03第三讲_树突状细胞

1、第三讲 树突状细胞（dendritic cell，dc）,引言,树突状细胞(dendritic cell，dc)是由美国学者steinman于1973年发现的，因其成熟时伸出许多树突样或伪足样突起而得名。 dc是目前所知的机体内功能最强的抗原提呈细胞，最大的特点是能够刺激初始t细胞(naive t cell)进行增殖，与此相比，m、b细胞仅能刺激已活化的或记忆性t细胞。因此，dc是机体免疫应答的始动者，在免疫应答的诱导中具有独特的地位。,对dc的研究不仅有助于深刻了解机体免疫应答的调控机制，而且可以通过调节dc的功能来调节机体的免疫应答，对感染、肿瘤、移植排斥、自身免疫性疾病的发生机制的认识和

2、防治措施的制定，具有重要意义。 因此，dc在机体免疫应答中的作用及其与某些疾病发生和防治的关系，正受到高度关注。,一、树突状细胞的来源,树突状细胞(dc)主要起源于骨髓中cd34+多潜能造血干细胞(cd34+hematopoietic progenitor cell，简称cd34+hpc)，它经过4个阶段分化成为成熟的dc： 骨髓和血液中的前体dc； 外周非淋巴组织中的不成熟dc； 流出淋巴液和血液中成熟过程中的dc； 次级淋巴组织中的成熟dc。,近年研究发现，cd34+hpc在gm-csf和tnf-作用下沿三条不同的路线向成熟的dc分化。,cd34+hpc分化为cd1a+前体dc，分化成含b

3、irbeck颗粒、表达lag抗原、e-cadherin的郎格罕氏细胞(langhams cell,lc)和间质dc。,cd34+hpc分化成的cd14+前体dc，分化成表达cd1a、cd2、cd9、cd68及因子xiii的dc。另外，cd14+的前体细胞在m-csf作用下还能分化生成巨噬细胞。,cd34+hpc分化成外周血液中cd14+单核细胞，在gm-csf和il-4作用下，cd14+单核细胞首先分化成不成熟dc，然后在tnf-、il-1、lps等炎性介质作用下，发育成成熟dc。,值得注意的是： cd14+单核细胞分化成的不成熟dc，保留有m-csf受体。但是，当其发育成熟后，m-csf受体

4、随即消失。 因此，比较统一的看法是：cd14+单核细胞在不同环境下，发育成不同的细胞。 在gm-csf和il-4作用下，发育成dc。 在gm-csf和m-csf作用下，发育成巨噬细胞。,树突状细胞的来源,二、dc的共同特征和表面标志,成熟的dc来源和组织分布不同，但具有下列共同特征：,1.dc的共同特征,形态上呈树突样；,表达cd1a、高水平mhc-ii类抗原和多种辅助分子(如cd54、cd58、cd80、cd86等)，但缺乏cd14和非特异性酯酶的表达；,胞浆内存在特异性birbeck颗粒状结构(bg)；,吞噬功能较低；,可有效诱导巢居的静息性幼稚t细胞发生增生。,dc表面表达与病原微生物结

5、合的受体(prr)、fcr 等，参与捕获抗原和免疫复合物。 dc高表达b7-1和b7-2，二者与t细胞表面cd28/ctla-4相互作用，这是dc高效提呈外源性抗原，并提供t细胞第二活化信号的必要分子基础。,2. dc的表面标志,b7家族成员的表达与dc的成熟程度有关。如lc(dc的前体细胞)表面缺乏cd80和cd86，而淋巴组织中idc表面高表达cd86；新鲜分离的人外周血dc前体细胞表面缺乏cd86，但经培养成熟后则得以表达。,dc表达icam-3/cd50、cd40、cd44以及1和2整合素家族成员(vla-5除外)，这些标志性分子的表达与dc的抗原提呈功能有密切关系，它们通过与相应受体

6、或配体的相互作用，可使细胞表面的负电荷减少，从而介导细胞间的n粘附，促进dc与t细胞的接触。,鉴定所得到的dc，主要通过形态学、组合性细胞表面标志、混合淋巴细胞培养中能刺激初始t细胞进行增殖三个方面综合判定。,目前从人胎肝、脐血、骨髓、成人外周血以及小鼠的骨髓和外周血中均分离出髓系前体，其功能在于产生各种髓系dc。在体内，这些前体的作用可能是维持非淋巴组织内dc的数量达到一定水平。 外周血单核细胞(mo)被认为是m和dc的共同前体，在体外能在某些细胞因子存在的条件下直接发育为dc。在体内它们有可能趋化至炎症反应部位，并受到炎症刺激因素及某些细胞因子的影响而发育为dc或m。在急性炎症状态下，dc

7、前体均能迅速动员至非淋巴组织。,1. 前体阶段dc,髓系dc在从前体发育为具有强免疫刺激功能的成熟dc的过程中，需经过一个未成熟阶段，此阶段dc的功能对免疫应答十分重要。 未成熟dc主要存在于多种器官及非淋巴组织上皮，能表达一些膜受体如fcrii、甘露糖受体等，介导dc摄取抗原。未成熟dc也能通过吞饮和吞噬作用摄取抗原。未成熟dc内含有一些重要的细胞器包括内体、miic和溶酶体等，能合成mhc-i类分子。 此外，未成熟dc还能分泌一些趋化性细胞因子、具有炎症介质作用的细胞因子，如lc能产生tnf-、il-1、il-6、il-15等。,2. 未成熟期dc,3. 迁移期dc,这类dc主要存在于输入

8、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。从外周血进入脾或从肝窦进入腹腔淋巴结，从而启动t细胞产生免疫应答。,成熟期dc主要存在于淋巴结、脾及集合淋巴结。它们受趋化性细胞因子的作用，归巢至t细胞区，同时本身也分泌一些趋化性细胞因子，从而保持与t细胞的接触。 成熟dc的细胞表型特征是高表达mhc-ii 类分子、mhc-i类分子、cd80、cd86、cd40、ican-1和hsp等免疫刺激分子，cd1a、cd11c及cd83也是成熟dc的标志。由于它们表达高水平抗原肽:mhc分子复合物、高水平辅助刺激分子cd80、cd86及cd40等，并且能分泌il-12，尤其

9、是在cd40l作用下，能分泌th1型细胞因子，因此它们能有效地将抗原提呈给初始t细胞并使之激活。,4. 成熟期dc,树突状细胞迁移成熟过程中生物学特性的变化,四、分布及分类,dc广泛分布于机体所有组织和器官中，根据其分布部位不同可分为三类：,淋巴组织中dc，包括滤泡dc、并指状dc和胸腺dc；,非淋巴组织中dc，包括朗格汉斯细胞和间质dc；,循环的dc隐藏细胞(veiled cell,vc)。,不同部位的dc其生物学特征及命名各异。,1滤泡树突状细胞(follicular dendritic cell, fdc),fdc是淋巴结浅皮质区和淋巴滤泡内的重要apc，其表面具有树枝状突起。,fdc在

10、抗原提呈过程中的作用： 使免疫细胞识别以免疫复合物形式存在的抗原。,滤泡树突状细胞,2并指状细胞 (interdigitating cell, idc),idc是分布于淋巴组织胸腺依赖区和次级淋巴组织中的重要apc。,并指树突状细胞,3胸腺树突状细胞 (thymic dendritic cell),胸腺dc的特征：细胞形状不规则(2030m)，具有长的呈并指状的胞浆突起，核偏离中央，极少量细胞器排列于核周围，含有birbeck颗粒；,4朗格汉斯细胞（langerhans cell，lc）,lc位于表皮和胃肠上皮，是重要的apc。 lc具有较强的吞噬能力和抗原提呈能力。,朗格汉斯细胞,5. 间质

11、性dc（interstitial dc）,间质dc主要分布在心脏、肝脏、肾脏、肺脏等实质器官间质的毛细血管附近。 间质dc高表达mhc-ii类分子，具有不规则的膜突起，与m完全不同，对放射性敏感。 间质dc也分布在骨胳肌和大血管的内皮下。 分布于消化道、呼吸道和泌尿生殖道粘膜的间质dc，即粘膜dc，是一群特殊的dc，也称为哨兵细胞(sentinel cell)，其形态和表面标记随环境不同而各异。,6循环树突状细胞（circulating dendritic cell）,循环dc主要包括血液dc和淋巴dc(ldc)，前者主要是dc的前体细胞和ldc进入血液后的形式。ldc又称为隐蔽细胞(veil

12、ed cel1，vc)，主要是dc的淋巴循环形式，分布在全身的淋巴管中。 ldc来源十分广泛，在机体受到感染、损伤等刺激后，全身各器官dc均迁移至淋巴管中成为vc，故此群细胞的标志和形态各异，但一般均高表达mhc-ii类分子，具有较强的摄取抗原的能力，能在体外自发地与t细胞形成dc-t细胞簇，激活未致敏t细胞，启动初次免疫应答。,五、dc的生物学功能,dc是一大类重要的专职apc，虽在体内的数量较少，但其抗原提呈能力远强于m，b细胞等其他apc。dc作为专职apc具有下列特点：,1.抗原提呈,高水平表达mhc-ii类分子； 表达参与抗原摄取和转运的特殊膜受体； 有效摄取和处理抗原，然后迁移至t

13、细胞区； 活化未致敏（naive）t细胞； 抗原提呈效率高，少数dc可以激活t细胞。,dc可通过多种途径捕获可溶性抗原：,利用受体介导的内吞作用捕获和处理，此途径具有高效性、选择性及饱和性的特点。,dc借助膜表面不同受体可有效地捕获低浓度的抗原，如经fcr捕获免疫复合物性抗原、经甘露糖受体捕获甘露糖化/岩藻糖化的抗原。,dc具有强大的液相吞饮功能，未成熟的dc吞饮速度快、吞饮量大。,某些部位或幼稚阶段的dc可通过吞噬作用摄取大颗粒或微生物(0.5m)。但分枝杆菌抗原则是通过m吞噬降解后，将有效成分传递给dc，再行内化降解。 fdc还可长期储存捕获的抗原，从而维持记忆性b细胞克隆和血清抗体水平。

14、dc表达的mhc分子和cd1分子也可参与抗原的摄取，尤其是非蛋白类抗原。 dc对抗原的处理、加工和提呈的过程与其他apc相似。在体内，dc提呈的外源性抗原和自身抗原的能力均远大于其他apc。,2. 参与t细胞发育、分化和激活,dc作为重要的胸腺间质细胞，对t细胞在胸腺中的选择过程起着重要作用。dc表面高表达mhc-ii类分子，双阳性胸腺细胞在tcr重排后识别dc表面的自身mhc分子，通过阳性选择而存活；在阴性选择中，t细胞识别dc表面的自身肽:mhc复合物，经过阴性选择，通过凋亡机制而被淘汰。 胸腺中的dc还表达lfa-1、cd40、cd30l和fasl等膜分子，它们通过与t细胞表达的icam

15、-1、cd40l、cd30和fas相互作用，参与t细胞对自身肽的中枢耐受。另外，外周淋巴器官的t细胞依赖区中有极少量长寿idc，它们可能与t记忆细胞的形成和维持有关。,dc对外周t细胞分化也发挥重要作用。dc分泌il-12，可诱导th1细胞的分化；在缺乏cd8+ t细胞时，dc可诱导培养的cd4+ t细胞发育为cd8+ ctl。 dc表面高表达多种协同刺激分子(尤其是b7分子)，可通过与t细胞表面相应配体结合，提供t细胞激活的协同刺激信号。此外，dc可分泌多种细胞因子，参与激活t细胞的增生。,3. 参与b细胞发育、分化及激活,处于外周淋巴器官b细胞依赖区的fdc可参与b细胞的发育、分化、激活以

16、及记忆b细胞的形成和维持，其主要作用为：,促进生发中心对抗原发生特异性反应； 与b细胞膜表面高亲和力ig表达和v基因重排有关； dc高表达fcr、cr，可使dc膜表面可长时间附着一定量抗原,通过长时间刺激记忆b细胞，使b细胞维持免疫记忆；,促进静止b细胞表达b7分子，使其具有抗原提呈功能； 通过释放可溶性因子直接调节b细胞生长与分化； 增强细胞因子诱导的cd40+ b细胞生长和分化； 外周血dc表达类似cd40l的分子，参与b细胞激活。,4. 免疫调节作用,dc可分泌多种细胞因子参与免疫功能调节，如人dc分泌il-1、il-1、il-8、ifn- 、tnf-和gm-csf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。,5.免疫监视功能,某些前体dc如同一类特殊的感觉神经末梢，对局部各种化学