抗原提呈细胞与抗原提呈讲解

1、第第 七七 讲讲 抗原提呈细胞与抗原抗原提呈细胞与抗原 提呈提呈 主要内容 n第一节第一节 抗原提呈细胞抗原提呈细胞 n一、树突状细胞一、树突状细胞 n二、单核巨噬细胞二、单核巨噬细胞 n三、三、B细胞细胞 n四、非专职抗原提呈细胞四、非专职抗原提呈细胞 n第二节第二节 抗原提呈抗原提呈 能摄取、加工处理抗原，能摄取、加工处理抗原， 并将抗原提呈给并将抗原提呈给T T淋巴细胞的淋巴细胞的 一类免疫细胞，在机体免疫应一类免疫细胞，在机体免疫应 答中发挥重要作用，也称辅佐答中发挥重要作用，也称辅佐 细胞（细胞（accessory cell）。）。 第一节第一节 抗原提呈细胞抗原提呈细胞 (anti

2、gen presenting cell, APC) 专职专职APC(APC(professional APC) ) 组成性组成性表达表达MHC-类分子和协同刺激分子，类分子和协同刺激分子， 抗原提呈能力强，包括抗原提呈能力强，包括巨噬细胞巨噬细胞( (M) )、树突状树突状 细胞细胞( (dendritic cell, DC) )和和B细胞细胞等。等。 非专职性非专职性APC(APC(non-professional APC) ) 诱导性诱导性表达表达MHC-IIMHC-II类分子，抗原提呈能力弱，类分子，抗原提呈能力弱， 包括内皮细胞、成纤维细胞、上皮细胞等。包括内皮细胞、成纤维细胞、上皮细

3、胞等。 （自学内容自学内容） AntigenAntigen- -Presenting CellsPresenting Cells DC由美国学者由美国学者 Steinman于于1973年年 首次在小鼠淋巴结中首次在小鼠淋巴结中 发现，因其在成熟时发现，因其在成熟时 伸出许多树突状或伪足状突起而得名，是伸出许多树突状或伪足状突起而得名，是 迄今所知的能刺激初始迄今所知的能刺激初始T细胞活化的主要专细胞活化的主要专 职职APC。 一、 树突状细胞 （一）（一）DC的来源、分布与表面标志的来源、分布与表面标志 （二）树突状细胞的分化、发育与迁移（二）树突状细胞的分化、发育与迁移 （三）（三）树突状细

4、胞的功能树突状细胞的功能 主要内容 1. 来源来源 单核细胞 巨噬细胞 中性粒细胞 B细胞T细胞 NK细胞 髓系DC BT NK 髓系DC 淋巴系DC 淋巴系前体细胞 髓系前体细胞 多能造血干细胞 GM-CSF TNF-a a IL-4 2 2 . DC的分布与分类的分布与分类 髓系前体阶段髓系前体阶段DC:功能为产生各种髓系DC Immature DC: 广泛分布于机体内，如上皮下及 多数组织器官心脏、肾脏，但大脑除外.高表达各 种受体,功能为摄取加工处理抗原 迁移期迁移期DC:随迁移逐渐成熟 Mature DC: 淋巴组织,抗原提呈能力增强 DC的分类的分类 按照谱系来源分类按照谱系来源分

5、类 *髓样树突状细胞髓样树突状细胞（myeloid dendritic cell， MDC） *淋巴样树突状细胞淋巴样树突状细胞（lymphoid-derived dendritic cell， LDC） 按照组织分布分类按照组织分布分类 1）淋巴样组织中的）淋巴样组织中的DC 并指状并指状DC (interdigitating cell，IDC)： 外周淋巴组织外周淋巴组织 胸腺依赖区胸腺依赖区 滤泡样滤泡样DC (follicular DC，FDC)：淋巴滤泡生发中心：淋巴滤泡生发中心 胸腺胸腺DC (thymic DC，TDC ) ：胸腺髓质：胸腺髓质 2）非淋巴样组织中的）非淋巴样组织

6、中的DC 郎罕细胞（郎罕细胞（Langerhans cell）: 表皮和上皮表皮和上皮 间质性间质性DC （interstitial DC）: 心肺肾肝胃间质心肺肾肝胃间质 3）体液中的）体液中的DC 隐蔽隐蔽DC （veiled cell）：输入淋巴液）：输入淋巴液 血液血液DC （peripheral blood DC）：外周血外周血 3. DC的表面标志的表面标志 DC尚未发现特征性的表面标志尚未发现特征性的表面标志。对。对DC的鉴定除了在的鉴定除了在 细胞形态上加以区别外，常用细胞表面标志组合等进细胞形态上加以区别外，常用细胞表面标志组合等进 行鉴别。行鉴别。 常见的常见的DC表面标志

7、有表面标志有MHC-I、MHC-、CD1a、 CD11c、ICAM-1、CD58 、CD40、CD44、CD83、 CD80、CD86、整合素（、整合素（1、2）、）、DC-SIGN、 FcR、C3bR及各种趋化因子受体等。及各种趋化因子受体等。 DC的表面标志具有很大的差异性，并随细胞分化发的表面标志具有很大的差异性，并随细胞分化发 育程度的变化而变化，其详细的分化发育调控机制还育程度的变化而变化，其详细的分化发育调控机制还 鲜为人知。鲜为人知。 （二）树突状细胞的分化、发育与迁移（二）树突状细胞的分化、发育与迁移 骨髓DC前体 血流 非淋巴组织 分化 非成熟DC 定居 上皮组织、胃肠道、生

8、殖道和 泌尿管道、气道以及实质脏器的间质 具有很强的摄取、处理和加工 抗原的能力，但提呈抗原能力弱 细胞因子和抗原刺激下 DC细胞成熟并迁移进入局部淋巴结 摄取、处理和加工抗原的能力变弱 ，但提呈抗原能力逐渐增强 外周未成熟外周未成熟DC从皮肤、各种脏器及从皮肤、各种脏器及 血液等处捕获抗原后移行到血液等处捕获抗原后移行到淋巴结或脾脏淋巴结或脾脏 等次级淋巴器官的过程，伴随着等次级淋巴器官的过程，伴随着DC的成的成 熟，表面标志发生一系列的变化。其过程熟，表面标志发生一系列的变化。其过程 受到诸多因素的影响，包括受到诸多因素的影响，包括抗原的种类、抗原的种类、 各种细胞因子、与其它细胞间的相互

9、作用各种细胞因子、与其它细胞间的相互作用 等，形成复杂的调控机制。等，形成复杂的调控机制。 DC的成熟的成熟 组织中未成熟组织中未成熟DCDC - - 强吞噬和吞饮作用强吞噬和吞饮作用 - - 处理抗原能力强处理抗原能力强 - - 低水平的低水平的MHC - - 缺乏共刺激分子缺乏共刺激分子 - - 提呈抗原能力弱提呈抗原能力弱 淋巴组织中成熟淋巴组织中成熟DCDC - - 不再有吞噬能力不再有吞噬能力 - - 表达共刺激分子表达共刺激分子(B7-1, (B7-1, B7-2) B7-2) - - 高表达高表达MHCMHC和黏附分子和黏附分子 - - 抗原提呈能力强抗原提呈能力强 未成熟未成熟

10、DC 成熟成熟DC 主要功能主要功能 抗原捕获、加工处理抗原捕获、加工处理 提呈抗原提呈抗原 Fc受体和甘露糖受体的表达受体和甘露糖受体的表达 + 存在部位存在部位 非淋巴组织器官非淋巴组织器官 外周淋巴组织外周淋巴组织 胞浆内胞浆内MHC数量数量 多多 少少 表面表面MHC-类分子的数量类分子的数量 106 7 7106 表面表面MHC-类分子的半衰期类分子的半衰期 10hr 10hr 100hr100hr 共刺激分子（共刺激分子（B7等）的表达等）的表达 或低表达或低表达 + 黏附分子黏附分子(LFA-3,ICAM-1等等)的表达的表达 或低表达或低表达 + 活化初始活化初始T T细胞的能

11、力细胞的能力 无无 强强 未成熟未成熟DC与成熟与成熟DC的比较的比较 影响影响DC成熟的因素成熟的因素 1、抗原的刺激抗原的刺激：抗原的刺激是：抗原的刺激是DC成熟的早期事件，成熟的早期事件， 简言之，凡能被简言之，凡能被DC捕获并内化的抗原均能激活捕获并内化的抗原均能激活DC 并导致其成熟。并导致其成熟。 2、细胞因子：影响、细胞因子：影响DC成熟的细胞因子种类较多，包括成熟的细胞因子种类较多，包括 GM-CSF、IL-4、TNF-、TGF-、IL-10等等 。 目前得到公认的是目前得到公认的是GM-CSF为为DC成熟所必需的细胞成熟所必需的细胞 因子，但单独使用因子，但单独使用GM-CS

12、F并不能诱导并不能诱导DC完全成熟，完全成熟， 只有联合运用只有联合运用IL-4、TNF-或或IFN-等细胞因子，才等细胞因子，才 能得到具有典型形态、表型及功能的能得到具有典型形态、表型及功能的DC。 （三）（三）DC的生物学功能的生物学功能 1 1、提呈抗原及活化、提呈抗原及活化T T细胞细胞 皮肤中的郎罕细胞在摄取抗原后通过淋巴循环进入淋巴结，皮肤中的郎罕细胞在摄取抗原后通过淋巴循环进入淋巴结， 并逐渐成熟，高表达并逐渐成熟，高表达MHC-类分子及共刺激分子，活化初类分子及共刺激分子，活化初 始始T细胞。细胞。 2 2、参与、参与T T细胞分化成熟细胞分化成熟 外周淋巴器官细胞依赖区的外

13、周淋巴器官细胞依赖区的FDC不表达不表达MHC- II类分子类分子,而表达大量的而表达大量的FcR和和CR,这些受体可结合免这些受体可结合免 疫复合物但不发生内吞疫复合物但不发生内吞,免疫复合物可在免疫复合物可在FDC表面长表面长 期保存，并向期保存，并向B细胞提供抗原信号及共刺激信号细胞提供抗原信号及共刺激信号,诱诱 导导Ig类别转换类别转换,亲和力成熟和免疫记忆。亲和力成熟和免疫记忆。 DC还通过诱导还通过诱导Th细胞活化间接激活细胞活化间接激活B细胞细胞. 3 3、参与细胞发育、分化及激活、参与细胞发育、分化及激活 DC可分泌多种细胞因子可分泌多种细胞因子,调节免疫功能。调节免疫功能。

14、人人DC：IL-1、IL-1、IL-8、INF-、 TNF-和和GM-CSF等；等； 小鼠小鼠DC：可分泌：可分泌IL-6和和IL-12等。等。 DC还可分泌多种趋化因子，介导其他免疫细胞的趋化作用。还可分泌多种趋化因子，介导其他免疫细胞的趋化作用。 4 4、免、免 疫疫 调调 节节 n5、参与免疫耐受、参与免疫耐受: n未成熟未成熟DC可诱导外周免疫耐受可诱导外周免疫耐受 n不表达共刺激分子不表达共刺激分子,不能激活不能激活T细胞细胞,诱导诱导T细胞细胞 失能失能,引起自身耐受引起自身耐受; n诱生调节性诱生调节性T细胞细胞,分泌分泌IL-10,TGF-,抑制抑制T细细 胞应答胞应答,促进外

15、周耐受形成促进外周耐受形成; n胸腺胸腺DC参与胸腺内参与胸腺内T细胞的阴性选择细胞的阴性选择,清清 除自身反应性除自身反应性T细胞，参与细胞，参与T细胞的中枢细胞的中枢 耐受耐受. 骨骨 髓髓 血血 液液 组组 织织 多能干细胞多能干细胞 髓样干细胞髓样干细胞 单核母细胞单核母细胞 前单核细胞前单核细胞 单核细胞单核细胞 单核细胞单核细胞巨噬细胞巨噬细胞 结缔组织：组织细胞结缔组织：组织细胞 肺：肺泡巨噬细胞肺：肺泡巨噬细胞 肝：枯否细胞肝：枯否细胞 脾与淋巴结：游走与固定巨噬细胞脾与淋巴结：游走与固定巨噬细胞 浆膜腔：胸、腹腔巨噬细胞浆膜腔：胸、腹腔巨噬细胞 神经组织：小胶质细胞神经组织：

16、小胶质细胞 骨：破骨细胞骨：破骨细胞 关节：滑膜关节：滑膜A型细胞型细胞 二、单核吞噬细胞二、单核吞噬细胞 表面标志 1. MHC类分子类分子 2.FcR和和CR1/3/4 3.趋化因子受体趋化因子受体 4.其他受体其他受体 粘附分子（粘附分子（LFA-1,ICAM-1) 共刺激分子共刺激分子(B7,CD40) LPS受体受体(CD14)、 CKR等等 单核巨噬细胞的生物学功能单核巨噬细胞的生物学功能 1.吞吞 噬噬 作作 用用 巨噬细胞吞噬细菌巨噬细胞吞噬细菌 2. 处理及提呈抗原 n3.免疫调节免疫调节 ：通过提呈抗原、产生和分泌各种：通过提呈抗原、产生和分泌各种 细胞因子，产生补体系统分

17、子及凝血因子、组细胞因子，产生补体系统分子及凝血因子、组 织修复因子等；生成胞内酶类；产生某些神经织修复因子等；生成胞内酶类；产生某些神经 肽及激素等发挥作用。肽及激素等发挥作用。 n -正调：产生正调：产生IL-1/12，TNF- n -负调：前列腺素、负调：前列腺素、TGF- n4.抗肿瘤作用：直接杀伤、抗肿瘤作用：直接杀伤、ADCC、激发抗瘤、激发抗瘤 免疫免疫 n5.其他：致炎症、调节生血、止血、参与组织其他：致炎症、调节生血、止血、参与组织 修复和再生等修复和再生等 三、三、B 细细 胞胞 nB细胞能持续表达MHC-II类分子，有效提 呈抗原给CD4+Th细胞，也表达B7-1分子，

18、对活化的Th细胞有协调刺激作用。 n机制：BCR结合抗原决定簇，发生受体介 导内吞作用，被吞入的抗原分子水解成 抗原性多肽，与MHC-II类分子形成复合 物，表达在B细胞表面，并提呈给CD4 + Th细胞，诱导Th细胞活化，而活化的Th 细胞可选择性诱导特异性B细胞活化。 第二节第二节 抗原提呈抗原提呈 （antigen presentation） 抗原提呈细胞将抗原加工处理、降解为抗抗原提呈细胞将抗原加工处理、降解为抗 原肽片段并与胞内原肽片段并与胞内MHCMHC分子结合的过程称为抗分子结合的过程称为抗 原加工或处理原加工或处理. .抗原肽片段与抗原肽片段与MHCMHC分子结合形成分子结合形

19、成 复合物复合物, ,并转运至并转运至APCAPC表面供表面供TCRTCR识别的过程识别的过程, ,称称 为抗原提呈。为抗原提呈。 提呈抗原的来源提呈抗原的来源 * * 外源性抗原外源性抗原(exogenous antigen)(exogenous antigen)： 来源于来源于APCAPC外的抗原，通过溶酶体途径外的抗原，通过溶酶体途径 由由MHC类分子提呈给类分子提呈给CD4+T细胞。细胞。 * * 内源性抗原内源性抗原(endogenous antigen)(endogenous antigen)： 细胞内合成的抗原，通过胞质溶胶细胞内合成的抗原，通过胞质溶胶 途径由途径由MHC类分子

20、提呈给类分子提呈给CD8+T细胞。细胞。 - -溶酶体途径溶酶体途径 - -胞质溶胶途径胞质溶胶途径 - -CD1分子提呈途径分子提呈途径 抗原提呈的途径抗原提呈的途径 外源性抗原被外源性抗原被APCAPC摄取、加工、处理摄取、加工、处理 为抗原肽，与为抗原肽，与MHC-IIMHC-II类分子形成抗原肽类分子形成抗原肽- - MHC-IIMHC-II类分子复合物，表达于类分子复合物，表达于APCAPC表面，表面， 供供CD4CD4+ +T T细胞识别的过程。细胞识别的过程。 一一. .溶酶体（溶酶体（MHC-II类分子类分子) )途径途径 Y Y 胞饮胞饮 吞噬吞噬 膜膜 Ig受体介导的内吞受

21、体介导的内吞 Y (一一)外源性抗原的摄取外源性抗原的摄取,加工和处理加工和处理 补体受体介导的吞噬补体受体介导的吞噬 Y Fc R介导的吞噬介导的吞噬 调理作用调理作用 n形成内体,与溶酶体融合成吞噬溶酶体,晚 期,蛋白质抗原被降解成多肽片段. 阻止新合成的未折叠的自身蛋阻止新合成的未折叠的自身蛋 白结合未成熟白结合未成熟MHC-II类分子类分子 Ii链通过非共价键结合未成熟链通过非共价键结合未成熟MHC-II 类分子，使之稳定，形成类分子，使之稳定，形成(Ii)3九聚体九聚体 在内质网钙联蛋白促进异二聚体折叠和组装在内质网钙联蛋白促进异二聚体折叠和组装 (二二)抗原肽抗原肽-MHC II类

22、分子复合物的形成和转运类分子复合物的形成和转运 参与参与II类分子的组装和折叠；类分子的组装和折叠； 封闭封闭II类分子的肽结合槽类分子的肽结合槽 阻止阻止II类分子与胞浆中内源性抗原结合类分子与胞浆中内源性抗原结合 引导组装后的引导组装后的MHC-II类分子转运至类分子转运至MIIC Ii 的作用的作用 (Ii)3九聚体从高九聚体从高 尔基体进入尔基体进入 吞噬吞噬 溶酶体溶酶体,融合成融合成 MIIC，在此负载，在此负载 多肽片段多肽片段. Endosomes Cell surface Uptake Class II associated invariant chain peptide (

23、CLIP) II类分子相关的恒定链肽段类分子相关的恒定链肽段 (aainv)3 complexes directed towards endosomes by invariant chain Cathepsin L degrades Invariant chain CLIP blocks groove in MHC molecule MHC Class II containing vesicles fuse with antigen containing vesicles CLIP解离解离 ? 多肽片段如何稳定结合于糟状结合位点？多肽片段如何稳定结合于糟状结合位点？ HLA-DM 催化催化 C

24、LIP的解离的解离 HLA-DM在内体的催化序列在内体的催化序列 HLA-DM HLA-DR MHC II-多肽复合物的表面表达多肽复合物的表面表达 输出到细胞表面输出到细胞表面 (t1/2 = 50hr) 转移至内体进行降解转移至内体进行降解 溶溶 酶酶 体体 途途 径径 外源性抗原外源性抗原 新合成的新合成的MHC-II类分子类分子 （内质网中）（内质网中） 吞噬小体吞噬小体 li占据抗原结合槽占据抗原结合槽 溶酶体溶酶体 酸性蛋白酶酸性蛋白酶 MIIC 吞噬溶酶体吞噬溶酶体 li CLIP 蛋白酶作用蛋白酶作用 HLA-DM 降解成降解成13 18aa小肽小肽 + CLIP脱落脱落,暴露

25、抗原结合槽暴露抗原结合槽 抗原肽抗原肽-MHC II类分子复合物类分子复合物 转运至转运至APC表面表面,供供CD4+T细胞识别细胞识别 吞噬、吞饮吞噬、吞饮 二、胞质溶胶（二、胞质溶胶（MHC类分子）途径类分子）途径 内源性抗原被胞质溶胶中蛋白酶体降解内源性抗原被胞质溶胶中蛋白酶体降解 为小分子抗原肽后，与为小分子抗原肽后，与 MHC-IMHC-I类分子结合，类分子结合， 形成抗原肽形成抗原肽/ MHC-I/ MHC-I类分子复合物，供类分子复合物，供CD8CD8+ +T T 细胞识别的过程。细胞识别的过程。 如病毒抗原、肿瘤抗原如病毒抗原、肿瘤抗原、组织抗原等主组织抗原等主 要经此途径提呈

26、。要经此途径提呈。 (一一)抗原的加工处理抗原的加工处理 （）泛素化：（）泛素化： 内源性抗原泛素内源性抗原泛素去折叠，成去折叠，成 螺旋线形螺旋线形 脱去泛素脱去泛素,进入蛋白酶进入蛋白酶 体降解体降解 （）（）蛋白酶体的降解蛋白酶体的降解 蛋白酶体裂解蛋白成小分蛋白酶体裂解蛋白成小分 子多肽，释放到胞浆子多肽，释放到胞浆。 ENDOPLASMIC RETICULUM CYTOSOL (二二)抗原肽抗原肽-MHCI 复合物的形成和转运复合物的形成和转运 胞浆中产生的抗原肽与胞浆中产生的抗原肽与ER内新合成的内新合成的 MHC-I类分子隔离开来类分子隔离开来 新合成的新合成的MHC-I类分子类

27、分子 多肽片段需要到达多肽片段需要到达 ER 负载到负载到MHC-I类分子上类分子上 ER membrane Lumen of ER Cytosol （）抗原加工相关转运体（）抗原加工相关转运体Transporters associated with antigen processing (TAP1 & 2) 转运体能转运转运体能转运8aa，具有疏水具有疏水C端的多肽片段端的多肽片段 TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1

28、TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide ER 膜膜 ER腔腔 胞浆胞浆 TAP-1 TAP-2 Peptide ATP结合催化区结合催化区 疏水性跨膜区疏水性跨膜区 来自蛋白酶体的多肽来自蛋白酶体的多肽 Endoplasmic reticulum 钙联蛋白钙联蛋白 结合结合I类分子类分子 的的a a chain，直到直到 2m 链结合为止链结合为止 TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP