apc抗原提呈细胞及抗原提呈课件

1、怎样理解“异己”异种移植物同种异体器官移植物蛋白质、核酸、糖脂类各种病原微生物如寄生虫、细菌、病毒等各种动、植物如动物血清、花粉等抗原（Antigen）特异性抗体致敏淋巴细胞经皮下、静脉或受损的 皮肤、粘膜等进入机体第1页，共69页。第2页，共69页。RecognitionActivationproliferationDifferentiationmigrationEffectorfunctionMemoryApoptosisMaturationCell Behaviors第3页，共69页。 概念抗原递呈细胞抗原递呈主 要 内 容第4页，共69页。 能摄取、加工处理抗原，并将抗原递呈给T淋巴细

2、胞的一类免疫细胞，在机体免疫应答中发挥重要作用，也称辅佐细胞（accessory cell）。抗原递呈细胞(antigen presenting cell, APC)第5页，共69页。专职APC(professional APC) 能组成性表达MHC-II类分子和T细胞活化的共刺激分子，抗原递呈能力强，包括巨噬细胞(M)、树突状细胞(dendritic cell,DC)和B细胞等。非专职性APC(non-professional APC) 诱导性表达MHC-II类分子，抗原递呈能力弱，包括内皮细胞、成纤维细胞、上皮细胞等。抗原递呈细胞第6页，共69页。第7页，共69页。几类主要APC的分布及其

3、主要特性第8页，共69页。抗 原 递 呈（antigen presentation） 抗原提呈细胞将抗原加工处理、降解为抗原肽片段并与胞内MHC分子结合，以抗原肽/MHC分子复合物的形式递呈给T细胞识别的过程。第9页，共69页。 概念抗原递呈细胞 -树突状细胞 -单核-吞噬细胞系统 -B细胞抗原递呈主 要 内 容第10页，共69页。树突状细胞的来源和分类GM-CSFTNF-aIL-4pDC mDC mDC 第11页，共69页。DC的分类及命名根据DC来源分类 * 髓样DC（myeloid DC,mDC） * 浆细胞样DC(plasmacytoid DC, pDC)根据DC成熟状态分类：成熟DC

4、和未成熟DC（iDC）根据DC功能状态分类 * 耐受性DC：表达IDO的DC、高表达ILT4的DC； * 调节性DC ：可诱导高表达IL-10的Tr1细胞 （二者均为浆细胞样iDC）根据DC分布部位分类 * 淋巴组织中DC：括滤泡DC、并指状DC和胸腺DC * 非淋巴组织中DC：朗格汉斯细胞和间质DC * 循环DC：外周血DC和隐蔽细胞第12页，共69页。树突状细胞分布与命名Langerhans cell: 表皮和上皮interstitial DC: 心肺肾肝胃间质peripheral blood DCveiled cell：输入淋巴管和淋巴液interdigitating DC (IDC)：

5、外周淋巴组织胸腺依赖区thymic DC (TDC)：胸腺髓质follicular DC (FDC)：淋巴滤泡第13页，共69页。MenuFB树突状细胞的分化、发育和迁移第14页，共69页。 Dendritic Cell Maturation 第15页，共69页。组织中未成熟DC- 强吞噬和吞饮作用- 处理抗原能力强 - 低水平的MHC- 缺乏共刺激分子 - 递呈抗原能力弱淋巴组织中成熟DC- 不再有吞噬能力- 表达共刺激分子 (B7-1, B7-2)- 高表达MHC和黏附分子- 抗原递呈能力强第16页，共69页。影响DC分化成熟的因素 微生物产物, 如LPS、CpG等、炎性细胞因子如 GM-

6、CSF、IFN-、IL-12、IL-6、IL-1 等是诱导DC成熟的重要因子；刺激DC的抗原种类，如自身抗原、肿瘤抗原（TA）等抑制DC的成熟。DC所处环境中的抑制性免疫细胞和细胞因子等。第17页，共69页。 DC的生物学功能*强的吞饮作 用*受体介导的内吞(FcR/CR/ 甘露糖受体）*吞噬作用*表面捕获(FDC)FcR和C3bR抗原提呈免疫调节* 激活初始T细胞，启动免疫应答*分泌细胞因子，调节免疫细胞分化发育*分泌趋化性细胞因子，趋化T/B细胞*利用未成熟DC诱导免疫耐受第18页，共69页。 概念抗原递呈细胞 -树突状细胞 -单核-吞噬细胞系统 -B细胞抗原递呈主 要 内 容第19页，共

7、69页。 骨 髓 血 液 组 织多能干细胞髓样干细胞单核母细胞前单核细胞单核细胞 单核细胞巨噬细胞 结缔组织：组织细胞 肺：肺泡巨噬细胞 肝：枯否细胞 脾与淋巴结：游走与固定巨噬细胞 浆膜腔：胸、腹腔巨噬细胞 神经组织：小胶质细胞 骨：破骨细胞 关节：滑膜A型细胞单核吞噬细胞系统细胞的分化和分布第20页，共69页。 1. 表面标志 MHC-I/II类抗原、粘附分子（LFA-1,ICAM-1)、共刺激分子(B7,CD40)、FcR、补体受体(CR1/3/4)、LPS受体(CD14)、CKR等2. 分泌功能： -产生溶酶体酶、髓过氧化物酶、活性氧等 -分泌细胞因子、补体、凝血因子等 -产生前列腺素

8、、白三烯、ACTH、内啡肽等单核吞噬细胞系统生物学特征(mononuclear phagocyte system, MPS)第21页，共69页。MPS的主要生物学功能吞噬作用：吞噬颗粒抗原、受体（FcR和C3bR)介导的内吞、吞饮； 杀伤：氧依赖和非依赖机制杀伤和消化病原体；抗肿瘤：直接杀伤、ADCC、激发抗肿瘤免疫；参与免疫应答： -加工和递呈抗原，提供第二活化信号； -参与Th1细胞介导的细胞免疫的效应阶段。参与免疫调节: -正调：产生IL-1/12，TNF-a -负调：前列腺素、TGF-b介导炎症反应:吞噬杀伤；分泌各种炎症介质。第22页，共69页。吞 噬 作 用第23页，共69页。第2

9、4页，共69页。第25页，共69页。抗原递呈作用第26页，共69页。 概念抗原递呈细胞 -树突状细胞 -单核-吞噬细胞系统 -B细胞抗原递呈主 要 内 容第27页，共69页。B淋巴细胞可通过BCR途径和非特异性胞饮摄取抗原第28页，共69页。三种APC细胞特征比较第29页，共69页。 概念抗原递呈细胞抗原递呈 -胞质溶胶途径(MHC-I类分子途径) -溶酶体途径(MHC-II类分子途径) -CD1分子递呈途径 主 要 内 容第30页，共69页。 抗 原 处 理（antigen processing) APC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，以便与胞内MHC分子

10、结合。第31页，共69页。YThe site of pathogen replication or mechanism of antigen uptake determines the antigen processing pathway usedYCytosolic compartmentEndogenous processing(Viral antigens)Vesicular CompartmentContiguous with extracellular fluidExogenous processing(Streptococcal, Mycobacterial antigens)Di

11、stinct mechanisms of antigen generation are used to raiseT cells suited to the elimination of endogenous or exogenous pathogensINTRACELLULAR REPLICATIONEXTRACELLULAR ORENDOSOMAL REPLICATION第32页，共69页。递呈抗原的来源* 外源性抗原(exogenous antigen)： 来源于APC外的抗原，通过溶酶体途径由MHCII类分子递呈给CD4+T细胞。* 内源性抗原(endogenous antigen)：

12、 细胞内合成的抗原，通过胞质溶胶途径由MHCI类分子递呈给CD8+T细胞。第33页，共69页。Pathogens in Cytosol/Vesicles第34页，共69页。 概念抗原递呈细胞抗原递呈 -胞质溶胶途径 -溶酶体途径 -CD1分子递呈途径 主 要 内 容第35页，共69页。胞质溶胶（MHC-I类分子途径） 内源性抗原被胞质溶胶中蛋白酶体降解为小分子抗原肽后，与 MHC-I类分子结合，形成抗原肽/ MHC-I类分子复合物，供CD8+T细胞识别的过程。如病毒抗原、肿瘤抗原，组织抗原等主要经此途径递呈。第36页，共69页。Degradation in the proteasomeThe

13、components of the proteasome include MECL-1, LMP2, LMP7These components are induced by IFN- and replace constitutive components to confer proteolytic properties.LMP2 & 7 encoded in the MHCProteasome cleaves proteins after hydrophobic and basic amino acids and releases peptides into the cytoplasmCyto

14、plasmic cellular proteins, including non-self proteinsare degraded continuously by a multicatalytic protease of 28 subunits第37页，共69页。Proteasome, the Cytosolic Meat Grinder That Chops Up Proteins第38页，共69页。Crystal Structure Of The 20s ProteasomeFrom YeastViewEnd on第39页，共69页。ENDOPLASMIC RETICULUMCYTOSO

15、LPeptide antigens produced in the cytoplasm are physically separated from newly formed MHC class INewly synthesisedMHC class I moleculesPeptides needaccess to the ER inorder to be loaded onto MHC class I molecules第40页，共69页。ER membraneLumen of ERCytosolTransporters associated withantigen processing (

16、TAP1 & 2)Transporter has preference for 8 amino acid peptideswith hydrophobic C termini.TAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideER membraneLumen of ERCytosolTAP-1TAP-2Pep

17、tideATP-binding cassette(ABC) domainHydrophobictransmembranedomainPeptide antigensfrom proteasome第41页，共69页。Endoplasmic reticulumCalnexin bindsto nascentclass I chainuntil 2-M bindsTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideT

18、AP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideB2-M binds and stabilises floppy MHCTapasin, calreticulin, TAP 1 & 2 form a complex with the floppy MHCCytoplasmic peptides are loaded onto the MHC molecule and the structure becomes compactMaturation and loading of MHC class I第42页，共

19、69页。Fate of MHC class ISent to lysosomes for degradation Exported to the cell surface第43页，共69页。内源性抗原递呈的MHC-I类分子途径第44页，共69页。MenuFB第45页，共69页。内源性抗原递呈途径 内源性抗原（如病毒抗原、肿瘤抗原) 胞质被蛋白酶体酶解 抗原肽（含8-12个AA） 经TAP转运至内质网 形成抗原肽/MHC-I类分子复合物 转运至APC表面 递呈给CD8+T细胞识别第46页，共69页。MenuFB第47页，共69页。 概念抗原递呈细胞抗原递呈 -胞质溶胶途径 -溶酶体途径 -CD1

20、分子递呈途径 主 要 内 容第48页，共69页。 外源性抗原被APC摄取、加工、处理为抗原肽，与MHC-II类分子形成抗原肽/MHC-II类分子复合物，表达于APC表面，供CD4+T细胞识别的过程。溶酶体（MHC-II类分子途径)第49页，共69页。YYPinocytosisPhagocytosisMembrane Igreceptor mediateduptakeYUptake of exogenous antigensComplement receptormediated phagocytosisYFc receptor mediated phagocytosisopsonization第

21、50页，共69页。Proteases produce 24 amino acid long peptides from antigensDrugs that raise the pH of endosomes inhibit antigen processingEndosomesExogenous pathwayIncreasein acidityCell surfaceTo lysosomesUptakeProtein antigensIn endosomeCathepsin B, D and L proteases are activated by the decrease in pH第5

22、1页，共69页。Pathway for Peptide+MHC-II Formation, from Endocytosis Proteins into Vesicles to Formation of Peptides on MHC-II第52页，共69页。Need to prevent newly synthesised, unfolded self proteins from binding to immature MHC Invariant chain stabilises MHC class II by non- covalently binding to the immature

23、MHC class II molecule and forming a nonomeric complexIn the endoplasmic reticulumMHC class II maturation and invariant chain第53页，共69页。 参与II类分子的组装和折叠； 封闭II类分子的肽结合槽 阻止II类分子与内质网中内源性抗原结合 引导组装后的MHC-II类分子转运至小室Ii 的作用CLIP：class II-associated invariant chain peptide第54页，共69页。EndosomesCell surfaceUptakeClass

24、II associated invariant chain peptide (CLIP)(inv)3 complexesdirected towardsendosomes byinvariant chainCathepsin L degrades Invariant chainCLIP blocks groove in MHC moleculeMHC Class IIcontaining vesiclesfuse with antigencontaining vesicles第55页，共69页。Removal of CLIP?How can the peptide stably bind to

25、 a floppy binding site?Competition between large number of peptides第56页，共69页。HLA-DM catalyses the removal of CLIPMIIC compartmentHLA-DMReplaces CLIP with a peptide antigen using a catalytic mechanism (i.e. efficient at sub-stoichiometric levels)Discovered using mutant cell lines that failed to present antigenHLA-DO may also play a role in peptide exchangeSequence in cytoplasmic tail retains HLA-DM in endosomesHLA-DMHLA-DR第57页，共69页。MIIC compartment sorts peptide-MHC complexes for surface expression orlysosomal degradationSurface expression of MHC c