抗原提呈细胞与抗原的处理及提呈本科

1、1 抗原提呈细胞概述抗原提呈细胞概述 抗原提呈细胞的种类及特点抗原提呈细胞的种类及特点 1 1、树突状细胞、树突状细胞 2 2、单核、单核- -巨噬细胞：巨噬细胞： 3 3、B B细胞细胞 抗原的处理和递呈抗原的处理和递呈 1 1、外源性抗原、外源性抗原- MHC- MHC类分子途径类分子途径 2 2、内源性抗原、内源性抗原MHCMHC类分子途径类分子途径 本章内容本章内容 2 第一节第一节 抗原提呈细胞概述抗原提呈细胞概述 3 能够摄取、加工、处理抗原，并将抗原信能够摄取、加工、处理抗原，并将抗原信 息提呈给息提呈给T T淋巴细胞的一类细胞，在机体的免疫淋巴细胞的一类细胞，在机体的免疫 识别

2、、免疫应答与免疫调节中起重要作用，也识别、免疫应答与免疫调节中起重要作用，也 称辅佐细胞（称辅佐细胞（accessory cellaccessory cell）。主要包括单）。主要包括单 核巨噬细胞、树突状细胞、核巨噬细胞、树突状细胞、B B细胞等。细胞等。 抗原提呈细胞抗原提呈细胞 (antigen-presenting cell, APC) (antigen-presenting cell, APC) 4 专职性专职性APC(professional APC)APC(professional APC) 能组成性表达能组成性表达MHC-IIMHC-II类分子和类分子和T T细胞活化所需的共刺

3、激细胞活化所需的共刺激 分子以及黏附分子，抗原递呈能力强，包括单核分子以及黏附分子，抗原递呈能力强，包括单核- -巨噬细巨噬细 胞、树突状细胞和胞、树突状细胞和B B细胞等。细胞等。 非专职性非专职性APC(non-professional APC)APC(non-professional APC) 诱导性表达诱导性表达MHC-IIMHC-II类分子和共刺激分子，抗原递呈能类分子和共刺激分子，抗原递呈能 力弱，包括内皮细胞、上皮细胞及成纤维细胞等。力弱，包括内皮细胞、上皮细胞及成纤维细胞等。 广义上，凡能表达广义上，凡能表达MHC-MHC-类分子并具有提呈内源性抗原能力的类分子并具有提呈内源性

4、抗原能力的 细胞（靶细胞）都可称为细胞（靶细胞）都可称为APCAPC，属于一类特殊的非专职性，属于一类特殊的非专职性APCAPC。 5 6 第二节第二节 抗原提呈细胞的种类与特点抗原提呈细胞的种类与特点 树突状细胞树突状细胞 单核单核/ /巨噬细胞巨噬细胞 B B细胞细胞 7 1973 1973年发现年发现 细胞表面伸出许多树突样或伪足样突起而得名。细胞表面伸出许多树突样或伪足样突起而得名。 是功能最强的是功能最强的APCAPC。 最大特点：能够显著刺激最大特点：能够显著刺激初始初始T T细胞细胞增殖，是机体适应增殖，是机体适应 性性T T细胞免疫应答的始动者。细胞免疫应答的始动者。 一、树突

5、状细胞（一、树突状细胞（dendritic cellsdendritic cells，DCDC） 树突状细胞刺激初始树突状细胞刺激初始T T细胞细胞 巨噬细胞、巨噬细胞、B B细胞仅刺激已活化的或记忆性细胞仅刺激已活化的或记忆性T T细胞细胞 8 （一）表面标志（一）表面标志 无特异性的表面标志无特异性的表面标志 人的人的DCDC：CD11cCD11c+ + 、 、 CD1aCD1a+ + 、 、CD83CD83+ +。 与摄取抗原相关的受体：与摄取抗原相关的受体： FcRFcR以及结合病原微生物的受体。以及结合病原微生物的受体。 与抗原提呈相关的分子：与抗原提呈相关的分子： MHC-II M

6、HC-II 、辅助刺激分子、辅助刺激分子CD80CD80及及CD86CD86。 鉴定：形态表面标志功能鉴定：形态表面标志功能 9 （二）来（二）来 源源 髓系髓系DCDC（Myeloid DCMyeloid DC，MDCMDC） 来自骨髓髓样干细胞来自骨髓髓样干细胞 淋巴系淋巴系DCDC（lymphoid DClymphoid DC，LDC LDC ） 来自淋巴样干细胞来自淋巴样干细胞 根据来源分为根据来源分为 10 体外培养骨髓来源的体外培养骨髓来源的DCDC 11 （三）分化发育（三）分化发育 DCDC前体细胞（前体细胞（DC precursorDC precursor） 不成熟不成熟DC

7、DC（immature DCimmature DC） 成熟成熟DCDC（mature DCmature DC） 骨髓骨髓 外周组织外周组织 淋巴组织淋巴组织 发生凋亡发生凋亡转化为调节性转化为调节性DCDC 迁移迁移DCDC（migrating DCmigrating DC） 12 树突状细胞成熟过程树突状细胞成熟过程 DCDC前体细胞前体细胞 进入外周组织进入外周组织 摄取抗原，摄取抗原， 迁移向淋巴组织迁移向淋巴组织 摄取抗原摄取抗原 包括各类碎包括各类碎 片和各种微片和各种微 生物生物 未成熟未成熟DCDC 提呈抗原提呈抗原 形态改变形态改变/B7/B7和和 MHCMHC表达量上升表达量

8、上升 成熟成熟DCDC 13 - - 强吞噬和吞饮作用强吞噬和吞饮作用 - - 处理抗原能力强处理抗原能力强 - - 低水平的低水平的MHCMHC - - 缺乏共刺激分子缺乏共刺激分子 - - 提呈抗原能力弱提呈抗原能力弱 - - 吞噬能力弱吞噬能力弱 - 表达共刺激分子表达共刺激分子(B7-1,B7-2) (B7-1,B7-2) - - 高表达高表达MHCMHC和黏附分子和黏附分子 - - 抗原提呈能力强抗原提呈能力强 未成熟未成熟DCDC 成熟成熟DCDC 14 Dendritic Cell Maturation 15 （四）组织分布和分类（四）组织分布和分类 广泛分布于脑以外的全身各组织

9、，但广泛分布于脑以外的全身各组织，但 其数量很少，人外周血其数量很少，人外周血DCDC仅占人外周血单仅占人外周血单 个核细胞的个核细胞的1 1以下。以下。 16 二、单核巨噬细胞二、单核巨噬细胞 巨噬细胞由血液中的单核细胞分化而来，广泛巨噬细胞由血液中的单核细胞分化而来，广泛 分布在全身各种器官和组织中。分布在全身各种器官和组织中。 巨噬细胞具有强吞噬能力，是抗病原体的重要巨噬细胞具有强吞噬能力，是抗病原体的重要 的非特异性防线。的非特异性防线。 同同DCDC一样，只有在一样，只有在“危险信号危险信号”下，如炎症性下，如炎症性 细胞因子激活巨噬细胞，才能有效递呈抗原。细胞因子激活巨噬细胞，才能

10、有效递呈抗原。 17 DCDC与巨噬细胞作为与巨噬细胞作为APCAPC分工不同分工不同 不成熟不成熟DCDC吞噬病原体后迁移，而巨噬细胞吞噬病原体后迁移，而巨噬细胞 不移动不移动 成熟成熟DCDC在淋巴结激活初始在淋巴结激活初始T T。 活化巨噬细胞刺激活化活化巨噬细胞刺激活化T T和记忆和记忆T T。 18 吞吞 噬噬 作作 用用 19 B B作为作为APCAPC的优势的优势 抗原浓度低时，浓缩抗原用以递呈抗原浓度低时，浓缩抗原用以递呈 快速快速 物质基础是：物质基础是：BCRBCR 三、三、B B淋巴细胞淋巴细胞 20 B B作为作为APCAPC的特点的特点 感染感染早期早期，B B作为作

11、为初始初始B B，不能作为，不能作为APCAPC，在，在感染后期或感染后期或 继发感染继发感染中，由中，由记忆记忆B B介导的抗原递呈起重要作用。介导的抗原递呈起重要作用。 摄入效率非常高：在再次免疫应答中，如进入机体的摄入效率非常高：在再次免疫应答中，如进入机体的 抗原浓度非常低，其他抗原浓度非常低，其他APCAPC就不能有效摄取抗原，这时就不能有效摄取抗原，这时 活化活化B B通过通过BCRBCR高效特异性摄取和递呈抗原。高效特异性摄取和递呈抗原。 21 B Cells (BCR)Take Up Antigen into B Cells (BCR)Take Up Antigen into

12、Vesicles and Present Peptide Vesicles and Present Peptide Fragments from ProteinsFragments from Proteins in MHCin MHC- -IIII 通过通过BCRBCR途径摄取抗原途径摄取抗原 22 综上，当综上，当首次首次遭遇入侵者时，重要的遭遇入侵者时，重要的APCAPC是是 mDCmDC，激活，激活初始初始T T细胞细胞；接下来，当战斗越来越激烈；接下来，当战斗越来越激烈 时，时，激活的巨噬细胞激活的巨噬细胞呈递抗原给呈递抗原给有经验有经验T T；随后，；随后， 如果如果再次再次遭遇同样

13、入侵者，首次攻击后余留的有经遭遇同样入侵者，首次攻击后余留的有经 验的验的记忆性记忆性B B成为最重要的成为最重要的APCAPC，因它们能通过对少，因它们能通过对少 量抗原进行量抗原进行浓缩快速浓缩快速推进获得性免疫性应答。推进获得性免疫性应答。 三种三种APCAPC分工分工 23 第三节第三节 抗原的处理和提呈抗原的处理和提呈 24 摄取抗原的方式摄取抗原的方式 1 1、抗原摄取、抗原摄取 25 2 2、抗原加工处理、抗原加工处理 APC APC细胞将胞浆内自身产生或摄入胞内的抗原消细胞将胞浆内自身产生或摄入胞内的抗原消 化降解成一定大小的抗原肽片段，使多肽适合与化降解成一定大小的抗原肽片段

14、，使多肽适合与MHCMHC 分子结合，然后以抗原肽分子结合，然后以抗原肽MHCMHC复合物的形式表达于复合物的形式表达于 APCAPC表面的过程。表面的过程。 26 MHCMHC类分子参与的类分子参与的内源性抗原内源性抗原的加工处理的加工处理 MHCMHC类分子参与的类分子参与的外源性抗原外源性抗原的加工处理的加工处理 抗原降解为小的抗原肽抗原降解为小的抗原肽 MHCMHC分子的组装分子的组装 抗原肽与抗原肽与MHCMHC分子的结合分子的结合 抗原肽抗原肽MHCMHC分子复合物的转运分子复合物的转运 27 3 3、抗原提呈、抗原提呈 表达于表达于APCAPC表面的抗原肽表面的抗原肽-MHC-M

15、HC复合物与复合物与T T细胞接触细胞接触 过程中，被过程中，被T T细胞所识别，从而将抗原信息提呈给细胞所识别，从而将抗原信息提呈给T T细细 胞的过程。胞的过程。 MHCMHC类类内源性抗原肽：内源性抗原肽： CD8CD8 T T细胞 细胞 MHCMHC类类外源性抗原肽：外源性抗原肽： CD4CD4 T T细胞 细胞 细胞间的黏附细胞间的黏附 抗原肽与抗原肽与TCRTCR的特异性识别的特异性识别 协同信号的产生协同信号的产生 细胞因子的参与细胞因子的参与 28 MHC-IMHC-I类分子途径（内源性抗原提呈途径）类分子途径（内源性抗原提呈途径） 内源性抗原内源性抗原(endogenous

16、antigen)(endogenous antigen) ：细胞内合成：细胞内合成 的抗原，如病毒感染细胞合成的病毒蛋白和肿瘤的抗原，如病毒感染细胞合成的病毒蛋白和肿瘤 细胞内合成的蛋白。细胞内合成的蛋白。 内源性抗原被胞质中蛋白酶体降解为小分子抗原内源性抗原被胞质中蛋白酶体降解为小分子抗原 肽后，与肽后，与 MHC-IMHC-I类分子结合，形成抗原肽类分子结合，形成抗原肽MHC-IMHC-I 类分子复合物，供类分子复合物，供CD8+TCD8+T细胞识别的过程。细胞识别的过程。 29 30 内源性抗原（如病毒抗原、肿瘤抗原内源性抗原（如病毒抗原、肿瘤抗原) ) 被胞质内蛋白酶体酶解被胞质内蛋白

17、酶体酶解 抗原肽（含抗原肽（含8-118-11个个AAAA） 经经TAPTAP转运至内质网转运至内质网 形成抗原肽形成抗原肽MHCIMHCI类分子复合物类分子复合物 经高尔基体转运至经高尔基体转运至APCAPC表面表面 提呈给提呈给CD8CD8+ +T T细胞识别细胞识别 内源性抗原提呈途径内源性抗原提呈途径 31 外源性抗原外源性抗原(exogenous antigen)(exogenous antigen)：来源于：来源于APCAPC 外的抗原，如细菌外的抗原，如细菌 外源性抗原被外源性抗原被APCAPC摄取、加工、处理为抗原肽，摄取、加工、处理为抗原肽， 与与MHC-MHC-类分子形成抗

18、原肽类分子形成抗原肽MHC-MHC-类分子复类分子复 合物，表达于合物，表达于APCAPC表面，供表面，供CD4CD4+ +T T细胞识别的过细胞识别的过 程。程。 MHC-MHC-类分子途径（外源性抗原提呈途径）类分子途径（外源性抗原提呈途径） 32 33 外源性抗原外源性抗原 新合成的新合成的MHC-IIMHC-II类分子类分子 （内质网中）（内质网中） 吞噬、内吞、吞饮吞噬、内吞、吞饮 内体内体 溶酶体溶酶体 内体内体/溶酶体溶酶体 蛋白酶作用蛋白酶作用 降解成降解成1313 18AA18AA小肽小肽 lili占据抗原结合槽占据抗原结合槽 蛋白酶蛋白酶MIICMIIC liliCLIPC

19、LIP HLA-DMHLA-DM CLIPCLIP脱落脱落, ,暴露抗原结合槽暴露抗原结合槽+ + 抗原肽抗原肽/MHC II/MHC II类分子复合物类分子复合物 转运至转运至APCAPC表面表面, ,供供CD4+TCD4+T细胞识别细胞识别 外源性抗原提呈途径外源性抗原提呈途径 34 内源性和外源性抗原提呈途径的比较内源性和外源性抗原提呈途径的比较 MHC-IMHC-I途径途径 MHC-IIMHC-II途径途径 抗原来源抗原来源 内源性内源性Ag Ag 外源性外源性AgAg 抗原降解部位抗原降解部位 蛋白酶体蛋白酶体 内体、溶酶体内体、溶酶体 抗原与抗原与MHCMHC结合部位结合部位 内质

20、网内质网 MIICMIIC 提呈抗原多肽的提呈抗原多肽的MHCMHC分子分子 MHC-IMHC-I MHC-IIMHC-II 处理和提呈抗原的细胞处理和提呈抗原的细胞 所有有核细胞所有有核细胞 专职专职APC APC 识别和应答细胞识别和应答细胞 CD8CD8 T T细胞 细胞 CD4CD4 T T细胞 细胞 35 抗原的交叉提呈：抗原的交叉提呈： 外源性抗原肽外源性抗原肽 MHCMHC ： CD8CD8T T细胞细胞 内源性抗原肽内源性抗原肽 MHCMHC ： CD4CD4T T细胞细胞 脂类抗原的脂类抗原的CD1CD1分子提呈途径：分子提呈途径： 脂类抗原脂类抗原-CD1-CD1分子：分子

21、：NKTNKT细胞或细胞或r&Tr&T细胞细胞 36 掌握抗原递呈细胞种类及其概念掌握抗原递呈细胞种类及其概念 掌握成熟与未成熟掌握成熟与未成熟DCDC的生物学特征的生物学特征 掌握外源性、内源性抗原加工处理提呈过程掌握外源性、内源性抗原加工处理提呈过程 掌握两种抗原提呈途径的比较掌握两种抗原提呈途径的比较 掌握抗原的交叉提呈概念掌握抗原的交叉提呈概念 了解树突状细胞的发育、分化、成熟和迁移了解树突状细胞的发育、分化、成熟和迁移 了解各种专职了解各种专职APCAPC体内分布和特点体内分布和特点 本章学习要点本章学习要点 37 能够摄取、加工、处理抗原，并将抗原信能够摄取、加工、处理抗原，并将抗

22、原信 息提呈给息提呈给T T淋巴细胞的一类细胞，在机体的免疫淋巴细胞的一类细胞，在机体的免疫 识别、免疫应答与免疫调节中起重要作用，也识别、免疫应答与免疫调节中起重要作用，也 称辅佐细胞（称辅佐细胞（accessory cellaccessory cell）。主要包括单）。主要包括单 核巨噬细胞、树突状细胞、核巨噬细胞、树突状细胞、B B细胞等。细胞等。 抗原提呈细胞抗原提呈细胞 (antigen-presenting cell, APC) (antigen-presenting cell, APC) 38 专职性专职性APC(professional APC)APC(professional

23、 APC) 能组成性表达能组成性表达MHC-IIMHC-II类分子和类分子和T T细胞活化所需的共刺激细胞活化所需的共刺激 分子以及黏附分子，抗原递呈能力强，包括单核分子以及黏附分子，抗原递呈能力强，包括单核- -巨噬细巨噬细 胞、树突状细胞和胞、树突状细胞和B B细胞等。细胞等。 非专职性非专职性APC(non-professional APC)APC(non-professional APC) 诱导性表达诱导性表达MHC-IIMHC-II类分子和共刺激分子，抗原递呈能类分子和共刺激分子，抗原递呈能 力弱，包括内皮细胞、上皮细胞及成纤维细胞等。力弱，包括内皮细胞、上皮细胞及成纤维细胞等。 广义上，凡能表达广义上，凡能表达MHC-MHC-类分子并具有提呈内源性抗原能力的类分子并具有提呈内