大三上学期-免疫学第11章

第十一章抗原提呈细胞与抗原的加工及提呈潍坊医学院免疫学教研室邸大琳（11067）Tel：8462530；8462468（Lab）E-mail：医学免疫学掌握：抗原提呈细胞的概念、种类和特点。掌握：抗原提呈细胞对内、外源性抗原的提呈过程。第十一章抗原提呈细胞与抗原的加工及提呈主要内容第一节抗原提呈细胞的种类及特点树突状细胞（DC）单核/巨噬细胞B淋巴细胞第二节抗原的加工和提呈MHCI类分子途径MHCII分子类途径非经典的抗原提呈途径脂类抗原的CD1分子提呈途径。3机体免疫应答的类型固有免疫：InnateImmunity-与生俱来，普遍性-早期，非特异性-抗感染的第一道防线获得性免疫：AdaptiveImmunity-后天获得，个体差异性-后期，特异性，记忆性-抗感染的第二道防线外源蛋白细菌病毒真菌寄生虫固有免疫InnateImmunity获得性免疫AdaptiveImmunity抗原提呈5激活T细胞T细胞不能识别游离抗原多肽，只能识别表达于APC表面的MHC-肽复合物。内源性抗原和外源性抗原经过不同途径的加工处理，与相应MHC分子结合成复合体，到细胞表面提呈给T细胞。6T细胞TCRT细胞识别并活化TCRT细胞不识别TCR完整的病原体处理后的病原体789抗原提呈细胞（AntigenPresentingCell，APC）：是指能够加工抗原，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。第一节抗原提呈细胞的种类与特点10APC的分类：通过MHC-II类分子提呈外源性抗原的APC；通过MHC-I类分子提呈内源性抗原的APC。

一、抗原提呈细胞的分类11通过MHC-II类分子提呈外源性抗原的APC：能够摄取、加工外源性抗原，并以抗原肽-MHCII类形式将抗原提呈给CD4+T细胞，即通常所称的APC。专职APC：DC细胞、单核/巨噬细胞、B细胞。非专职APC：内皮细胞、上皮细胞和成纤维细胞等。12专职APC：ProfessionalAPC组成性表达MHC-II类分子及共刺激分子。具有显著的抗原摄取、加工和提呈能力。包括：树突状细胞（DC）、单核/巨噬细胞、B淋巴细胞。专职APCCD4+T细胞（辅助性T细胞）13非专职APC：Non-professionalAPC通常情况下不表达MHC-II分子，炎症状态下可诱导性表达MHC-II分子、共刺激分子和粘附分子，具有一定的抗原处理能力和提呈能力，但是较专职APC弱。包括：内皮细胞、成纤维细胞、上皮细胞以及间皮细胞等。14通过MHC-I类分子提呈内源性抗原的APC：此类APC能够加工、降解和提呈细胞内的抗原（内源性抗原），并以抗原肽-MHCI类形式将抗原提呈给CD8+T细胞而被识别杀伤，即通常所称的靶细胞。APC（靶细胞）CD8+T细胞（杀伤性T细胞）15

二、专职抗原提呈细胞161973年，美国科学家斯坦曼在小鼠脾脏中发现了一种细胞，因其伸出许多树突而命名为树突细胞（DendriticCell，DC）。Dendritic来源于希腊文“Dendron”–树木的形状。

（一）树突状细胞（Dendriticcell，DC）17拉尔夫·斯坦曼DendriticCell，DC18Steinman与其助手Cohn。美国洛克菲勒大学，细胞生物学和免疫学实验室。Identificationofanovelcelltypeinperipherallymphoidorgansofmice.I.Morphology,quantitation,tissuedistribution.JExpMed.1973May1;137(5):1142-62.20拉尔夫·斯坦曼（加拿大，1943-2011）：美国洛克菲勒大学著名免疫学家和细胞生物学家，被誉为“DC细胞之父”。2011诺贝尔医学奖：“先天免疫激活方面的发现”以及“树突状细胞在获得性免疫中的作用”。2011-10-3诺贝尔奖得主用生命为癌症防治开辟新道路斯坦曼于2006年就查出胰腺癌晚期，患者的生存期不会超过6个月。然而，斯坦曼在接受了以他自己的研究成果，以“DC细胞为依据的细胞免疫治疗”后，成功地将生命延长，2011年9月30日，拉尔夫·斯坦曼因胰腺癌去世。三天后，瑞典卡罗琳医学院宣布，其荣膺本年度诺贝尔医学奖。这位最先发现“树突状细胞”并在生命最后时刻利用该研究成果与癌症抗争的免疫学家，没能亲耳听到自己获奖的喜讯。一周后，苹果公司前CEO史蒂芬·乔布斯罹患胰腺癌病逝。Nature官网：为生命而战2010年美国FDA批准了世界上第一个树突状细胞疫苗（Provenge）用于治疗前列腺癌。我国卫生部已将自体免疫细胞治疗技术纳入第三类医疗技术目录。将肿瘤细胞RNA注入DC细胞将肿瘤抗原注入DC细胞DC细胞成熟以后会表达肿瘤抗原，然后将这种DC细胞回输到患者体内T细胞肿瘤抗原肿瘤细胞被激活的T细胞杀伤肿瘤细胞肿瘤疫苗的原理DC作为APC的特点DC是机体内功能最强的抗原提呈细胞。DC是连接固有免疫和适应性免疫的“桥梁”。DC最大的特点是能够显著刺激初始T细胞进行增殖。而巨噬细胞、B细胞仅能刺激已活化的或记忆性T细胞，同时本身被T细胞激活，发挥更强的作用。DC细胞的表型：CD1a，CD11c，CD83。251.DC的类型经典DC（cDC）：来源于髓样干细胞，是常规意义上的DC，根据成熟状态分为未成熟DC（大部分）和成熟DC（少部分），部分DC具有负向调节作用，称为调节性DC。浆细胞样DC（pDC）：来源于淋巴样干细胞，静息状态下形态与浆细胞类似，活化后获得DC形态，释放I型IFN，激活B细胞、NK细胞、巨噬细胞等细胞，参与抗病毒免疫及自身免疫病。滤泡样DC（FDC）：具有树突状形态，不具备抗原提呈能力，不属于DC细胞。26DC的分布DC细胞分布于脑以外的全身器官。根据分布部位的不同，可分为：非淋巴样组织中的DC：朗格汉斯细胞（LC）、间质性DC；体液中的DC：隐蔽细胞（Veiledcell）、血液DC；淋巴样组织中DC：并指状DC（IDC）、滤泡样DC（FDC）。272.经典DC的成熟过程28（1）未成熟DC包括：朗格汉斯细胞（LC）和间质DC。主要特点：表达模式识别受体，识别外源性抗原；具有很强的抗原加工能力；低表达MHC、共刺激分子和黏附分子，提呈抗原和激发免疫应答能力较弱；接受LPS、IL-1β和TNF-α刺激后逐渐成熟。29朗格汉斯细胞（Langerhanscell，LC）位于表皮中，属于未成熟DC；胞浆内含有Birbeck颗粒做为特征性细胞器；摄取和加工处理抗原能力强，提呈抗原和激发免疫能力弱。Anepitheliumwithdendriticcells30（2）迁移期DC未成熟DC在迁移过程中逐渐成熟；在输入淋巴管和淋巴液中迁移的DC称为隐蔽细胞，外周血DC包括迁移形式的DC和来自骨髓的DC前体。31（3）成熟DC迁移至外周免疫器官的DC成为成熟DC，如并指状DC等。特点：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能力减弱；加工抗原的能力弱；高表达MHC、共刺激分子和黏附分子等，提呈抗原和激发免疫应答能力强。32位于外周淋巴组织的T细胞区，属于成熟DC；高表达MHC分子，抗原提呈能力强；在启动和活化初次免疫应答中发挥重要作用。并指状DC（InterdigitatingDC，IDC）33FDC表面高表达FcR、CD21，滞留大量抗原抗体复合物或抗原补体复合物（数周到数年），形成串珠样小体。淋巴细胞内化串珠样小体，参与B细胞的免疫记忆。B细胞Beads滤泡样DC（FDC）3436未成熟DC与成熟DC的特点比较未成熟DC细胞成熟DC细胞抗原捕获能力抗原加工能力激活T细胞能力3.DC的功能识别、摄取和加工抗原，参与固有免疫模式识别受体以及Fc受体胞饮、吞噬以及受体介导的内吞作用摄取抗原并销毁pDC活化后产生IFN，参与抗病毒免疫。抗原提呈与免疫激活作用通过双信号和细胞因子激活T细胞。免疫调节作用影响应答类型（DC分泌Il-12诱导Th1细胞生成）。免疫耐受的诱导与维持在胸腺中参与T细胞的发育（阴性选择）。37DC细胞是唯一直接激活初始T细胞的专职性APC38DC细胞T细胞12（二）单核/巨噬细胞39单核细胞巨噬细胞单核-巨噬细胞系统（MPS）：由单核细胞和巨噬细胞组成。单核细胞来自骨髓，从血液移行至全身组织，成为巨噬细胞。细胞表面有模式识别受体和调理性受体，通过胞饮、吞噬和受体介导的内吞作用摄取抗原。在IFN等作用下，单核/巨噬细胞表达的MHC分子和共刺激分子水平明显增高，将抗原肽提呈给CD4+T细胞，T细胞产生细胞因子再增强单核/巨噬细胞的吞噬杀伤能力。40骨髓单核系干细胞单核细胞巨噬细胞库普弗细胞小胶质细胞破骨细胞其他结缔组织和器官游走的巨噬细胞定居的巨噬细胞12-24h外周血42光镜显示（左）：单核细胞体积较大，马蹄状核。透射电镜（中）：巨噬细胞高尔基体发达、线粒体丰富。扫描电镜（右）：巨噬细胞粘附于玻璃表面。巨噬细胞的吞噬能力

巨噬细胞的粘附能力胞饮作用吞噬作用受体介导的内吞作用（三）B细胞B细胞是体液免疫的主要细胞。B细胞作为专职性APC，在提呈微量抗原中发挥重要作用：BCR识别、浓缩和内化抗原胞饮作用摄取抗原。主要参与对TD抗原的应答。46第二节抗原的加工和提呈抗原加工：APC将摄入胞内的外源性抗原或者胞质内产生的内源性抗原降解并加工成多肽片段，以抗原肽-MHC复合物的形式表达于细胞表面的过程。抗原提呈：APC与T细胞接触的过程中，抗原肽-MHC复合物被T细胞识别，从而将抗原肽提呈给T细胞，诱导T细胞活化的过程。50T细胞识别抗原的要求T细胞不能识别游离抗原多肽，只识别表达于APC表面的MHC-肽复合物。CD4分子辅助TCR识别MHCII-肽复合物，CD8分子辅助TCR识别MHCI-肽复合物。51Th细胞52Tc细胞CD8CD4一、APC提呈抗原的分类外源性抗原（Exogenousantigen）：来源于APC以外的抗原，如被吞噬的细胞，细菌或者蛋白质抗原等。内源性抗原（Endogenousantigen）：由细胞内合成的抗原，如病毒蛋白、肿瘤蛋白或某些自身抗原等。53二、APC加工和提呈抗原的途径经典的抗原提呈途径MHC-I类分子途径：提呈内源性抗原MHC-II类分子途径：提呈外源性抗原非经典的抗原提呈途径（MHC分子对抗原的交叉提呈）脂类抗原CD1分子提呈途径。5455（一）MHC-I类分子抗原提呈途径MHCI2m抗原结合槽抗原类别：内源性抗原，如病毒、肿瘤或某些自身抗原；APC类型：内源性抗原的产生细胞，即所有的有核细胞；提呈对象：CD8+CTL。56细胞内蛋白与泛素结合，泛素化蛋白呈线性进入蛋白酶体而被降解。泛素：是一种存在于真核细胞中的小蛋白（76aa），主要功能是标记需要分解的蛋白质，使其被水解。1.内源性抗原的加工与转运57AaronCiechanoverAvramHershkoIrwinRoseNobelPrizeinChemistryfor2004瑞典皇家科学院宣布，将2004年诺贝尔化学奖授予以色列科学家阿龙·切哈诺沃、阿夫拉姆·赫什科和美国科学家欧文·罗斯，以表彰他们发现了细胞是如何摧毁有害蛋白质的（即泛素调节的蛋白质降解）。细胞用泛素/蛋白酶体系统降解蛋白质。蛋白酶体20S蛋白酶体：为中空（1-2nm）圆筒形结构。26S免疫蛋白酶体：具有更强的活性。内源性抗原在胞浆中由蛋白酶体降解为6-30aa的抗原肽。5960内源性抗原蛋白酶体肽段（6-30aa）胞浆中产生的肽抗原与新合成的MHC-I类分子被阻隔于细胞的不同区域，以防止发生错误结合。肽段必须进入内质网（ER）才能够与MHC-I分子装配。61抗原加工相关转运物（TAP）选择性转运8-16个aa残基的肽。TAP1/2异二聚体形成6次跨膜孔道，以依赖ATP的方式进行主动转运，将胞浆内的肽转运到内质网中。62内质网膜内质网腔胞浆TAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2Peptide蛋白酶体加工后的多肽63地点：内质网。组装：在伴侣蛋白的协助下折叠形成/2m异二聚体，结合于内质网孔道的内侧口。伴侣蛋白：Calnexin（钙连接蛋白）；Calreticulin（钙网蛋白）；Tapasin（TAP相关蛋白）。2.MHCI类分子的生成与组装MHCI2m64伴侣蛋白Calnexin：钙连接蛋白；Calreticulin：钙网蛋白；Tapasin：TAP相关蛋白。功能：促进蛋白折叠，稳定MHC分子结构，保护α链，促使抗原结合沟槽更适合抗原肽，介导MHC分子与TAP结合。656667抗原肽被转运至MHC抗原结合槽中运送至细胞表面供CD8+T识别伴侣蛋白与链结合，直至2m被运载到此处2m结合后稳定MHCI分子结构MHC与TAP形成复合物3.抗原肽-MHCI分子复合物的形成与抗原提呈抗原肽-MHCI复合物的形成：内质网。抗原肽-MHCI复合物的组装：内质网TAP1/2孔道内侧口。抗原肽-MHCI复合物的转运器：高尔基体。提呈对象：CD8+T细胞。68MHCClassI途径70（二）MHCII类分子抗原提呈途径MHCII抗原类别：外源性抗原（细菌、细胞以及外源性蛋白等）；APC类型：专职APC；提呈对象：CD4+Th细胞。711.外源性抗原的摄取与加工吞噬作用胞饮作用受体介导的内吞作用72抗原的降解地点：内体、吞噬溶酶体和MIIC。摄取的蛋白质、细菌等抗原在胞内形成内体（吞噬体）；吞噬体与溶酶体融合形成吞噬溶酶体；吞噬溶酶体又与MIIC（MHCII类小室）融合。在吞噬溶酶体和MIIC中，抗原被降解为适合MHC-II类分子结合的10-30aa短肽。73MIIC吞噬体pH不断降低摄取抗原溶酶体吞噬溶酶体7410-30aa的肽段

合成地点：内质网组装：首先形成/异二聚体2.MHCII分子的合成与转运与Ii链结合（Ii）3九聚体

Ii链：Ia相关恒定链（Ia-associated

invariantchain，Ii）75（Ii）3九聚体链链Ii链76Ii链的功能促进MHC-II分子二聚体的形成，包括组装和折叠；阻止MHC-II在ER中与内源性抗原肽的结合；促进MHC-II分子转运至MIIC。77Ii链自身抗原阻止自身抗原结合未成熟MHC-II分子危险CLIPMIICMIICMIICERMHCII分子的合成：内质网运送地点：MIIC（MHCII类小室）转运方式：高尔基体。CLIP链：MHCII类分子相关的恒定链多肽。

HLA-DMMHCIIMIIC在MIIC中，HLA-DM催化CLIP的解离793.MHC-II分子的组装和抗原肽的提呈抗原肽-MHCII复合物形成地点：MIIC。抗原肽-MHCII复合物组装：HLA-DM催化CLIP解离，MHCII分子与抗原肽形成复合物。提呈对象：CD4+T细胞。81抗原提呈的基本规律CD4+T细胞CD8+T细胞MHCII+外源性抗原MHCI+内源性抗原83MHC-I分子