疗。 免疫细胞的表面标记免疫细胞的表面标记 Maecker HT, et al. Nat Rev Immunol. 2012 Feb 17;12(3):191-200. 以以T T细胞为靶点的抗体治疗细胞为靶点的抗体治疗 Mellman I, et al. Nature. 2011 Dec 21;480(7378):480-9.

33、 Biological activities of CTLA-4 antibody blockade Mellman I, et al. Nature. 2011 Dec 21;480(7378):480-9. Manipulating the PD-1 pathway to improve immunity Blocking PD-1 signaling rescues exhausted T cells in chronic infections and cancer. PD-1 pathway blockade unleashes effector T cell functions on target cells. Combining PD-1 pathway blockade to therapeutic vaccination improves T cell res