《医学免疫学教学》07 apc a

Lecture7AntigenpresentingcellandAntigenpresentation（抗原提呈细胞与抗原提呈）第十一章其他免疫细胞第十二章第三节抗原提呈整理课件OutlinesAntigenpresentingcells(APC)ConceptsandclassificationDendriticcells(DC)

Mononuclearphagocytesystem(innateimmunity)Blymphocytes(lymphocyte)Antigenpresentation(AP)整理课件

第一节

AntigenPresentingCell,APC

(抗原提呈细胞)

整理课件

能摄取、加工处理抗原，并将抗原以抗原肽-MHC分子复合物的形式提呈给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）。抗原提呈细胞(antigenpresentingcell,APC)整理课件APCs:antigenpresentingcellsProfessionalAPCs:

Theycancaptureandprocessantigens,expressMHCIandMHCIImoleculesandco-stimulatorymolecules.

Non-professionalAPCs:

TheycanbeinducedtoexpressclassIIMHCmolecules

orco-stimulatorymolecules,such

as

endothelialcells,epithelialcells,andfibroblasts.

广义上讲：体内的有核细胞均表达MHCⅠ类分子，能将内源性蛋白抗原降解、处理为多肽片断，以抗原肽-MHCⅠ类分子复合物的形式表达于细胞表面，提呈给CD8+T细胞，辅助其活化后分化为CTL（cytotoxicTlymphocyte）。因此所有能表达MHCⅠ类分子的细胞均可成为APC。整理课件ProfessionalAPC整理课件

DC由加拿大学者Steinman于1973年首次在小鼠淋巴结中发现，因其在成熟时伸出许多树突状或伪足状突起而得名，是迄今所知的以抗原提呈为主要功能，且提呈能力最强大的抗原提呈细胞，主要活化初始T细胞。(Steinman获2011年诺贝尔医学奖)

简介一树突状细胞(dendriticcell，DC)整理课件（一）DC的来源、分布与表面标志（二）DC的分化、发育与迁移（三）DC的功能

主要内容整理课件1.来源GM-CSFTNF-aIL-4（一）DC的来源、分布与表面标志整理课件2.DC的分布与分类按照谱系来源分类*髓样树突状细胞（myeloiddendriticcell，MDC）*淋巴样树突状细胞（lymphoid-deriveddendriticcell，LDC）整理课件2.DC的分布与分类*未成熟DC(ImmatureDC):

广泛分布于机体内，如上皮下及多数组织器官,例如心脏、肾脏，但大脑除外。*成熟DC(MatureDC):淋巴组织。按照细胞的成熟状态分类整理课件按照分布分类1）淋巴样组织中的DC（成熟DC）并指状DC(interdigitatingDC，IDC)：外周淋巴组织胸腺依赖区滤泡样DC(follicularDC，FDC)、淋巴滤泡胸腺DC(thymicDC，TDC

)

：胸腺髓质2）非淋巴样组织中的DC（未成熟DC）郎罕细胞（Langerhanscell）:

表皮和上皮间质性DC

（interstitialDC）:心肺肾肝胃间质3）体液中的DC隐蔽DC(veiledcell)：输入淋巴管和淋巴液血液DC

（peripheralbloodDC）：外周血整理课件3.DC的表面标志与淋巴细胞不同的是，DC尚未发现特征性的表面标志。对DC的鉴定除了在细胞形态上加以区别外，常用细胞表面标志组合等进行鉴别。常见的DC表面标志有MHCI、MHCⅡ、CD1a、CD11、ICAM-1、CD58、CD40、CD44、CD83、CD80、CD86、整合素（β1、β2）、DC-SIGN、FcR、C3bR及各种趋化因子受体等。DC的表面标志具有很大的差异性，并随细胞分化发育程度的变化而变化，其详细的分化发育调控机制还鲜为人知。整理课件（二）DC的分化、发育与迁移

目前对于髓系DC的分化发育过程已基本清楚。一般来说将DC的发育分为四个阶段：前体阶段、未成熟期、迁移期、成熟期，各阶段DC有不同的功能特点。

未成熟DC是体内DC的主要存在状态，其高表达FcR、补体受体、Toll样受体、甘露糖受体等。未成熟DC主要以吞噬、胞饮和受体介导的内吞的方式摄取抗原，其主要功能以摄取和加工处理抗原为主。

整理课件迁移期DC主要存在于输入淋巴管、外周血、肝血液及淋巴组织，经过淋巴和血液循环，从输入淋巴管进入淋巴结。从外周血进入脾脏或从肝窦进入腹腔淋巴结，从而启动T细胞产生免疫应答。未成熟DC在迁移过程中逐渐成熟。成熟DC具有典型的树突状形态，主要存在于淋巴结、脾及派氏结的T细胞区，其捕获和处理抗原的能力逐渐降低，提呈抗原的能力则明显增强。（二）DC的分化、发育与迁移整理课件（二）DC的分化、发育与迁移

未成熟DC广泛分布于外周非淋巴组织，如皮肤、呼吸道与消化道的上皮组织及多种脏器等，这些部位也是病原体入侵的主要场所。上皮组织中的未成熟DC主要为郎罕细胞（Langerhanscells，LC），尽管数量少，但在表皮和上皮组织分布广泛。与Mφ一样，DC处于机体防御外环境病原体入侵的第一线，迅速捕获抗原，诱导机体产生免疫应答。整理课件郎罕细胞的迁移

皮肤中的郎罕细胞在摄取抗原后通过淋巴循环进入淋巴结，并逐渐成熟，高表达MHCⅡ类分子及协同刺激分子(B7)，活化初始T细胞。

皮肤LC摄取抗原LC离开皮肤进入淋巴系统LC进入淋巴结成为表达B7分子的DC

B7阳性的DC刺激初始T细胞整理课件

外周未成熟DC从皮肤、各种脏器及血液等处捕获抗原后移行到淋巴结或脾脏等淋巴器官的过程，伴随着DC的成熟，表面标志发生一系列的变化。其过程受到诸多因素的影响，包括抗原的种类、各种细胞因子、与其它细胞间的相互作用等，形成复杂的调控机制。

整理课件DC的成熟整理课件组织中未成熟DC-强吞噬和吞饮作用-处理抗原能力强-低水平的MHC-缺乏协同刺激分子(B7-1,B7-2)-递呈抗原能力弱淋巴组织中成熟DC-不再有吞噬能力-表达协同刺激分子(B7-1,B7-2)-高表达MHC和黏附分子-抗原递呈能力强未成熟DC与成熟DC的比较整理课件

未成熟DC成熟DC主要功能抗原捕获、加工处理提呈抗原Fc受体和甘露糖受体的表达(PRR)++-DC-SIGN高表达低表达DC-CK-++胞浆内MHC数量多少表面MHC-Ⅱ类分子的数量～106

～7×106表面MHC-Ⅱ类分子的半衰期～10hr＞100hr共刺激分子（B7等）的表达

-或低表达++黏附分子(LFA-3,ICAM-1等)的表达-或低表达++活化初始T细胞的能力无强未成熟与成熟DC的比较备注：PRR：patternrecognitionreceptors，模式识别受体整理课件影响DC成熟的因素

1、抗原的刺激：抗原的刺激是DC成熟的早期事件，简言之，凡能被DC捕获并内化的抗原均能激活DC并导致其成熟。2、细胞因子：影响DC成熟的细胞因子种类较多，包括GM-CSF、IL-4、TNF-α、TGF-β、IL-10等。目前得到公认的是GM-CSF为DC成熟所必需的细胞因子，但单独使用GM-CSF并不能诱导DC完全成熟，只有联合运用IL-4、TNF-α或IFN-α等细胞因子，才能得到具有典型形态、表型及功能的DC。整理课件（三）DC的生物学功能1.抗原提呈，激活初始T细胞，启动免疫应答；2.参与T细胞分化成熟；3.参与Ｂ细胞发育、分化及激活。4.免疫调节5.参与免疫耐受整理课件1、提呈抗原及活化T细胞皮肤中的DC在摄取抗原后通过淋巴循环进入淋巴结，并逐渐成熟，高表达MHC-Ⅱ类分子及共刺激分子B7，活化初始T细胞。

整理课件2、参与T细胞分化成熟整理课件

外周淋巴器官Ｂ细胞依赖区的FDC不表达MHCⅡ类分子,而表达大量的FcR和CR,这些受体可结合免疫复合物但不发生内吞,免疫复合物可在FDC表面长期保存，并向B细胞提供抗原信号及共刺激信号,诱导Ig类别转换,亲和力成熟和免疫记忆。3、参与Ｂ细胞发育、分化及激活整理课件FDC表达CR1、CR2、CR3

结合Ag/Ab/C3b复合物

长期滞留在FDC表面维持记忆性B细胞形成

FDC参与B细胞记忆形成整理课件DC可分泌多种细胞因子,调节免疫功能。人DC：IL-1α、IL-1β、IL-8、INF-α、 TNF-α和GM-CSF等；小鼠DC：可分泌IL-6和IL-12等。DC还可分泌多种趋化因子，介导其他免疫细胞的趋化作用。4、免疫调节整理课件5、参与免疫耐受胸腺DC还参与胸腺内T细胞的阴性选择，通过清除自身反应性T细胞而参与T细胞的中枢耐受。（详见淋巴细胞）未成熟DC不表达协同刺激分子，因此不能有效激活T细胞，并诱导T细胞无能，引起免疫耐受，从而参与外周耐受的形成。（详见免疫耐受）整理课件二、单核巨噬细胞（一）单核-巨噬细胞的来源和主要特征（二）表面标志（三）单核-巨噬细胞的生物学功能(monocyte/macrophage)（详见固有免疫）整理课件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型细胞单核巨噬细胞系统细胞的分化和分布整理课件（二）表面标志1.MHCI/Ⅱ类分子2.FcR和CR1/3/43.趋化因子受体4.其他分子

黏附分子（LFA-1,ICAM-1)协同刺激分子(B7,CD40)

LPS受体(CD14)等各类PRR

（详见固有免疫）

CKR等整理课件（三）单核巨噬细胞的生物学功能1.吞噬杀伤作用2.抗原提呈作用3.免疫调节：通过提呈抗原、产生和分泌各种细胞因子，产生补体系统分子及凝血因子、组织修复因子等；生成胞内酶类；产生某些神经肽及激素等发挥作用。-正调：产生IL-1/12，TNF-α-负调：前列腺素、TGF-β4.抗肿瘤作用：直接杀伤、ADCC、激发抗瘤免疫5.其他：致炎症、调节生血、止血、参与组织修复和再生等

整理课件巨噬细胞吞噬杀伤细菌整理课件抗原提呈作用整理课件可通过BCR途径和非特异性胞饮摄取抗原三、B细胞

（详见第九讲淋巴细胞）整理课件Ｂ细胞的生物学功能体液免疫的主要执行细胞：B2细胞介导了适应性免疫-体液免疫的发生。参与固有免疫：B1细胞是固有免疫的组成细胞。抗原提呈：B细胞作为专职APC，提呈抗原，辅助适应性免疫-细胞免疫应答的发生，是细胞免疫应答的辅佐细胞。免疫调节：B细胞通过分泌各种细胞因子，调节免疫应答。整理课件三种专职APC的特性比较DC巨噬细胞B细胞Ag摄取吞噬、胞饮吞噬、胞饮受体介导内吞MHCⅡ表达组成性表达++++诱导表达-~+++组成性表达，活化后增加，+++~++++共刺激作用组成性表达++++诱导表达-~+++诱导表达-~+++Ag提呈颗粒性Ag、胞内外病原体颗粒性Ag、胞内外病原体可溶性Ag、毒素、病毒组织定位上皮、淋巴组织淋巴组织、结缔组织、体腔淋巴组织、外周血整理课件第二节抗原提呈（AntigenPresentation,AP）

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。整理课件递呈抗原的来源*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CD4+T细胞。*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CD8+T细胞。整理课件Exogenous/EndocytosedPathway(溶酶体途径)Endogenous/CytosolicPathway(胞质溶胶途径)CD1Pathway:脂类抗原的提呈ThreePathways整理课件

外源性抗原被APC摄取、加工、处理为抗原肽，与MHCⅡ类分子形成抗原肽/MHCⅡ类分子复合物，表达于APC表面，供CD4+T细胞识别的过程。（一）溶酶体（MHCⅡ类分子)途径整理课件外源性抗原的提呈过程整理课件外源性抗原的提呈主要过程分为三大阶段：外源性抗原的摄取外源性抗原的处理外源性抗原的提呈提呈细胞：各类表达MHCⅡ分子的APC（主要为专职APC）参与的MHC分子：MHCⅡ抗原加工处理部位：endosome（内体）及lysosome（溶酶体）荷肽（peptideloading）部位：MHCⅡ类小室（MⅡC）提呈对象：CD4+T细胞其他参与分子：Ii（invariantchain，恒定链），CLIP（ClassIIassociatedinvariantchainpeptide，II类分子相关的恒定链肽段）,HLA-DM整理课件YYPinocytosisPhagocytosisMembraneIgreceptormediateduptakeYUptakeofexogenousantigensComplementreceptormediatedphagocytosisYFcreceptormediatedphagocytosisopsonization整理课件Proteasesproduce~24aminoacidlongpeptidesfromantigensDrugsthatraisethepHofendosomesinhibitantigenprocessingEndosomesExogenouspathwayIncreaseinacidityCellsurfaceTolysosomesUptakeProteinantigensInendosomeCathepsin（组织蛋白酶）B,DandLproteasesareactivatedbythedecreaseinpH整理课件Needtopreventnewlysynthesised,unfoldedselfproteinsfrombindingtoimmatureMHCInvariantchainstabilisesMHCclassIIbynon-covalentlybindingtotheimmatureMHCclassIImoleculeandformingacomplexIntheendoplasmicreticulumMHCclassIImaturationandinvariantchain（Ii）整理课件

参与II类分子的组装和折叠，形成（αβIi）3九聚体；封闭II类分子的肽结合槽

阻止II类分子与胞浆中内源性抗原结合引导组装后的MHCⅡ类分子转运至吞噬溶酶体内，形成富含MHCⅡ类分子的溶酶体样细胞器，称为MHCⅡ类小室(MHCclassⅡcompartment，MⅡ

C)吞噬溶酶体内的蛋白酶将Ii链逐级降解形成CLIP(classII-associatedinvariantchainpeptide,II类相关的恒定链肽段）恒定链（

invariantchain，Ii）的作用整理课件EndosomesCellsurfaceUptakeClassIIassociatedinvariantchainpeptide(CLIP)(Ii)3complexesdirectedtowardsendosomesbyinvariantchainCathepsinLdegradesInvariantchainCLIPblocksgrooveinMHCmoleculeMHCClassIIcontainingvesiclesfusewithantigencontainingvesicles整理课件RemovalofCLIP?Howcanthepeptidestablybindtoafloppybindingsite?Competitionbetweenlargenumberofpeptides整理课件HLA-DMcatalysestheremovalofCLIPHLA-DMReplacesCLIPwithapeptideantigenusingacatalyticmechanismDiscoveredusingmutantcelllinesthatfailedtopresentantigenHLA-DOmayalsoplayaroleinpeptideexchangeSequenceincytoplasmictailretainsHLA-DMinendosomesHLA-DMHLA-DR整理课件溶酶体途径外源性抗原新合成的MHCⅡ类分子（内质网中）内体li占据抗原结合槽溶酶体蛋白酶内体吞噬溶酶体liCLIP蛋白酶作用HLA-DM降解成1318AA小肽+CLIP脱落,暴露抗原结合槽

(相对选择性和包容性)抗原肽/MHCⅡ类分子复合物转运至APC表面,供CD4+T细胞识别吞噬、吞饮、受体介导的内吞整理课件整理课件二、胞质溶胶（MHCⅠ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MHCI类分 子结合，形成抗原肽-MHCI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。抗原提呈细胞主要是病毒感染细胞，肿瘤细胞等。整理课件内源性抗原的提呈主要过程分为两大阶段：内源性抗原的处理；内源性抗原的提呈。提呈细胞：各类表达MHCI分子的APC参与的MHC分子：MHCI抗原加工处理部位：胞浆荷肽（peptideloading）部位：内质网提呈对象：CD8+T细胞其他参与分子：蛋白酶体（proteasome），泛素（ubiquitin）抗原加工相关转运体（transportersassociatedwithantigenprocessing，TAP）,热休克蛋白（heatshockprotein，HSP）等。整理课件１．抗原的加工处理（１）泛素化：内源性抗原＋泛素去折叠线状＋泛素脱泛素整理课件（２）DegradationintheproteasomeProteasome，又称为lowmolecularpolypeptide，负责将溶酶体外的蛋白降解为多肽。Cytoplasmiccellularproteins,includingnon-selfproteinsaredegradedcontinuouslybyamulticatalyticproteaseof28subunits低分子量多肽（lowmolecularpolypeptide，LMP）整理课件ENDOPLASMICRETICULUMCYTOSOLPeptideantigensproducedinthecytoplasmarephysicallyseparatedfromnewlyformedMHCclassINewlysynthesisedMHCclassImoleculesPeptidesneedaccesstotheERinordertobeloadedontoMHCclassImolecules整理课件ERmembraneLumenofERCytosol（３）Transportersassociatedwithantigenprocessing(TAP1&2):抗原加工相关转运体Transporterhaspreferencefor>8aminoacidpeptideswithhydrophobicCtermini.TAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideERmembraneLumenofERCytosolTAP-1TAP-2PeptideATP-bindingcassette(ABC)domainHydrophobictransmembranedomainPeptideantigensfromproteasome整理课件EndoplasmicreticulumCalnexinbindstonascentclassIchainuntil2-MbindsTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2Peptideb2-MbindsandstabilisesfloppyMHCHSP,calreticulin,TAP1&2formacomplexwiththefloppyMHCCytoplasmicpeptidesareloadedontotheMHCmoleculeandthestructurebecomescompact（４）MaturationandloadingofMHCclassI整理课件胞质溶胶途径内源性抗原新合成的MHCI类分子（内质网中）泛素