抗原提呈细胞与抗原的加工及提呈-文档资料

抗原提呈细胞与抗原的加工及提呈哈尔滨医科大学基础医学院免疫教研室分子生物学馆411室鞠环宇学习目标掌握：抗原提呈细胞的概念、种类及特点熟悉：抗原提呈细胞对抗原的摄取和加工处理途径能够加工抗原并以抗原肽-MHC分子复合物的形式将抗原肽提呈给T细胞的一类细胞，在机体的免疫识别、免疫应答与免疫调节中起重要的作用。抗原提呈细胞(antigenpresentingcell,APC)一、抗原提呈细胞的分类1.通过MHCⅡ类分子提呈外源性抗原的APC①专职APC(professionalAPC)组成性表达MHC-Ⅱ类分子和协同刺激分子和黏附分子，抗原提呈能力强，包括巨噬细胞(Mφ)、树突状细胞(dendriticcell,DC)和B细胞。②非专职性APC(non-professionalAPC)诱导性表达MHCⅡ类分子，抗原提呈能力弱，包括内皮细胞、成纤维细胞、上皮细胞等。2.通过MHCⅠ类分子提呈内源性抗原的APC广义的APC能够降解加工细胞内抗原并以抗原肽-MHCⅠ类分子复合物的形式提呈给CD8+T细胞AntigenAntigen--PresentingCellsPresentingCellsDC由美国学者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，是迄今所知的能刺激初始T细胞活化的主要专职APC。一、树突状细胞（一）DC的来源、分布与表面标志（二）树突状细胞的分化、发育与迁移（三）树突状细胞的功能主要内容1.来源单核细胞巨噬细胞中性粒细胞B细胞T细胞NK细胞髓系DCBTNK髓系DC淋巴系DC淋巴系前体细胞髓系前体细胞多能造血干细胞GM-CSFTNF-aIL-42.DC的分布与分类髓系前体阶段DC:功能为产生各种髓系DCImmatureDC:广泛分布于机体内，如上皮下及多数组织器官心脏、肾脏，但大脑除外.高表达各种受体,功能为摄取加工处理抗原迁移期DC:随迁移逐渐成熟MatureDC:淋巴组织,抗原提呈能力增强DC的分类⑴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）按照组织分布分类1）淋巴样组织中的DC并指状DC(interdigitatingcell，IDC)：外周淋巴组织胸腺依赖区滤泡样DC(follicularDC，FDC)：淋巴滤泡生发中心胸腺DC(thymicDC，TDC)：胸腺髓质2）非淋巴样组织中的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）：输入淋巴液血液DC（peripheralbloodDC）：外周血3.DC的表面标志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MHC-I、MHC-Ⅱ、CD11a、CD11c、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。（二）树突状细胞的分化、发育与迁移骨髓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次级淋巴器官的过程，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。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。DC的成熟组织中未成熟DC-强吞噬和吞饮作用-处理抗原能力强-低水平的MHC-缺乏共刺激分子-提呈抗原能力弱淋巴组织中成熟DC-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-抗原提呈能力强未成熟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++－存在部位非淋巴组织器官外周淋巴组织胞浆内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DC与成熟DC的比较（三）DC的生物学功能1.识别、摄取和加工抗原，参与固有免疫2.抗原提呈与免疫激活作用3.免疫调节作用4.免疫耐受的诱导与维持1、识别、摄取和加工抗原，参与固有免疫DC表达多种模式识别受体以及Fc受体，可识别多种微生物或抗原抗体复合物，通过胞饮作用、吞噬作用和受体介导的内吞作用等摄取抗原物质。pDC活化后可快速产生I型干扰素，参与抗病毒固有免疫应答。2、抗原提呈与免疫激活作用1.提供初始T细胞活化的启动信号2.成熟DC高表达共刺激分子为T细胞活化提供第二信号3.产生的细胞因子进一步诱导活化的T细胞增殖和分化，从而启动完整免疫应答4.DC能通过诱导Ig的类别转换和释放某些可溶性因子等促进B细胞增殖与分化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。3、免疫调节•4、免疫耐受的诱导与维持•未成熟DC可诱导外周免疫耐受•不表达共刺激分子,不能激活T细胞,诱导T细胞失能,引起自身耐受;•诱生调节性T细胞,分泌IL-10,TGF-β,抑制T细胞应答,促进外周耐受形成;•胸腺DC参与胸腺内T细胞的阴性选择,清除自身反应性T细胞，参与T细胞的中枢耐受.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型细胞二、单核吞噬细胞表面标志1.MHCⅡ类分子2.FcR和CR1/3/43.趋化因子受体4.其他受体粘附分子（LFA-1,ICAM-1)共刺激分子(B7,CD40)LPS受体(CD14)、CKR等单核-巨噬细胞的生物学功能1.吞噬作用巨噬细胞吞噬细菌2.处理及提呈抗原•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-β•4.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三、B细胞•B细胞能持续表达MHC-II类分子，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。•机制：BCR结合抗原决定簇，发生受体介导内吞作用，被吞入的抗原分子水解成抗原性多肽，与MHC-II类分子形成复合物，表达在B细胞表面，并提呈给CD4+Th细胞，诱导Th细胞活化，而活化的Th细胞可选择性诱导特异性B细胞活化。第二节抗原的加工和提呈（antigenprocessingandpresentation）将抗原加工处理、降解为抗原肽片段并与胞内MHC分子结合的过程称为抗原加工或处理.抗原肽片段与MHC分子结合形成复合物被T细胞的TCR识别的过程,称为抗原提呈。一、APC提呈抗原的分类*外源性抗原(exogenousantigen)：来源于细胞外的抗原，例如：被吞噬的细胞、细菌或蛋白质抗原等。通过溶酶体途径由MHCⅡ类分子提呈给CD4+T细胞。*内源性抗原(endogenousantigen)：细胞内合成的抗原，例如：病毒感染的细胞内合成的蛋白、肿瘤细胞内合成的肿瘤抗原和某些细胞内的自身抗原等。通过胞质溶胶途径由MHCⅠ类分子提呈给CD8+T细胞。外源性抗原内源性抗原-MHCⅡ分子抗原提呈途径-MHCⅠ分子抗原提呈途径-脂类抗原的CD1分子提呈途径-非经典的抗原提呈途径二、APC加工和提呈抗原的途径外源性抗原被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。溶酶体（MHC-II类分子)途径Y胞饮吞噬膜Ig受体介导的内吞Y（一）外源性抗原的摄取、加工和处理补体受体介导的吞噬FcR介导的吞噬调理作用•形成内体,与溶酶体融合成吞噬溶酶体•胞质中存在一种称为MHCⅡ类小室，与吞噬溶酶体融合，降解抗原多肽，大小适合MHCⅡ分子结合。阻止新合成的未折叠的自身蛋白结合未成熟MHC-II类分子Ii链通过非共价键结合未成熟MHC-II类分子，使之稳定，形成(Ii)3九聚体在内质网钙联蛋白促进异二聚体折叠和组装(二)抗原肽-MHCII类分子复合物的形成和转运参与II类分子的组装和折叠；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MHC-II类分子转运至MIICIi的作用(Ii)3九聚体从高尔基体进入吞噬溶酶体,融合成MIIC，在此负载多肽片段.EndosomesCellsurfaceUptakeClassIIassociatedinvariantchainpeptide(CLIP)II类分子相关的恒定链肽段(ainv)3complexesdirectedtowardsendosomesbyinvariantchainCathepsinLdegradesInvariantchainCLIPblocksgrooveinMHCmoleculeMHCClassIIcontainingvesiclesfusewithantigencontainingvesiclesCLIP解离?多肽片段如何稳定结合于糟状结合位点？HLA-DM催化CLIP的解离HLA-DM在内体的催化序列HLA-DMHLA-DRMHCII-多肽复合物的表面表达输出到细胞表面转移至内体进行降解外源性抗原的提呈过程溶酶体途径外源性抗原新合成的MHC-II类分子（内质网中）吞噬小体li占据抗原结合槽溶酶体酸性蛋白酶MIIC吞噬溶酶体liCLIP蛋白酶作用HLA-DM降解成1318aa小肽+CLIP脱落,暴露抗原结合槽抗原肽-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提呈。(一)抗原的加工处理（１）泛素化：内源性抗原＋泛素去折叠，成螺旋线形脱去泛素,进入蛋白酶体降解（２）蛋白酶体的降解蛋白酶体裂解蛋白成小分子多肽，释放到胞浆。ENDOPLASMICRETICULUMCYTOSOL(二)抗原肽-MHCI复合物的形成和转运胞浆中产生的抗原肽与ER内新合成的MHC-I类分子隔离开来新合成的MHC-I类分子多肽片段需要到达ER负载到MHC-I类分子上ERmembraneLumenofERCytosol（３）抗原加工相关转运体Transportersassociatedwithantigenprocessing(TAP1&2)转运体能转运