抗原递呈细胞与抗原递呈.ppt

抗原提呈细胞与抗原提呈,AntigenPresentingCellsandAntigenPresentation,1973年-DCsT细胞不能识别天然蛋白质抗原，抗原肽是与MHC分子一起被识别的。20世纪80年代T细胞只能识别与MHC分子形成复合物的抗原肽成分，需要其他免疫细胞辅助：将天然蛋白质抗原降解为多肽，形成MHC-肽复合物，被T细胞识别。,第一节抗原提呈细胞（AntigenPresentingCells）,基本概念,抗原加工：指蛋白质抗原在细胞内被降解成能与MHC分子结合的肽的过程。抗原提呈：指MHC分子与抗原肽结合，将其展示于细胞表面供T淋巴细胞识别的过程。抗原提呈细胞（Antigenpresentingcell，APC）：在机体特异性免疫应答过程中，能摄取、加工及处理抗原，并将抗原信息提呈给T淋巴细胞的一类细胞。,基本概念,专职抗原提呈细胞（professionalAPC）：具有显著的抗原摄取、加工和提呈功能，组成性表达MHCII类分子、协同刺激分子的一类细胞。主要包括树突细胞、巨噬细胞和B淋巴细胞。是体内主要负责免疫激活的成分。,基本概念,非专职或兼职抗原提呈细胞（non-professionalAPC）通常指一般情况下不表达MHCII类分子，不具备抗原提呈功能，但在炎症状况下可被诱导表达MHCII类分子、协同刺激分子的一类细胞。如：成纤维细胞、内皮细胞、上皮细胞、各类肿瘤细胞和病毒细菌感染细胞。与专职APC相比，非专职APC的抗原处理和提呈能力较弱，主要为靶细胞提呈抗原被CD8+T细胞识别。,机体有核细胞均表达MHCI类分子，能将内源性蛋白加工处理成抗原肽，并以抗原肽-MHCI类分子复合物的形式，将抗原信息提呈给CD8+T细胞，成为CTL杀伤的靶细胞，近年来亦将其称为广义的APC，即：所有表达MHC分子并能处理和提呈抗原的细胞。,主要抗原提呈细胞,1973年，美国学者SteinmanandCohn。小鼠脾脏。目前所知抗原提呈功能最强的细胞，能够刺激初始（nave)T细胞增殖，因此DC是适应性免疫应答的始动者，在T细胞免疫应答的诱导中具有独特的地位。,1、树突细胞（Dendriticcells，DC）,尚未发现特异的表面标志。一般通过形态学、组合性细胞表面标志以及在混合淋巴细胞反应(MLR)中能刺激初始T细胞增殖等三方面加以综合判断。成熟DC的主要标志为CD1a、CD11c、CD83，高水平表达MHC-/类分子，辅助刺激分子CD80及CD86，黏附分子CD40、CD54以及1、整合素家族成员。,表面标志,来源,按来源不同分髓系DC（DC1）和淋巴系DC（DC2）两类，主要不同点为：产生的细胞因子（CK）不同：DC1受CD40L刺激后，24h之内即可大量产生IL-12，而DC2不产生IL-12；诱导分化的细胞不同：DC1诱导Th1分化，而DC2诱导Th2分化。,髓系DC分化发育过程已逐渐清楚，但对淋巴系的知之甚少。,前体阶段,胎肝、脐血、骨髓、外周血,成熟阶段,迁移阶段,未成熟阶段,输入淋巴管、外周血、肝血液及淋巴组织,实体器官、非淋巴组织,次级淋巴组织,很强的内吞、加工、处理抗原的能力，但处理初始T细胞和MLR的能力较弱,主要标志为CD1a、CD11c、CD83，高水平表达MHC-/类分子，协同刺激分子,分化、发育、成熟及迁移,未成熟DC与成熟DC区别,并指状DC：外周淋巴组织和胸腺髓质中的T细胞区，高表达MHC-/类分子间质DC：多种非淋巴器官如心、肺、肾、肝和胃肠道等组织，属于未成熟的DC郎格汉斯细胞：表皮和胃肠上皮细胞部位的未成熟DC隐蔽DC：输入淋巴管和淋巴液中迁移形式的DC滤泡样DC：淋巴组织中的非胸腺依赖区胸腺DC外周血DC:迁移形式,分布与命名,（1）抗原提呈吞噬作用（phagocytosis）受体介导的内吞（receptor-mediatedendocytosis）吞饮作用（pinocytosis）：小颗粒或可溶性抗原（2）参与淋巴细胞发育、分化和激活（3）参与免疫耐受的形成,生物学功能,单核-巨噬细胞指的是血液中的单核细胞（monocyte,MC）和组织中的巨噬细胞（macrophage,M），具有很强的吞噬能力。M是体内功能最为活跃的细胞之一。,2、单核-巨噬细胞,网状内皮细胞系统reticuloendothelialsystem,RES,单核吞噬细胞系统mononuclearphagocytesystem,MPS,早期：M+网状细胞,现在,单核细胞体积较大，蹄状核（左，普通光镜）胞浆颗粒明显（中透射电镜）腹腔巨噬细胞粘附于玻璃表面（右，扫描电镜）,骨髓造血干细胞多能干细胞定向干细胞（髓干）单核母细胞前单核细胞单核细胞骨髓中的单核细胞成熟后进入外周血，而后穿过血管内皮细胞间隙进入组织，进一步发育分化为巨噬细胞。,来源及组织分布,单核吞噬细胞的组织分布,单核-巨噬细胞具有迁移性，通过吞噬，吞饮和受体介导的方式将颗粒或液体摄入胞内，发挥杀伤作用或对抗原进行加工处理，形成抗原肽-MHC分子表达在细胞表面，提呈给T细胞识别，诱导特异性免疫应答。单核-巨噬细胞具有较强的黏附玻璃或塑料的特性，可以进行分离和纯化。,生物学特征,（1）表面标志补体受体：CR1、CR2、CR3IgGFc受体：FcR细胞因子受体：IL-1R，IL-2R，IFN-R模式识别受体PRR：甘露糖受体，Toll样受体HLA抗原：MHCI/MHC类分子黏附分子：LFA-1，ICAM-1协同刺激分子：B7，CD40,（2）产生多种酶及活性物质（激活状态下）细胞因子：IL-1，6，12，TNF-，IFN-补体成分：C1-5，B因子，D因子凝血因子：凝血因子、和凝血酶原反应性氧中间产物：一氧化氮前列腺素白三烯血小板活化因子溶酶体酶溶菌酶：溶解革兰氏阳性菌,吞噬和杀伤作用：具免疫防御，监视和自稳作用，通过ADCC、调理及直接等方式吞噬杀伤病原体、体内突变、衰老细胞。提呈Ag，启动特异性免疫应答。分泌细胞因子（促炎因子IL-1/6/TNF-a），介导炎症，参与免疫调节。其它：止血，组织修复等。,生物学作用,参与非特异性免疫和特异性免疫,通过BCR摄取可溶性抗原，由于抗原与受体特异性结合，所以其摄取Ag的效率很高，在体液免疫应答中发挥重要作用。不仅能在体外将蛋白Ag有效的提呈给辅助性T细胞，在体内也能发挥抗原提呈作用，尤其在低浓度Ag时，能浓集Ag并使之内化。通过抗原肽-MHC类分子复合体有效的将抗原提呈给CD4+Th细胞，受到刺激后才表达B7分子，协同抗原的提呈。,3、B淋巴细胞,第二节抗原的处理和提呈AntigenProcessing&Presentation,抗原提呈指抗原提呈细胞将Ag加工处理、降解为多肽片段，并与MHC分子结合为多肽-MHC分子复合物，而转移至细胞表面，并与T细胞表面的TCR结合，从而将Ag信息提呈给T淋巴细胞的全过程。,外源性抗原（exogenousantigen）:来源于APC外的抗原，如被吞噬细胞吞噬的细菌、细胞或某些自身成分等。内源性抗原（endogenousantigen）：APC内合成的抗原，如病毒感染细胞所合成的病毒蛋白及肿瘤细胞所合成的蛋白等。,抗原分类：,（1）吞噬作用大颗粒0.5mm或微生物，如细菌、细胞碎片等。胞吞作用，也称为内化.（2）胞饮作用液态物质或极微小颗粒（3）受体介导的内吞作用高效性，选择性，饱和性借助细胞表面受体，有效捕捉浓度较低的相应抗原B淋巴细胞主要通过非特异性的胞饮作用及BCR介导的内吞作用,抗原摄取途径：,抗原的加工处理,外源性抗原内源性抗原降解为肽段与MHCII结合与MHCI结合CD4+T细胞CD8+T细胞,LMP（蛋白酶体）:是MHC内蛋白酶体相关基因（LMP2,LMP7）编码的产物，具有广泛的蛋白水解活性，主要负责将溶酶体外的蛋白降解为多肽。TAP（抗原加工相关转运蛋白）：内质网内，是一种跨膜蛋白，由TAP1和TAP2两个亚单位组成的异二聚体。TAP依赖ATP对多肽进行主动转运。（8-13aa的多肽亲和力高，与MHCI类分子结合的多肽长度相近）,一、内源性抗原加工处理提呈：,LMP（蛋白酶体）,细胞内蛋白质首先与泛素共价结合并在泛素的引导下进入蛋白酶体，最终降解为8-13aa、C端为碱性或疏水残基的适合MHCI类分子结合的短肽。,TAP（抗原加工相关转运蛋白）,TAP分子转运抗原肽效率高，2000个/分，选择性转运长度为8-13aa、C端为碱性或疏水氨基酸残基的肽段。也能转运较长和较短的多肽，亲和力低。,组成MHCI类分子的a链和b2m均在粗面内质网中合成后转移至滑面内质网。a链在到达内质网（ER）后立刻与伴随蛋白（钙联蛋白、钙网蛋白和tapasin）结合。TAP与MHCI类分子结合可使通过肽转运通道的内源性肽直接与MHCI类分子结合。,MHCI类分子的合成和组装,内源性抗原加工处理提呈途径,胞浆内合成的蛋白抗原,被LMP（蛋白酶体）降解成813个aa的肽段,TAP（抗原加工相关转运蛋白）将其转运到粗面内质网,结合MHC类分子形成复合体,经高尔基体转运至细胞表面,提呈给CD8+Tc细胞,对内源性抗原进行加工和提呈过程的总结,病毒等微生物侵入靶细胞后，将其本身的遗传物质注入宿主细胞核内，借助宿主的转录和翻译元件，合成的具有异物性的蛋白质抗原,内源性抗原被LMP降解成抗原肽,通过TAP将胞浆内生成的抗原肽转运到内质网中，经加工修饰成为能与MHC-I类分子结合的抗原肽,抗原肽与内质网合成的MHC-I类分子结合形成复合物,上述复合物通过高尔基体后，以分泌小泡的形式被运送到细胞表面，供CD8+的T细胞识别,内吞：抗原从细胞外进入细胞内的过程。内体：内吞的抗原由细胞膜包绕，行成的囊泡。吞噬溶酶体：内体不断成熟，pH值逐渐下降，最终与溶酶体融合形成。包含蛋白水解酶、肽酶、核酸酶和脂酶等。,二、外源性抗原加工处理提呈：,组成MHCII类分子的a链和b链均在粗面内质网中合成，在分子伴侣的协助下，形成a/b异二聚体MHCII类分子。恒定链Ii：在内质网中以三聚体形式存在，一个Ii三聚体与3个MHCII类分子结合，形成a3b3Ii3九聚体。Ii的作用：促进MHCII类分子二聚体的形成。引导MHCII类分子二聚体在细胞内的转运。阻止MHCII类分子在内质网内与某些内源性肽结合。,MHCII类分子的合成和组装,MIIC（MHCII类区室）：富含MHCII类分子以及全部与处理抗原有关的酶类的胞浆囊泡。CLIP（II类分子相关的恒定链多肽）：在MIIC内Ii被降解，但MHCII类分子的抗原肽结合沟槽内留有一小片段。HLA-DM分子辅助下，CLIP与抗原肽结合沟槽解离，MHCII类分子才能与抗原多肽结合，形成稳定的抗原肽-MHCII类分子复合物，转运至细胞膜。,MHCII类分子的合成和组装,外源性抗原加工处理提呈途径,外源性蛋白抗原被质膜包裹、内陷，形成内体,内体/溶酶体中，抗原被降解成1030个aa的肽段,内质网中形成MHC/Ii九聚体,MIIC中Ii降解，HLA-DM辅助,小分子肽段与MHCII分子形成复合物，转运至细胞表面,提呈给CD4+T细胞,内源性和外源性抗原加工途径特点比较,提呈抗原肽的MHC分子I类分子II类分子应答的T细胞CD8+T细胞CD4+T细胞抗原来源内源性外源性抗原肽产生部位胞质蛋白酶体内体、溶酶体MHC荷肽部位内质网腔MIIC伴随蛋白钙联蛋白、TAPIi链提呈细胞所有有核细胞专职APC,内源性抗原加工途径外源性抗原加工途径,许多自身蛋白成分可通过内源性抗原-MHC类分子途径或外源性抗原MHC类分子途径，形成自身多肽-MHC类或类分子复合体表达于APC表面，提呈给T细胞。虽然其占了复合体中的绝大部分，而T细胞并不对其产生应答，表现为自身耐受。,生理情况下：,在少数情况下非经典类途径：外源性抗原由MHC-类分