抗原提呈细胞及抗原提呈

抗原提呈细胞及抗原提呈YJH第1页，共56页，2023年，2月20日，星期五教学要求掌握：抗原递呈细胞的概念和种类；抗原递呈细胞的重要标志（B-7和MHCⅡ类分子）。熟悉：抗原提成途径。了解：各类抗原递呈细胞的抗原提呈特点。第2页，共56页，2023年，2月20日，星期五YYBYYYYYYYBYTYTProliferationandantibodyproductionNoproliferationNocytokinereleaseCross-linkingofsurfacemembraneIgYBYBYBYBYBYBYBTcellsdonotrecognisenativeantigens第3页，共56页，2023年，2月20日，星期五CellsurfacepeptidesofAgYT

TcellresponseNoTcellresponseNoTcellresponseNoTcellresponseNoTcellresponseSolublenativeAgCellsurfacenativeAgSolublepeptidesofAgCellsurfacepeptidesofAgpresentedbycellsthatexpressMHCantigensANTIGENPROCESSINGAntigensmustbeprocessedinordertoberecognisedbyTcells第4页，共56页，2023年，2月20日，星期五YTYTAgYTAgAntiresponseNoantiresponseMHCantigensPRESENTforeignantigenstoTcellsCellsthatpresentantigenareANTIGENPRESENTINGCELLSYTYTYTYTYBlockinganti-MHCantibodyYYYMHCdirectstheresponseofTcellsto

foreignantigens第5页，共56页，2023年，2月20日，星期五AgB细胞浆细胞AbAPCTh细胞Ag肽-MHC分子T细胞Tc细胞第6页，共56页，2023年，2月20日，星期五第一节抗原提呈细胞抗原提呈细胞（antigen-presentingcell，APC）是指能捕捉、加工、处理抗原，并将抗原提呈给抗原特异性淋巴细胞的一类免疫细胞。根据膜表面分子及功能差异分为两类专职APC（professi9onalAPC）包括树突状细胞、单核/巨噬细胞、B细胞等。这些细胞组成性表达MHCⅡ类分子和参与T细胞活化的共刺激分子。非专职APC（non-professi9onalAPC）包括内皮细胞、成纤维细胞、各种上皮细胞及间皮细胞和嗜酸性粒细胞等。这些细胞通常不表达MHCⅡ类分子，但在炎症过程中或IFN-γ等作用下，也可表达MHCⅡ类分子并处理和提呈抗原。第7页，共56页，2023年，2月20日，星期五一、树突状细胞（dendriticcell，DC）美国学者Steinman于1973年发现；目前所知的功能最强的抗原提呈细胞；因其成熟时伸出许多树突样或伪足样突起而得名。能显著刺激初始T细胞（naïveTcell）进行增殖M和B细胞仅能刺激已活化或记忆性T细胞第8页，共56页，2023年，2月20日，星期五1、来源、分化、发育、迁移（1）来源第9页，共56页，2023年，2月20日，星期五骨髓DC前体血流实体器官及非淋巴组织的上皮部位分化未成熟DC定居上皮组织、胃肠道、生殖道和泌尿道管、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（迁移期）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（成熟期）（2）分化、发育和迁移第10页，共56页，2023年，2月20日，星期五A、DC前体细胞目前从人胎肝、脐血、骨髓、成人外周血以及小鼠的骨髓和外周血中均分离出髓系前体，其功能在于产生各种髓系DC。在体内，这些前体的作用可能是维持非淋巴组织内DC的数量达到一定水平。外周血单核细胞（monocyte,Mo）被认为是Mφ和DC的共同前体，在体外能在某些细胞因子如GM-CSF、IL-4、TNF-α存在的条件下直接发育为DC，在体内它们有可能趋化至炎症反应部位，并受到炎症刺激因素及某些细胞因子的影响，而发育为DC或Mφ。在急性炎症状态下，DC前体均能迅速动员至非淋巴组织。第11页，共56页，2023年，2月20日，星期五B、未成熟DC分布：未成熟DC主要存在于多种实体器官及非淋巴组织的上皮（此处的DC即为LC）。特征：能表达一些膜受体如FCγRⅡ、甘露糖受体（人DC）或DEC205分子（鼠DC）；未成熟DC内含有一些重要的细胞器包括内体、MⅡC（MHCclassIIcompartment）和溶酶体等，能合成MHCⅡ类分子。此外，未成熟DC还能分泌一些趋化性细胞因子和具有炎症介质作用的细胞因子，如LC能产生TNF-α、IL-1、IL-6、IL-15等。第12页，共56页，2023年，2月20日，星期五B、未成熟DC功能：可通过受体介导的内吞作用或巨吞饮和吞噬作用摄取抗原；能合成MHCⅡ类分子，具有强抗原加工、处理能力；低表达CD80、CD40等共刺激分子和ICAM等黏附分子，故其提呈抗原并刺激初始T细胞的能力很弱。未成熟DC一旦接触并摄取抗原或受炎症等因素刺激，MHC分子及粘附分子的表达上调，即开始从非淋巴组织进入次级淋巴组织并逐渐成熟。与此同时，其摄取、处理完整蛋白抗原的能力下调，在次级淋巴器官内，DC完成其免疫激发功能。第13页，共56页，2023年，2月20日，星期五C、成熟DC成熟期DC主要存在于淋巴结、脾脏及派氏结合淋巴结。它们受趋化性细胞因子的作用归巢至T细胞区，同时本身也分泌一些趋化性细胞因子，从而保持与T细胞的接触。成熟DC的细胞表型特征是除表达特异性抗原外，还高表达MHCI类分子、MHCII类分子、CD80、CD86、CD40、CD54即细胞间黏附分子(intercellularadhesionmolecule-1，ICAM－1)和热休克蛋白（heatshockprotein,HSP）等免疫刺激分子，CD1a和CD83也是人成熟DC的标志。由于成熟DC表达高水平抗原肽－MHC分子复合物及高水平辅助刺激分子CD80、CD86及CD40等，并能分泌IL-12，尤其是在CD40L作用下能分泌Th1型细胞因子，因而它们能有效地将抗原提呈给初始T细胞，并使之激活，活化T细胞后它们自身即出现凋亡。第14页，共56页，2023年，2月20日，星期五2、组织分布与命名（1）淋巴组织中的DC并指状DC（interdigitatingDC，IDC）分布：位于外周淋巴组织T细胞区；特征：表面高表达MHCⅠ/Ⅱ类分子；胸腺DC（thymicDC）功能：可与抗原-抗体复合物和（或）抗原-抗体-补体复合物结合，使之长期长期滞留或浓缩于细胞表面（长达数周至数年）供B细胞识别，从而诱导免疫应答和免疫记忆。滤泡DC（follicularDC，FDC）来源：由LC或间质性DC移行至淋巴结而衍生的成熟DC；特征：高表达MHCⅠ/Ⅱ类分子，缺乏FcR及补体受体；功能：具有较强免疫激活作用。分布：分布于胸腺髓质；来源：来自LDC；功能：参与T细胞阴性选择过程，通过清除自身反应性T细胞而诱导自身耐受。分布：分布于淋巴器官滤泡生发中心；特征：表面不表达MHCⅡ类分子，但高表达FcR及补体受体；第15页，共56页，2023年，2月20日，星期五（2）非淋巴样组织中的DC朗格汉斯细胞（langerhanscell，LC）分布：位于表皮和胃肠道上皮细胞部位的未成熟DC；特征：高表达FcR、补体受体、MHCI/II类分子，胞浆内含有称为Birbeck颗粒的特征性细胞器，可用于LC的鉴定；功能：LC具有较强的摄取和加工处理抗原的功能，但其免疫激活能力较弱。间质性DC（interstititalDC）分布：主要分布于某些非淋巴组织如心脏、肝脏、肾脏、肺脏等实质器官间质的未成熟DC；功能：具有较强的摄取、加工和处理抗原的功能，但不能提呈抗原和激活免疫应答。第16页，共56页，2023年，2月20日，星期五（3）体液中的DC外周血DC（peripheralbloodDC）分布：外周血液中的DC；来源：可能来自骨髓DC前体，也可能是携带抗原的LC或间质性DC的一种迁移方式；隐蔽细胞（veiledcell）分布：输入淋巴管和淋巴液中迁移形式的DC；来源：淋巴引流区的局部皮肤或黏膜组织中携带的LC迁移而来。第17页，共56页，2023年，2月20日，星期五3、生物学功能（1）抗原提呈抗原摄取未成熟DC通过以下三种方式摄取抗原：胞饮作用（pinocytosis）即借助细胞骨架结构吞如低浓度抗原和可溶性抗原；吞噬作用（phagocytosis）可摄取大颗粒物质或微生物；受体介导的内吞作用（pinocytosis）指细胞膜表面非特异性受体识别并结合相应配体，通过内化而摄入抗原。第18页，共56页，2023年，2月20日，星期五（2）免疫调节作用DC可分泌多种细胞因子及趋化因子，参与调节免疫细胞分化、发育、活化、异性及效应。第19页，共56页，2023年，2月20日，星期五（3）参与免疫耐受未成熟DC不表达共刺激分子，故不能激活T细胞，反而诱导T细胞失能（anergy），引起自身耐受；未成熟DC可诱生调节性T细胞，并可分泌IL-10、TGF-β等细胞因子二抑制T细胞应答，促进外周耐受形成。DC是在胸腺内对发育中T细胞进行阴性选择的箭重要的细胞，通过排除自身反应性T细胞克隆，参与中枢免疫耐受的诱导。第20页，共56页，2023年，2月20日，星期五二、单核/吞噬细胞系统单核/吞噬细胞系统（mononuclearphagocytesystem，MPS）包括骨髓内的前单核细胞（premonocyte）、外周血中的单核细胞（monocyte，Mon）以及组织内的巨噬细胞（macrophage，Mφ

）。第21页，共56页，2023年，2月20日，星期五1、来源及组织分布造血干细胞在骨髓微环境某些细胞因子（如M-CSF及单核细胞生长因子）作用下单核细胞前单核细胞在单核细胞诱生因子作用下进入血流（约占外周血细胞总数1~3%）存留数小时至数日穿越血管内皮细胞移行至全身各组织器官巨噬细胞发育成熟如神经器官、内分泌器官、肾脏、肝脏、脾脏及淋巴组织组织器官中静息的Mφ与趋化至炎症反应部位、主要承担杀伤作用的Mφ相比，能存活更长时间（几天至几月不等）。第22页，共56页，2023年，2月20日，星期五rested

Mresponsive

Mstimulated

MactivatedMsuppressorM病原体signalLFA-1MHC-II细胞增生趋化，杀菌提呈Ag，激活LC，结合TC，过度活化适度活化PGE抑制免疫功能杀瘤，杀菌Firstsignal:MAF/IFN-,MSFsecondsignal:LPS/IFN-,MSF,CK,123TheprocessofMactivation第23页，共56页，2023年，2月20日，星期五2、生物学特征（1）表性特征单核/吞噬细胞（尤其是M）表达许多表面受体，如补体受体、Fc受体、清道夫受体、Toll受体、细胞因子受体、LPS/LBP复合物受体（CD14）；单核/吞噬细胞（尤其是M）表达许多表面抗原，如MHC分子、黏附分子（LFA-1、ICAM-1等）、共刺激分子（B7、CD40等）。第24页，共56页，2023年，2月20日，星期五（2）产生多种生物活性物质单核/吞噬细胞是体内具有最活跃的生物学活性的细胞之一，可产生、分泌100余种生物活性物质。酶类：溶酶体酶、溶菌酶、髓过氧化物酶等；细胞因子：如IL-1、IL-6、IL-12、TNF-α、IFN-γ、IFN-α、G-CSF、GM-CSF、TGF-β等；补体成分：C1、C2、C3、C4、C5、B因子、D因子、P因子等；凝血因子：凝血因子Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ和凝血酶原等；反应性氧中间产物：超氧阴离子、过氧化氢和单线态氧等；反应性氮中间产物：一氧化氮；以及：前列腺素、白三烯、血小板活化因子、ACTH、内啡肽等第25页，共56页，2023年，2月20日，星期五3、生物学作用（1）吞噬和消化作用：M具有强大吞噬功能，可将病原体等大颗粒抗原异物摄入胞内，形成吞噬体（phagosome），再与溶酶体（lysosome）融合形成吞噬溶酶体（phagolysosome），通过氧依赖性和氧非依赖性系统，在多种酶的参与下，杀灭和消化病原等异物。主要机制：覆盖于病原体表面的抗体或补体，可通过与M表面FcR或补体C3bR结合发挥调理作用；T细胞释放的细胞因子可激活M，使病原体易被M吞噬和消化。第26页，共56页，2023年，2月20日，星期五（2）加工和提呈抗原M是一类重要的专职APC，可摄取、加工、处理抗原，并将抗原肽-MHCⅡ类分子复合物提呈给CD4+T细胞。第27页，共56页，2023年，2月20日，星期五（3）调节免疫应答M具有双向免疫调节作用：正调节：通过分泌IL-1、IL-12、TNF-α等介导免疫细胞活化、增殖，增强机体免疫应答；负调节：指过度活化的M可分泌前列腺素、TGF-β、活性氧分子等免疫抑制因子，抑制免疫应答。第28页，共56页，2023年，2月20日，星期五（4）介导炎症反应在趋化因子、病原体组分等作用下，M可定向移行至炎症部位，是浸润炎症灶的重要炎症细胞。参与炎症损伤的机制：在吞噬、杀灭和清除病原体等异物的同时，可能发生溶酶体酶外漏；分泌各种炎症介质，如IL-1、IL-8、TNF-α等，对炎症灶局部组织造成损伤。第29页，共56页，2023年，2月20日，星期五三、B淋巴细胞B细胞也是一类重要的专职APC。B细胞能持续表达MHCⅡ类分子，能摄取、加工、处理抗原，并将抗原肽-MHC复合物表达于细胞表面，有效提呈抗原给Th细胞.B细胞一般不表达共刺激分子B7-1和B7-2，但受刺激后可表达。B细胞摄取抗原途径：主要通过BCR途径：B细胞表面BCR特异性识别和结合抗原，在进行内吞；也可通过非特异性胞饮摄取抗原。第30页，共56页，2023年，2月20日，星期五第31页，共56页，2023年，2月20日，星期五第32页，共56页，2023年，2月20日，星期五第2节抗原加工、处理及提呈抗原加工（antigenprocisssing）：或称抗原处理，是指APC将胞质内自身产生或摄入胞内的抗原分子降解并加工处理成一定大小的多肽片段，使之适合与MHC分子结合，然后以抗原肽-MHC复合物的形式表达于APC表面。抗原提呈（antigenpresentation）：在APC与T细胞接触的过程中，表达于APC表面的抗原肽-MHC复合物被T细胞所识别，从而将抗原信息提呈给T细胞。其实质是APC表面的抗原肽与MHC分子结合的复合物与T细胞表面的TCR结合为TCR-抗原肽-MHC三元体，从而活化T细胞的全过程。第33页，共56页，2023年，2月20日，星期五APC加工处理的抗原种类外源性抗原（exogenousantigen）：通过吞噬或胞饮等作用被APC从细胞外摄入的抗原。内源性抗原（endogenousantigen）：指靶细胞（广义的APC）内合成的抗原。第34页，共56页，2023年，2月20日，星期五APC加工提呈抗原途径内源性抗原提呈途径：亦称MHCⅠ类分子途径或胞质溶胶途径；外源性抗原提呈途径：亦称MHCⅡ类分子途径或溶酶体途径；CD1分子提呈途径：主要提呈某些脂类抗原。第35页，共56页，2023年，2月20日，星期五一、MHCⅠ类分子途径1、内源性抗原的加工处理和转运第36页，共56页，2023年，2月20日，星期五（1）内源性多肽泛素化内源性抗原在多种酶和ATP作用下与泛素（ubiquitin）结合，被泛素化；泛素化内源性抗原被解除折叠，以线性化进入蛋白酶体（proteosome）；第37页，共56页，2023年，2月20日，星期五（2）内源性抗原降解为短肽蛋白酶体是胞内一种呈中空（孔径1-2nm）圆柱状结构的大分子蛋白水解酶复合体（20S）。蛋白酶体酶活性组分主要是两种低分子量多肽LMP2（B1i）和LMP7（B5i）。蛋白酶体将内源性多肽降解为6-30个氨基酸的多肽片段。第38页，共56页，2023年，2月20日，星期五（3）内源性抗原短肽转运至内质网ERCYTOSOLNewlysynthesisedMHCclassImolecules第39页，共56页，2023年，2月20日，星期五（3）内源性抗原短肽转运至内质网ERmembraneLumenofERCytosolTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideERmembraneLumenofERCytosolTAP-1TAP-2PeptideATP-bindingcassette(ABC)domainHydrophobictransmembranedomainPeptideantigensfromproteasomeTAP由TAP1和TAP2亚单位组成，二者在ER膜上形成孔道。胞浆中抗原肽先于TAP胞浆区结合，以ATP依赖方式，使TAP异二聚体结构改变，打开孔道，抗原肽进入ER腔。TAP选择性转运8-12个氨基酸、适合与MHCⅠ类分子结合的抗原肽。多肽片段经ER膜上的抗原加工转运体（transporterassociatedwithantigenprocessing，TAP）转运至ER腔。第40页，共56页，2023年，2月20日，星期五2、MHCⅠ类分子生成和组装MHCⅠ类分子α链和β2m在ER中合成，并立即与某些伴随蛋白（chaperone）。EndoplasmicreticulumCalnexinbindstonascentclassIchainuntilβ2-MbindsTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2Peptideβ2-MbindsandstabilisesfloppyMHCTapasin,calreticulin,TAP1&2formacomplexwiththefloppyMHCCytoplasmicpeptidesareloadedontotheMHCmoleculeandthestructurebecomescompact伴随蛋白的作用：参与α链折叠并保护α链不被降解；参与α链与β2m组装成完整MHCⅠ类分子；参与MHCⅠ类分子与TAP结合。第41页，共56页，2023年，2月20日，星期五3、MHCⅠ类分子荷肽在伴随蛋白参与下，MHCⅠ类分子组装成二聚体，其α链的α1和α2功能区构成抗原肽结合槽。在ER中MHCⅠ类分子与抗原肽结合为MHCⅠ类分子-抗原肽复合物。MHCⅠ类分子-抗原肽复合物经高尔基体转运至细胞表面。Senttolysosomesfordegradation

Exportedtothecellsurface第42页，共56页，2023年，2月20日，星期五4、MHCⅠ类分子提呈抗原第43页，共56页，2023年，2月20日，星期五一、MHCⅠ类分子途径第44页，共56页，2023年，2月20日，星期五二、MHCⅡ类分子途径1、外源性抗原的加工处理2、MHCⅡ类分子的合成与转运3、MHCⅡ类分子荷肽4、MHCⅡ类分子提呈抗原肽第45页，共56页，2023年，2月20日，星期五1、外源性抗原的加工处理YYPinocytosisPhagocytosisMembraneIgreceptormediateduptakeYComplementreceptormediatedphagocytosisYFcreceptormediatedphagocytosisUptakeofexogenousantigens（1）外源性抗原摄入APC所摄入的外源性抗原由胞质膜包裹，在胞内形成内体（endosome）。第46页，共56页，2023年，2月20日，星期五（2）内体与溶酶体融合内体逐渐向胞质深处移行，并与溶酶体融合形成内体/溶酶体。第47页，共56页，2023年，2月20日，星期五（3）抗原被降解成多肽EndosomesIncreaseinacidityCellsurfaceTolysosomesUptakeProteinantigensInendosomeCathepsinB,DandLproteasesareactivatedbythedecreaseinpH溶酶体中含蛋白酶、过氧化氢酶等多种酶类，且为酸性环境，将蛋白质抗原降解为含13-18个氨基酸的肽段，适合与MHCⅡ类分子结合。第48页，共56页，2023年，2月20日，星期五2、MHCⅡ类分子的合成与转运Ii链的作用：参与α链、β链折叠和组装；阻止粗面内质网中其它内源性多肽与MHCⅡ类分子结合；促进MHCⅡ类分子移行至MⅡC。ER中合成的MHCⅡ类分子被高尔基体转运至MHCⅡ类分子腔室（MHCclassⅡcompartment，MⅡC）。MHCⅡ类分子α链与β链在粗面内质网中合成并折叠成异二聚体，并插入粗面内质网膜，与Ia相关恒定链（Ia-associatedinvariantchain，Ii链）结合为（αβIi）3九聚体。第49页，共56页，2023年，2月20日，星期五2、MHCⅡ类分子的合成与转运EndosomesCellsurfaceUptake酸性蛋白酶使与MHCⅡ类分子结合的Ii链被部分降解，仅在抗原肽结合槽残留一小段，称为MHCⅡ类分子相关的恒定链多肽（classⅡ-associatedinvariantpeptide，CLIP）。M