树突状细胞

第三讲树突状细胞（dendriticcell，DC）主讲人：单远引言树突状细胞(dendriticcell，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(naiveTcell)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+Hematopoieticprogenitorcell，简称CD34+HPC)，它经过4个阶段分化成为成熟的DC：①骨髓和血液中的前体DC；②外周非淋巴组织中的不成熟DC；③流出淋巴液和血液中成熟过程中的DC；④次级淋巴组织中的成熟DC。近年研究发现，CD34+HPC在GM-CSF和TNF-α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Birbeck颗粒、表达Lag抗原、E-Cadherin的郎格罕氏细胞(Langhamscell,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-α、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。①在GM-CSF和IL-4作用下，发育成DC。②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FcRII、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DC3.迁移期DC这类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：①淋巴组织中DC，包括滤泡DC、并指状DC和胸腺DC；②非淋巴组织中DC，包括朗格汉斯细胞和间质DC；③循环的DC——隐藏细胞(veiledcell,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(folliculardendriticcell,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(interdigitatingcell,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(thymicdendriticcell)胸腺DC的特征：细胞形状不规则(20～30m)，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.间质性DC（interstitialDC）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(sentinelcell)，其形态和表面标记随环境不同而各异。6．循环树突状细胞（circulatingdendriticcell）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(veiledcel1，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①高水平表达MHC-II类分子；②表达参与抗原摄取和转运的特殊膜受体；③有效摄取和处理抗原，然后迁移至T细胞区；④活化未致敏（naive）T细胞；⑤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(＞0.5m)。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。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-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、激活以及记忆B细胞的形成和维持，其主要作用为：①促进生发中心对抗原发生特异性反应；②与B细胞膜表面高亲和力Ig表达和V基因重排有关；③DC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；④促进静止B细胞表达B7分子，使其具有抗原提呈功能；⑤通过释放可溶性因子直接调节B细胞生长与分化；⑥增强细胞因子诱导的CD40+B细胞生长和分化；⑦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，对局部各种化学信号十分敏感，且能敏锐地察觉组织损伤，在体内发挥免疫监视作用。小结起源：骨髓干细胞—髓样干细胞—粒、单前体细胞—树突状细胞分类：朗汉斯细胞-位于表皮及胃肠上皮、间质DC细胞-位于实体（心、肝、肾等）细胞，以上两种为未成熟DC，当接抗愿刺激可发育为成熟DC。外周淋巴器官中有并指状DC、滤泡树突状属成熟DC。膜分子：MHCI、II类分子、CD1、CD11、CD40、CD80、CD86生物学作用：1、加工、提呈抗原（成熟DC提呈抗原和激发免疫应答能力强）2、诱导