免疫学第十章抗原递呈细胞及抗原

免疫学第十章抗原递呈细胞及抗原第一页，共四十八页，2022年，8月28日授课时间：

两个学时目的与要求：

1．掌握抗原提呈细胞概念、种类（巨噬细胞，树突状细胞，Ｂ细胞及靶细胞）和特点。2．掌握MHCI和MHCII类抗原提呈途径和过程。重点：1.基本概念2.树突状细胞3.胞质溶胶（MHC-I类分子途径）4.溶酶体途径（MHC-II类分子途径）难点：1.胞质溶胶（MHC-I类分子途径）2.溶酶体途径（MHC-II类分子途径）

第二页，共四十八页，2022年，8月28日

一、基本概念

1．抗原递呈细胞(antigenpresentingcell,APC)能摄取、加工处理抗原，并将抗原递呈给T淋巴细胞的一类免疫细胞，在机体免疫应答中发挥重要作用，也称辅佐细胞（accessorycell，亦成称A细胞）。２．专职APC(professionalAPC)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(Mφ)、树突状细胞(dendriticcell,DC)和B细胞等。

第三页，共四十八页，2022年，8月28日３．非专职性APC(non-professionalAPC)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。４．抗原递呈（antigenpresentation）抗原递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。

第四页，共四十八页，2022年，8月28日二、抗原递呈细胞（一）树突状细胞(dendenticcell,DC)１．来源、分化及种类（１）来源：主要由骨髓中干细胞分化而来，其中大部分由髓系干细胞分化而来的DC，称为髓样DC（MDC）；部分由淋巴样干细胞分化而来的DC，称为淋巴样DC（LDC）

第五页，共四十八页，2022年，8月28日（２）分化*组织中未成熟DC的特征：具有强吞噬和吞饮作用，处理抗原能力强，低水平表达的MHC分子，缺乏共刺激分子，递呈抗原能力弱。*淋巴组织中成熟DC的特征：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。

第六页，共四十八页，2022年，8月28日（３）分类*朗格汉斯细胞（Langerhanscell，LC）:分布于表皮和上皮DC。*间质性DC（interstitialDC）:分布于心肺肾肝胃间质。*外周血DC（peripheralbloodDC）：分布于血浆中。*隐弊细胞（veiledcell）：分布于输入淋巴管和淋巴液。*并指状DC（interdigitatingDC，IDC）：分布于外周淋巴组织胸腺依赖区。*胸腺DC（thymicDC，TDC）：分布于胸腺髓质。*滤泡DC（follicularDC，FDC)：分布于淋巴滤泡。

第七页，共四十八页，2022年，8月28日２．生物学功能（１）抗原递呈功能：主要以吞饮和受体（FcR、C3bR和甘露糖受体等）介导的胞吞作用摄取抗原，其吞噬作用较弱。此外，FDC通过FcR和C3bR捕获并滞留抗原于细胞表面。（２）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

第八页，共四十八页，2022年，8月28日（二）单核－吞噬细胞系统生物学特征(mononuclearphagocytesystem,MPS)１．来源及组织分布：骨髓造血干细胞髓样干细胞单核母细胞前单核细胞单核细胞组织中的各种巨噬细胞

第九页，共四十八页，2022年，8月28日肺吞噬细胞吞噬大肠杆菌第十页，共四十八页，2022年，8月28日２．生物学特征（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、CR3、CR4等)、LPS受体(CD14)和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、白三烯、ACTH、内啡肽

第十一页，共四十八页，2022年，8月28日３．MPS的主要生物学功能吞噬消化作用：吞噬、胞饮和受体介导（FcR、C3bR、PRR和TLR等）的胞吞作用捕获病原体，通过氧依赖和非依赖机制杀伤、消化病原体；（２）抗肿瘤作用：通过直接杀伤作用、ADCC作用和激发抗瘤免疫；（３）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。

第十二页，共四十八页，2022年，8月28日（４）参与免疫调节:*产生IL-1/12，TNF-a等细胞因子促进免疫应答*产生前列腺素、TGF-等细胞因子抑制免疫应答（５）介导炎症反应:*吞噬杀伤病原体的同时，产生溶酶体损伤周围组织。分泌各种炎症介质第十三页，共四十八页，2022年，8月28日４．B淋巴细胞B细胞是再次免疫应答过程中的最重要的APC，主要通过BCR途径和非特异性胞饮摄取抗原。第十四页，共四十八页，2022年，8月28日二、抗原提呈（一）概念１．抗原处理（antigenprocessing）指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，以适合与胞内MHC分子结合的过程。２．外源性抗原(exogenousantigen)：来源于APC外的抗原，通过溶酶体途径由MHCII类分子递呈给CD4T细胞。３．内源性抗原(endogenousantigen)：细胞内合成的抗原，通过胞质溶胶途径由MHCI类分子递呈给CD8T细胞。

第十五页，共四十八页，2022年，8月28日（二）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。其具体过程如下：

第十六页，共四十八页，2022年，8月28日1.内源性抗原的加工蛋白酶体：一种存在于大多数细胞内的大分子多重蛋白酶复合体蛋白酶体将胞内蛋白质降解，在LMP2和LMP7的作用下产生6-10个氨基酸残基的肽。第十七页，共四十八页，2022年，8月28日在蛋白酶体中的降解蛋白酶体包括MECL-1,LMP2,LMP7等第十八页，共四十八页，2022年，8月28日酵母20s蛋白酶体的晶体结构ViewEndon第十九页，共四十八页，2022年，8月28日2.内源性抗原肽的转运由TAP选择性的将8-15个氨基酸残基的肽转运到内质网。TAP分子位于内质网膜上，其跨膜段在内质网膜上环绕形成跨膜孔道。第二十页，共四十八页，2022年，8月28日内质网CYTOSOL抗原肽需要转运给新合成的MHCI分子新合成的MHCI分子在装配到MHCI分子前抗原肽必须穿过内质网膜第二十一页，共四十八页，2022年，8月28日ERmembraneLumenofERCytosolTAP1、2参与了抗原肽的转运TAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2Peptide内质网膜内质网基质胞质TAP-1TAP-2肽段ATP结合结构域(ABC)来自蛋白酶体的肽段第二十二页，共四十八页，2022年，8月28日3.MHCⅠ类分子荷肽在内质网中进行在钙联蛋白、钙网蛋白的协助下折叠形成α/β2m二聚体，通过TAP1相关蛋白的作用结合于内质网孔道的内侧口，并与内源性抗原肽结合。第二十三页，共四十八页，2022年，8月28日2-M链与链结合，钙联蛋白脱离TAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2Peptide钙网蛋白,TAP1&2与MHC形成复合体胞质中的抗原肽被装入MHC分子MHCI分子的成熟与荷肽钙联蛋白与I类分子链结合第二十四页，共四十八页，2022年，8月28日4.内源性抗原肽的递呈结合了肽的I类分子在高尔基体中与TAP1相关蛋白解离，通过外吐空泡运送到细胞表面，供CD8+T细胞识别。第二十五页，共四十八页，2022年，8月28日FateofMHCclassISenttolysosomesfordegradation第二十六页，共四十八页，2022年，8月28日内源性抗原（如病毒抗原、肿瘤抗原）胞质↓被蛋白酶体酶解抗原肽（含8-13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

第二十七页，共四十八页，2022年，8月28日（三）溶酶体途径（MHC-II类分子途径）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，称为溶酶体途径。其具体过程如下：

第二十八页，共四十八页，2022年，8月28日MHCⅡ类途径。分为抗原的摄取、加工、MHCⅡ类分子的合成与转运、MHCⅡ类分子荷肽、递呈几个阶段。第二十九页，共四十八页，2022年，8月28日1.外源性抗原的摄取通过胞吞作用，外源性抗原由细胞外进入细胞内，形成内体。内体：胞吞的抗原被质膜包围形成的空泡，是外源性抗原加工的场所。内体成熟后与溶酶体融合。第三十页，共四十八页，2022年，8月28日YYPinocytosisPhagocytosis膜Ig受体介导摄取Y外源抗原的摄取Complementreceptormediatedphagocytosis补体受体介导的吞噬作用YFcreceptormediatedphagocytosisFc受体介导的吞噬作用摄取作用介导外源抗源进入细胞内形成内体，以便加工吞噬作用胞饮作用第三十一页，共四十八页，2022年，8月28日1005075250%ofmax.Tcellresponse10-110-210-3Antigengml-1Receptor-mediatedantigenuptakeNon-receptor-mediateduptakeReceptor-mediateduptakeenhancestheefficiencyoftheTcellresponse第三十二页，共四十八页，2022年，8月28日2.外源性抗原的加工外源性抗原在内体的酸性环境和蛋白酶的作用下被降解成适于与MHCⅡ类分子结合的肽。第三十三页，共四十八页，2022年，8月28日Proteasesproduce~24aminoacidlongpeptidesfromantigensDrugsthatraisethepHofendosomesinhibitantigenprocessingEndosomesExogenouspathwayIncreaseinacidityCellsurfaceTolysosomesUptakeProteinantigensInendosomeCathepsinB,DandLproteasesareactivatedbythedecreaseinpH组织蛋白酶第三十四页，共四十八页，2022年，8月28日ActivationofCathepsinBatlowpHAthigherpHcathepsinBexistsinapro-enzymeformAcidificationoftheendosomealterstheconformationoftheproenzymetoallowcleavageofthepro-regionLossofthepro-regionexposesthecatalyticsiteoftheproteaseHence:drugsthatalteracidificationoftheendosomesdisturbexogenousantigenprocessing第三十五页，共四十八页，2022年，8月28日3.MHCⅡ类分子的生物合成和转运在粗面内质网合成，α/β二聚体与Ii链结合。Ii链：Ia-associatedinvariantchain,Ii链CLIP：Ii链中81-104位氨基酸残基的特殊肽段结构，能与所有MHCⅡ类分子的抗原结合槽以不同亲和力结合，称为Ⅱ类分子结合的不变肽链（classIIassociatedinvariantpeptide,CLIP)第三十六页，共四十八页，2022年，8月28日Ii链的作用：帮助II类分子折叠和装配阻止II类分子与ER中新合成的肽或内源性抗原肽结合引导II类分子进入内体第三十七页，共四十八页，2022年，8月28日Needtopreventnewlysynthesised,unfoldedselfproteinsfrombindingtoimmatureMHCInvariantchainstabilisesMHCclassIIbynon-covalentlybindingtotheimmatureMHCclassIImoleculeandforminganonomericcomplexIntheendoplasmicreticulum-内质网MHCclassIImaturationandinvariantchain成熟与不变链第三十八页，共四十八页，2022年，8月28日InvariantchainstructureThreeextendedpeptideseachbindintothegroovesofthreeMHCclassIImoleculestoformthenonomericcomplex第三十九页，共四十八页，2022年，8月28日ApeptideoftheinvariantchainblockstheMHCmoleculebindingsite.ThispeptideiscalledtheCLassIIassociatedInvariantchainPeptide(CLIP)InvariantchainCLIPpeptide

andbchainsofMHCclassIImoleculesCLIP第四十页，共四十八页，2022年，8月28日4.MHCⅡ类分子荷肽荷肽：MHC分子与抗原肽结合的过程，在MⅡC和CⅡV中进行。是富含外源性抗原肽和HLA-DM分子的内体。

第四十一页，共四十八页，2022年，8月28日MHCⅡ类分子荷肽过程：（1）蛋白水解酶降解Ii链，CLIP与II类分子结合。（2）HLA-DM分子与HLAII-CLIP复合物结合。（3）CLIP脱离抗原结合槽，抗原结合槽处于开放状态。（4）具有合适锚定基的高亲和力外源性抗原肽进入抗原结合槽，HLA-DM解离。第四十二页，共四十八页，2022年，8月28日EndosomesCellsurfaceUptakeClassIIassociatedinvariantchainpeptide(CLIP)(inv)3complexesdirectedtowardsendosomesbyinvariantchainCathepsinLdegradesInvariantchainCLIPblocksgrooveinMHCmoleculeMHCClassIIcontainingvesiclesfusewithantigencontainingvesicles第四十三页，共四十八页，2022年，8月28日RemovalofCLIP?Howcanthepeptidestablybindtoafloppybindingsite?Competitionbetweenlarg