8T细胞对抗原的识别

T细胞对抗原的识别李丽中山医学院免疫学教研室免疫应答的过程主要内容•抗原提呈细胞（APC）•T-APC相互作用•抗原提呈的两条主要途径•MHC分子、抗原肽和TCR间相互作用•CD1分子对脂类抗原的提呈第一节抗原提呈细胞（antigenpresentingcells,APC)•能捕捉、加工、处理抗原，并将抗原提呈给抗原特异性淋巴细胞的一类免疫细胞•APC的分类专职APC特化的细胞，摄入、加工、提呈抗原；表达MHC-Ⅱ类分子和协同刺激信号分子树突状细胞（DC）、巨噬细胞（M￠）、B细胞非专职APC(兼职APC)诱导后可参与抗原提呈不表达MHC-Ⅱ类分子内皮细胞、上皮细胞、纤维母细胞等树突状细胞（dendriticcells,DC）DC的一般特点DC的来源、分化、发育DC的分布、分类DC的生物学特性及功能DC的一般特点组成性表达MHC-II类分子和协同刺激分子可表达参与抗原摄取和转运的特殊膜受体能有效摄取和处理抗原，然后迁移至T细胞区能活化未致敏T细胞；树突状细胞是体内抗原提呈功能最强的APC，可以激发初次免疫应答抗原提呈效率高DC的标志•DC的鉴定有赖于多种实验参数的综合判断•小鼠DC的标志：33D1,NLDC145•人DC的标志：CD1a,CD11c,CD83,FcR,补体受体（参与抗原的摄取）•组成性表达MHCII分子；CD80和CD86（共刺激分子）；CD40,CD54,β1和β2整合素家族成员（粘附分子）参与抗原提呈•分泌多种细胞因子：IL-1,IL-6,IL-12,TNF-α和IFN-α树突状细胞的来源、分化与发育•根据来源、分化发育的过程不同：髓样DC（MDC,DC1）和淋巴样DC(LDC,pDC,DC2)•淋巴样DC:几乎不表达髓系标志，在成熟的各个阶段几乎无吞噬和吞饮功能表达IL-3受体，在CD40L作用下发育成熟被病毒诱导可产生大量I型干扰素，又称干扰素产生细胞。主要存在于胸腺，与T细胞的阴性选择有关•髓样DC：处理加工提呈抗原髓系DC的来源和分化发育的影响因素DC1前体细胞M-CSFMφGM-CSF、TNF-αIL-4或穿越内皮吞噬异物DC1（外周血单核细胞,PDC1）•DC的来源：髓源性和血源性骨髓DC前体血流非淋巴组织分化非成熟DC定居上皮组织、胃肠道、生殖道和泌尿管道、气道以及实质脏器的间质具有很强的摄取、处理和加工抗原的能力，但提呈抗原能力弱细胞因子和抗原刺激下DC细胞成熟并迁移进入局部淋巴结摄取、处理和加工抗原的能力变弱，但提呈抗原能力逐渐增强DC的分化发育过程DC的分化发育过程1前体阶段：胎肝，骨髓，外周血等；维持DC数量2未成熟期：实体组织，非淋巴组织（LC）；摄取加工抗原表面标志：表达与摄取抗原有关的受体等细胞器：MIIC,溶酶体产生细胞因子：具有趋化作用，或炎性介质作用3迁移期：淋巴管、外周血中；归巢4成熟期：外周免疫器官（淋巴结，脾，派氏集合淋巴结）T细胞区；分泌趋化性细胞因子，呈递抗原1、GM-CSF、TNF-α促进DC分化；IL-1、IL-6和IL-12辅助DC成熟2、自身表达的黏附分子影响DC分化发育的因素•未成熟DC表型：高表达与吞噬有关的受体，不表达CD14，低表达CD54、CD40、CD80功能：较强的抗原摄取、加工处理能力•成熟DC表型：低表达与吞噬有关的受体，高表达CD54、CD40、CD80、CD86、HLA-DR功能：较强的抗原提呈能力ActivateddendriticcellsexpressB7molecules未成熟DC成熟DC静止及活化的DC的形态特征未成熟DC和成熟DC的特点特点未成熟DC成熟DC主要功能摄取、处理抗原提呈抗原存在部位非淋巴组织，器官外周淋巴组织表达MHCII类分子半衰期数量/细胞不表达～10小时～106表达～100小时～7×106表达共刺激分子和粘附分子－或低++表达FcR,CR,TLR,甘露糖受体++--产生细胞因子TNF-α，IL-6，IL-1，IL-15等IL-12，IL-4，IL-18等表达趋化因子受体CCR1,2,5,CXCR1,2CCR7,CXCR4DC的分布与分类•淋巴组织中的DC：滤泡DC、并指状DC和胸腺DC•非淋巴组织DC：朗格汉斯细胞和间质性DC•循环的DC:隐蔽细胞和血液DC分布滤泡树突状细胞(FDC):外周淋巴器官淋巴滤泡生发中心的特殊DC；不表达MHC-II分子；高表达FcR、CR1和CR2;参与记忆B细胞的产生和维持。并指状DC（IDC）:是成熟的DC,为朗格汉斯细胞衍生而来，分布于淋巴组织T细胞区；高表达MHCI和MHC-II分子；是初次免疫应答的主要抗原提呈细胞。胸腺树突状细胞：皮质/髓质交界处和髓质部分，参与T细胞在胸腺的阴性选择，生命周期很短，仅2~3周。DC的分类朗格汉斯细胞（LC）：位于表皮和胃肠上皮未成熟DC细胞；胞浆内含有Birbeck颗粒；高表达FcrR,补体受体，TLR等，具有较强的吞噬抗原能力间质性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未成熟DC；形态各异；摄取抗原循环DC:主要包括外周血DC(包括来自骨髓的DC前体细胞，及迁移中携带抗原的LC和间质DC)和隐蔽细胞（输入淋巴管和淋巴液中迁移形式的DC,VC）。具有较强的摄取抗原能力，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，启动初次免疫应答常见的DC细胞类别DC生物学功能•加工处理提呈抗原，激发机体产生免疫应答•参与T,B细胞发育（T细胞的阴性选择和阳性选择）、分化和激活•免疫调节作用:分泌细胞因子,趋化因子调节免疫应答•免疫监视功能:某些前体DC对局部各种化学信号十分敏感DC生物学功能•参与中枢和外周免疫耐受的诱导•可能参与免疫记忆的维持•DC与疾病的治疗DC与肿瘤治疗单核吞噬细胞系统•包括骨髓内的前单核细胞，外周血中的单核细胞和组织内的巨噬细胞。•骨髓内中的髓样干细胞受某些细胞因子的作用发育成前单核细胞。前单核细胞进一步发育成为单核细胞进入血流。然后移行至全身各组织器官内，发育成熟为巨噬细胞。单核吞噬细胞的生物学特征•形态特征•表面标志•酶和分泌产物•形态特征单核细胞圆形或椭圆形，白细胞中体积最大，巨噬细胞体积是单核细胞的数倍胞核形态多样：椭圆形、肾形、马蹄形、不规则形态胞质内含有许多吞噬泡、线粒体、粗面内质网（说明功能活跃）嗜天青颗粒：含多种酶•表面标志表达数十种受体(调节细胞本身的生长分化发育、迁移、粘附、识别、吞噬等)调理性受体:FcR,CR细胞因子受体与病原体相关的模式识别受体:TLR,甘露糖受体,ScavengerreceptorMHCI和MHCII类分子,CD80,CD86,CD40特异性表面标志：CD14(表达于成熟的单核巨噬细胞表面)酶和分泌产物产生各种胞内酶和胞外酶处理销毁内吞的异物产生近百种生物活性物质，包括多种细胞因子多种补体成分凝血因子生物学作用吞噬杀伤作用摄取加工处理提呈抗原,启动适应性免疫应答调节其他细胞的免疫活性介导并促进炎症反应B细胞的抗原提呈作用B细胞能持续表达MHC-II类分子，能有效提呈抗原给CD4+Th细胞，也表达B7-1分子，对活化的Th细胞有协调刺激作用,在再次免疫应答中发挥作用机制：BCR，内吞作用，抗原分子水解，与MHC-II形成复合物，表达在B细胞表面，并提呈给CD4+T细胞兼职抗原提呈细胞某些细胞通常情况下不表达MHC-II分子，但在炎症过程中，或接受某些活性分子刺激后，则可表达MHC-II类分子，并能处理和提呈抗原。这些细胞被称为兼职APC包括血管内皮细胞、各种上皮细胞和间质细胞、皮肤的成纤维细胞等兼职APC可能参与炎症反应或某些自身免疫病的发生第二节参与抗原提呈的分子及T-APC相互作用T-APC相互作用中的免疫分子抗原提呈分子;TCR-pMHC;辅佐分子T-APC相互作用中的免疫突触经典的MHC-Ⅰ类和Ⅱ类分子MHC分子的基本结构抗原肽结合槽peptide-bindingcleft/grooveMHCI类分子MHCII类分子MHC-抗原肽-TCR三分子复合物•两类TCR-pMHC复合物TCR的CDR3----抗原肽TCR的CDR1，CDR2----MHC抗原肽----MHCMHC限制性TCR以其互补决定区识别pMHCCD1分子提呈脂类抗原供NKT细胞识别•CD1a、CD1b、CD1c表达于胸腺上皮细胞和各种APC•CD1d在人和小鼠胃肠道上皮，B细胞和小鼠造血细胞辅佐分子与TCR相关的分子•CD3:信号转导•CD4:辅助受体,信号转导•CD8:辅助受体,信号转导其它辅佐分子•CD28:协同刺激信号•CD40L:双向传递信号•CD45:T细胞亚群标志•LFA-1:归巢,炎症反应黏附,免疫突触•CD2:黏附CD4MHC-IITCR/CD31ICAM-1B7-1B7-2LFA-1LFA-1ICAM-3LFA-3B7-1CD28CD28LFA-1ICAM-3CD22参与T细胞活化的膜表面分子T细胞APCCTLA-4—T-APC相互作用中的免疫突触•形成和结构多分子激活聚集体(SMAC):cSMAC&pSMAC•信号传导和细胞骨架的重新定向•意义免疫突触的形成使多个TCR-pMHC三元体聚集成簇T细胞识别抗原后LFA-1-ICAM-1(红色)和TCR-pMHC(绿色)两类分子在膜表面分布的动态格局TCR-pMHC信号转导通过T细胞骨架蛋白重排诱导免疫突触形成免疫突触使多个TCR-pMHC分子间形成功能性亲和力引起T细胞激活第三节蛋白质抗原加工提呈的两条途径抗原的处理：将抗原分子降解并加工处理成多肽片段，以抗原肽-MHC复合物的形式，表达于抗原提呈细胞的表面抗原的提呈：在与T细胞接触的过程中，被T细胞识别，从而将抗原信息传递给T细胞抗原的摄取抗原根据其来源可以分为外源性抗原和内源性抗原抗原的处理及提呈•外源性抗原的处理及提呈：内体-溶酶体途径外源性Ag→与APC结合→吞噬/吞饮→内体→10~17氨基酸残基的多肽→结合MHCⅡ类分子→细胞表面•内源性抗原的处理及提呈：胞质溶胶途径细胞内Ag→细胞内蛋白酶体→8～10aa残基的多肽→内质网腔→结合MHCⅠ类分子→细胞表面外源性抗原的处理及提呈•Ⅰi链:恒定链•MHCⅡ类分子与Ⅰi链形成九聚体促进MHCⅡ类分子形成促进MHCⅡ类分子在细胞内转运阻止MHCⅡ类分子在内质网内与内源性多肽结合•CLIP:恒定链多肽内源性抗原的处理及提呈•泛素化•蛋白酶体:LMP,低分子量多肽或巨大多功能蛋白酶,由两个内环和两个外环组成,每个环含7个亚单位,两个内环各有3个亚单位具有蛋白水解活性抗原加工相关转运蛋白的结构和抗原肽进入内质网腔蛋白质抗原加工提呈的两条主要途径Figure3-19抗原处理的两条途径MHCI类途径MHCII类途径抗原的主要来源内源性抗原外源性抗原降解抗原的酶结构蛋白酶体溶酶体处理抗原的细胞所有有核细胞专职性抗原提呈细胞抗原与MHC分子结合的部位内质网溶酶体及内体参与的MHC分子MHCI类分子MHCII类分子提呈对象CD8+T细胞CD4+T细胞抗原加工提呈的非典型途径(交叉提呈)第四节MHC分子、抗原肽和TCR间的相互作用MHCⅠ类和Ⅱ类分子抗原结合槽的结构特点MHC和抗原肽相互作用抗原肽常常带有与MHC结合的特定部位，称锚定位，该位置的氨基酸残基称锚定残基MHC与抗原肽结合的分子基础同一MHC分子结合的不同抗原肽的锚定位相似H-2Kd所接纳的抗原肽具有共用基序：x-Y-x-x-x-x-x-x-V/LPEIYSFHIAVTYKQTLPSAYSIKIRTRYTQLVNCSIIFNEKLAPGYNPALRGYYVQQLH-2Kb所接纳的抗原肽具有共基序：x-x-x-x-Y/F-x-x-L各种天然抗原肽借助特定锚着残基和不同的HLA等位基因分子结合TCR与抗原肽的结合是特异性的，可用MHC四聚体定量检测抗原特异性T细胞MHCⅠ类（左）和Ⅱ类（右）分子四聚体结构示意图四聚体技术的应用特异、高效、定量检测