《抗原的加工与呈递》课件

抗原的加工与呈递免疫系统识别和清除病原体、肿瘤细胞或其他异物的重要机制。它涉及一系列复杂的步骤，包括抗原的摄取、加工、呈递和识别。免疫系统的关键作用抵御病原体免疫系统保护身体免受细菌、病毒、真菌和寄生虫的侵害。清除异常细胞免疫系统识别和消灭癌细胞和突变细胞，防止肿瘤发生。维持内环境稳定免疫系统调节机体免疫平衡，维持机体稳态，促进组织修复。自身抗原与外来抗原自身抗原自身抗原是指机体自身产生的抗原，通常不引起免疫应答，但当免疫系统失调时，可能导致自身免疫性疾病。外来抗原外来抗原是指来自机体外部的抗原，如细菌、病毒、寄生虫等，通常会引起免疫应答，触发免疫系统的防御机制。区别自身抗原和外来抗原的主要区别在于来源，自身抗原来自机体内部，而外来抗原来自外部，它们对免疫系统的刺激作用不同。主要组织相容性复合体(MHC)基因簇MHC基因座位于染色体上，包含多个基因，编码不同MHC分子。MHC分子MHC分子是细胞表面蛋白，负责呈递抗原给免疫细胞。免疫识别MHC分子与免疫细胞表面的受体相互作用，启动免疫应答。MHC分子的结构与功能1细胞表面受体MHC分子表达在细胞表面，作为抗原呈递的关键角色。2多态性MHC基因具有高度的多态性，导致个体间MHC分子差异显著。3抗原结合槽MHC分子拥有抗原结合槽，专门用于结合和呈递抗原肽。4免疫识别T细胞受体识别MHC分子与抗原肽的复合物，启动免疫应答。MHC分子在免疫系统中发挥着重要作用。它们通过结合和呈递抗原肽，将抗原信息传递给T细胞，从而启动特异性的免疫应答。抗原加工的过程1抗原摄取APC吞噬或内吞抗原2抗原降解抗原被降解成肽段3肽段结合肽段与MHC分子结合4抗原呈递MHC-肽段复合物呈递给T细胞抗原加工是一个复杂的过程，涉及抗原的摄取、降解和与MHC分子结合，最终形成可被T细胞识别的抗原-MHC复合物。蛋白质水解途径胞内蛋白水解途径蛋白质在细胞内被蛋白酶水解，降解成肽段。主要由蛋白酶体和溶酶体参与。胞外蛋白水解途径蛋白质在细胞外被蛋白酶水解，降解成肽段。主要由细胞外蛋白酶和一些免疫细胞参与。内源性抗原加工1细胞内蛋白降解细胞质中的蛋白，通过蛋白酶体降解成短肽片段。2肽-MHCⅠ类分子结合降解的肽片段被转运到内质网，与新生合成的MHCⅠ类分子结合。3MHCⅠ类分子呈递MHCⅠ类分子-肽复合物，经高尔基体转运至细胞表面，呈递给CD8+T细胞。外源性抗原加工摄取抗原抗原呈递细胞（APC），如巨噬细胞、树突状细胞和B细胞，通过吞噬作用或胞饮作用摄取外源性抗原。抗原降解在溶酶体中，外源性抗原被降解成短肽片段，这些片段与MHCⅡ类分子结合。MHCⅡ类分子结合短肽片段与MHCⅡ类分子结合，形成稳定的抗原-MHCⅡ类复合物。递呈至T细胞抗原-MHCⅡ类复合物被运输到细胞表面，并呈递给CD4+T细胞。MHCⅠ类分子的装载1肽-MHCⅠ类复合物的形成细胞质蛋白降解为肽段2TAP转运蛋白将肽段转运至内质网3MHCⅠ类分子在内质网中与肽段结合4内质网伴侣蛋白协助MHCⅠ类分子折叠5高尔基体将肽-MHCⅠ类复合物运至细胞表面MHCⅡ类分子的装载抗原肽与CLIP分离在内体/溶酶体中，抗原肽与CLIP（MHCⅡ类不变链片段）结合，阻止MHCⅡ类分子过早结合胞质内源性抗原。DM分子参与DM分子是MHCⅡ类分子伴侣蛋白，它可以与MHCⅡ类分子结合，促进CLIP脱离，并使抗原肽结合到MHCⅡ类分子的结合槽中。MHCⅡ类分子-抗原肽复合体MHCⅡ类分子结合抗原肽后，形成稳定的MHCⅡ类分子-抗原肽复合体，并转运到细胞表面。抗原递呈细胞(APC)免疫系统的桥梁抗原递呈细胞是免疫系统中的关键细胞，它们将抗原信息传递给T细胞，从而启动免疫应答。多样性与特异性不同的APC类型具有不同的特点，并针对不同类型的抗原和免疫应答。专业与非专业专业APC，例如树突状细胞，专门负责抗原呈递，而非专业APC，如巨噬细胞，则在其他免疫功能中也起作用。树突状细胞(DC)树突状细胞(DC)是免疫系统中最重要的抗原呈递细胞(APC)之一。它们在皮肤、淋巴结和脾脏等组织中广泛分布。DC具有高度的抗原捕获和加工能力，能够有效地将抗原呈递给T细胞，启动免疫应答。DC在抗原加工与呈递中的作用强大的抗原呈递能力树突状细胞(DC)是免疫系统中最有效的抗原呈递细胞之一。它们能够高效地摄取、加工和呈递抗原，并激活T细胞，启动免疫应答。特化的功能DC拥有成熟的MHCI类和MHCII类分子，能有效地将内源性和外源性抗原呈递给CD8+和CD4+T细胞。巨噬细胞在抗原呈递中的作用1吞噬与加工巨噬细胞吞噬外源性抗原，并将它们降解成小肽片段。2MHCⅡ类分子这些肽片段与MHCⅡ类分子结合，并被递呈到细胞表面。3CD4+T细胞识别CD4+T细胞通过其T细胞受体(TCR)识别MHCⅡ类分子-肽复合物，启动免疫应答。4免疫反应巨噬细胞在炎症反应、抗菌免疫和组织修复中发挥重要作用。B淋巴细胞在抗原呈递中的作用B细胞的独特能力B细胞可以识别完整的抗原，无需MHC分子的呈递。抗体介导的呈递B细胞可以将抗原结合到其表面上的抗体，然后将其呈递给T细胞。与T细胞的合作B细胞的抗原呈递可以激活T细胞，促进免疫应答。免疫应答的启动1抗原递呈抗原递呈细胞(APC)将抗原呈递给T淋巴细胞。2T细胞识别T细胞受体(TCR)识别抗原-MHC复合物。3信号转导TCR识别引发信号转导，激活T细胞。4T细胞增殖活化的T细胞增殖并分化成效应T细胞。免疫应答的启动是机体识别外来抗原并启动免疫反应的过程。T细胞受体(TCR)的识别1TCR的结构T细胞受体(TCR)是T细胞表面的重要受体，由α和β两个链组成，每个链都包含一个可变区和一个恒定区，可变区负责识别抗原。2抗原呈递抗原呈递细胞(APC)将抗原加工处理后，将其呈递在MHC分子上，形成MHC-抗原复合体。3TCR识别TCR通过其可变区识别MHC-抗原复合体，启动T细胞活化和免疫应答，每个TCR只能识别特定的MHC-抗原复合体。CD4+和CD8+T细胞的作用辅助性T细胞(Th)CD4+T细胞，也称为辅助性T细胞(Th)，在免疫应答中发挥重要作用。它们通过分泌细胞因子来激活其他免疫细胞，如B细胞和CD8+T细胞，从而启动并调节免疫反应。细胞毒性T细胞(Tc)CD8+T细胞，也称为细胞毒性T细胞(Tc)，具有直接杀死感染细胞的能力。它们通过识别并攻击表达外来抗原的细胞，从而消除感染。Th1和Th2细胞亚群Th1细胞主要介导细胞免疫，分泌IFN-γ、IL-2，促进巨噬细胞活化，增强细胞毒性T淋巴细胞(CTL)杀伤靶细胞的能力。Th2细胞主要介导体液免疫，分泌IL-4、IL-5、IL-10，促进B细胞增殖分化为浆细胞，产生抗体。细胞因子网络Th1和Th2细胞分泌的细胞因子相互拮抗，维持免疫稳态，避免过度免疫反应。Tc和Th细胞的相互作用1Th细胞激活识别MHCII类抗原2细胞因子分泌Th1细胞分泌IFN-γ3Tc细胞活化IFN-γ促进Tc细胞增殖4细胞毒性效应Tc细胞杀伤靶细胞Th细胞和Tc细胞之间存在复杂的相互作用，它们共同参与机体的免疫防御反应。当Th细胞识别到抗原时，会分泌细胞因子，例如IFN-γ，激活Tc细胞，并促进Tc细胞增殖分化为效应细胞，进而发挥细胞毒性作用，杀伤被感染的细胞或肿瘤细胞。这种相互作用是免疫系统清除病原体和肿瘤细胞的关键机制。抗原特异性免疫应答的效应细胞毒性T细胞特异性识别靶细胞，释放细胞毒性物质，如穿孔素和颗粒酶，直接杀伤靶细胞。抗体B细胞活化后分泌抗体，结合并中和抗原，促进吞噬作用，并激活补体系统。免疫记忆记忆性T细胞和B细胞长期存在，当再次遇到相同抗原时，快速而有效地产生免疫应答。记忆性免疫应答的形成初次免疫应答初次暴露于抗原时，免疫系统需要时间识别和清除抗原，产生抗体和效应T细胞。记忆细胞的产生在初次免疫应答中，部分免疫细胞会分化为记忆细胞，这些细胞保留对抗原的特异性识别能力。再次免疫应答再次遇到相同抗原时，记忆细胞能够快速识别和反应，迅速产生大量抗体和效应T细胞，从而更有效地清除抗原。免疫记忆记忆细胞的存在赋予了免疫系统对特定抗原的记忆能力，使机体能够更快、更有效地对抗相同病原体的再次感染。免疫耐受的机制11.中枢耐受免疫系统在发育过程中，对自身抗原产生耐受，防止攻击自身组织。22.周边耐受免疫系统在成熟后，通过多种机制抑制对自身抗原的免疫应答，例如免疫抑制细胞、免疫抑制因子等。33.负性选择在胸腺和骨髓中，识别自身抗原的免疫细胞被清除，防止其攻击自身组织。44.免疫调节细胞调节性T细胞（Treg）等免疫细胞可以抑制其他免疫细胞对自身抗原的攻击，维持免疫耐受。异体移植中的抗原识别器官移植异体移植是指将来自不同个体的组织或器官移植到另一个个体身上。免疫排斥反应异体移植后，受体免疫系统会识别移植器官上的外来抗原，并发动免疫排斥反应。MHC分子的匹配为了减少排斥反应，医生会尽可能地匹配供体和受体的MHC分子，降低抗原差异。抗原呈递抗原呈递细胞会将移植器官上的外来抗原呈递给T细胞，引发免疫反应。自身免疫性疾病的发病机制免疫耐受的破坏机体对自身抗原的耐受性被破坏是自身免疫病发生的关键因素。免疫系统失去对自身组织的识别，攻击自身组织，导致疾病。遗传易感性遗传因素在自身免疫病的发病机制中起着重要作用。某些基因的变异可能导致免疫系统的调节功能失调，从而增加患病风险。抗原呈递失衡与疾病自身免疫性疾病抗原呈递异常导致机体免疫系统攻击自身组织狼疮、类风湿性关节炎等疾病过敏反应抗原呈递过强，引发免疫系统过度反应花粉、食物、尘螨等过敏原肿瘤免疫逃逸肿瘤细胞逃避免疫系统攻击降低抗原呈递能力，抑制免疫细胞活化抗原加工与呈递的调控1细胞因子细胞因子，如干扰素和肿瘤坏死因子，可影响抗原加工和呈递的效率。2免疫抑制剂免疫抑制剂，如环孢素和FK506，可阻断T细胞活化，抑制抗原呈递。3遗传因素个体遗传背景会影响MHC基因的多态性，进而影响抗原加工和呈递。抗原呈递在疾病诊治中的应用疫苗开发抗原呈递是疫苗开发的基础，通过模拟感染，刺激免疫系统产生特异性免疫