CD4+-T-Cell-response

1 DC 细胞是目前已知的功能最强的专职性抗原呈递细胞 其膜表面高度表达 MHCI 和 MHCII 类分子 在免疫应答中起着重要作用 它能刺激初始型 T 淋巴细胞的增殖分化和成 熟 2 DC 摄取抗原的途径与其他 APC 不同 主要通过巨吞饮作用 吞噬作用和受体介导的 内吞作用等 3 条途径摄取抗原 未成熟的 DC 细胞主要任务是识别并捕获抗原 成熟的 DC 细胞的主要任务是抗原提呈 外源性抗原进入体内 被未成熟 DC 捕获后 加工成抗原多 肽 这些多肽被呈递给 MHC II 类复合物 内源性抗原 首先被蛋白酶分解为多肽 然后 在内质网上组装成稳定的 MHC I 类符合无 在提呈到 DC 表面 3 在识别抗原提呈细胞的刺激信号后 CD4 T 细胞开始活化 分裂 分化为效应细胞 根据细胞因子产生的不同和功能的不同 效应 CD4 T 细胞可分为 Th1 和 Th2 Th17 和 Treg 细胞 Th1 细胞产生 IFN 参与细胞免疫应答 Th2 细胞产生 IL 4 IL 15 IL10 和 IL 13 等细胞因子 参与体液免疫应答 此外 CD4 T 细胞还参与辅助 CD8 T 细胞的免疫 应答和记忆性 CD8 T 细胞的形成 4 在大多数组织中 DC 以不成熟形式存在 主要发挥着 哨卫 的作用 有强大的摄取 抗原的功能 DC 成熟后 其抗原捕获能力迅速下降 已捕获的抗原经其加工 处理后可 迅速与其胞质内的 MHC II 类分子结合形成抗原 MHCII 复合体 表达于 DC 表面 同时表 达高水平的协同刺激因子 如 CD80 CD86 及肿瘤坏死因子 TNF 等 5 CD4 T 细胞活化需要有双信号刺激 即其抗原识别受体 TCR 与抗原呈递细胞上 的抗原多肽 MHCII 符合物结合后 可通过 CD3 复合分子传递第一信号 CD4 T 细胞上其 它辅助分子如 CD2 LFA 1 CD4 及 CD28 等分子可与 APC 上相应的配体分子如 LFA 3 ICAM 1 MHCII 及 B7 分子等结合 不仅增强了 CD4 T 细胞与 APC 之间的黏附作用 同时可向 CD4 T 细胞传递协同刺激信号使之活化并产生多种细胞因子 它们既能促进 CD4 T 细胞克隆的扩增又是 CTH 反应的分子基础 6 CD8 是细胞毒性 T 细胞表面的标记物 而 CD4 标志的 T 细胞是通过激活其他免疫细胞 来达到对抗原的免疫清除作用的 7 CD4 分子包含 4 个 Ig 相似性结构域 其中 D1 结构域与 IgV 相似 同时 D1 结构域也 是与 MHCII 复合体结合的结构域 D1 结构域与 MHCII 复合体上的 2 结构域结合 8 CD4 和 T 细胞受体的结合激活 MHCII 多肽复合物 9 MHCI 类分子提呈抗原 特别是病毒 多肽 传递信息给 CD8 标志的细胞毒性 T 细胞 10 MHCI 类分子常表达在有核细胞中 但在肝细胞中和无核细胞 如血红细胞 中表达 量低 MHCII 类分子常表达在 B 淋巴细胞 树突状细胞和巨噬细胞中 当 CD4 T 细胞识 别并于 B 淋巴细胞表面的 MHCII 类分子结合 能激活 B 淋巴细胞产生相应的抗体 与巨 噬细胞结合会激活巨噬细胞对抗原的吞噬作用 11 内源性抗原 被蛋白酶分解为多肽 然后运送到内质网参与组装成 MHC 1 类分子 然后被运送到细胞表面 这种多肽 MHCI 类分子复合物会被 CD8 T 细胞所识别 外源性 抗原进入体内 被未成熟 DC 捕获后 加工成抗原多肽 这些多肽被呈递给 DC 表面的 MHC II 类分子 形成多肽 MHCII 类复合物 这种复合物能够被 CD4 T 细胞所识别 12 内源性多肽通过 TAP1 和 TAP2 形成的多肽转运蛋白转运进入内质网参与多肽 MHCI 类复合物 也只有当多肽 MHCI 分子结合后 MHC 复合物才能从内质网中释放出来并运 送到细胞表面 13 MHC II 类分子先被转运到内质网膜上 然后以形成囊泡的形式转运到细胞膜表面 病 原体被巨噬细胞 树突状细胞等以细胞内吞的作用吞进细胞 形成内涵体 然后随着内涵 体的发展 内涵体微环境逐渐偏于酸性 同时激活一些蛋白酶水解酶 最终形成溶酶体 将抗原分解成多肽小段 含有多肽小段的囊泡与运载 MHC II 类分子的小泡融合 多肽小 段结合到 MHC II 类分子上 形成抗原 MHCII 类复合物经由胞内小泡转运到细胞膜表面 14 在巨噬细胞 未成熟的树突状细胞 B 细胞或者其他抗原呈递细胞中 MHC II 类分子 在胞内酸性囊泡中与抗原多肽小段相结合形成多肽 MHCII 复合物并由囊泡转运到细胞膜表 面 将这些肽段表达给 CD4 T 细胞 15 MHC II 类分子在内质网中形成的时候会有一个 CLIP 分子结合在其抗原结合位点上 同时会有一段 Invariant chain 与 CLIP 结合 稳定 CLIP 与 MHC II 分子的结合 防止其他 多肽与 MHC II 的抗原多肽结合位点结合 当 MHC II 分子向细胞膜表面运输的过程中 其转运囊泡中的 PH 值降低 Invariant chain 因酸性的增加而降解 只留下 CLIP 当含有抗 原多肽的酸性囊泡与含有 MHC II 类分子的囊泡结合后 由于 MHC II 类分子上结合有 CLIP 所以抗原多肽无法与 MHC II 类分子结合 当 HLA DM 与 MHC II 结合时 CLIP 从 MHC II 类分子的结合位点上释放出来 抗原结合上去 HLA DM 与 MHC II 分子分离 抗原多肽 MHC II 复合物被囊泡运输到细胞膜表面并呈递出来 16 TCR 对抗原的识别同时受限于 MHC 分子的结构和抗原分子的结构 如图所示 第二 和第三种情况下 T 细胞都不能有效识别抗原 17 树突状细胞会表达一种 CD1 分子 这种 CD1 分子也能够呈递抗原给 T 细胞 这种 CD1 分子和 MHC I 类分子很相似 但可以通过两个特征将其区分出来 第一个特征是 CD1 分子虽然在组成和结构上很相似 但其行为特征又和 MHC II 类分子很像 CD1 与抗 原多肽特异性结合场所是在囊泡中 第二个特征是 CD1 分子具有一个疏水性通道能够和 抗原多肽的疏水性烷基结合 T 细胞识别由 CD1 分子呈递出来的抗原后不表达 CD4 或者 CD8 分子 18 功能性 TCR 受体复合物是由多种抗原识别蛋白和特定的信号蛋白分子组成的 包括 TCR 二聚体分子 与 TCR 分子相连接的 CD3 分子和一个又两条 链组成的二聚体 信号蛋白 每个 CD3 分子的每条链都含有一个具有酪氨酸激活位点 ITAM 而每条 链有三个 如图所示 19 当 T 细胞识别到特异性抗原后 ITAM 和 T Cell 受体的酪氨酸被磷酸化 如图所示 CD4 或者 CD8 结合受体与 MHC I 或者 MHC II 分子结合后通过与非受体激酶结合协助启 动 TCR 受体信号 Lck 与 CD4 或者 CD8 细胞质内结构域结合是 T 细胞受体 ITAM 磷酸化 的首要应答激酶 Lck 与 CD4 的结合会导致 ITAM 的磷酸化 从而磷酸化激活 ZAP 70 蛋 白激酶 ZAP 10 蛋白激酶接着会激活胞内其它信号分子 20 T 细胞在胸腺中的选择性发育过程中 Lck 对于 T 细胞受体信号的传导是非常重要的 21 Lck 的活性受到酪氨酸磷酸化以及去磷酸化的调节 当 Lck 的酪氨酸残基被磷酸化后 Lck 的激酶活性受到抑制 当 Lck 酪氨酸残基去磷酸化后 Lck 的连结区域被其 SH3 结构 域释放出来 进而可以磷酸化并激活 ITAM 如图所示 22 当 ZAP 10 激酶被 ITAM 激活后 能够通过 ItK 磷酸化并激活 PLC 被激活的 PLC 会裂解产生第二信使二酰甘油 DAG 和肌醇三磷酸 IP3 23 抗原呈递细胞如树突状细胞表面含有 B7 1 和 B7 2 配体 能够和 T 细胞表面的共刺激 蛋白 CD28 结合 使 CD28 磷酸化并激活 PI 3 激酶 诱导产生 PIP3 PIP3 能促使 PDK 和 Akt 聚集在一起 磷酸化 PKD 从而激活 Akt PIP3 也能够聚集 Itk 从而使 PLC 裂解 如图所示 24 25 当 T 细胞识别自身抗原的时候 一般会启动凋亡基因 使 T 细胞凋亡 而当 T 细胞识 别外来抗原的时候 T 细胞会增殖分化成效应 T 细胞 26 未成熟 CD4 T 细胞的表面标记蛋白是 CD4 CD62L CD45RA CD5 其细胞内标 记蛋白是 Lck ZAP 70 LKLF 记忆 CD4 T 细胞的表面标记蛋白是 CD4 CD45RO CD44 其细胞内蛋白有 Lck ZAP 70 效应 CD4 T 细胞的表面标记蛋 白有 CD4 CD45RO CD44hi Fas FasL 效应 CD8 T 细胞表面标记蛋白有 FasL Fas CD8 和 CD44hi 其细胞内蛋白有 IFN granzyme perforin 27 Navie T 细胞是未与抗原相互反应识别之前的成熟 T 淋巴细胞 当 navie T 细胞与抗原 接触之后 其自身会增殖分化成效应 T 细胞 当 navie CD4 T 细胞与抗原多肽相互识别之 后 会增殖分化成多种效应 CD4 T 细胞 行驶不同的免疫功能 主要的效应 CD4 T 细胞 有 TH1 TH2 TH17 这些细胞能够激活其靶标免疫细胞如吞噬细胞 B 淋巴细胞发挥功能 Navie CD8 T 细胞识别抗原后分化成效应 CD8 T 细胞 直接杀死受感染的细胞 如图所示 为效应 T 细胞的种类及其功能 28 Navie T 细胞识别特异性抗原之后 先进性克隆增殖在分化成效应 T 细胞和记忆 T 细 胞发挥免疫功能 这个阶段一般需要几天时间 29 树突状细胞吸收 提取 呈递抗原的方式如图所示 30 树突状细胞识吞噬及呈递抗原的过程 未成熟的树突状细胞表面表达有 CCR1 CCR2 CCR5 CCR6 等特异性细胞因子受体 这些受体是树突状细胞进入免疫阻 织的基础 未成熟树突状细胞还表达有 DEC 205 等吞噬性受体 介导树突状细胞摄取抗原 的能力 当树突状细胞与抗原接触时 激活细胞表面的 TLRs 树突状细胞向熟化 同时表 达 CCR7 受体 介导树突状细胞摄取抗原 CCR7 蛋白进而促使树突状细胞向淋巴组织的 转移同时导致了 G 共表达分子 B7 和 MHC 分子 通过 B7 和 MHC 分子进而激活 T 淋巴细 胞 31 树突状细胞激活 navie T 细胞需要三种信号的参与 第一种是抗原多肽 MHC 复合物与 T 细胞受体的结合 第二种是 T 细胞表面的 CD28 与抗原呈递细胞表面的 B7 分子结合 第 三种是细胞因子和白介素 12 等信号分子的参与 如图所示 32 CTLA 4 能够与 B7 分子结合 阻止第二种信号的传递 使 navie T 细胞无法被激活 Navie T cells will only respond to antigen when the antigen presenting cell presents both a specific antigen to the T cell receptor and a B7 molecule to CD28 on the T cell 33 在 navie T 细胞识别抗原呈递细胞表面抗原复合物的时候 如果没有以上两种信号的共 刺激会导致 T 细胞功能失活和克隆失效 即使当出现了共刺激之后也不能回复 T 细胞的效 应功能 当效应 T 细胞激活其靶标细胞的时候不需要共刺激条件 34 的 以下是例子 GBM gliblastoma multifome 是多形性成胶质细胞瘤 癌干样细胞可能在肿瘤的形成 发 展的过程中起重要作用 目前一个比较值得关注的肿瘤免疫疗法是通过抗原呈递细胞疫苗 利用 CSC 抗原激活抗原特异性 T 细胞应答 这中方法包好两个重要的步骤 第一是树突状 细胞的体内成熟和抗原的摄取 同时在淋巴结中体外转移和进行抗原呈递 成熟的树突状 细胞经皮内注射给病人 其目的是通过体外注射抗原呈递细胞在体内激活长效性 CD4 和 CD8 T 细胞 对肿瘤进行治疗 1 从胶质细胞瘤衍生物中获取癌干样细胞 2 从健康捐献者的外周血中获取未成熟的树突状细胞 3 用凋亡灭活的癌干样细胞诱导人树突状细胞的成熟 4 鼠胶质瘤细胞抗原的制备和树突状细胞的培养 用抗 CD11c CD14 CD80 CD86 和 MHC II 类分子的抗体标记树突状细胞 荧光观 察分选出树突状细胞 因为人成熟的树突状细胞表达 CD80 CD86 等共激活分子 5 多肽和人白细胞抗原的合成 用高通量液相层析法和质谱仪鉴定和纯化实验中所用到的多肽 6 四聚体的染色 特异性 CTL 克隆 CD8 T 细胞用流式细胞分析缓冲液重悬 然后用抗 CD8 单克隆抗体处理 用无荧光活性的细胞分选缓冲液洗 然后进行流式细胞分选 7 T 细胞活化和细胞毒性 T 细胞的分析 观察干扰素 的生成 流式细胞仪筛选分析 CD69 和 MHCII 8 实时反转录 PCR ELISA 和 FACS 分析 DC 细胞用流式细胞缓冲液冲洗后用异硫氰酸 荧光素染色 黄色粉末 有吸湿性 能与各种抗体蛋白结合 结合后的抗体不丧失与一定抗 原结合的特异性 并在碱性溶液中仍有强烈绿色荧光 加酸后析出沉淀 荧光消失 微溶 于丙酮 乙醚和石油醚 或者用藻红蛋白结合抗体染色 9 结果 1 成胶质细胞瘤癌干样细胞肿瘤相关性抗原